Luận văn Tính toán, thiết kế hệ thống xử lý nước cấp cho dân cư khu vực quận Cẩm Lệ của thành phố Đà Nẵng công xuất 15.000m3/ ngày.đêm doc

Nguồn gốccủa sự hình thành và tích lũy chất hữu cơ sơ sinh và hiện tượng quang hợp được thực hiệndưới tác dụng của năng lượng mặt trời với sự góp mặt của nước và không khí.. Nước được sử

Tính toán, thiết kế hệ thống xử lý nước cấp cho dân cư khu vực quận Cẩm Lệ của thành phố Đà Nẵng công xuất 15.000m3/ ngày.đêm

MỤC LỤC

LỜI CẢM ƠN 5

LỜI MỞ ĐẦU 6

CHƯƠG I: TỔNG QUAN VỀ NƯỚC CẤP VÀ LỰA CHỌN CÔNG NGHỆ XỬ LÝ NƯỚC CẤP CHO DÂN CƯ KHU VỰC QUẬN CẨM LỆ - TP ĐÀ NẴNG 8

I.1 Hiện trạng sử dụng nước và nhu cầu sử dụng nước 8

I.1.1 Tình hình và nhu cầu sử dụng nước trên thế giới 8

I.1.2 Hiện trạng và nhu cầu về nước cấp sinh hoạt ở Việt Nam 11

I.2 Khái quát về quận Cẩm Lệ và nhu cầu cấp nước tại quận Cẩm Lệ 14

I.2.1 Điều kiện tự nhiên, dân số và tình hình phát triển kinh tế xã hội 14

I.2.2 Các nguồn nước tại khu vực 18

I.2.3 Hình trạng cấp nước vào sử dụng nướ của quận Cẩm Lệ 19

I.3 Lựa chọn công nghệ xử lý nước cấp cho dân cư khu vực quận Cẩm Lệ của thành phố Đà Nẵng 20

I.3.1 Nguyên tắc lựa chọn công nghệ xử lý nước 20

I.3.2 Một số dây chuyền công nghệ xử lý nước mặt đã và đang áp dụng trên thế giới và ở Việt Nam 21

I.3.3 Đề xuất dây chuyền công nghệ xử lý 24

CHƯƠNG II: CƠ SỞ THIẾT KẾ HỆ THỐNG XỬ LÝ NƯỚC CẤP CHO SINH HOẠT TỪ NGUỒN NƯỚC MẶT SÔNG CẨM LỆ 27

II.1 Lựa chọn nguồn nước cấp cho sinh hoạt 27

II.1.1 Chu trình nước trong tự nhiên 27

II.1.2 Tính chất, đặc điểm và thành phần của nguồn nước 28

II.1.3 Các thông số đánh giá chất lượng nước 29

II.2 Đặc điểm và thành phần của nguồn nước sông Cẩm Lệ và đầu bài thiết kế 35

II.3 Các phương pháp xử lý nước cấp cho sinh hoạt 36

II.3.1 Hồ chứa và lắng sơ bộ 36

II.3.2 Song chắn và lưới chắn rác 37

II.3.3 Quá trình ôxy hóa sơ bộ 37

II.3.4 Quá trình keo tụ và phản ứng tạo bông cặn 37

II.3.5 Quá trình lắng 40

II.3.6 Quá trình lọc: 41

II.3.7 Quá trình khử trùng 42

II.3.8 Quá trình xử lý ổn định nước 43

CHƯƠNG III: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG XỬ LÝ NƯỚC MẶT SÔNG CẨM LỆ CẤP CHO QUẬN CẨM LỆ - TP ĐÀ NẴNG 44

III.1 Tính toán công xuất cần thiết kế 44

III.2 Tính toán các thông số hóa lý còn lại của nguồn nước mặt sau công đoạn tiền xử lý và sự biến đổi chất lượng nước sau mỗi công đoạn xử lý 45

III.2.1 Tính toán các chỉ tiêu còn thiếu cần thiết cho thiết kế 46

III.2.2 Xác định lượng phèn cho vào quá trình keo tụ 46

III.2.3 Xác định lượng vôi 48

III.3 Lựa chọn và tính toán các thiết bị, công trình trong dây chuyền công nghệ .49 III.3.1 Bể keo tụ (Bể trộn) 49

III.3.2 Bể phản ứng (Bể tạo bông cặn) 53

III.3.3 Bể lắng 56

III.3.4 Bể lọc 66

III.3.5 Bể chứa nước sạch 76

III.3.6 Hệ thống pha chế và định lượng phèn 78

III.3.7 Thiết bị pha chế và định lượng vôi 82

III.3.8 Thiết bị pha chế và hòa trộn clo 84

III.3.9 Hệ thống xử lý nước thải 86

III.3.10 Tính toán trạm bơm cấp I 86

III.3.11 Tính toán trạm bơm cấp II 89

CHƯƠNG IV: DỰ TOÁN CHI PHÍ ĐẦU TƯ VÀ VẬN HÀNH HỆ THỐNG 91

IV.1 Chi phí đầu tư và xây dựng 91

IV.2 Chi phí vận hành quản lý của nhà máy nước 92

IV.3 Giá thành 1m3 nước 92

KẾT LUẬN 94

TÀI LIỆU THAM KHẢO 96

PHỤ LỤC 97

LỜI CẢM ƠN

Để có kiến thức tốt cho việc hoàn thành đồ án tốt nghiệp này, em đã nhận được sự hướng dẫn và giúp đỡ tận tình của các Thầy, Cô và bạn bè trong suốt quá trình học tập

vừa qua.

Em xin chân thành cảm ơn thầy giáo TS Vũ Văn Mạnh - người đã tận tình hướng

dẫn và chỉ bảo em trong suốt quá trình làm đồ án để em có thể hoàn thành đồ án này.

Em xin cảm ơn sâu sắc đến các thầy cô giáo trong trường ĐH Qui Nhơn và các thầy cô giáo trong Viện Khoa Học và Công Nghệ Môi Trường – ĐH Bách Khoa Hà Nội

đã trang bị cho em những kiến thức quý báu trong 5 năm học vừa qua.

Em xin cảm ơn đến Ban lãnh đạo và đội ngũ nhân viên của nhà máy nước Cầu Đỏ

đã tạo điều kiện tốt cho em trong quá trình thực tập tại cơ quan.

Và em xin cảm ơn đến gia đình, những người thân và bè bạn của em đã động viên

và giúp đỡ em rất nhiều trong quá trình học tập cũng như trong quá trình học tập và làm

đóng vai trò quan trọng Nước tham gia vào quá trình tái chế thế giới hữu cơ Nguồn gốccủa sự hình thành và tích lũy chất hữu cơ sơ sinh và hiện tượng quang hợp được thực hiệndưới tác dụng của năng lượng mặt trời với sự góp mặt của nước và không khí Trong quátrình trao đỏi chất, nước có vai trò trung tâm Những phản ứng lý, hóa học diễn ra với sựtham gia bắt buộc của nước Nước là dung môi của rất nhiều chất, đóng vai trò dẫn đườngcho các muối khoáng đi vào cơ thể

Trong các khu dân cư, nước phục vụ cho các mục đích sinh hoạt, nâng cao đờisống cho người dân Một ngôi nhà hiện đại, quy mô lớn nhưng không có nước khác nàomột cơ quan không có máu Nước đóng vai tò quan trọng trong đời sống sản xuất, phục

vụ cho hàng loạt nghành công nghiêp khác nhau

Đối với cây trồng, nước là nhu cầu thiết yếu đồng thời còn có va trò điều tiết cácchuyển động nhiệt, ánh sáng, chất dinh dưỡng, vi sinh vật, độ thoáng khí trong đất, đó lànhững nhân tố quan trọng cho sự phát triển của sinh vật

Hiện nay, tình trạng cấp nước sạch trên toàn cầu là không đáp ứng được, cứ mườingười thì có một người thiếu nước uống, cứ hai người thì có một người không được cấpnước hợp vệ sinh, và năm triệu người chết hằng năm vì dùng nước ô nhiễm

Phần lớn các Quốc gia thiếu nước sạch đều là các nước đang phát triển

Việt Nam là quốc gia có 80% dân số sống ở nông thôn, cả nước mới chỉ có 40%dân số được sử dụng nước sạch đạt tiêu chuẩn cấp nước nhưng chủ yếu là dân cư thànhthị, còn lại đa số dân cư sống ở các vùng nông thôn đều không được sử dụng nước sạchđạt tiêu chuẩn vệ sinh Chính vì vậy, việc cung cấp nước sạch là một vấn đề cần thiếtđang được Đảng và Nhà nước ta quan tâm, nhằm cải thiện sức khỏe cộng đồng, phát triểnkinh tế, xã hội, xây dựng cơ sở hạ tầng, nâng cao đời sống cho người dân

Chính vì lý do trên em đã chọn đề tài: : “Tính toán, thiết kế hệ thống xử lý nước cấp cho dân cư khu vực quận Cẩm Lệ của thành phố Đà Nẵng công xuất 15.000m 3 / ngày.đêm” làm

đề tài tốt nghiệp.nội dung đồ án gồm các phần sau:

Chương I: Tổng quan về cấp nước cấp và lựa chọn công nghệ sử lý nước cấp chodân cư khu vưc quận Cẩm Lệ - TP Đà Nẵng

Chương II: Cơ sở thiết kế hệ thống xử lý nước cấp cho sinh hoạt từ nguồn nướcmặt sông Cẩm Lệ

Chương III: Tính toán, thiết kế hệ thống xử lý nước mặt sông Cẩm Lệ cho quậnCẩm Lệ - TP Đà Nẵng

hương IV: Dự toán chi phí đầu tư và vận hành hệ thống.

