thiết kế trạm nước cấp tập trung phường thạnh lộc

Kết quả : Một quy trình cung cấp nước sạch đơn giản có thể ứng dụng trong thực tế để cung cấp nước cho các khu dân cư với công suất nhỏ!... 4 CL 1,3 Đất sét lẩn đất bột và cát, màu nâu x

Trang 1

i

KHOA MÔI TRƯỜNG

LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC

THIẾT KẾ TRẠM CẤP NƯỚC TẬP

ĐÊM TẠI PHƯỜNG THẠNH LỘC

Trang 2

ii

Đối với tất cả những ai chọn tri thức làm “sự nghiệp” để sống, tốn tại và cống hiến đều phải trải qua nhiều quá trình học tập lâu dài Trong các quá trình đó có những bước ngoặc đáng ghi nhớ trong cuộc đời Tôi đang chuẩn bị kết thúc quá trình đó bằng luận văn này và sau đó chuẩn bị bước vào quá trình mới đầy khó khăn và gian khổ hơn

“ Luận văn tốt nghiệp”, đối với tôi, mang một ý nghĩa vô cùng to lớn Luận văn là đích nhắm đến của tôi và nhiều sinh viên khi bước chân vào giảng đường đại học Luận văn này cũng nhắc nhở tôi rằng: quãng đời sinh viên sắp kết thúc và cần chuẩn

bị hành trang bước vào cuộc sống muôn màu muôn vẻ phía trước Tôi đã thực hiện và hoàn tất luận văn này trong 3tháng rưỡi với sự giúp đỡ tận tình của rất nhiều người Qua đây, tôi xin chân thành cảm ơn:

 Ba mẹ đã có công sinh thành dưỡng dục

 Đặc biệt, trân trọng biết ơn thầy Đặng Viết Hùng đã quan tâm, động viên, giảng dạy tận tình và bổ sung những kiến thức còn thiếu sót nơi tôi

 Anh Hồ Chí Thông ở Trung Tâm Nước Sinh Hoạt và Vệ Sinh Môi Trường Nông Thôn Thành phố Hố Chí Minh đã giúp đỡ và tạo mọi điều kiện tốt nhất để tôi thực hiện đề tài này

 Cũng như sự dạy dỗ của thầy cô trường ĐH Bách Khoa và sự chia sẽ, động viên, giúp đỡ của bạn bè và gia đình Tuy vậy, luận văn này vẫn không tránh khỏi những điều sai sót Tôi hy vọng quý thấy cô và bạn bè có thể cho ý kiến đóng góp và sửa chữa để cho kiến thức trong cuốn luận văn này được hòan chỉnh hơn

Trân trọng!

Trang 3

iii

Luận văn có tiêu đề : “Thiết kế trạm cấp nước tập trung công suất 1.300

trình bày thành 7 chương trong 101 trang đánh máy với các nội dung sau :

1 Tổng quan điều kiện tự nhiên, kinh tế xã hội tại phường Thạnh Lộc, quận 12, TP Hồ Chí Minh

2 Dựa vào các số liệu phân tích được từ nguồn nước, ta đề xuất công nghệ xử lý

3 Tính toán chi tiết từng công trình thiết bị, hóa chất đã được đề xuất

4 Khái toán giá thành công trình

5.Đề ra biện pháp quản lý cũng như vận hành và cách khắc phục những sự cố thường gặp

6 Khả năng ứng dụng quy trình này vào thực tế

Kết quả : Một quy trình cung cấp nước sạch đơn giản có thể ứng dụng trong thực tế để cung cấp nước cho các khu dân cư với công suất nhỏ!

