tính toán thiết kế trạm xử lý nước cấp khu dân cư mở rộng tp.ninh bình tỉnh ninh bình, công suất 15.000m3ngày đêm

Tại thành phố hiện có nhà máy xử lý nước với công suất 20.000 m3/ngày, tuynhiên lượng nước này vẫn không cung cấp đủ cho nhu cầu sử dụng nước tại thànhphố và một phần do thành phố vừa đư

Chương 1: ĐẶT VẤN ĐỀ1.1 Lý do hình thành đề tài

Thành phố Ninh Bình, một trung tâm của tỉnh Ninh Bình là thành phố đượcthành lập vào đầu năm 2007 trên nền của thị xã Ninh Bình và sắp tới sẽ sáp nhậpthêm 6 phường xã mới bao gồm: 3 phường Ninh Phong, Ninh Khánh, Ninh Sơn và 3

xã Ninh Nhất, Ninh Tiến, Ninh Phúc Dự kiến đến năm 2020 thành phố sẽ sát nhậpvới huyện Hoa Lư trở thành đô thị loại II

Thành phố Ninh Bình được coi là 1 trong 10 thành phố đẹp nhất Việt Nam.Với vị trí địa lý đặc biệt thuận lợi, là cửa ngõ phía Nam của vùng kinh tế đồng bằngBắc Bộ, thành phố đang phát triển rất nhanh về công nghiệp, du lịch và dịch vụ trongnhững năm gần đây Ngoài ra thành phố Ninh Bình cũng có lợi thế về phát triển côngnghiệp, dịch vụ, vận chuyển hàng hải

Để phát triển đô thị hoàn chỉnh, một trong những hạng mục quan trọng là hệthống cung cấp nước sạch cần phải được hoàn tất để đảm bảo cấp nước sạch đếntừng hộ dân Hiện tại thành phố đang có một trạm cấp nước công suất 20.000

m3/ngày đêm nhưng thất thoát khoảng 25% nên lượng nước sạch đến các đơn vịdùng nước thực tế không đủ cấp nước cho khu vực nội thành cũ Trong khi đó, thànhphố lại đang có kế hoạch sáp nhập thêm 6 phường xã mới Hiện tại cư dân tại 6phường xã này đang sử dụng nước của tư nhân chở bằng ghe hoặc xà lan từ nhà máy

xử lý nước về, ngoài ra còn phải dự trữ nước mưa để sử dụng đồng thời song lượngnước vẫn chưa đủ cho các hoạt động sinh hoạt (nguồn nước ngầm của khu vực bịnhiễm phèn nặng) chưa kể đến việc phát triển khu công nghiệp và du lịch trongtương lai

Tính đến năm 2012, nhu cầu dùng nước của cả thành phố Ninh Bình khoảng30.000 m3/ ngày đêm, vì vậy công suất cần phải bổ sung thêm là 15.000 m3/ ngàyđêm Do vậy, nhu cầu xây dựng 1 trạm xử lý nước bổ sung với công suất tối thiểu dựtính là 15000 m3/ngđ trở nên thiết yếu và là điều kiện quan trọng trong bước pháttriển của thành phố Ninh Bình cả về mức độ và quy mô Đó cũng là lý do để đề tài “Tính toán thiết kế trạm xử lý nước cấp khu dân cư mở rộng, thành phố Ninh Bình,tỉnh Ninh Bình, công suất 15000m3/ngày đêm” được ra đời

1.2 Mục đích nghiên cứu

Tính toán thiết kế trạm xử lý nước cấp khu dân cư mở rộng thành phố NinhBình tỉnh Ninh Bình với công suất 15.000 m3/ ngàyđêm từ nước nguồn là nước sôngĐáy

1.3 Phạm vi nghiên cứu

Đề tài giới hạn trong việc tính toán thiết kế trạm xử lý nước cấp khu dân cư

mở rộng thành phố Ninh Bình tỉnh Ninh Bình công suất 15.000m3/ngàyđêm

1.4 Nội dung nghiên cứu

Đề xuất dây chuyền công nghệ xử lý nước phù hợp với tính chất nguồn nước

và quy chuẩn nước đầu ra

Tính toán thiết kế các công trình đơn vị trong dây truyền công nghệ đề xuất

Dự toán chi phí xây dựng, thiết bị, hóa chất, chi phí vận hành trạm xử lý nướcthải

1.5 Phương pháp nghiên cứu

• Phương pháp thu thập số liệu: Thu thập các tài liệu về khu dân cư, tìm hiểuthành phần, tính chất nguồn nước thô và các số liệu cần thiết khác

• Phương pháp nghiên cứu lý thuyết: Tìm hiểu những công nghệ xử lý nước cấpcho khu dân cư qua các tài liệu chuyên ngành và các công nghệ hiện đang áp dụngtại Việt Nam

• Phương pháp so sánh: So sánh ưu, nhược điểm của công nghệ xử lý hiện có

và đề xuất công nghệ xử lý nước thải phù hợp

• Phương pháp toán: Sử dụng công thức toán học để tính toán các công trìnhđơn vị trong hệ thống xử lý nước cấp, dự toán chi phí xây dựng, vận hành trạm xử lý

• Phương pháp đồ họa: Dùng phần mềm AutoCad để mô tả kiến trúc các côngtrình đơn vị trong hệ thống xử lý nước cấp

1.6 Ý nghĩa khoa học và thực tiễn

Xây dựng trạm xử lý nước cấp giải quyết được vấn đề thiếu nước sạch trongsinh hoạt của người dân

Góp phần nâng cao đời sống của người dân, xúc tiến phát triển kinh tế củavùng

Khi trạm xử lý hoàn thành và đi vào hoạt động sẽ là nơi để các doanh nghiệp,sinh viên tham quan, học tập

Chương 2: TỔNG QUAN VỀ THÀNH PHỐ NINH BÌNH

2 1 Điều kiện tự nhiên

2.1.1 Vị trí địa lý

Thành phố Ninh Bình là trung tâm kinh tế, văn hóa, chính trị của tỉnh NinhBình Cách thành phố thủ đô Hà Nội 93 km về phía Nam, có ranh giới hành chínhnhư sau:

+ Phía Bắc và phía Tây giáp huyện Hoa Lư

+ Phía Nam và Đông Nam giáp huyện Yên Khánh

+ Phía Đông Bắc giáp huyện Ý Yên (Nam Định)

2.1.3 Địa hình và đất đai

Nhìn chung địa hình Thành phố tương đối bằng phẳng, là vùng đồng bằng cónúi và sông chảy qua, tô điểm và làm duyên dáng cho thành phố Đồng thời, gópphần điều hoà sinh thái và cảnh quan môi trường cho thành phố Núi lớn nhất là núiCánh Diều, Núi Lớ, còn hai núi nhỏ là núi Non Nước và núi Kỳ Lân.

Thành phố Ninh Bình là một thành phố mới trên vùng đất cổ Đất thành phố làđất phù sa cổ, có tầng phèn tiềm tàng ở độ sâu

là 270cm, nhỏ nhất 2-5cm

Độ mặn lên tới 20 đến 25 phần nghìn do vậy làm ảnh hưởng nuôi trồng thủysản

2.1.4.1 Nguồn nước sông Đáy

Sông Đáy là một con sông miền Bắc Việt Nam rút nước từ sông Hồng ra vịnhBắc Bộ Sông Đáy chảy gọn trong vùng đồng bằng Bắc Bộ với dòng sông chảy songsong bên hữu ngạn hạ lưu sông Hồng

Sông Đáy có chiều dài khoảng 240 km và lưu vực (cùng với phụ lưu sôngNhuệ) hơn 7.500 km2 trên địa bàn các tỉnh thành Hà Nội, Hòa Bình, Hà Nam, NinhBình và Nam Định

Sông Đáy là sông lớn nhất chảy qua thành phố với chiều dài sông 85 km vớilưu lượng nước trung bình 350m3/s, mùa cạn 230m3/s

Chất lượng nguồn nước tương đối tốt có thể sử dụng làm nguồn cấp

2.1.4.2 Nguồn nước sông Vạc

Với chiều dài sông là 28.5km và lưu lượng nước trung bình là 260m3/s

Sông Vạc là một con sông nhỏ thuộc tỉnh Ninh Bình Theo phân loại của BanQuản lý Quy hoạch lưu vực sông Hồng-Thái Bình thì sông Vạc là một chi lưu củasông Đáy

Sông Vạc có chiều dài 14,6 km, do một số phân lưu của sông Hoàng Longnhư các sông Chanh, sông Luồn, sông Vo hợp lưu tại địa phận huyện Hoa Lư chảyqua ranh giới giữa hai huyện Yên Mô và Yên Khánh, chảy qua huyện Kim Sơn rồihội lưu vào sông Đáy

Sông Vạc có ảnh hưởng khá quan trọng đến hệ thống giao thông đường thủy ởđồng bằng Bắc Bộ

2.1.4.3 Nguồn nước sông Vân

Sông Vân là tên gọi tắt của sông Vân Sàng - một chi lưu của sông Đáy, chảy

từ thị xã Tam Điệp qua huyện Hoa Lư và hội lưu với sông Đáy tại trung tâm thànhphố Ninh Bình Sông có chiều dài trên 20 km, chỗ rộng nhất tới 300 m