Kết luận – Các bản vẻ - Phục lục

Tài liệu tham khảo

Trong quá trình làm đồ án em rất cảm ơn thầy TS Vũ Văn Mạnh đã hướng dẫn emhoàn thành đề tài Do kiến thưc chuyên môn còn hẹp, kinh nghiệm thực tế chưa có, nênkhông thể tránh khỏi sai sót, em rất mong nhận được nhận sự đóng góp ý kiến

CẤP CHO DÂN CƯ KHU VỰC QUẬN CẨM LỆ TP ĐÀ NẴNG.

I.1 Hiện trạng sử dụng nước và nhu cầu sử dụng nước:

I.1.1 Tình hình và nhu cầu sử dụng nước trên thế giới:

Khi con người bắt đầu trồng trọt và chăn nuôi thì đồng ruộng dần dần phát triển ởmiền đồng bằng màu mỡ, kề bên lưu vực các con sông lớn Lúc đầu cư dân còn ít và nướcthì đầy ắp trên các sông hồ, đồng ruộng, cho dù có gặp thời gian khô hạn kéo dài thì cũngchỉ cần chuyển cư không xa lắm là tìm được nơi ở mới tốt đẹp hơn Vì vậy, nước đượcxem là nguồn tài nguyên vô tận và cứ như thế qua một thời gian dài, vấn đề nước chưa có

gì là quan trọng

Tình hình thay đổi nhanh chóng khi cuộc cách mạng công nghiệp xuất hiện vàcàng ngày càng phát triển như vũ bão Hấp dẫn bỡi nền công nghiệp mới ra đời, từngdòng người từ nông thôn đổ xô vào các thành phố và khuynh hướng này vẫn còn tiếp tụccho đến ngày nay Ðô thị trở thành những nơi tập trung dân cư quá đông đúc, tình trạngnày tác động trực tiếp đến vấn đề về nước càng ngày càng trở nên nan giải

Nhu cầu nước càng ngày càng tăng theo đà phát triển của nền công nghiệp, nôngnghiệp và sự nâng cao mức sống của con người Theo sự ước tính, bình quân trên toàn thếgiới có chừng khoảng 40% lượng nước cung cấp được sử dụng cho công nghiệp, 50% chonông nghiệp và 10% cho sinh hoạt Tuy nhiên, nhu cầu nước sử dụng lại thay đổi tùythuộc vào sự phát triển của mỗi quốc gia

Sự gia tăng dân số quá nhanh là nguyên nhân chính gây áp lực lên nguồn nước Vìnhu cầu nước cho phát triển nông nghiệp để gia tăng lương thực thực phẩm, phát triểncông nghiệp để gia tăng hàng hóa và gia tăng thêm nhiều hình thức dịch vụ…

Ngoài ra, con do một số nguyên nhân khác:

- Các bãi chôn rác không đạt yêu cầu kỹ thuật, nước rỉ ra từ rác thấm vào mạchnước ngầm hoặc cho chảy tràn trên mặt đất vào kênh rạch

- Các dòng nước mặt trên sông, kênh rạch còn bị ô nhiễm do xăng dầu của cáctàu bè đi lại, hoặc các sự cố vận chuyển khác trên sông, biển

- Ảnh hưởng do chưa có ý thức về sử dụng và bảo vệ nguồn nước như sử dụngbừa bãi hoang phí, không đúng mục đích sử dụng

Bảng I.1 Mức sử dụng nước ở một số đô thị trên thế giới. [1]

Pháp Khu vực nông thôn

Thành phố 1963 Trung bình

126245NaUy Oslo 1963 Tổng tiêu dùng trung bình

Riêng sản xuất công nghiệp

580230

Áo Viên 1969 Tổng tiêu dùng trung bình

Lớn nhất

313416

Trong sinh hoạtCông nghiệpCho các nhu cầu khácTrung bình

42233719810237720

Mỹ Los Angeles

Chicago

19601961

Trung bìnhTrung bình

630875

I.1.1.1 Nhu cầu về nước trong công nghiệp:

Sự phát triển càng ngày càng cao của nền công nghiệp trên toàn thế giới càng làmtăng nhu cầu về nước, đặc biệt đối với một số ngành sản xuất như chế biến thực phẩm,dầu mỏ, giấy, luyện kim, hóa chất chỉ 5 ngành sản xuất này đã tiêu thụ 90% tổng lượngnước sử dụng cho công nghiệp

Bảng I.2 Nhu cầu cấp nước trong một số ngành công nghiệp [1]

Ngành công nghiệp Tính cho Nhu cầu cấp

nước

Nhu cầucấp nướctính trênmột côngnhân

m3/năm

Tinh chế đường 1 tấn củ cải

đường 10 – 20 m

3 10.000

Sản xuất xà phòng và chất tẩy rửa - - 300

Nhà máy đồ hộp rau quả tấn sản phẩm - 105

I.1.1.2 Nhu cầu về nước trong nông nghiệp:

Sự phát triển trong sản xuất nông nghiệp như sự thâm canh tăng vụ và mở rộngdiện tích đất canh tác cũng đòi hỏi một lượng nước ngày càng cao Theo M.I.Lvovits(1974), trong tương lai do thâm canh nông nghiệp mà dòng chảy cả năm của các con sôngtrên toàn thế giới có thể giảm đi khoảng 700 km3/năm Phần lớn nhu cầu về nước đượcthỏa mãn nhờ mưa ở vùng có khí hậu ẩm, nhưng cũng thường được bổ sung bởi nướcsông hoặc nước ngầm bằng biện pháp thủy lợi nhất là vào mùa khô Người ta ước tínhmối quan hệ giữa lượng nước sử dụng với lượng sản phẩm thu được trong quá trình canhtác như sau: để sản xuất 1 tấn lúa mì cần đến 1.500 m3 nước, 1 tấn gạo cần đến 4.000 m3

nước và 1 tấn bông vải cần đến 10.000 m3 nước Sở dĩ cần số lượng lớn nước như vậy chủyếu là do sự đòi hỏi của quá trình thoát hơi nước của cây, sự bốc hơi nước của lớp nướcmặt trên đồng ruộng, sự trực di của nước xuống các lớp đất bên dưới và phần nhỏ tích tụlại trong các sản phẩm nông nghiệp

I.1.1.3 Nhu cầu về nước sinh hoạt và giải trí:

Theo sự ước tính thì các cư dân sinh sống kiểu nguyên thủy chỉ cần 5 – 10 lítnước/người/ngày Ngày nay, do sự phát triển của xã hội loài người ngày càng cao nên nhucầu về nước sinh hoạt và giải trí ngày cũng càng tăng theo nhất là ở các thị trấn và ở các

đô thị lớn, nước sinh hoạt tăng gấp hàng chục đến hàng trăm lần

I.1.2.4 Nhu cầu về nước cho các hoạt khác:

Ngoài ra, còn rất nhiều nhu cầu khác về nước trong các hoạt động khác của conngười như giao thông vận tải, giải trí ở ngoài trời như đua thuyền, trượt ván, bơi lội… nhucầu này cũng ngày càng tăng theo sự phát triển của xã hội

I.1.2 Hiện trạng và nhu cầu về nước cấp sinh hoạt ở Việt Nam :

I.1.2.1 Tình trạng sử dụng nước ở Việt Nam:

- Tình trạng cấp nước đô thị:

Cả nước có 64 tỉnh thành thì có khoảng 53 đô thị Trong đó có 3 thành phố trựcthuộc Trung Ương, hơn 70 thành phố và thị xã trực thuộc tỉnh và các thị trấn với tổng sốdân là hơn 24 triệu người Cùng với sự phát triển của đất nước thì nhu cầu dùng nướctăng mạnh Tuy nhiên, khả năng đáp ứng nhu cầu dùng nước sạch là còn thấp và tỉ lệ dân

số chưa được cấp nước là còn cao

Bảng I.3 Tiêu chuẩn dùng nước đối với từng loại đô thị theo định hướng phát triển

cấp nước đến năm 2020 - Bộ xây dựng [2-23]

qt/c

lít/người/

ngày

Tỷ lệ dânđược cấpnước(%)

qt/c

lít/người/

ngày

Tỷ lệ dânđược cấpnước(%)

qt/c

lít/người/ngày

- Tình trạng cấp nước nông thôn:

Hơn 70 % dân số nước ta đang sống ở nông thôn Vì sống cách xa vùng trung tâmnên cuộc sống người dân nông thôn còn nhiều thiếu thốn và vấn đề nước sạch chưa đượcquan tâm đúng mức người dân nông thôn từ bao đời nay đã tự giải quyết nhu cầu dùngnước sạch của mình bằng những giải pháp mà nó phụ thuộc vào điều kiện tự nhiên củatừng vùng

Vì điều kiện kinh tế và tầm nhận thức của người dân nông thôn về nước sạch làchưa đầy đủ nên hiện tượng sử dụng nguồn nước ô nhiễm, không đảm bảo và có khả nănggây hại cho sức khoẻ đang diễn ra ở nhiều nơi Đây là tình trạng đáng lo ngại của việc sửdụng nước của người dân nông thôn Việt Nam hiện nay Chúng ta cần phải có biện pháp

trợ giúp người dân nông thôn trong việc nhận thức đầy đủ về tầm quan trọng của nướcsạch, thông tin về nguồn nước họ đang sử dụng và những giải pháp cung cấp nước sạchđến với người dân nông thôn.