Lưu lượng nước trung bình của sông là 260m3/s

2.2 Điều kiện kinh tế xã hội

2.2.1 Dân số

Thành phố bao gồm các phường: Vân Giang, Thanh Bình, Phúc Thành, ĐôngThành, Tân Thành, Nam Bình, Bích Đào, Nam Thành và 2 phường Ninh Phong,Ninh Khánh; 4 xã Ninh Nhất, Ninh Tiến, Ninh Sơn, Ninh Phúc chuẩn bị sát nhập vàothành phố

Diện tích tự nhiên 4.836,49 ha và 27.908 hộ dân với 111500 nhân khẩu, trong

đó còn 545 hộ nghèo, 1.511 khẩu thuộc diện nghèo, chiếm tỷ lệ 1.95% số dân Đếnnăm 2020 sau khi sát nhập với huyện Hoa Lư trở thành Thành Phố Hoa Lư dự kiếntổng số dân của thành phố là 190.000 người

Trong những năm trở lại đây nhất là sau khi tái lập tỉnh; được mở rộng vớidiện tích 48,3 Km2, 14 đơn vị hành chính cấp xã với số dân 13 vạn người, thành phố

đã phát triển mạnh mẽ và nhanh chóng trở thành trung tâm thương mại, dịch vụ của

Thành phố có 4 con sông chảy qua: sông Đáy, sông Vân , sông Vạc, sôngTranh nên việc tưới tiêu nước rất thuận lợi Các dòng sông này cũng góp phần điềuhoà sinh thái và cảnh quan môi trường cho thành phố

Trong điều kiện đất trồng trọt thu hẹp do thực hiện nhiều dự án đầu tư pháttriển công nghiệp, dịch vụ, song thành phố vẫn được xác định nông nghiệp là mộttrong ba lĩnh vực kinh tế mũi nhọn

Vụ đông xuân 2007 - 2008, mặc dù thời tiết không thuận lợi, thành phố vẫnđạt năng suất lúa cao nhất từ trước đến nay (62,6 tạ/ha), tăng 1,49 tạ/ha so với vụđông xuân năm trước Sản xuất vụ đông tiếp tục được mở rộng trên đất hai lúa đạt

792,5 ha, tăng 221,8 ha so với năm 2007 Chăn nuôi gia súc, gia cầm phát triểnmạnh.

2.2.3 Công nghiệp

So với các địa phương vùng kinh tế trọng điểm phía Bắc, thành phố NinhBình không phải là một trung tâm công nghiệp lớn và còn khá non trẻ Lĩnh vựccông nghiệp chủ yếu vẫn là xây dựng và vật liệu xây dựng Nằm ở vị trí khá thuậnlợi về giao thông thuỷ, sắt, bộ Thành phố là đầu mối phân phối cấp vùng và có đủđiều kiện để phát triển công nghiệp lâu dài

Tổng diện tích khu công nghiệp của thành phố là 217.4 ha

Các khu công nghiệp và cụm công nghiệp dự kiến phát triển thành phố NinhBình bao gồm:

 Khu công nghiệp Ninh Phúc

 Cụm công nghiệp Nam thành phố Ninh Bình

 Cụm công nghiệp Ninh Khánh

 Dự án 1: : Nhà máy gạch ốp lát

 Dự án 2: Cơ sở sản xuất sản phẩm Composite

 Dự án 3: Xây dựng Nhà máy lắp ráp ô tô tải

 Dự án 4: Lắp ráp, sửa chữa máy cơ khí nhỏ

 Dự án 5: Cơ sở sửa chữa đóng mới phương tiện thủy (nội địa)

 Dự án 6: Xây dựng Nhà máy phân đạm

 Dự án 7: Xây dựng nhà máy Dệt May…

2.2.4 Dịch vụ và du lịch

Trong quy hoạch phát triển kinh tế vùng duyên hải Bắc Bộ, thành phố NinhBình là một đầu mối thương mại, dịch vụ ở phía nam của vùng Thành phố phát triểnmạnh các dịch vụ lưu trú, điều hành, phân phối khách tham quan đi các khu du lịchlớn ở khu vực Ninh Bình cũng là đô thị giàu tiềm năng du lịch văn hoá, giải trí, ẩmthực, hội nghị và thể thao…

Thành phố có định hướng phát triển trở thành một trung tâm du lịch lớn Vớitìm năng du lịch dồi dào những thắng cảnh đẹp như núi Cánh Diều, núi Non Nước,

hồ Kỳ Lân, một phần danh thắng Tràng An bên cạnh các khu mới được đầu tư nhưcông viên sông Vân, công viên Thúy Sơn và các công trình mới đã và đang được đầu

tư xây dựng như các công trình thể thao quốc gia, các trung tâm thương mại và dịchvụ

2.2.5 Giao thông

Thành phố Ninh Bình có vị trí giao thông, thông tin liên lạc thuận lợi cho pháttriển thương mại và du lịch Thành phố có quốc lộ 1A đi Phủ Lý ra thủ đô Hà Nội, điTam Điệp vào các tỉnh phía Nam; theo quốc lộ 10 đi các tỉnh duyên hải đồng bằngBắc Bộ như: Nam Định, Thái Bình, Hải Phòng, Quảng Ninh; theo tỉnh lộ 477 đi cáchuyện Gia Viễn, Nho Quan rồi sang vùng Tây bắc (tỉnh Hoà Bình)

Thành phố nằm ở hữu ngạn sông Đáy, chính giữa là ngã ba giao sông Vân đổvào sông Đáy, tại vị trí trung tâm của tỉnh Khoảng cách từ trung tâm thành phố tớicác huyện lỵ đều dưới 30 km Với hai cảng sông là cảng Ninh Bình và cảng NinhPhúc trong đó cảng Ninh Phúc là cảng sông cấp 1, cảng Ninh Bình là cảng sông cấp

2 đều nằm trong danh sách cảng sông được ưu tiên đầu tư xây dựng

2.2.6 Định hướng về cấp nước và vệ sinh môi trường

Dự kiến ưu tiên phát triển mạng lưới cấp nước cho các khu vực Thành Phố,Thị xã, thị trấn hiện nay đảm bảo yêu cầu cấp nước sinh hoạt cho dân cư:

Nhu cầu dùng nước sinh hoạt:

 Đến năm 2012: Tiêu chuẩn dùng nước 120 l/ngày Tỷ lệ dân số cấpnước là 85%

 Đến năm 2015: Tiêu chuẩn dùng nước 120l/ngày Tỷ lệ dân số cấpnước là 90%

 Đến năm 2020: Tiêu chuẩn dùng nước 150 l/ngày Tỷ lệ dân số cấpnước là 99%

- Nước thất thoát rò rỉ:

 Khoảng 20% lượng nước cung cấp vào mạng đường ống

- Nhu cầu cho bản thân trạm cấp nước:

 Lượng nước dùng cho bản thân trạm xử lý lấy 8% tổng sản lượngnước sản suất

2.3 Hiện trạng sử dụng nước sinh hoạt tại khu vực

Thành phố có 27.908 hộ dân với 111500 nhân khẩu, trong đó còn 545 hộnghèo, 1.511 khẩu thuộc diện nghèo, chiếm tỷ lệ 1.95% số dân

Do khu vực nằm trong khu vực đồng bằng ven biển nên nước ngầm bị nhiễmmặn, do đó người dân chỉ có nguồn nước chính sử dụng là nước mạng lưới cấp nướcchung

Tại thành phố hiện có nhà máy xử lý nước với công suất 20.000 m3/ngày, tuynhiên lượng nước này vẫn không cung cấp đủ cho nhu cầu sử dụng nước tại thànhphố và một phần do thành phố vừa được sát nhập vào 6 hiện chưa có hệ thống cấpnước sạch nên nhân dân khu vực này đang sử dụng nguồn nước mưa Tuy nhiên vào

mùa khô nguồn nước này cạn kiệt, toàn khu vực đang bị thiếu nước sinh họat trầmtrọng đặc biệt vào mùa khô.