Nhận thức rõ vai trò quan trọng của nước sạch đối với sức khỏe cộng đồng, từnhiều năm nay Đảng và nhà nước ta đã hết sức quan tâm đến vấn đề cung cấp nước sạchcho nhân dân trong đó có cả vùng nông thôn và thành thị Chính vì vậy, từ những năm 60Chính phủ Việt Nam đã có chương trình tuyên truyền, xây dựng giếng nước nông thôn vànhà vệ sinh để cải thiện vấn đề nước sạch và vệ sinh môi trường Ngày 13 tháng 12 năm

1998, Thủ tướng chính phủ đã ra quyết định số 237 TTg, phê duyệt chương trình mục tiêuquốc gia về nước sạch và vệ sinh môi trường nông thôn và giao trách nhiệm cho Bộ nôngnghiệp và phát triển nông thôn quản lý và triển khai thực hiện [3]

I.1.2.2 Nhu cầu về nước cấp sinh hoạt ở Việt Nam:

Loài người hay bất kỳ một sinh vật sống nào trên trái đất muốn sinh tồn không thểthiếu nước Chính vì vậy lượng nước trên đầu người là chỉ thị, chỉ số, thước đo về vấn đềmôi trường và tiềm năng phát triển của mỗi quốc gia Lượng nước sẵn có theo đầu ngườingày càng có xu hướng giảm đi trong khi nhu cầu sử dụng nước của con người ngày càngtăng lên theo sự phát triển kinh tế - xã hội Việt Nam đang trên đà phát triển công nghiệphoá, hiện đại hoá, nhu cầu sử dụng nước trong các ngành ngày một tăng lên

Bảng I.4 Lượng nước đảm bảo cho cho mỗi người dân trong một năm.

(xu hướng thời gian) [4]

tỷ lệ tiềm năng về nước tương đối trong khu vực và trên thế giới

Nhưng thực tế lượng nước phân bố không đều trên toàn lãnh thổ, gây ra hiện tượngthiếu nước vào mùa khô và dư nước vào mùa mưa ở một số vùng Do đó, mức đảm bảo

nước hiện nay của một số hệ thống sông khá nhỏ như: 5.000 m3/người đối với hệ thốngsông Hồng, Thái Bình, Mã; và chỉ đạt 2.980 m3/người ở hệ thống sông Đồng Nai Nếu xétchung cho cả nước thì nước ta không thuộc loại thiếu nước, nhưng không ít vùng và lưuvực sông hiện nay thuộc loại thiếu và hiếm nước

Nước được sử dụng trong tất cả các lĩnh vực, trong công nghiệp, nông nghiệp(trồng trọt, tưới tiêu, chăn nuôi), năng lượng (thuỷ điện, làm mát các thiết bị ), cấp nướccho sinh hoạt và công cộng Lượng nước sử dụng trong các lĩnh vực chính là thước đonhu cầu dùng nước và mức độ phát triển của các ngành nghề, các lĩnh vực trong sự pháttriển chung của nền kinh tế xã hội

Trong suốt những năm 1990 trở lại đây nhu cầu sử dụng nước trong các ngành nhưcông nghiệp, nông nghiệp, sinh hoạt, dịch vụ tăng lên theo xu hướng thời gian

Bảng I.6 Tổng hợp nhu cầu sử dụng nước trong các lĩnh vực theo xu hướng thời gian

Nhìn vào bảng I.6 và I.7 ta thấy, nhu cầu sử dụng nước có xu hướng tăng lên ở tất

cả các lĩnh vực Đặc biệt trong lĩnh vực công nghiệp và dịch vụ tăng rất mạnh trongnhững năm gần đây Nhu cầu dùng nước trong các ngành tăng lên nhưng tỷ lệ phần trămlượng nước sử dụng trong các lĩnh vực theo từng năm lại có khác biệt; ví dụ: tỷ lệ (%)lượng nước trong các năm của các lĩnh vực sinh hoạt, công nghiệp, dịch vụ tăng theo xu

hướng thời gian, trong khi đó ở lĩnh vực nông nghiệp nhu cầu nước tăng, nhưng tỷ lệ (%)lượng nước sử dụng trong lĩnh vực này lại giảm đi theo xu hướng thời gian (từ 93,7%năm 1990, 87,3% năm 2000, 75,4% năm 2010 giảm xuống còn 51,6% năm 2040) Điều

đó chứng tỏ rằng nền kinh tế nước ta đang đi theo hướng công nghiệp hoá, hiện đại hoánên nhu cầu dùng nước ở hai lĩnh vực trên tăng lên rõ rệt

I.2 Khái quát về quận Cẩm Lệ và nhu cầu cấp nước tại quận Cẩm Lệ:

I.2.1 Điều kiện tự nhiên, dân số và tình hình phát triển kinh tế xã hội: [6]

I.2.1.1 Điều kiện tự nhiên:

a Vị trí địa lý:

Quận Cẩm Lệ nằm ở cửa ngõ phía Tây Nam của thành phố Đà Nẵng, có nhiều trục

lộ giao thông chính đi qua như: Quốc lộ 1A, Quốc lộ 14B, cửa ra của cảng hàng khôngquốc tế Đà Nẵng theo đường Nguyễn Tri Phương Quận Cẩm Lệ còn là địa bàn trọng tâmtrong việc mở rộng không gian đô thị của thành phố nên có nhiều thuận lợi để đẩy nhanhtốc độ phát triển kinh tế - xã hội

- Phía Bắc giáp quận Hải Châu và quận Thanh Khê

- Phía Nam giáp huyện Hoà Vang

- Phía Đông giáp quận Hải Châu và quận Ngũ Hành Sơn

- Phía Tây giáp huyện Hoà Vang và quận Liên Chiểu

b Điều kiện khí hậu:

Khí hậu huyện Cẩm Lệ cũng giống như khí hậu chung của Thành phố Đà Nẵng đó

là nằm trong vùng khí hậu nhiệt đới gió mùa điển hình, nền nhiệt độ cao và ít biến động

- Nhiệt độ cực đại trung bình tháng nóng nhất: 34,5 0C (tháng 6)

- Nhiệt độ cực tiểu trung bình tháng lạnh nhất: 18,8 0C (tháng 1)

Độ ẩm :

- Độ ẩm không khí trung bình năm: 82,3 %

- Độ ẩm không khí cao nhất trung bình: 85,8 %

- Độ ẩm không khí thấp nhất trung bình: 75,2 %

Lượng mưa:

Mưa có tác dụng làm thanh lọc các chất ô nhiễm không khí và pha loãng nồng độcác chất ô nhiễm trong nước Lượng mưa trung bình nhiều năm tại Đà Nẵng:

- Lượng mưa trung bình năm : 3064mm

- Lượng mưa cao nhất (năm 1964) : 3307mm

- Lượng mưa thấp nhất (năm 1974) : 1400mm

- Số ngày mưa trung bình : 147 ngày

Là quận nằm xa bờ biển nên không chịu ảnh hưởng trực tiếp về gió bão

Thuỷ văn:

Khu vực nghiên cứu chịu ảnh hưởng trực tiếp của chế độ thủy văn sông Cẩm Lệ vàsông Vĩnh Điện

Sông Cẩm Lệ chảy từ địa phận xã Hoà Nhơn và Hoà thọ Tây đến cầu Tuyên Sơn

Là nhánh của sông Thu Bồn, sông Cẩm Lệ có chiều dài 9,5 km

I.2.1.2 Dân số, tình hình phát triển kinh tế xã hội:

a Dân số, lao động và đời sống dân cư:

Dân số:

Dân số trung bình quận Cẩm Lệ năm 2005 là 65.506 người, là đơn vị có mật độdân số cao thứ 3 trong thành phố với 1970 người/km2, cao hơn nhiều so với mật độ dân sốtrung bình của Đà Nẵng là 622 người/km2

Dân cư phân bố không đồng đều trên địa bàn quận, tập trung đông ở các phườngHoà An (4650 người/km2), Khuê Trung (4166 người/km2) là nơi có sự phát triển kinh tếmạnh và thưa hơn tại các phường Hoà Xuân, Hoà Thọ Tây (904 người/km2)

Năm 2006, dân số trung bình quận Cẩm Lệ là 66.073, trong đó số người trong độtuổi lao động là 32.035 người

Nhìn chung, dân số quận Cẩm Lệ thuộc loại dân số có độ tuổi trung bình, số ngườitrong độ tuổi lao động năm 2005 chiếm 49,5%, năm 2006 chiếm 48,5% Tốc độ tăng dân

số không cao, chỉ tương đương với mức tăng trung bình của TP Đà Nẵng

Bảng I.8 Tỷ lệ tăng dân số quận Cẩm Lệ

Tỷ lệ tăng tự nhiên 13,7 13,4

Tỷ lệ tăng cơ học 13,2 14,4

Nguồn: Niêm giám thống kê quận Cẩm Lệ năm 2007

Dự báo dân số Quận Cẩm Lệ đến năm 2020 là: 103.649 người.

Lao động:

Tổng số lao động trên địa bàn năm 2005 là 42.709 người, năm 2006 là 44.426người, trong đó số lao động đang làm việc trong các ngành kinh tế qua các năm lần lượt

là 40.742 và 41.992 người, số người không có việc làm là 1.967 (4,6%) và 2.434 (5,5%)

Phần lớn lao động trên địa bàn quận đều chưa qua đào tạo hoặc mới chỉ được đàotạo ở mức độ sơ cấp Năm 2005, tỷ lệ lao động đã qua đào tạo chỉ chiếm 24,2% so vớitổng lao động của quận Tập trung chủ yếu ở phường Hoà Thọ Đông Đến năm 2006, tỷ

lệ lao động đã qua đào tạo đã tăng đáng kể lên 27,5% trong tổng lao động

Đời sống dân cư:

Những năm qua, đời sống của nhân dân trong quận đã được cải thiện đáng kể, tỷ lệ

hộ nghèo đã giảm xuống còn 9,2% vào năm 2005 và 6,9% vào năm 2006

Thu nhập bình quân đầu người cũng ngày một tăng từ 10,5 triệu đồng/người/nămnăm 2005 lên 10,8 triệu đồng/người/năm vào năm 2006

mỹ nghệ, sản xuất cơ khí, hàn gò, may mặc, một số sản phẩm nhựa và hoá chất

Dịch vụ:

Tổng số doanh nghiệp thương mại – dịch vụ trên địa bàn quận tính đến cuối năm 2006 là

155 doanh nghiệp, với tổng vốn đăng ký kinh doanh là 254 tỷ đồng và 1666 hộ kinh doanh thương mại, dịch vụ với tổng vốn đăng ký kinh doanh khoảng 50,46 tỷ đồng

Nông, lâm, ngư nghiệp:

Tổng giá trị sản xuất Nông nghiệp năm 2005 đạt 27 tỷ đồng, trong đó trồng trọt14,6 tỷ đồng, chăn nuôi và thuỷ sản 12,4 tỷ đồng Sản lượng lương thực hằng năm 5.195tấn, các loại cây công nghiệp ngắn ngày, cây thực phẩm có chiều hướng phát triển, bướcđầu hình thành một số vùng chuyên canh nhưng hiệu quả chưa cao, chất lượng và sảnlượng hành hoá còn thấp, chưa đủ sức cung ứng thị trường nội địa

Về thuỷ sản, do quận nằm khá xa biển nên sản lượng chủ yếu là nuôi thả tại các ao,

hồ do người dân tự đào để nuôi trồng, tập trung chủ yếu tại phường Hoà Xuân

Số lượng hộ chăn nuôi gia súc, gia cầm và nuôi trồng thuỷ sản ngày càng giảm, sốlượng đàn chăn nuôi cũng giảm do dịch bệnh và ảnh hưởng môi trường

I.2.2 Các nguồn nước tại khu vực: [6]

a Nước mặt:

Nguồn nước mặt sông Cẩm Lệ:

- Tính chất của nguồn nước thay đổi theo mùa: tương đối ổn định vào mùa khô, rấtbiến động vào mùa mưa (thời gian có mưa nhiều trong năm thường kéo dài từ khoảngtháng 8 đến khoảng tháng 11)

- Bị nhiễm mặn: Nguồn nước sông thường bị nhiễm mặn vào mùa khô hạn (donước biển theo thuỷ triều xâm nhập)

- Nhiễm bẩn do chất thải sinh hoạt, xác và phân súc vật, phân bón ruộng, Dochưa có tường rào bảo vệ khu vực lân cận nguồn nước gây nên sự thâm nhập mầm bệnhtiềm năng trong mùa mưa

- Nguy cơ nhiễm bẩn do chất thải công nghiệp hiện chưa đáng kể do không có sựhiện diện của các nhà máy công nghiệp trong khu vực xung quanh nguồn nước Tuynhiên, việc khai thác khoáng sản (vàng, ) ở các khu vực thượng nguồn có thể là mối nguy

cơ đối với nguồn nước trong tương lai

- Chất lượng nguồn nước sông Cẩm Lệ trong thời gian gần đây đã có chuyển biếnxấu hơn so với cách đây 5 năm: độ đục tăng cao (do việc phá rừng, khai thác cát), độcứng giảm thấp, pH thấp và đặc biệt xâm nhập mặn gia tăng Sự tích tụ mangan (Mn) (thể

hiện sự gia tăng nồng độ Mn đo được trong nguồn nước thô trong những năm gần đây) do

sự hiện diện ngày càng nhiều các giếng khoan nước ngầm của người dân và các đập ngănnước nơi thượng nguồn để tưới tiêu

b Nước ngầm:

Trong diện tích giới hạn của khu vực, nước ngầm có hai tầng và tương đối sâu.Tầng chứa nước Halogen: Đây là tầng chứa nước khá phong phú, bề dày 10 -20m, lộ hàm khắp vùng ven biển vịnh Đà Nẵng, độ giàu nước giảm dần về phía Tây.Nước ngầm ở khu vực này thường bị nhiễm mặn

Tầng chứa nước Pleistocen: Tầng chứa nước này có độ dày 4.2 - 34.1m có khả năngchứa nước tốt Đa số gặp nước lớn có thể khai thác phục vụ cho sinh hoạt và sản xuất.Mức nước ngầm cao nhất vào mùa mưa, thay đổi từ 50 - 80cm và cao nhất vào tháng

11 Mức nước ngầm thấp nhất vào mùa khô (tháng 1 - 8) giá trị trung bình khoảng 150cm

I.2.3 Hình trạng cấp nước vào sử dụng nướ của quận Cẩm Lệ: [6]

I.2.3.1 Hình trạng cấp nước của quận Cẩm Lệ:

Trên địa bàn thành phố Đà Nẵng có nhà máy nước Cầu Đỏ, cung cấp nước sạchcho nhân dân toàn thành phố Trong đó, ở quận Cẩm Lệ mới có 5/6 phường được sử dụngnước máy của nhà máy nước Cầu Đỏ, nhưng tỷ lệ hộ sử dụng nước máy trên toàn quậnmới đạt khoảng 40%

Định hướng trong năm 2010 này, nước sạch đáp ứng được trên 80% trên địa bàn

05 phường: Hòa An, Hòa Phát, Khuê Trung, Hòa Thọ Đông, Hòa Thọ Tây Dự kiến đếnnăm 2015 có 80% dân số được dùng nước sạch, đến năm 2020, 100% dân số được cungcấp nước sạch

Hệ thống cấp nước được đầu tư đồng bộ với các khu dân cư quy hoạch mới, cơ sở

hạ tầng kỹ thuật quy hoạch chỉnh trang của quận để phục vụ các mục đích khác đảm bảo

an toàn cho nhân dân như phòng chống cháy nổ, vệ sinh môi trường

I.2.3.2 Nhu cầu sử dụng nước hiện nay của quận Cẩm Lệ:

Cùng với sự phát triển chung của các đô thị trong cả nước thì quận Cẩm Lệ cũngvận động không ngừng Tốc độ đô thị hóa, quy hoạch xây dựng phục vụ cho sinh hoạtdân dụng, sản xuất không những diễn ra trong quận Nhu cầu về mọi mặt trong đời sốngcon người tăng lên hằng ngày và một trong đó là nhu cầu về nước sạch Hiện nay do khó

khăn về địa hình nên chỉ mới đáp ứng đủ cho một số phường trong quận Trong khi đó,nhiều khu dân cư ở các vùng nông thôn của quận chưa có nước máy dùng nhất là trongmùa khô vì hệ thống mạng lưới chưa vươn tới được.

I.3 Lựa chọn công nghệ xử lý nước cấp cho dân cư khu vực quận Cẩm Lệ của thành phố Đà Nẵng:

I.3.1 Nguyên tắc lựa chọn công nghệ xử lý nước: [7-36]

Chọn công nghệ xử lý nước phụ thuộc rất nhiều vào chất lượng và đặc trưng củanguồn nước thô, yêu cầu chất lượng nước cấp và công suất trạm nước cấp cần xử lý Hầuhết các chất bẩn trong nước có kích thước hạt từ milimet đến nanomet hoặc nhỏ hơn Cáchạt có kích thước nhỏ hơn được gọi là hạt keo (10-4  10-6mm) Hệ keo gồm các khoángchất các chất keo phù du kết hợp vi trùng, tảo virut, polyme sinh học và các phân tử lớn.Các hạt có kích thước nhỏ hơn 10-6mm là các chất hòa tan gồm có ion, các phân tử vô cơđơn giản và các tổ hợp

Để có được các thông số chính xác về chất lượng và đặc trưng nguồn nước, người

ta sử dụng các phương pháp phân tích khác nhau để phân tích các cỡ hạt trong nước.Bảng I.9 đưa ra các phương pháp phân tích kích thước hạt cặn trong nước để có đượcnhững thông số nhằm đánh giá sơ bộ trước khi lựa chọn công nghệ xử lý

Bảng I.9 Các phương pháp phân tích kích thước hạt trong nước.