Chương 3: TỔNG QUAN VỀ NƯỚC CẤP VÀ CÁC BIỆN PHÁP

XỬ LÝ NƯỚC MẶT3.1 Tổng quan về chất lượng nước

3.1.1 Tính chất lý học của nước

 Nhiệt độ

Nhiệt độ của nước có ảnh hưởng trực tiếp đến quá trình xử lí nước Sự thayđổi nhiệt độ của nước phụ thuộc vào từng loại nguồn nước Nhiệt độ của nguồn nướcmặt dao động rất lớn (từ 4  400C) phụ thuộc vào thời tiết và độ sâu nguồn nước.Nước ngầm có nhiệt độ tương đối ổn định (từ 17  270C)

 Hàm lượng cặn không tan

Được xác định bằng cách lọc một đơn vị thể tích nước nguồn qua giấy lọc, rồiđem sấy khô ở nhiệt độ (105  1100oC)

Hàm lượng cặn là một trong những chỉ tiêu cơ bản để chọn biện pháp xử lí đốivới các nguồn nước mặt Hàm lượng cặn của nước nguồn càng cao thì việc xử lí càngtốn kém và phức tạp

 Độ màu của nước

Đơn vị đo độ màu thường dùng là Platin – Coban Nước thiên nhiên thường

có độ mầu thấp hơn 200PtCo Độ màu biểu kiến trong nước thường do các chất lơlửng trong nước tạo ra và dễ dàng loại bỏ bằng phương pháp lọc Trong khi đó, đểloại bỏ màu thực của nước (do các chất hòa tan tạo nên) phải dùng các biện pháp hóa

lý kết hợp

 Mùi và vị của nước

Nước có mùi là do trong nước có các chất khí, các muối khoáng hoà tan, cáchợp chất hữu cơ và vi trùng, nước thải công nghiệp chảy vào, các hoá chất hoà tan,…Nước có thể có mùi bùn, mùi mốc, mùi tanh, mùi cỏ lá, mùi clo, mùi phenol, … Vịmặn, vị chua, vị chát, vị đắng, …

Độ đục thường được đo bằng máy so màu quang học dự trên cơ sở thay đổicường độ ánh sáng khi đi qua lớp nước mẫu Đơn vị đo độ đục xác định theo phươngpháp này Là NTU (Nepheometric Turbidity Unit) 1NTU tương ứng 0.58 mgfoomazin trong một lít nước

 Độ dẫn điện

Nước có độ dẫn điện kém Nước tinh khiết ở 20oC có độ dẫn điện là 4.2 µS/m(tương ứng điện trở 23.8 mΩ/cm Độ dẫn điện của nước tăng theo hàm lượng cácchất khoáng hòa tan trong nước và dao động theo nhiệt độ

3.1.2 Tính chất hóa học của nước

 Độ kiềm

Độ kiềm toàn phần là tổng hàm lượng của cá ion bicacbonat, cacbonat,hydroxyt và anion của các muối của các axit yếu Do hàm lượng các muối này cótrong nước rất nhỏ nên có thể bỏ qua

Độ kiềm bicacbonat và cacbonat góp phần tạo nên tính đệm cho dung dịchnước Nguồn nước có tính đệm cao, nếu trong quá trình xử lý có dùng thêm các hóachất như phèn thì độ pH của nước cũng ít thay đổi nên sẽ tiết kiệm được các hóa chấtdùng để điều chỉnh pH

 Độ cứng

Độ cứng của nước là đại lượng biểu thị hàm lượng các ion canxi và magie cótrong nước

Nước có độ cứng cao gây trở ngại cho sinh hoạt và sản xuất: giặt quần áo tốn

xà phòng, nấu thức ăn lâu chín, gây đóng cặn nồi hơi, giảm chất lượng sản phẩm, …

oxy hoá của nguồn nước càng cao, chứng tỏ nước bị nhiễm bẩn và chứa nhiều vitrùng.

 Clorua

Clorua làm cho nươc có vị mặn Ion này thâm nhập vào nước qua sự hòa tancác muối khoáng hoặc bọ ảnh hưởng từ quá trình nhiễm mặn các tầng chứa nướcngầm hay ở đoạn sông gần biển Việc dùng nước có hàm lượng clorua cao có thể gây

ra mắc bệnh về thận Ngoài ra, nước chứa nhiều clorua có tính xâm thực đối với bêtông

 Sunfat

Ion sunfat thường có trong nước có nguồn gốc khoáng chất hoặc nguồn gốchữu cơ Với hàm lượng sunfat cao hơn 400 mg/l, có thể gay mất nước trong cơ thể vàlàm tháo ruột Ngoài ra, nước có nhiều ion clorua và sunfat sẽ làm xâm thực bê tông

 Florua

Nước ngầm từ cá vùng đất chưa quặng apatit, đá alkalic, granit thường có hàmlượng florua cao đến 10mg/l trong nước thiên nhiên, các hợp chất của florua khá bềnvững và khó loại bỏ trong quá trình xử lý thông thường Ơ nồng độ thấp, từ 0.5 mg/ldến 1mg/l, florua giúp bảo vệ men răng

 Hàm lượng sắt

Sắt tồn tại trong nước dưới dạng sắt (II) hoặc sắt (III) Trong nước ngầm, sắtthường tồn tại dưới dạng sắt (II) hoà tan của các muối bicacbonat, sunfat, clorua, đôikhi dưới dạng keo của axit humic hoặc keo silic

Việc tiến hành khử sắt chủ yếu đối với các nguồn nước ngầm Khi trong nước

có hàm lượng sắt > 0,5 mg/l, nước có mùi tanh khó chịu, làm vàng quần áo khi giặt,làm hư hỏng sản phẩm của ngành dệt, giấy, phim ảnh, đồ hộp và làm giảm tiết diệnvận chuyển nước của đường ống

= 2.5÷4.5, sắt tồn tại chủ yếu là Fe2+ (có khi dến 300 mg/l), nhôm hòa tan ở dạng ion

Al3+ ( từ 5 ÷ 70mg/l)

Khi chứa niều nhôm hào tan nước thường có màu trong xanh và vị rất chua.Nhôm có đọc tính đối với sức khỏe con người Khi uống nước co chứa hàm lượngnhôm cao có thể gây t\ra các bênh về não như Alzheimer

 Các chất khí hoà tan

Các chất khí hoà O2, CO2, H2S trong nước thiên nhiên dao động rất lớn KhíH2S là sản phẩm của quá trình phân huỷ các chất hữu cơ, phân rác Khi trong nước

có H2S làm nước có mùi trứng thối khó chịu và ăn mòn kim loại

Hàm lượng O2 hoà tan trong nước phụ thuộc vào nhiệt độ, áp suất, đặc tínhcủa nguồn nước Nước ngầm có hàm lượng oxy hoà tan rất thấp hoặc không có, docác phản ứng oxy hoá khử xảy ra trong lòng đất đã tiêu hao hết oxy

Khí CO2 hoà tan đóng vai trò quyết định trong sự ổn định của nước thiênnhiên Trong kỹ thuật xử lý nước, sự ổn định của nước có vai trò rất quan trọng Việcđánh giá độ ổn định trong sự ổn định nước được thực hiện bằng cách xác định hàmlượng CO2 cân bằng và CO2 tự do Lượng CO2 cân bằng là lượng CO2 đúng bằnglượng ion HCO- 3 cùng tồn tại trong nước Nếu trong nước có lượng CO2 hoà tan vượtquá lượng CO2 cân bằng, thì nước mất ổn định và sẽ gây ăn mòn bêtông

3.1.3 Các chỉ tiêu vi sinh

Trong nước thiên nhiên có rất nhiều vi trùng, rong tảo và các đơn bào Chúngxâm nhập vào nước từ môi trường xung quanh hoặc sống và phát triển trong nước.Trong đó có một số sinh vật gây bệnh cần phải được loại bỏ khỏi nươc trước khi sửdụng

Trong thực tế không thể xác định tất cả các loại sinh vật gây bệnh qua đườngnước vì phức tạp và tốn thời gian Mục đích của việc kiểm tra vệ sinh nước là xácđịnh mức độ an toàn của nước đối với sức khỏe con người Do vậy có thể dùng vài visinh chỉ thị ô nhiễm phân để đánh giá ô niễm từ rác, phân người và động vật

Có 3 nhóm vi sinh chỉ thị ô nhiễm phân:

 Nhóm Coliform đặc trưng là Escherichia Coli ( E.coli)

 Nhóm Streptococci đặc trưng là Streptococcus faecalis

 Nhóm Clostridia khử sunfit đặc trưng là Clostridum perfringents

Đây là những nhóm vi khuẩn thường xuyên có mặt trong phân người Trong

đó E.Coli là loại trực khuẩn đường ruột, có thời gian bảo tồn trong nước gần giốngnhững vi sinh vật gây bệnh khác Sự có mặt E.Coli chứng tỏ nguồn nước đã bị nhiễmbẩn phân rác và có khả năng tồn tại các loại vi trùng gây bệnh khác

3.2 Chất lượng nước cấp cho ăn uống và sinh hoạt

Theo tiêu chuẩn QCVN 01:2009/BYT “ Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về chấtlượng ăn uống” phải đạt được những chi tiêu về lí hóa học và vi trùng như sau:

B ng 3.1: Ch t l ng n c c p cho sinh ho t n u ng ảng 3.1: Chất lượng nước cấp cho sinh hoạt ăn uống ất lượng nước cấp cho sinh hoạt ăn uống ượng nước cấp cho sinh hoạt ăn uống ước cấp cho sinh hoạt ăn uống ất lượng nước cấp cho sinh hoạt ăn uống ạt ăn uống ăn uống ống

TT Tên chỉ tiêu Đơn vị tính Giới hạn tối đa

Để thực hiện quá trỡnh keo tụ người ta cho vào nước các chất phản ứng thíchhợp như : phèn nhôm Al2(SO4)3; phốn sắt FeSO4 hoặc FeCl3 Các loại phèn này đượcđưa vào nước dưới dạng dung dịch hoà tan.