Kỹ thuật Phương pháp

thông thường

Kích thướctương ứng

Thông số kíchthước

Thông sốphân bổ

Kỹ thuật quét từng

vùng

- Kính hiển vi

- Kính hiển viđiện tử

1 đến 100m

0,001 đến 5m

Tiết diện, đườngkính, diện tích bềmặt

Số hạt

Kỹ thuật quét

dòng

- Phương phápcounter

- Phương phápHiac

- Phương phápRoyeo

0,5 đến 100m

0,5m

1000m

Thể tích, diệntích bề mặt Số hạt

lắng quanghọc

- Lắng thăngbằng

Lựa chọn công nghệ xử lý nước trước hết được tiến hành trong phòng thí nghiệm

để tìm ra các thông số tối ưu và hóa chất sử dụng, liều lượng sử dụng, chất xúc tác, độpH Sau đó để đánh giá các thông số thiết kế và các điều kiện vận hành tối ưu, thửnghiệm công nghệ trên mô hình thực nghiệm là cần thiết Tuy nhiên, các công việc nóitrên cần đến nhiều thời gian, đặc biệt khi có xử lý vi sinh

Các vấn đề cần được đề cập đến khi thiết kế quá trình xử lý nước bao gồm:

- Chất lượng nước thô;

- Yêu cầu và tiêu chuẩn của nước sau xử lý;

- Dựa vào số liệu đã có, so sánh chất lượng nước thô và nước sau xử lý để quyếtđịnh cần tách gì ra khỏi nước;

- Chọn các thông số chính về chất lượng nước và đưa ra kỹ thuật xử lý cụ thể;

- Chọn hóa chất và liều lượng hóa chất cần dùng;

- Tối ưu hóa các điều kiện vận hành cho từng bước xử lý và sắp xếp các bước xử

 Sơ đồ dây chuyền công nghệ xử lý nước hồ Zevenbergen (Hà Lan): [7-57]

 Sơ đồ dây chuyền công nghệ xử lý nước cấp của TP.Donau (CHLB Đức):[7-59]

Bể lọc than hoạt tính

Bể chứa nước lọc nước sạchBể chứa

FeSO4 Trợ keo tụ FeSO4

FeSO4

FeSO4Ozone

Hồ chứa

 Sơ đồ dây chuyền công nghệ xử lý nước hồ của CHLB Đức:[7-58]

b Một số dây chuyền công nghệ xử lý nước mặt được sử dụng phổ biến ở Việt Nam:

 Khi nguồn nước có hàm lượng cặn  2500 mg/l: [8-13]

 Khi nguồn nước có hàm lượng cặn 2500 mg/l: [8-14]

Bể lắng

sơ bộ Bể trộn Bể phản ứng Bể lắng Bể lọc nhanh nước sạchBể chứa

Bể lắng trong có lớp cặn lơ lửng

Lắng

Chất keo tụ trợ keo tụ Phân phối

Hồ chứa

I.3.3 Đề xuất dây chuyền công nghệ xử lý:

Dựa vào những thông số đầu bài về chất lượng nước thô sau khi qua công đoạntiền xử lý và tiêu chuẩn cấp nước sinh hoạt của Việt Nam, ta thấy những thông số cầnphải xử lý đối với nguồn nước thô sông Cẩm Lệ là hàm lượng cặn, độ đục, độ màu.Những thông số khác đều dưới mức cho phép

Như vậy, cần thiết trong dây chuyền công nghệ xử lý nước phải có quá trình keo tụ

để tách hàm lượng cặn để giảm độ đục, có quá trình làm mềm để khử Ca2+, có quá trìnhlắng để tách các bông cặn lớn mà quá trình keo tụ tạo ra, có quá trình lọc để tách các bôngcặn không lắng và quá trình khử trùng nước Quá trình keo tụ tạo bông cặn sẽ hấp phụ cácchất hữu cơ hòa tan trong nước nên độ ôxy hóa KMnO4 của nước sẽ bị khử

Trong quá trình xử lý, pH của nước sẽ thay đổi do cho vào các hóa chất keo tụ,làm mềm và khử trùng Nếu pH của nước quá cao hoặc quá thấp thì cần thiết phải có quátrình xử lý ổn định nước

Hồ sơ

lắng Trạm bơm Bể trộn phản Bể

ứng

Bể lắng Bể lọc nhanh Bể chứa nước

sạch

Chất keo tụ

Chất kiềm hoá

Chất khử trùng

Thuyết minh quy trình công nghệ:

Hệ thống thu gom chất thải

Hồ chứa, các quá trình tự làm sạchLưới chắn rác

Bể keo tụ Trạm bơm cấp 1

Nước sông Cẩm Lệ chứ thường tồn tại các vật nổi, vật trôi lơ lửng như các que tămnổi hoặc cành cây con, khi chúng theo vào công trình xử lý có thể bị tán nhỏ hoặc thối rữalàm tăng hàm lượng cặn và đồ màu của nước Vì vậy cần phải đặt song chắn rác ở cửadẫn nước vào công trình xử lý nhằm mục đích loại trừ các vật nổi này đồng thời nâng caohiệu quả làm sạch của các công trình xử lý.

Nước trong ngăn hút được hút từ trạm bơm cấp I đi vào bể keo tụ, tại bể keo tụnước đi từ dưới lên được hoà tan phèn, vôi để thực hiện quá trình keo tụ và làm mềmnước Nước ra khỏi bể keo tụ ở phần trên của bể được dẫn qua bể phản ứng có lớp cặn lơlững, tại đây nước chảy qua và bông cặn cũng được hình thành, một số bông cặn lớn đượclắng một phần Nước từ bể phản ứng được dẫn chảy tràn qua tấm hướng dòng ở đầu bểlắng ngang, tại các bể lắng bông cặn được lắng tương đối trong suốt chiều dài từ đầu bểđến cuối bể Nước từ bể lắng tương đối trong được dẫn bỡi các ống dẫn sang bể lọcnhanh, với vật liệu lọc là lớp than anthacite và cát thạch anh nước được lọc trong và đượcđưa bể chứa đã được khử trùng bằng Clo lỏng trên đường ống dẫn vào bể chứa Để cấpnước cho toàn bộ quận Cẩm Lệ thì nước được trạm bơm cấp II bơm đẩy ra mạng lướiphân phối nước

CHƯƠNG II

CƠ SỞ THIẾT KẾ HỆ THỐNG XỬ LÝ NƯỚC CẤP CHO SINH HOẠT TỪ

NGUỒN NƯỚC MẶT SÔNG CẨM LỆ

II.1 Lựa chọn nguồn nước cấp cho sinh hoạt:

II.1.1 Chu trình nước trong tự nhiên:

Các nguồn nước thô bao gồm:

- Nước mưa.

- Nước bề mặt bao gồm nước sông,hồ, kênh, suối…

- Nước ngầm và nước biển

Có đến 97,5% nước trên trái đất nằm ở đại dương và nhiễm mặn Trong 2,5% nước không bị nhiễm mặn thì 3/4 tồn tại ở dạng băng ở hai cực trái đất và trên núi cao Trong 1/4 còn lại thì 96% tồn tại dưới bề mặt (nước ngầm), chỉ có 4%

là ở sông ngòi, ao, hồ (nước ngầm) Về tổng thể, nước mặt chiếm khoảng 1% và nước ngầm chiếm khoảng 24% của lượng nước không bị nhiễm mặn.[9-203]

Nhờ năng lượng mặt trời và các quá trình vận động của tự nhiên mà các nguồn nước nói trên luôn biến đổi và tuần hoàn Cùng với sự phát triển của mình, con người đã và đang khai thác sử dụng các nguồn nước, đồng thời cũng đã can thiệp vào quá trình biến đổi của các nguồn nước trong tự nhiên

Hình II.1: Vòng tuần hoàn tự nhiên của nước [7-13]

II.1.2 Tính chất, đặc điểm và thành phần của nguồn nước : [10-1]

Thành phần và tính chất của nguồn nước là yếu tố quyết định hàng đầu cho việclắp đặt và xây dựng hệ thống xử lý cũng như phương pháp xử lý thích hợp

a Nguồn nước mặt:

Nước mặt bao gồm các nguồn trong các hồ chứa, sông suối, kênh…Do kết hợp từcác dòng chảy trên bề mặt và thường xuyên tiếp xúc với không khí nên các đặt trưng củanước mặt là:

Chứa khí hòa tan đặc biệt là Oxi

Chứa nhiều chất rắn lơ lửng riêng trường hợp nước chứa trong hồ, lượngchất rắn lơ lửng còn lại tương đối rất thấp, chủ yếu là ở dạng keo

Có hàm lượng chất hữu cơ cao

Có sự xuất hiện của nhiều loại tảo

b Nguồn nước ngầm:

Nước ngầm được khai thác từ các tầng chứa nước dưới đất Chất lượng nướcngầm phụ thuộc vào cấu trúc địa tầng mà nước thấm qua Các đặc trưng chung của nướcngầm là:

Độ đục thấp

Nhiệt độ và thành phần hóa học tương đối ổn định

Không có Oxi, nhưng có thể chứa nhiều khí H2S, CO2.Chứa nhiều chất khoáng hòa tan, đáng kể nhất là sắt, mangan, Fluor.Không có sự xuất hiện của vi sinh vật

c Nguồn nước mưa:

Nước mưa có chất lượng tốt, bảo hòa CO2 Tuy nhiên nước mưa hòa tan các chấthữu cơ và các chất vô cơ trong không khí và trong quá trình thấm qua đất, nước mưa ítđược sử dụng, chỉ sử dụng trong trường hợp khó khăn về nước

d Nguồn nước biển:

Nước biển thường có độ mặn rất cao Hàm lượng muối trong nước biển thay đổitùy theo vị trí địa lý như: khu vực sông, gần hay xa bờ Ngoài ra trong nước biển thường

có nhiều chất lơ lửng, chủ yếu là các vi sinh động thực vật Biển đóng vai trò quan trọngtrong chu trình tuần hoàn nước toàn cầu

Trong 4 nguồn nước tự nhiên trên thì chỉ có nước mặt và nước ngầm là phục chocon người đáng kể nhất.

II.1.3 Các thông số đánh giá chất lượng nước: [7-20]

II.1.3.1 Các chỉ tiêu vật lý:

a Độ đục:

Nước nguyên chất là môi trường trong suốt và có khả năng truyền ánh sáng tốt Nhưng khi nước có chứa chất huyền phù, cặn rắn lơ lửng, các vi sinh vật và các chất hòa tan thì khả năng truyền ánh sáng giảm đi Có nhiều phương pháp để xác định độ đục của nước Vì vậy, có nhiều cách để biểu thị độ đục bằng các đơn vị khác nhau như JTU ( Jackson Turbidity Unit ), đơn vị FTU Theo tiêu chuẩn Việt Nam, độ đục được xác định bằng chiều sâu lớp nước nhìn thấy được, gọi là độ trong, ở độ sâu đó, người ta có thể đọc được hàng chữ tiêu chuẩn Đối với nước sinh hoạt, độ trong phải lớn hơn 30 cm Để xử lý độ đục của nước, người ta thường dùng phương pháp đông keo tụ, phương pháp lọc qua lớp vật liệu lọc…

b Độ màu:

Nước nguyên chất không có mùi Nước có mùi là do các chất bẩn hòa tan trong nước tạo nên Ví dụ nước có màu nâu đỏ là màu của hợp chât sắt không hòa tan gây nên, các chất mùn humic làm cho nước có màu vàng, các loại thủy sinh làm cho nước có màu xanh lá cây Nước thải sinh hoạt và nước thải công nghiệp thường tạo ra màu xám hoặc đen cho nguồn nước.

Màu thường gặp trong nước là màu vàng hoặc nâu Các chất hữu cơ gây màu trong nước thường có nguồn gốc thực vật sống trong nước hoặc đã phân hủy trong nước, các chất bào mòn từ đất đá, nước thải sinh hoạt và công nghiệp Các hợp chất humic thường tạo ra màu vàng hoặc nâu cho nước Để xử lý độ màu của nước, người ta dùng biện pháp như dùng các chất ôxy hóa mạnh như ôzôn, clo, KMnO4,

K2Cr2O7 Các chất này sẽ ôxy hóa phần gây màu của các phân tử hợp chất humic, sau đó loại chúng ra khỏi nước bằng biện pháp keo tụ, hấp phụ than hoạt tính và lọc Nếu màu của nước được gây ra bỡi các hợp chất của sắt mangan và tảo thì có thể khử bằng keo tụ tạo bông rồi lọc.

c Mùi, vị của nước:

Các chất khí và các chất hòa tan trong nước làm cho nước có mùi vị Nước thiên nhiên có thể có mùi đất, mùi tanh , mùi thối hoặc mùi của chất hòa tan trong

đó như mùi clo, amôniac, mùi hyđrô sunfua… Nước có thể có vị mặn, ngọt, chát… tùy theo thành phần và hàm lượng các muối hòa tan trong nước.

Các chất gây mùi, vị trong nước có thể được chia ra 3 nhóm:

Chất gây mùi vị có nguồn gốc vô cơ như NaCl, MgSO4 gây vị mặn, muối đồng gây mùi tanh; các chất gây tính kiềm, tính axit của nước; mùi clo do mùi của ClO2 hoặc mùi trứng thối của H2S…

Các gốc gây mùi có nguồn gốc hữu cơ trong chất thải công nghiệp từ các quá trình sản xuất công nghiệp như dầu mỡ, phênol…

Các chất gây mùi từ các quá trình sinh hóa, các hoạt động của vi sinh vật như CH3 – S – CH3 cho mùi tanh cá, C12H22O, C12H18O2 cho mùi tanh bùn…

Các chất gây mùi trong nước phần lớn có thể được khử bằng cách làm thoáng khi chúng là các chất khí hoàn tan dễ bay hơi Sử dụng quá trình ôxy hóa trong quá trình lọc nhanh, lọc chậm, lọc khô cũng có thể khử được các chất gây mùi Hiệu quả của quá trình phụ thuộc vào quá trình ôxy hóa của chất đó Các chất ôxy hóa thường được sử dụng như Cl2, ClO2, O3, KMnO4… Cũng có thể dùng than hoạt tính để khử mùi hiệu quả nhưng chi phí xử lý cao.

Khi tính độ cứng của nước theo hàm lượng CaCO3, người ta chia chất lượng nước làm 3 loại:

- Nước mềm có chứa ít hơn 50 mg CaCO3/l

- Nước thường có chứa đến 150 mg CaCO3/l.

- Nước cứng có chứa trên 300 mg CaCO3/l

Để xử lý độ cứng của nước,người ta thường dùng vôi hoặc sôđa hay dùng kết chúng Khi đó tạo ra kết tủa Ca(OH)2, CaCO3 và có thể chúng khỏi nước bằng quá trình keo tụ tạo bông, lắng và lọc.

e Chất rắn lơ lửng:

Hàm lượng chất rắn trong nước bao gồm các chất rắn vô cơ( các muối hòa tan, chất rắn không tan như huyền phù, đất cát ), chất rắn hữu cơ ( gồm các vi sinh vật và các chất rắn vô cơ và hữu cơ như phân rác, chất thải công nghiệp ) trong

xử lý nước, khi nói đến hàm lượng chất rắn, người ta thường đưa ra các khái niệm sau:

Tổng hàm lượng cặn lơ lửng TSS ( Total Suspended Solid ): Là trọng lượng khô tính bằng miligam của phần còn lại sau khi bay hơi 1 lít mẫu nước trên nồi cách thủy rồi sấy khô ở 103 oC tới khi có trọng lượng không đổi.

Cặn lơ lửng SS (Suspended Solid): Là phần trọng lượng thô tính bằng miligam của phần còn lại trên giáy lọc khi lọc 1 lít nước mẫu qua phễu rồi sấy khô

ở 103 – 105 độ tới khi có trọng lượng không đổi.

Chất rắn hòa tan (Dissoloved Solid): Bằng hiệu giữa tổng lượng cặn lơ lửng TSS và cặn lơ lửng SS.

DS = TSS – SS Chất rắn bay hơi VS (Volatile Solid): Là phần mất đi khi nung ở 550 oC trong một thời gian nhất định Phần mất đi là chất rắn bay hơi, phần còn lại là chất rắn không bay hơi

f Độ phóng xạ trong nước:

Nước nhiễm phóng xạ do sự phân hủy phóng xạ trong nước thường có nguồn gốc từ các nguồn nước thải Phóng xạ gây nguy hại cho sự sống nên độ phóng xạ

trong nước thường được xem là một trong những chỉ tiêu quan trọng về chất lượng nước.

II.1.3.2 Các chỉ tiêu hóa học:

a Hàm lượng ôxy hòa tan DO (Dissoloved Oxygen):

Nồng độ ôxy hòa tan trong nước DO phụ thuộc vào các yếu tố như nhiệt độ,

áp suất, đặc tính của nguồn nước bao gồn các thành phần hóa học, vi sinh, thủy sinh.

b Nhu cầu ôxy hóa học COD (Chemical Oxygen Demand):

Lượng ôxy cần thiết để ôxy hóa hết các hợp chất hữu cơ có trong nước tạo thành CO2 và H2O COD là một đại lượng để đánh giá sơ bộ mức độ nhiễm bẩn của nguồn nước COD biểu thị cả lượng chất hữu cơ không thể bị ôxy hóa bằng vi khuẩn Chất ôxy hóa thường được dùng là permanganat hoặc kali bicromat

c Nhu cầu ôxy sinh học BOD ( Biological Oxygen Demand):

Hàm lượng ôxy cần thiết để vi khuẩn phân hủy các hợp chất hữu cơ trong nước ở điều kiện hiếm khí BOD cũng là một chỉ tiêu để đánh giá mức độ nhiễm bẩn của nước.

d Khí hydrosunfua H2S:

H2S là sản phẩm của quá trình phân hủy các hợp chất hữu cơ, phân rác có trong nước thải Khí H2S làm cho nước có mùi thối khó chịu với nồng độ cao, hydrosunfua gây ra tính ăn mòn vật liệu.

e Các hợp chất của nitơ:

Các hợp chất của nitơ có trong nước là kết quả của quá trình phân hủy các hợp chất hữu cơ trong tự nhiên, trong các chất thải và trong các nguồn phân bón mà con người trực tiếp hoặc gián tiếp đưa vào nước.

f Các hợp chất của cacbonic:

Độ ổn định của nước phụ thuộc vào trạng thái cân bằng giữa các dạng hợp chất của axit cacbonic Axit cacbonic là một axit yếu, trong nước hợp chất này phân li như sau:

H2CO3  H+ + HCO3

Cũng như sắt, mangan thường có trong nước ngầm với hàm lượng nhỏ hơn,

ít khi vượt quá 2 mg/l Với hàm lượng mangan trong nước lớn hơn 0.05 mg/l sẽ gây trở ngại nhiều trong việc sử dụng nước giống như nước có chứa hàm lượng sắt cao.