Trường hợp độ kiềm tự nhiên của nước thấp, không đủ để trung hoà ion H+thỡ cần phải kiềm hoỏ nước Chất dùng để kiềm hoá thông dụng nhất là vôi CaO.Một số trường hợp khỏc cú thể dựng là Na2CO3 hoặc xút NaOH Thông thường phènnhôm đạt được hiệu quả keo tụ cao nhất khi nước có pH = 5.57.5

Một số nhân tố cũng ảnh hưởng đến quá trỡnh keo tụ như: các thành phần ion

có trong nước, các hợp chất hữu cơ, liều lượng phèn, điều kiện khuấy trộn, môitrường phản ứng, nhiệt độ…

 Hấp phụ

Hấp phụ là quá trình tập trung chất lên bề mặt phân chia pha và gọi la hấp phụ

bề mặt Khi phân tử các chất bị hấp phụ đi sâu và trong lòng chất hấp phụ, người tagọi quá trình này là sự hấp phụ

Trong quá trình hấp phụ có tỏa ra một nhiệt lượng gọi là nhiệp hấp phụ Bềmặt càng lớn tức lòa độ xốp chất hấp phụ càng cao thì nhiệt hấp phụ tỏa ra cang lớn

Bản chất của quá trình hấp phụ: hấp phụ các chất hòa tan là kết quả của sựchuyển phân tử của những chất có từ nước vào bề mặt chất hấp phụ dưới tác dụngcủa trường bề mặt Trường lực bề mặt gồm có:

+ Hydrat hóa các phân tử chất tan, tức là tacvs dụng tương hỗ giữa cácphân tử chất rắn hòa tan với những phân tử nước

+ Tác dụng tương hỗ giữa các phân tử chất rắn bị hấp phụ thì đầu tiên

sẽ loại được các phân tử trên bề mặt chất rắn

Các phương pháp hấp phụ:

 Hấp phụ vật lí

Khi chất bị hấp phụ và chất hấp phụ tương tác với nhau bằng lực VanderWaals thì nhiệt hấp phụ có giá trị thấp và chất bị hấp phụ dễ bị giải hấp phụ

Đặc trưng của hấp phụ vật lý:

+ Xảy ra ở nhiệt độ thấp dưới nhiệt độ tới hạn của chất bị hấp phụ+ Loại tương tác: tương tác giữa các phân tử

+ Entanpi thấp:H < 20 KJ/mol+ Xảy ra hấp phụ đa lớp

+ Năng lượng hoạt hóa thấp+ Năng lượng trạng thái của chất bị hấp phụ không thay đổi+ Thuận nghịch

 Hấp phụ hóa học

Lực tương tác giữa phân tử bị hấp phụ và chất hấp phụ bằng lực hóa họctạo nên những hợp chất bề mặt nào đó Nhiệt hấp phụ hóa học lớn và vì vậy khó khửchất bị hấp phụ

Đặc trưng của hấp phụ hóa học:

+ Xảy ra ở nhiệt độ cao+ Lực tương tác: xảy ra lực liên kết cộng hóa trị giữa chất bị hấp phụ

+ Chỉ xảy ra thuận nghịch ở nhiệt độ cao

3.3.2 Biện pháp hóa học

Khử trùng

Ngoài các tạp chất hữu cơ và vô cơ, nước thiên nhiên còn chứa rất nhiều visinh vật, vi khuẩn và các loại vi trùng gây bênh như tả, lỵ , thương hàn mà các quátrình xử lý cơ học không thể loại trừ được Để ngăn ngừng các bệnh dịch, nước cấpcho sinh hoạt phải được diệt trùng.

Với các hệ thống cấp nước công nghiệp cũng cần phải diệt trùng để ngăn ngừa

sự kết bám của các vi sinh vật lê thành ống dẫn nước trong các thiết bị làm lạnh, làmgiảm khả năng truyền nhiệt đồng thời làm tăng tổn thất thủy lực của hệ thống

Các quá trình khử trùng:

 Khử trùng bằng phương pháp hóa học

 Khử trùng bằng Clo và các hợp của Clo

Clo là một chất oxi hóa mạnh ở bất cứ dạng nào Khi Clo tác dụng với nướctạo 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 vaatjvaf gây phản ứng vớimen bên trong của tế bào, làm phá hoại quá trình trao đổi chất dẫn đến vi sinh vật bịtiêu diệt

Khi cho Clo vào nước, phản ứng diễn ra như sau:

Cl2 + H2O -> HOCl + HCl

Hoặc có thể ở dạng phương trình phân li:

Cl2 + H2O -> H+ + OCl- + Cl

-Khi sử dụng Clorua vôi, phản ứng diễn ra nư sau:

Ca(OCl)2 + H2O -> CaO + 2HOCl

Thiết bị amoniac hóa được bố trí trong buồng riêng, cách li với buồng địnhliều lượng Clo và phải được trang bị cơ gới hóa để di chuyển các bình và thùng

 Dùng ôzôn để khử trùng

Ôzôn là 1 chất khí có màu ánh tím ít hòa tan trong nước và rất độc hại đối vớicon người Ở trong nước, ôzôn phân hủy rất nhanh thành ỗi phân tử và nguyên tử.Ôzôn có tính hoạt hóa mạnh hơm Clo, nên khả năng diệt trùng mạnh hơn Clo rấtnhiều lần

Lượng ozon cần thiết cho vào nước không lớn Thời gian tiếp xúc rất ngắn (5phút), không gây mùi khó chịu cho nước kể cả khi trong nước có phenol.

 Khử trùng nước bằng tia tử ngoại

Tia tử ngoại hay còn gọi là tia cực tím, là các tia có bước sóng ngắn có tácdụng diệt trùng rất mạnh

Dùng các đèn bức xạ tử ngoại, đặt trong dòng chảy của nước Các tia cực tímphát ra sẽ tác dụng lên các phân tử protit của tế bào vi sinh vật, phá vỡ cấu trúc vàmất khả năng trao đỏi chất, vì thế chúng bị tiêu diệt Hiệu quả khử trùng chit đạtđược triệt để khi trong nước không co các chất hữu cơ và cặn lơ lửng

Tuy nhiên, nhóm vi khuẩn này chiếm tỉ lệ rất nhỏ Phương pháp đung sôinước tuy đơn giản, nhưng tốn nhiên liệu và cồng kềnh, nên chỉ dùng trong quy môgian đình

 Khử trùng bằng Ion bạc

Ion bac thể tiêu diệt phần lớn vi trùng có trong nước Với hàm lượng 2-10iong/l đã có tác dụng diệt trùng Tuy nhiên, hạn chế của phương pháp này là : nếu trongnước có độ màu cao, có chất hữu cơ, có nhiều loại muối … thì ion bạc không pháthuy được khả năng diệt trùng

 Làm mềm nước

Nước có độ cứng cao thường gây nên nhiều tác hại cho người sử dụng làmlãng phí xà phòng và các chất tẩy, tạo ra cặn kết bám bên trong đường ống, thiết bịcông nghiệp làm giảm khả năng hoạt động và tuổi thọ của chúng

Làm mềm nước thực chất là quá trình xử lý giảm hàm lượng canxi và magienhằm hạ độ cứng của nước xuống đến mức cho phép

Các phương pháp làm mềm nước:

 Phương pháp hóa học

 Làm mềm nước bằng vôi

Làm mềm nước bằng vôi hay còn gọi là phương pháp khử độ cứng cacbonatbằng vôi, được áp dụng khi cần phải giảm cả độ cứng và độ kiềm của nước.

Khi cho vôi vào nước, các phản ứng xảy ra theo trình tự sau:

2CO2 + Ca(OH)2 -> Ca(HCO3)2

Ca(HCO3)2 + Ca(OH)2 ->2CaCO3 + 2H2O

Mg(HCO3)2 + 2Ca(OH)2 ->Mg(HCO3)2 + 2CaCO3 + 2H2O2NaHCO3 + Ca(OH)2 ->CaCO3 + Na2CO3 + H2O

Để tăng cường cho quá trình lắng cặn CaCO3 và Mg(OH)2 khi làm mềmnước bằng vôi, pha thêm phèn vào nước Do phản ứng làm mềm nước diễn ra ở pHlớn hơn 9 nên không dùng được phèn nhôm, trong môi trường kiềm phèn nhôm tạo

ra aluminat hòa tan

Để kiểm tra hiệu quả của trình làm mềm bằng vôi, chỉ cần xác định giá trị pHsau khi pha vôi vào nước Phản ứng sẽ diễn ra triệt để khi đã đạt đến sự cân bằng bãohòa CaCO3 và Mg(OH)2 trong nước Tương ứng với trạng thái bão hòa đó, độ ổnđịnh của nước phải được thể hiện ở một giá trị pHo nào đó Tại trạng thái bão hòa tựnhiên ứng với pHs của nước, tốc độ phản ứng lắng cặn diễn ra rất chậm Để tăng tốc

độ lên, cần phải có một lượng dư ion OH biểu thị bằng giá trị pH Như vậy giá trịpHo sẽ có được biểu thị bằng công thức:

Trong đó

pHo: độ pH bão hòa của nước ở cuối quá trình làm mềm

pHs: có thể xác định bằng phương pháp Langlier để đánh giá độ ổn định củanước

 Làm mềm nước bằng vôi và sođa

Khi tổng hàm lượng các ion Mg2+ và Ca2+ lớn hơn tổng hàm lượng các ionHCO3- và CO32+ nếu sử dụng vôi được đọ cứng magie, nhưng độ cứng toàn phầnkhông giảm Để khắc phục điều này, cho thêm sođa vào nước các phản ứng sẽ là:

MgSO4 + Ca(OH)2 -> Mg(OH)2 + CaSO4

MgCl2 + Ca(OH)2 -> Mg(OH)2 + CaCl2

Và

Như vậy ion CO32- của sođa đã thay thế ion của các axit mạnh tạo ra CaCO3kết tủa.

 Làm mềm nước bằng photphat

Khi cần làm mềm triệt để, sử dụng vôi và sođa vẫn chưa hạ độ cứng của nướcxuống được đến mức tối thiểu Để đạt được điều này, cho vào nước Na3PO4 sẽ khửđược hết các ion Ca2+ và Mg2+ ra khỏi nước ở dạng muối không tan theo phản ứng:

3CaCl2 + 2Na3PO4 -> Ca3(PO4)2 + 6NaCl

3MgSO4 + 2Na3PO4 -> Mg3(PO4)2  + 3Na2 SO4

3Ca(HCO3)2+2Na3PO4 -> Ca3(PO4)2  + 6NaHCO33Mg(HCO3)2+2Na3PO4-> Mg3(PO4)2  + 6NaHCO3

Quá trình làm mềm nước bằng photphat chỉ diện ra ở nhiệt độ lớn hơn 100oC.Sau xử lý, độ cứng của nước giảm xuống còn 0,04 đến 0,05 mđlg/l Do giá thành củaNa3PO4 cao nên thường chỉ dùng nó với liều lượng nhỏ sau khi đã làm mềm bằng vôi

và sođa

 Phương pháp nhiệt

Nguyên lý cơ bản của phương pháp là khu đun nóng nước, khí cacbonic hòatan sẽ bị khử hết thông qua sự bốc hơi, trạng thái cân bằng của các hợp chất cacbonic

sẽ chuyển dịch theo phương trình:

Tuy nhiên đun sôi nước chỉ khử hết khí CO2 và giảm độ cứng cabonat củanước, trong nước vẫn còn một lượng CaCO3 hòa tan Đối với magie quá trình lắngcặn xảy ra qua hai bước, khi nhiệt độ nước đạt 18oC:

Khi tiếp tục tăng nhiệt độ thì MgCO3 bị thủy phân:

Như vậy khi đun nóng nước, độ cứng ccbonat sẽ giảm đi đáng kể Nếu kếthợp xử lý hóa chất với đun nóng, bông cặn tạo ra có kích thước lớn và lắng nhanh do

độ nhớt của nước giảm, đồng thời giảm được lượng hóa chất cần sử dụng

Làm mềm nước bằng đun nóng thường chỉ áp dụng cho các hệ thống cấp nướcnóng công nghiệp như nước nồi hơi vì kết hợp sử dụng nhiệt lượng nhiệt dư của nồihơi Các công trình làm mềm bao gồm: pha chế, và định lượng hóa chất, thiết bịđung nống nước, bể lắng và bể lọc

3.3.3 Biện pháp cơ học

Lắng nước

Lắng nước là giai đoạn là sạch sơ bộ trước khi đưa nươc vào bể lọc để hoànthành quá trình làm trong nước Quá trình lắng xảy ra rất phức tạp, có thể tóm tắt là:

 Lắng ở trạng thái động ( nước luôn chuyển động)

 Các hạt cặn không tan không đồng nhất ( có hình dạn, kích thước khác nhau

Trường hợp lắng nước có dùng chất keo tụ, quỹ đạo chuyển động của cac hạtcặn là những đường cong có bán kính cong nhỏ hơn so với trường hợp lắng khôngdùng chất keo tụ Càng xa điểm xuất phát, kích thước hạt càng tăng lên do quá trình

va chạm, kết dính Do đó tốc độ lắng cũng tăng lên So với lắng không keo tụ, lắng

có keo tụ có hiệu quả lắng co hơn nhiều

 Bể lắng ngang

Là loại nước chuyển động theo chiều ngang

Có kích thước hình chữ nhật, làm bằng bê tông cốt thép

Sử dụng khi công suất lớn hơn 300m3/ngàyđêm

Cấu tạo bể lắng ngang: bộ phận phân phối nước vào bể; vùng lắng cặn; hệthống thu nước đã lắng; hệ thống thu nước xã cặn

Có 2 loại bể lắng ngang: bể lắng ngang thu nước ở cuối và bể lắng ngang thunước đều trên bề mặt

 Bể lắng đứng

Là loại nước chuyển động theo phương thẳng đứng từ dưới lên trên, còn cáchạt cặn rơi ngược chiều với chiều chuyển động của dòng nước từ trên xuống

Khi xử lý nước không dùng chất keo tụ, các hạt keo có tốc độ rơi lớn hơn tốc

độ dâng của dòng nước sẽ lắng xuống được Còn các hạt keo có tốc độ rơi nhỏ hơnhoặc bằng tốc độ dâng của dòng nước, sẽ chỉ lơ lửng hoặc bị cuốn theo dòng nướclên phía trên bể

Khi sử dụng nước có dùng chất keo tụ, tức là trong nước có các hạt cặn kếtdính, thì ngoài các hạt cặn có tốc độ rơi bân đầu lớn hơn tốc độ rơi của dòng nướclắng xuống được, còn các hạt cặn khác cũng lắng xuống được

Nguyên nhân là do quá trình các hạt cặn có tốc độ rơi nhỏ hơn tốc độ dòngnước bị đẩy lên trên, chúng đã kết dính lại với nhau và tăng dần kích thước, cho đếnkhi có tốc độ rơi lớn hơn tốc độ chuyển động của dòng nước sẽ rơi xuống Như vậylắng keo tụ trong bể lắng đứng có hiệu quả lắng cao hơn nhiều so với lắng tự nhiên.

Tuy nhiên hiệu quả lắng trong bể lắng đứng không chỉ phu thuộc vào chất keo

tụ, mà còn phụ thuộc vào sự phân bố đều của dong nước đi lên và chiều cao vùnglắng phải đủ lớn thì các hạt cặn mới kết dính với nhau được

Bể thường có dạng hình vuông hoặc hình tròn được xây bằng gạch hoặc bêtông cốt thép

Được sử dụng cho những trạm xử lý có công suất nhỏ hơn 3000m3/ ngàyđêm.Ống trung tâm có thể là thép cuốn hàn điện hay bê tông cốt thép

Bể lắng đứng hay bố trí kết hợp với bể phản ứng xoáy hình trụ

Cấu tạo bể: vùng lắng có dạng hình trụ hoặc hình hộp ở phía trên và vùngchứa nến cặn ở dạng hình nón hoặc hinh chóp ở phía dưới, Cặn tích lũy ở vùng chứanén cặn được thải ra ngoài theo chu kì bằng ống và van xả cặn

Nguyên tắc làm việc bể: đầu tiên nước chảy vào ống trung tâm ở giữa bể, rồi

đi xuống dưới qua bộ phận hãm là triệt tiêu chuẩn động xoáy rồi vào bể lắng Trong

bể lắng đứng, nước chuyển động theo chiều đứng từ dưới lên trên, cặn rơi từ trênxuống đáy bể Nước đã lắng trong được thu vào máng vòng bố trí xung quanh thành

bể và được đưa sang bể lọc

bể lắng ngang, tiết kiệm diện tích đất xây dựng và khối lượng xây dựng công trình

Tuy nhiên do phải đặc nhiều bản vách ngăn song song ở vùng lắng, nên việclắp ráp phức tạp và tốn vật liệu làm vách ngăn Mặt khác do bể có chế độ làm việc ổnđịnh, nên đòi hỏi nước đã hòa trộn chất phản ứng cho vào bể phải co chất lượngtương đối ổn định

Vì vậy, trước mắt nên xử dụng bể lắng lớp mỏng cho những trạm xử lý cócông suất không lớn, khi xây mới, hoặc có thể sử dụng khi cần cải tạo bể lắng ngang

cũ để nâng công suất trong điều kiện diện tích không cho phép xây dựng thêm côngtrình mới

Theo chiều của dòng chảy, bể lắng lớp mỏng được chia làm 3 loại: bể lắng lớpmỏng với dòng chảy ngang; bể lắng lớp mỏng với dòng chảy nghiêng cùng chiều; bểlắng lớp mỏng với dòng chảy ngược chiều.