Để xử lý sắt và mangan trong nước, ta sử dụng phương pháp ôxy hóa - khử Phương pháp xử lý đơn giản và hiệu quả thường được sử dụng trong xử lý nước cấp là cho nước thô tiếp xúc với không khí Khi tiếp xúc với ôxy không khí thì các iôn Fe2+ và Mn2+ sẽ bị ôxy hóa thành Fe3+ và Mn4+ tạo thành các kết tủa Fe(OH)3↓ màu nâu đỏ và MnO2 màu đen Sau đó dùng các quá trình lắng và lọc để loại bỏ chúng ra khỏi nguồn nước.

II.1.3.3 Các chỉ tiêu vi sinh:

a Vi trùng gây bệnh:

Đó là các vi trùng gây bệnh như bệnh lị, dịch tả, thương hàn, bại liệt,…Việc xác định sự có mặc của vi trùng gây bệnh thường khó khăn và mất nhiều thời gian rất đa dạng về chủng loại Vì vậy, trong thực tế thường áp dụng phương pháp xác định chỉ số vi trùng đặc trưng.

Nguồn gốc của vi trùng gây bệnh trongnước là từ các nguồn nhiễm bẩn phân rác, chất thải của người và động vật Trong những nguồn này luôn có loại vi khuẩn Coli sinh sống và phát triển Đặc tính của vi khuẩn E Coli thuộc nhóm vi khuẩn Coli là có khả năng tồn tại cao hơn so với các loại vi trùng gây bệnh khác Vì vậy, sau quá trình xử lý nước mà không còn thấy vi khuẩn E Coli thì chứng tỏ những loại vi trùng khác cũng đã bị tiêu diệt Mặc khác, việc xác định vi khuẩn E Coli cũng đơn giản và nhanh chóng nên E Coli được chọn là vi khuẩn đặc trưng trong việc xác định mức độ nhiễm bẩn vi trùng gây bệnh trong nước.

Để khử trùng nước, có thể sử dụng các biện pháp như lọc, khử trùng bằng clo, ôzôn, tia cực tím hay dùng iôn bạc…

b Các loại rong tảo:

Các loại rong tảo trong nước làm cho nước có màu xanh Trong nước có rất nhiều loài rong tảo sinh sống Rong tảo tồn tại trong nước mặt có 4 nhóm chính là tảo lục, tảo lam, tảo hai nhân và tảo có đuôi Các loài gây hại chủ yếu và khó loại trừ là nhóm tảo diệp lục và nhóm tảo đơn bào Trong xử lý nước cấp, hai loài tảo này thường đi qua bể lắng và đọng lại trên bề mặt lọc làm cho tổn thất áp lực trong

bể tăng nhanh, chu kỳ rửa lọc càng nhỏ Khi phát triển trong đường ống dẫn nước, chúng có thể làm tắc đường ống đồng thời làm cho nước có tính ăn mòn do quá trình quang hợp, hô hấp tạo ra khí cacbônic.

Để ngăn ngừa và tiêu diệt tảo trong nước, ta có thể dùng các biện pháp như giảm cường độ ánh sáng bằng cách che đậy các bể chứa nước, giảm chất dinh dưỡng trong nguồn nước và sử dụng hóa chất đê phá hủy cấu trúc tế bào.

II.2 Đặc điểm và thành phần của nguồn nước sông Cẩm Lệ và đầu bài thiết kế:

Khí hậu miền trung chia hai mùa rỏ rệt trong năm Khu vực quận Cẩm Lệ có khíhậu giống như khí hậu của thành phố Đà Nẵng: khí hậu nắng - khô - nóng, một năm có

hai mùa rỏ rệt: mùa khô và mùa mưa Tính chất của nguồn nước thay đổi theo mùa: tươngđối ổn định vào mùa khô, rất biến động vào mùa mưa (thời gian có mưa nhiều trong nămthường kéo dài từ khoảng tháng 8 đến khoảng tháng 11) Nguồn nước sông thường bịnhiễm mặn vào mùa khô hạn (do nước biển theo thuỷ triều xâm nhập) Nhiễm bẩn do chấtthải sinh hoạt, xác và phân súc vật, phân bón ruộng, Do chưa có tường rào bảo vệ khuvực lân cận nguồn nước gây nên sự thâm nhập mầm bệnh tiềm năng trong mùa mưa.Nguy

cơ nhiễm bẩn do chất thải công nghiệp hiện chưa đáng kể do không có sự hiện diện củacác nhà máy công nghiệp trong khu vực xung quanh nguồn nước Tuy nhiên, việc khaithác khoáng sản (vàng, ) ở các khu vực thượng nguồn có thể là mối nguy cơ đối vớinguồn nước trong tương lai Chất lượng nguồn nước sông Cẩm Lệ trong thời gian gầnđây đã có chuyển biến xấu hơn so với cách đây 5 năm: độ đục tăng cao (do việc phá rừng,khai thác cát), độ cứng giảm thấp, pH thấp và đặc biệt xâm nhập mặn gia tăng Sự tích tụmangan (Mn) (thể hiện sự gia tăng nồng độ Mn đo được trong nguồn nước thô trongnhững năm gần đây) do sự hiện diện ngày càng nhiều các giếng khoan nước ngầm củangười dân và các đập ngăn nước nơi thượng nguồn để tưới tiêu

TT Chỉ tiêu Đơn vị Giá trị Tiêu chuẩn chất lượng

nước Việt Nam

II.3 Các phương pháp xử lý nước cấp cho sinh hoạt:

II.3.1 Hồ chứa và lắng sơ bộ: [7-40]

Trước khi dẫn nước vào dây chuyền xử lý, người ta lưu nước trong một thời gian dài trong hồ với mục đích:

Tạo quá trình lắng tự do của các hạt cặn và các kim loại nặng có nồng độ cao trongnước thô không tách được bằng quá trình keo tụ như côban, niken, xianua, chì, cadimi và các kim loại độc hại khác cũng được lắng xuống đáy

Xúc tiến quá trình làm sạch tự nhiên để tách được phần lớn các chất hữu cơ có kích thước nhỏ và tạp chất vô cơ

Có thể dùng biện pháp trao đổi khí nhân tạo để tăng hàm lượng ôxy hòa tan trong nước để xúc tiến quá trình tự làm sạch

Xử lý sơ bộ bằng dịch vôi để duy trì độ cứng của nước từ 8,5 − 9,0 odH

Tóm lại, nhờ các quá trình hóa, lý, sinh học tự nhiên xảy ra trong hồ nên chấtlượng nước hồ trở nên tốt hơn nguồn nước đã đưa vào hồ Nhờ bổ sung quá trình nhân tạonên nồng độ tảo thấp, độ cứng và nồng độ kim loại độc hại giảm đi, làm giảm chi phí xử

lý cho giai đoạn xử lý tiếp theo

II.3.2 Song chắn và lưới chắn rác:

Song chắn và lưới chắn rác được đặc ở cửa dẫn nước vào công trình thu nước làmnhiệm vụ loại trừ những vật trôi nổi, vật trôi lơ lửng trên dòng nước để bảo vệ các thiết bị

và nâng cao hiệu quả làm sạch của các công trình xử lý nước Những vật trôi nổi có kíchthước nhỏ khi lột qua song chắn, lưới chắn có thể bị tán nhỏ hoặc bị thối rửa làm tăng độđục và độ màu của nước

II.3.3 Quá trình ôxy hóa sơ bộ: [7-44]

Trong một số trường hợp, quá trình ôxy hóa sơ bộ có tác dụng nâng cao hiệu suấtcủa các quá trình xử lý tiếp theo như khử phenol mà quá trình keo tụ không thể khử được,tăng hiệu suất tách trong quá trình tiếp theo, giảm số lượng tảo trong nước, tăng cường độtrong quá trình keo tụ tạo bông với các hợp chất như đất, vi trùng, tảo, chất mùn humic,tăng chất lượng nước lọc

Trong xử lý nước, hiện nay người ta thường dùng ôzôn để làm chất ôxy hóa sơ bộ.Clo là một chất có thể thực hiện quá trình ôxy hóa nhưng không được dùng vì clo có thểtác dụng với các chất hữu cơ trong nước tạo thành các hyđrocacbon clorua gây nguy hiểmcho người sử dụng nước

DOC + Cl2 → THM (Tri Halogen Methan)

DOC : Disoloed Organic Carbon (Cacbon hữu cơ hòa tan)

II.3.4 Quá trình keo tụ và phản ứng tạo bông cặn: [7-131]

Tạp chất trong nước thiên nhiên thường đa dạng về chủng loại và kích thước Chúng có thể là các hạt sét, mùn, sinh vật phù du, sản phẩm hữu cơ phân hủy Kích thước hạt dao động từ vài phần triệu milimet đến vài milimet Các biện pháp xử lý cơ họcnhư lắng, lọc, tuyển nổi chỉ có thể loại bỏ được các hạt có kích thước lớn hơn 10−4 mm

Vì vậy, để đạt được hiệu quả xử lý thì cần phải áp dụng phương pháp xử lý hóa học Đó

là phương pháp keo tụ

Keo tụ là phương pháp xử lý nước có dùng hóa chất Trong đó các hạt keo lơ lửng trong nước nhờ tác dụng của chất keo tụ mà liên kết với nhau tạo thành bông keo có kích thước lớn hơn và có thể tách chúng ra khỏi nước bằng các biện pháp lắng, lọc hay tuyển nổi

Các chất keo tụ thường được dùng trong xử lý nước là phèn nhôm, phèn sắt dưới dạng dung dịch hòa tan, các chất điện li hay các hợp chất cao phân tử

Cơ chế của quá trình keo tụ tạo bông:

- Cơ chế nén lớp điện tích kép:

Khi bổ sung các ion trái dấu vào nước với nồng độ cao, các iôn sẽ chuyển dịch từ lớp khuếch tán vào lớp điện tích kép và làm tăng diện tích trong lớp điện tích kép, giảm thế điện động zeta và giảm lực tĩnh điện Mức giảm điện thế phụ thuộc vào nồng độ và hóa trị của iôn trái dấu đưa vào Nồng độ và hóa trị của ion trái dấu đưa vào càng cao thì

quá trình trung hòa điện tích càng nhanh, lực đẩy tĩnh điện giảm Đến một lúc nào đó, lực hút Van der Walls thắng lực đẩy tĩnh điện, các hạt keo xích lại gần nhau, kết dính với nhau và tạo thành bông keo tụ.

- Cơ chế hấp phụ - trung hòa điện tích:

Các hạt keo cũng hấp phụ lên bề mặt các ion dương trái dấu, làm thay đổi điện tích

bề mặt hạt keo Các ion ngược dấu, đặc biệt là các ion tích điện cao được hấp phụ gây ra

sự trung hòa điện tích như các hydroxyt kim loại tích điện dương, các polime hữu cơ cation và các ion kim loại hóa trị cao Các ion này phá vỡ trạng thái bền của hệ keo nhờ hai cơ chế đồng thời nói trên làm giảm thế điện động zeta, giảm lực đẩy tĩnh điện, tăng lực hút, tạo đièu kiện cho các hạt keo két dính vào nhau Trong đó cơ chế háp phụ - trung hòa điện tích đóng vai trò đáng kể

Lượng iôn trái dấu đưa vào chỉ có hiệu quả tối ưu ở một giá trị nào đó Khi lượng iôn trái dấu đưa vào vượt giá trị đó sẽ xảy ra hiện tượng tái ổn định của hệ keo trong nước, thúc đẩy quá trình tích diện trở lại, làm tăng thế điện động zeta và hiệu quả của quá trình keo tụ giảm đi

- Cơ chế hấp phụ - bắc cầu:

Khi sử dụng chất keo tụ là các hợp chất polime, nhờ cấu trúc mạch dài, các đoạn phân tử polime hấp phụ lên bề mặt keo tạo ra cầu nối với nhau hình thành bông keo tụ lớnlàm tăng khả năng lắng của các hạt keo

Khả năng tạo bông keo tụ nhờ cơ chế bắt cầu phụ thuộc vào nhóm polime và hạt keo trong nước, phụ thuộc vào quá trình hấp phụ chất polime lên bề mặt keo cũng như số lượng polime có trong dung dịch Thông thường lượng polime đưa vào dung dịch khoảng

1 mg/lít Nồng độ tối đa bổ sung thường tỉ lệ thuận với nồng độ hạt keo trong dung dịch

và đúng hơn là tỉ lệ thuận với diện tích bề mặt các hạt keo có trong dung dịch

Quá trình tạo bông keo với các polime nhờ cơ chế bắt cầu có thể được thực hiện qua các bước sau:

Phân tán dung dịch polime vào trong hệ huyền phù;

Vận chuyển polime trong hệ tới bề mặt hạt;

Hấp phụ polime lên bề mặt hạt;

Liên kết giữa các hạt đã hấp phụ polime với nhau

Hiệu quả của quá trình keo tụ với polime nhờ cơ chế bắt cầu phụ thộc vào trọng lượng phân tử polime Khi tăng trọng lượng phân tử của polime, độ hòa tan của polime giảm đi và dung dịch sẽ có độ nhớt cao, liều lượng dung dịch polime tối ưu sẽ cao và bông cặn tạo ra lớn hơn nên bông cặn dễ lắng hơn.

- Cơ chế keo tụ hấp phụ cùng lắng trong quá trình lắng:

Các ion kim loại hóa trị cao sử dụng trong quá trình keo tụ như Al3+, Fe3+, tạo ra trong nước các sản phẩm thủy phân khác như Fe2(OH)24+, Al3(OH)45+, Fe(OH)2+,

AI13(OH)345+, Al7(OH)174+, Al(OH)2+, Al(OH)4-, Fe(OH)4- Ở các giá trị cao và thấp của

pH, các liên kết này tồn tại và tích điện nhưng ở giá trị pH trung bình nào đó thì chỉ tồn tại các hydroxyt nhôm và sắt tạo ra và lập tức chúng lắng xuống Trong quá trình lắng, chúng kéo theo các bông cặn và tạp chất có trong hệ huyền phù như các hạt keo khác, các cặn bẩn, các chất hữu cơ, chất mang mùi vị tồn tại ở trạng thái hòa tan hay lơ lửng Nó có thể tách được nhiều loại keo và điều đặc biệt của cơ chế này là không phụ thuộc vào quá trình tạo bông keo tụ nói trên và không có sự tái ổn định trạng thái như các cơ chế khác

Các bước thực hiện một quá trình keo tụ:

Hòa trộn và định lượng hóa chất keo tụ

Phá vỡ trạng thái ổn định của hệ keo

Tạo ra bông keo có kích thước nhỏ nhờ gradien vận tốc lớn

Tạo ra bông keo lớn nhờ gradien vận nhỏ

Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình keo tụ tạo bông:

- Độ pH của nước:

Đối với mỗi loại chất keo tụ khác nhau thì dãy pH hoạt động và pH tối ưu khác nhau Vì vậy, pH ảnh hưởng lớn đến quá trình keo tụ tạo bông

- Gradien vận tốc và thời gian của quá trình khuấy trộn:

Quá trình keo tụ tạo bông được thực hiện qua 2 giai đoạn Giai đoạn thứ nhất làquá trình hòa trộn hóa chất keo tụ vào nước, phá vỡ trạng thái ổn định của hệ keo và tạo

ra những bông keo nhỏ Giai đoạn này cần gradien vận tốc lớn, tốc độ khuấy trộn caotrong thời gian ngắn Giai đoạn thứ hai là giai đoạn tạo bông Giai đoạn này tạo ra nhữngbông cặn lớn dễ lắng Giai đoạn tạo bông cần gradien vận tốc nhỏ, tốc độ khuấy trộnchậm trong thời gian dài để tạo điều kiện cho các bông keo nhỏ tiếp xúc vào bám dínhvào nhau tạo nên các bông keo lớn dễ lắng

- Liều lượng phèn cho vào nước:

Liều lượng phèn cho vào nước nếu ít thì quá trình keo tụ không đạt hiểu quả Nếu hàm lượng phèn cho vào quá nhiều thì sẽ lãng phí và gây ảnh hưỡng ngược lại đối với quá trình keo tụ tạo bông

- Độ nhớt và nhiệt độ của nước

- Thời gian lưu của nước trong bể lắng

- Kích thước hạt lọc và sự phân bố cỡ hạt và đặc tính của vật liệu lọc.

- Kích thước, hình dạng, khối lượng riêng và khả năng dính kết của hạt cặn trongnước xử lý

- Chiều cao lớp vật liệu lọc và sự chênh lệch áp suất trong bể lọc

- Nhiệt độ và độ nhớt của nước

Dựa theo cấu trúc lớp vật liệu lọc mà người ta phân chia ra lọc bề mặt và lọc sâu.Trong công nghệ xử lý nước cấp, người ta thường sử dụng công nghệ lọc sâu và trongcông nghệ lọc sâu, tùy thuộc vào tốc độ lọc và thời gian giữa hai lần hoàn nguyên vật liêulọc mà người ta phân chia ra lọc nhanh và lọc chậm Sự khác nhau giữa hai quá trình nàyđược trình bày trong bảng sau:

Bảng II.2 Sự khác nhau giữa hai quá trình lọc nhanh và lọc chậm.[7-92]

Thời gian lọc 10 đến 150 giờ 1 đến 12 tháng

Làm sạch - rửa lọc Dùng dòng chảy ngược Làm sạch 3 đến 5 cm

phần trên vật liệu lọc