 Bể lắng trong có lớp cặn lơ lửng

Nước cần xử lí sau khi đã trộn đều với chất phản ứng ở bể trộn ( không qua bểphản ứng) đi theo đường ống dẫn nước vào, qua hệ thống phân phối với tốc độ thíchhợp vào ngăn lắng

Khi đi qua lớp cặn ở trạng thái lơ lửng, các hạt cặn tự nhiên có trong nước sẽ

va chạm và kết dính với các hạt cặn lơ lửng và được giữ lại Kết quả nước được làmtrong

Thông thường ở lắng trong, tầng cặn lơ lửng gồm 2 ngăn: ngăn lắng và ngănchứa nén cặn Lớp nước ở phía trên tầng cặn lơ lửng gọi là tầng bảo vệ Nếu không

có tầng bảo vệ, lớp cặn lơ lửng sẽ bị cuốn theo dòng nước qua máng tràn làm giảmhiệu quả lắng cặn

Mặc khác để bể lắng trong làm việc được tốt, nước đưa vào bể phải có lưulượng và nhiệt độ ổn định

Ngoài ra nước trước khi đưa vào bể lắng trong phải qua ngăn tách khí Nếukhông trong quá trình chuyển động từ dưới lên trên, các bọt khí sẽ kéo theo các hạtcặn tràn vào máng thu nước trong làm giảm chất lượng nước sau lắng

Bể lắng trong có ưu điểm là không cần xây dựng bể phản ứng, bởi vì quá trìnhphản ứng và tạo bông kết tủa xảy ra trong điều kiện keo tụ tiếp xúc, ngay trong lớpcặn lơ lửng của bể lắng

Hiệu quả xử lý cao hơn các bể lắng khác và tốn diện tích xây dựng hơn.Nhưng bể lắng trong có kết cấu phức tạp, chế độ quản lí chặc chẽ, đòi hỏi công trìnhlàm việc liên tục suốt ngày đêm và rất nhạy cảm với dao động lưu lượng và nhiệt độcủa nước

Bể lắng trong chỉ sử dụng cho các trạm xử lý có công suất đến 3000

m3/ngàyđêm

 Bể lắng li tâm

Nước cần xử lí theo ống trung tâm vào giữa ngăn phân phối , rồi được phânphối vào vùng lắng Trong vùng lắng nước chuyển động chậm dần từ tâm bể rangoài Ở đây cặn được lắng xuống đáy, nước trong thì được thu vào máng vòng vàtheo đường ống sang bể lọc

Bể lắng li tâm có dạng hình tròn, đường kính có thể tư 5m trở lên Bể lắng litâm thường được sử dụng sơ lắng các nguồn nước có hàm lượng cặn cao ( lớn hơn2000mh/l) với công suất lớn hơn howcj bằng 30.000 m3/ngàyđêm và có hoặc khôngdùng chất keo tụ

Bể lắng li tâm là loại trung gian giữ bể lắng ngang và bể lắng đứng Nước từvùng lắng chuyển động từ trong ra ngoài và từ dưới lên trên So với một số kiểu bểlắng khác, bể lắng li tâm có một số ưu điểm sau: nhờ có thiết bị gạt bùn, nên đáy bể

có độ dốc nhỏ hơn so với bể lắng đứng ( 5 ÷ 8%), do đó chiều cao công tác bể nhỏ(1,5 ÷ 3,5 m) nên thích hợp xây dựng ở những khu vực có mực nước ngầm cao

Bể vừa làm việc vừa xả cặn liên tục nên khi xả cặn bể vẫn làm việc bìnhthường Nhưng bể lắng li tâm có kết quả lắng cặn kém hơn so với các bể lắng khác

do bể có đường kính lớn, tốc độ dòng nước chuyển động chậm dần từ trong ra ngoài,

ở vùng trong do tốc độ lớn, cặn khó lắng đôi khi xuất hiện chuyển động khối

Mặc khác nước trong chỉ có thể thu vào bằng hệ thống máng vong xungquanh bể nên thu nước khó đều Ngoài ra hệ thống gạt bùn cấu tạo phức tạp và làmviệc trong điều kiện ẩm ướt nên chống bị hư hỏng

 Loc nước

Quá trình lọc nước là cho nước đi qua lớp vật liệu lọc với một chiều dày nhấtđịnh đủ để giữ lại trên bề mặt hoặc giữ lại trên bề mặt hoặc giữa các khe hở của lớpvật liệu lọc các hạt cặn và vi trùng có trong nước

Trong dây chuyền xử lý nước ăn uống sinh hoạt, lọc là giai đoạn cuối cùng đểlàm trong nước triệt để Hàm lượng cặn còn lại trong nước sau khi qua bể lọc phảiđạt tiêu chuẩn cho phép

Sau một thời gian làm việc, lớp vật liệu lọc bị chít lại làm tốc độ lọc giảm dần

Để khôi phục lại khả năng làm việc của lọc, phải thổi rửa bể lọc bằng nước hoặc gió,nước kết hợp để loại bỏ cặn bẩn ra khỏi lớp vật liệu lọc Bể lọc luôn luôn phải hoànnguyên Chính vì vậy quá trình lọc nước được đặc trưng ởi hai thông số cơ bản là:tốc độ lọc và chu kì lọc

Nước từ máng phân phối di vào bể qua lớp cát lọc vận tốc rất nhỏ ( 0.1 - 0.5m/h) Lớp cát lọc được đỏ trên lớp sỏi đỡ, dưới lớp sỏi đỡ là hệ thống thu nước đã lọcđưa sang bể chứa.

Bể lọc chậm có dạng hình chữ nhật hoặc vuông, bề rộng mỗi ngăn của bểkhông được lớn hơn 6m và bề dày không lớn hơn 60m

Số bể lọc không được ít hơn 2

Bể lọc chậm có thể xây bằng gạch hoặc làm bằng bê tông cốt thép Đáy bểthường có độ đốc 5% về phía xả đáy

Trước khi cho bể vào làm việc phải đưa nước vào bể qua ống thu nước ở phíadưới và dân dần lên, nhầm dồn hết không khí ra khỏi lớp cát lọc Khi mực nước dânglên trên mặt lớp cát lọc từ 20 ÷ 30 cm thìu ngừng lại và mở van cho nước nguồn vào

bể đến ngang cao độ thiết kế

Mở van điều chỉnh tốc độ lọc và điều chỉnh cho bể lọc làm việc đúng tốc độtính toán Trong quá trình làm việc, tổn thất qua bể lọc tăng dần lên, hàng ngày phảiđiều chỉnh van thu nước một vài lần để đảm bảo tốc độ lọc ổn định Khi tổn thất áplực đạt đến trị số giới hạn ( 1÷2m) thì ngừng vận hành để rửa lọc

 Bể lọc nhanh

Theo nguyên tắc cấu tạo và hoạt động, bể lọc nhanh bbao gồm bể lọc mộtchiều và bể lọ 2 chiều Trong bể lọc một chiều gồm 1 lớp vật liệu lọc hoặc hai haynhiều lớp vật liệu lọc

Khi lọc: nước được được dẫn từ bể lắng sang, qua máng phân phối vào bể lọc,qua lớp vật liệu ọc, lớp sỏi đỡ vào hệ thống thu nước trong và được đưa vào bể chứanước sạch

Khi rửa: Nước rửa do bơm hoặc đài nước cung cấp, qua hệ thống phân phốinước rửa lọc, qua lớp sỏi đỡ , lớp vật liệu lọc và kéo theo cặn bẩn tràn vào máng thunước rửa, thu về máng tập trung, rồi được xả ra ngoaig theo mương thoát nước

Sau khi rửa, nước được đưa vào bể đến mực nước thiết kế, rồi cho bể làmviệc Do cát mới rửa chưa được sắp xếp lại, độ rỗng lớn, nên chất lượng nước lọcngay sau khi rửa chưa đảm bảo, phải xả lọc đầu, không đưa ngay vào bể chứa

Hiệu quả làm việc của bể lọc phụ thuộc vào chu kì công tác của bể lọc, tức làphụ thuộc vào khoảng thời gian giữa 2 lần rửa bể Chu kì công tác của bể lọc dài hayngắn phụ thuộc vào bể chứa Thời gian xả nước lọc đàu quy định là 10 phút

 Bể lọc nhanh 2 lớp

Bể lọc nhanh 2 lớp, có nguyên tắc làm việc, cấu tạo và tính toán hoàn toàngiống bể lọc nhanh phổ thông Bể này chỉ khác bể lọc nhanh phổ thông là có 2 lớpvật liệu lọc: lớp phía dưới là cát thạch anh, lớp phía trên là lớp than Angtraxit

Nhờ có lớp vật liệu lọc phía trên có cỡ hạt lớn hơn nên độ rỗng lớn hơn Do

đó sức chứa cặn bẩn của bể lắng lên từ 2 ÷ 2,5 lần so với bể lọc nhanh phổ thông Vìvậy có thể tăng tốc độ lọc của bể và kéo dài chu kì làm việc của bể

Tuy nhiên khi rửa bể lọc 2 lớp vật liệu lọc thì cát và than rất dễ xáo trộn lẫnnhau Do đó chỉ dùng biện pháp rửa nước thuần túy để rửa bể lọc nhanh 2 lớp vậtliệu lọc

 Bể lọc sơ bộ

Bể lọc sơ bộ còn được gọi là bể lọc phá được sử dụng để làm sạch nước sơ bộtrước khi làm sạch triệt để trong bể lọc chậm

Bể lọc sơ bộ có nguyên tắc làm việc giống như bể lọc nhanh phỏ thông

Số bể lọc sơ bộ trong 1 trạm không được nhỏ hơn 2

Do bể làm việc dưới áp lực, nên nước cần xử lý được đưa trực tiếp từ trạmbơm cấp I vào bể, rồi đưa trực tiếp vào mạng lưới không cần trạm bơm cấp II

Bể lọc áp lực có thể chế tạo sẵn trong xưởng Khi không có điều kiện chế tạosẵn có thể dùng thép tấm hàn, ống thép … để chế tạo bể

Nước được đưa vào bể qua 1 phễu bố trí ở đỉnh bể, qua lớp cát lọc, lớp đỡ vào

hệ thống thu nước trong, đi vào đáy bể và phát vào mạng lưới Khi rửa bể, nước từđường ống áp lực chảy ngược từ dưới lên trên qua lớp cát lọc và qua phễu thu, chảytheo ống thoát nước rửa xuống mương thoát nước dưới sàn

Hỗn hợp nước phèn sau khi qua bể trộn vào thẳng bể lọc tiếp xúc, còn dâychuyền khử sắt sẽ không cần co bể lắng tiếp xúc, nước ngầm sau khi qua dàn mưahoặc thung quạt gió vào thảng bể lọc tiếp xúc.

Trong bể lọc tiếp xúc, quá trình lọc xảy ra theo chiều từ dưới lên trên Nước

đã pha phèn theo ống dẫn nước vào bể qua hệ thống phân phối nước lọc, qua lớp cátlọc rồi tràn vào máng thu nước và theo đường ống dẫn nước sạch sang bể chứa

Bể lọc tiếp xúc có thể làm việc với tốc độ không đổi trong suốt một chu kì làmviệc hoặc với tốc độ lọc thay đổi giảm dần đến cuối chu kì sao cho tốc độ lọc trungbình phải bằng tốc độ lọc tính toán

Ưu điểm của bể lọc tiếp xúc: Khả năng chứa cặn cao, chu kì làm việc kéo dài.Đơn giản hóa dây truyền công nghệ xử lí

Nhược điểm: tốc độ lọc bị hạn chế nên diện tích bể lọc lớn Hệ thống phânphối hay bị tắt, nhất lad trường hợp nước chứa nhiều sinh vật và phù du rong tảo

3.4 Một số dây chuyền xử lý nước mặt hiện có tại Việt Nam

 Nhà máy xử lý nước Thủ Đức

 Nhà máy xử lý nước BOO Thủ Đức

Bể lắngngang

Bể Lọcnhanh

Phèn, vôi

Clo, flo

Trạm bơmcấp 2

Trạm bơm cấp 1

nhận

Phản ứng đứngPhèn, vôi

 Nhà máy xử lý nước Tam Hiệp

Nhận xét: Nói chung các dây chuyền xử lý nước mặt nêu trên đều có các hạng mục như bể trộn, bể phản ứng để tạo các bông keo, bể lắng để lắng các hạt lơ lửng và các bông cặn đã hình thành trong nước, bể trong để lọc loại nhỏ các hạt cặn có kích thước nhỏ không giữ lại được ở bể lắng, bể chứa cũng tiến hành châm hóa chất khử trùng vi sinh.

CHƯƠNG 4: ĐỀ XUẤT VÀ LỰA CHỌN CÔNG NGHỆ XỬ LÝ NƯỚC CẤP CHO KHU DÂN CƯ MỞ RỘNG THÀNH PHỐ NINH BÌNH

Phèn, vôi

Bể trộn váchngăn

Bể lắng đáyphẳng có tầngcặn lơ lửng

Bể lọcAquazurClo

Trạm bơmcấp 1Sông Sài Gòn

Bể chứa

Ngăn tiếpnhận

Bể phản ứng cơkhí

Trạm bơm

cấp 2

Mang lưới

4.1 Tính toán lưu lượng trạm xử lý

Lưu lượng nước cấp cho sinh hoạt trung bình ngày

xf N

f: Tỷ lệ dân số đđược cấp nước : f = 90%

Lưu lượng nước cấp cho sinh hoạt ngày lớn nhất

4.144502

.112042

max sh

K : hệ số dùng nước không điều hòa ngày: K ngmax = 1.2

Lưu lượng nước cấp phục vụ công cộng ( tưới cây, rửa đường, cứu hỏa …)

Qcc = 10% Qsh = 10% x 14450.4 = 1445.04 (m3/ngày)Lưu lượng nước cấp cho công nghiệp dịch vụ trong đô thị:

Qdv = 10% Qsh = 10% x 14450.4 = 1445.04 (m3/ngày)Lưu lượng nước cấp cho khu công nghiệp:

Qcn = 40%.Qsh = 40% x 14450.4 =5780.16 (m3/ngày)Lưu lượng nước thất thoát

Qtt = 20%.( Qsh + Qcc + Qdv + Qcn ) = 20% x (14450.4+1445.04+1445.04+5780.16) = 4624.128 (m3/ngày)

Lưu lượng nước cho yêu cầu riêng trạm xử lý

Qtxl = 8% ( Qsh + Qcc + Qdv + Qcn + Qtt)

= 8% x (14450.4+1445.04+1445.04+5780.16+4624.128)

= 2219.581 (m3/ngày)Lưu lượng nước cần thiết thành phố

QT = Qsh + Qcc + Qdv + Qcn + Qtt + Qtxl

= 14450.4 + 1445.04 + 1445.04 + 5780 + 4624.13 + 2219.58

= 29964.35 (m3/ngày)Hiện tại thành phố đã có một trạm xử lý nước cấp công suất 20.000 m3/ngày,nên cần thiết xây dựng thêm một nhà máy xử lý nước cấp có công suất 15.000(m3/ngày) = 625 (m3/h) = 0.1736 (m3/s)

4.2 Đề xuất dây chuyền công nghệ xử lý

4.2.1 Chất lượng nước nguồn

Theo kết quả thí nghiệm của Viện Khoa Học Và Công Nghệ Việt Nam ViệnCông Nghệ Hóa Học Thực hiện ngày 19/9/2010 thì nước sông Đáy có chất lượngnhư sau:

B ng 4.1 : K t qu thí nghi m ch t l ng n c sông áy ảng 3.1: Chất lượng nước cấp cho sinh hoạt ăn uống ết quả thí nghiệm chất lượng nước sông Đáy ảng 3.1: Chất lượng nước cấp cho sinh hoạt ăn uống ệm chất lượng nước sông Đáy ất lượng nước cấp cho sinh hoạt ăn uống ượng nước cấp cho sinh hoạt ăn uống ước cấp cho sinh hoạt ăn uống Đáy

QCVN01:2009/

BYT

Chi tiêucần xử lý

Dựa vào chỉ tiêu trên thì chất lượng nước nguồn rất tốt, có 3 chỉ tiêu cần xử lý

là độ đục và độ oxy hóa và thành phần lơ lửng

Nước + Phèn Vôi sữa

4.2.2 Lựa chọn công nghệ

Trong nước nguồn có độ đục lớn phương pháp xử lý là keo tụ và hóa chất sửdụng là phèn nhôm Hiện tại nước nguồn có độ pH đạt tiêu chuẩn nhưng trong quátrình cho hóa chất vào để keo tụ pH sẽ thay đổi ta sẽ cho vôi vào để ổn định pH trongqua trình xử lý và đồng thời ổn định nước

Sau khi cho hóa chất ta cần bể trộn để trộn hóa chất và nước hòa tan vào nhau.Sau khi trộn ta cần khoản thời gian để hóa chất và nước phản ứng để tạo bông cặn,khi có bông cặn sẽ được lắng ở bể lắng các hạt cặn lớn để làm sạch sơ bộ trước khiqua bể lọc để làm trong nước triệt để Sau đó nước được giữ trữ nước tại bể chứanhưng trước khi qua bể nước ta cho hóa chất Clo để tiến hành khử trùng nước để tiêudiệt hoàn toàn các vi trùng gây bệnh

Sơ đồ công nghệ 1 sử dụng bể phản ứng và bể lắng ngang

Sông Đáy Trạm bơm cấp I Bể trộn đứng Bể phản ứng có lớp cặn lơ lửng

Mạng lưới cấp

nước

Bể lắng ngang

Bể lọc nhanh 2 lớp vật liệu lọc

Bể chứa nước sạch

Trạm bơm

cấp II

Khử trùng bằng Clo

Bể hòa trộn phèn

Bể tiêu thụ phèn

Bể tiêu thụ phèn

Bể hòa trộn vôi

Bể tiêu thụ vôi

Bể tiêu thụ vôi

Nước + Phèn Vôi sữa

Sơ đồ công nghệ 2 sử dụng bể lắng trong có lớp cặn lơ lửng

 Ưu điểm của từng công nghệ:

 Công nghệ 1 sử dụng bể phản ứng có lớp cặn lơ lửng- bể lắng ngang: do bểlắng ngang sử dụng hệ thống thu nước bề mặt nên ở bể phản ứng xử dụng bểphản ứng có lớp cặn lơ lửng : được sử dụng rất nhiều trong các nhà máy xử lýnước của nước ta hiện nay vì bể hoạt động ổn định, quy trình quản lý vậnhành đơn giản

 Công nghệ 2 sử dụng bể lắng trong có lớp cặn lơ lửng: có ưu điểm không cầnxây bể phản ứng bởi vì quá trình phản ứng và tạo bông kết tủa xảy ra trongđiều kiện keo tụ tiếp xúc, ngay trong lớp cặn lơ lửng của bể lắng Nhưng bểlắng trong có kết cấu phức tạp, chế độ quản lý chặc chẽ, đòi hỏi công trìnhlàm việc liên tục suốt ngày đêm và rất nhạy cảm với sự dao động lưu lượng và

Sông Đáy Trạm bơm cấp I Bể trộn đứng Bể lắng trong có lớp cặn lơ lửng

Trạm bơm cấp II

Mạng lưới cấp

nước

Bể lọc nhanh 2 lớp vật liệu lọc

Bể chứa nước sạch

Khử trùng bằng Clo

Bể hòa tan vôi

Bể hòa tan vôi

Bể tiêu thụ phèn

Bể tiêu thụ phèn

Bể hòa trộn

nhiệt độ của nước.Vì để bể lắng trong làm việc tốt thì nước đưa vào bể phải cónhiệt độ và lưu lượng ổn định Yêu cầu đội ngũ vận hành có kỹ thuật và taynghề rất cao.

=> Trên cơ sở so sánh trên ta chọn sơ đồ công nghệ dùng bể phản ứng có lớpcặn lơ lửng và bể lắng ngang để đơn giản trong quá trình vạn hành nhưng hiệu quả

xử lý của 2 công nghệ tương đương nhau

4.3 Các chỉ tiêu còn thiếu của nước nguồn

4.3.1 Tổng hàm lượng muối P (mg/l)

P =  Me+ +  Ae- + 1,4[Fe2+] + 0,5[HCO3-] + 0,13[SiO2-]

Trong đó:

Me+: Tổng hàm lượng các ion (+), không kể Fe2+ (mg/l)

Ae-: Tổng hàm lượng các ion (-), không kể HCO3-, SiO2-(mg/l)

4.3.2 Hàm lượng (CO2) 0 hòa tan tự do

+ Nhiệt độ của nước : t0 = 23.5 0C

4.3.3 Kiểm tra độ kiềm, đô cứng toàn phần

4.3.3.1 Kiểm tra độ kiềm

  2.31(mgdl/l)

02 , 61

2 141 02

, 61

3



HCO k

4.3.3.2 Kiểm tra độ cứng toàn phần:

mgdl/l14

,416,12

004

,20

8316

,1204

,20

2 2

Chương 5: TÍNH TOÁN CÁC CÔNG TRÌNH ĐƠN VỊ

5.1 Tính toán liều lượng hóa chất cần dùng.

e

D K

Trong đó:

+ DP : Liều lượng phèn lớn nhất trong thời gian kiềm hóa Dp = 35mg/l

+ e : Đương lượng của phèn (không chứa nước) tính bằng mgđl/l Dùng phènnhôm Al2(SO)3 => e = 57 mgđl/l

+K: Đương lượng gam của chất kiềm hóa Đối với vôi ( theo CaO) => K =28

+ k0: độ kiềm của nước nguồn tính bằng (mgđl/l) K0 = 4 (mgđl/l)

57

35(

28   



K

Dk < 0 không cần phải kiềm hoá

5.1.3 Kiểm tra sự ổn định của nước sau khi keo tụ bằng phèn.

Sau khi cho phèn vào độ kiềm và độ pH đều giảm, nên nước có thể có khảnăng xâm thực Vì vậy ta cần phải kiểm tra lại chỉ số ổn định J của nước theo côngthức sau:

J  pH o - pH s

0

e

D k

0 2 1

e

D CO

f1(t0): là hàm số của nhiệt độ theo to

f2(Ca2+): là hàm số của nồng độ ion Ca2+

f3(k1): là hàm số của độ kiềm sau khi pha phèn k1

f4(P ): là hàm số của tổng hàm lượng muối P

Dựa vào hình 6-1: Đồ thị để xác định pH của nước đã bão hòa Canxi Cacbonat ta xácđịnh được

5.1.4 Lượng vôi (D v ) pha thêm vào để đưa nước về trạng thái ổn định (J=0)

100285085.0100

k v

Trong đó

e: đương lượng của hoạt chất trong kiềm mg/mgđl Đối với vôi tính theo CaO,e=28

Ck : hàm lượng hoạt chất trong sản phẩm kỹ thuật Ck = 80%

5.1.5 Hàm lượng cặn lớn nhất sau khi đưa hóa chất vào

Cmax = C0max + 0.25 M + Kp Dp + D’ v (mg/l)Trong đó:

+ C0max: hàm lượng cặn ban đầu trong nước, C0max = 13.18 mg/l

+ M : độ màu của nước nguồn, M = 9 Pt-Co

+ Kp : là hệ số ứng với từng loại phèn, với phèn nhôm sạch, Kp = 0.55+ Dp : liều lượng phèn đưa vào nước, Dp = 35mg/l

+ D’ v : liều lượng vôi đưa vào nước, D ’ v = 17.703 (mg/l).

 Cmax = 13.18 + 0.25 x 9 + 0.55 x 35 + 17.703 = 52.4 (mg/l)

5.2 Tính toán các công trình trong dây chuyền công nghệ

5.2.1 Thiết bị hòa tan, tiêu thụ và định lượng phèn

Trước khi cho vào bể trộn đứng, phèn phải được hòa thành dung dịch trong bểhòa tan và bể tiêu thụ nhằm điều chỉnh đến nồng độ thích hợp (5%), rồi được dẫn vào

bể trộn đứng hòa trộn đều với nước cần xử lý

5.2.1.1 Bể hòa tan phèn

 Kích thước bể hòa tan :

Dung tích bể hòa tan :

b

D n Q

4

10WTrong đó:

Q : Lưu lượng nước xử lý (m3/h), Q = 15000 m3/ngày = 625 m3/h

Dp : Liều lượng phèn cần thiết lớn nhất (g/m3), Dp = 35 mg/L = 35g/m3

n : Thời gian giữa hai lần hòa trộn (giờ)

Công suất của trạm xử lý Q = 15000 m3/ngày => n = 8 giờ

bh : Nồng độ dung dịch phèn trong thùng hòa tan (%) (qui phạm 10 – 17%).Chọn bh = 10% tính theo sản phẩm không ngậm nước

 : Khối lượng riêng của dung dịch phèn (T/m3), 1T/m3

)(8.111010

358

Ta thiết kế 1 bể hòa tan phèn

Bể hòa tan có tiết diện hình tròn đường kính D = 1.4 m gồm 2 phần : phần trên hìnhtrụ, bên dưới hình chóp có góc tâm 600, bề rộng đáy a = 0,2m

Đáy bể đặt ống xả cặn D = 150mm

Chiều cao phần hình trụ :

)(2.14,114.3

8.14

.4

2 2

1

m D

  2  602 1( )

2,04,1260

a D

Chiều cao dự trữ : Hdt = 0,3m (qui phạm 0,3 – 0,4m )

Tổng chiều cao bể hòa tan : H = Ht + Hdt + Hch = 1.2 + 0,3 + 1 = 2.5 (m)

Thể tích xây dựng của bể :

)(1.23

13,02.14

2,1.3

4

m

H H H

D

dt t

Các thông số thiết kế bể hòa tan : (chiều cao bảo vệ là 0,3m)

STT Thông số Đơn vị Kích thước

 Khuấy trộn bằng máy trộn cánh quạt

Chọn số vòng quay cánh quạt là 30 vòng/phút (TCXDVN 33:2006 qui định 20 –

30 vòng/phút)

Chọn chiều dài cánh quạt bằng 0,45 đường kính bể (qui phạm : 0,4 – 0,45)

Chiều dài cánh quạt :

)(63,04.145,045

27,02

12

1

m L

f b

z d n h W

hq : chiều cao cánh quạt, hq = bq = 00107m

n : số vòng quay của cánh quạt trong 1 giờ, n = 30 v/phút = 0.5v/s

d : đường kính của vòng tròn do đầu cánh quạt tạo ra khi quay

d = Lq = 1.26 m

z : số cánh quạt trên trục máy khuấy, z = 4

 : hệ số hữu ích của cơ cấu truyền động,  0,8

)(84426.15.0107.08,0

9975,

108.1)

m b

b W m W

t

h p

bt : Nồng độ dung dịch trong bể tiêu thụ bt = 5% (qui phạm 4 – 10%)

Số bể tiêu thụ không được nhỏ hơn 2 => ta thiết kế 2 bể, mỗi bể có dung tíchWp2 = 1.8 (m3)

Bể tiêu thụ có tiết diện hình tròn đường kính D = 1,4m, gồm 2 phần : phần trênhình trụ, bên dưới hình chóp có góc tâm 600, bề rộng đáy a = 0,2m

Đáy bể đặt ống xả cặn D = 150mm

Chiều cao phần hình trụ :

)(2.14,114.3

8.14

.4

2 2

2

m D