Trang 4

iv

Nhiệm vụ luận văn

Lời cảm ơn ii

Tóm tắt luận văn iii

Mục lục iv-v Danh sách hình vẽ vi

Danh sách bảng biểu vii

Danh mục viết tắt ix

CHƯƠNG 1 : GIỚI THIỆU ĐỀ TÀI LUẬN VĂN 1

1.1 / Đặt vấn đề 1

1.2./ Tính cấp thiết của đề tài 1

1.3./ Nhiệm vụ của luận văn 2

1.4./ nội dung luận văn 2

Chương 2 : TỔNG QUAN KHU VỰC THIẾT KẾ 3

2.1 Điều kiện tự nhiên 3

2.2.Điều kiện kinh tế xã hội 6

2.3 Điều kiện địa chất công trình – địa chất thủy văn khu vực nghiên cứu 7

2.4 Hiện trạng cung cấp và sử dụng nước trong khu vực 9

Chương 3 : LỰA CHỌN CÔNG NGHỆ XỬ LÝ 11

3.1 Lựa chọn nguồn nước 11

3.2 Đặc điểm nguồn nước 11

3.3 Tiêu chuẩn thiết kế 12

3.4 Một số vấn đề về nước dưới đất 12

3.5 Một số phương pháp xử lý 21

3.6 Một số công trình thực tế 25

3.7 Công nghệ xử lý chung 26

3.8 Công nghệ được đề xuất 32

3.9 Thuyết minh công nghệ 35

Chương 4 : TÍNH TOÁN CÔNG TRÌNH ĐƠN VỊ 36

4.1 Thiết kế giếng khoan 36

4.2 Tháp giải nhiệt 40

Trang 5

v

4.4 Bể chứa trung gian 51

4.5 Bồn lọc áp lực 51

4.6 Tính toán khử trùng 64

4.7 Bể chứa nước sạch 65

4.8 Bể chứa cặn 69

4.9 Tính bơm cấp 1 70

4.10 Tính cơ khí 71

4.11 Hệ thống điện điều khiển 73

4.12 Hệ thống mạng lưới cấp nước 73

4.13 Đường ống nước công nghệ 81

4.14 Bố trí mặt bằng hệ thống 83

CHƯƠNG 5 : KHÁI TOÁN GIÁ THÀNH XỬ LÝ 84

5.1 Dự toán phần xây dựng và thiết bị 84

5.2 Suất đầu tư cho 1 m3 nước cấp 85

5.3 Chi phí xử lý 1m3 nướccấp 86

5.4 Phân tích lợi ích kinh tế 87

CHƯƠNG 6 : QUẢN LÝ VÀ VẬN HÀNH HỆ THỐNG 89

6.1 Đưa hệ thống vào hoạt động 89

6.2 Thao tác vận hành hàng ngày 91

6.3 Kiểm soát thông số vận hành 93

6.4 Một số sự cố hư hỏng và biện pháp khắc phục 93

CHƯƠNG 7 : NHẬN XÉT VÀ KẾT LUẬN 100

7.1 Nhận xét về mặt công nghệ: 100

7.2 Nhận xét về mặt kinh tế: 101

7.3 Kết luận về tính khả thi và khả năng áp dụng thực tế: 101

Trang 6

vi

Hình 2.1 : Biểu đồ nhiệt độ các tháng từ 2004 – 2006 tại trạm Tân Sơn Hòa 4

Hình 2.2 : Biểu đồ lượng mưa các tháng từ 2004 – 2006 tại trạm Tân Sơn Hòa 4

Hình 3.1 : Biểu đồ tượng quan hàm lượng của CO2, HCO3- và CO32- ở nhiệt độ 250C với các giá trị pH khác nhau 16

Hình 3.2 : Sơ đồ làm thoáng đơn giản – lọc 21

Hình 3.3 : Sơ đồ làm thoáng, lắng, lọc nhanh 21

Hình 3.4 : Sơ đồ làm thoáng cưỡng bức, lắng tiếp xúc, lọc 22

Hình 3.5 : Sơ đồ xử lý nước ngầm bằng ejector thu khí và lọc áp lực 22

Hình 3.6 : Sơ đồ xử lý nước ngầm bằng máy nén khí và lọc áp lực 23

Hình 3.7 : Sơ đồ làm thoáng, lọc tiếp xúc 24

Trang 7

vii

Bảng 3.1 : Hằng số phân ly bậc 1 của axít cacbonic 32

Bảng 4.1 : Các thông số chuẩn của tháp giải nhiệt RINKI 42

Bảng 4.2 : Nồng độ trung bình của cặn đã nén 48

Bảng 4.3 : Cỡ hạt và chiều dày lớp đỡ 53

Bảng 4.4 : Đặc trưng của lớp vật liệu lọc 54

Bảng 4.5 : Độ nở tương đối của vật liệu lọc 54

Bảng 4.6 : Thể tích cặn chiếm chổ trong các lỗ trống 55

Bảng 4.7 : Đặc tính của lớp vật liệu lọc 55

Bảng 4.8 : Độ ẩm cặn có trong nước 55

Bảng 4.9 : Bảng xác định dung tích điều hòa của bể 66-67 Bảng 4.10 : Bảng kết quả tính toán lưu lượng & đường kính 75-77 Bảng 4.11 : Bảng tính tổn thất thủy lực đường ống 78-80 Bảng 5.1 : Bảng thống kê một số hạng mục chính 84

Bảng 5.2 : Bảng tính toán giá thành sản phẩm 87

Trang 8

viii

TCVN : Tiêu chuẩn Việt Nam

BYT : Bộ y tế

TCXD : Tiêu chuẩn xây dựng

VNĐ : Việt Nam Đồng

ĐCTV : Địa chất thủy văn

ĐCCT : Địa chất công trình

Trang 9

GVHD: TS ĐẶNG VIẾT HÙNG 1

SVTH: NGUYỄN AN HẠ – MSSV: 90300823

1.1 / ĐẶT VẤN ĐỀ:

Nước đóng vai trò quan trọng trong nhiều quá trình, diễn ra trong tự nhiên và trong cuộc sống của con người Có thể nói, nước là nhân tố quyết định sự sống Để xác định sự sống có tồn tại hay không ở các hành tinh, người ta tìm xem ở đó có nước hay không

Theo thống kê, hiện nay nước sử dụng cho công nghiệp, nông nghiệp và sinh hoạt chiếm 250 m3/năm cho một đầu người Sự chênh lệch về nhu cầu sử dụng nước giữa các nước phát triển và đang phát triển cho thấy nhu cầu sử dụng nước của con người không ngừng tăng lên Việc cung cấp nước sạch đạt tiêu chuẩn an toàn vệ sinh cho người dân và vấn đề quan trọng đặt ra cho các ngành các cấp

1.2./ TÍNH CẤP THIẾT CỦA ĐỀ TÀI :

Tp.HCM là vùng kinh tế trọng điểm của phía nam, nơi mà có nền công nghiệp phát triển cao, dân cư đông đúc Mặc dù đã có những nhà máy nước lớn nhưng vẫn không đảm bảo cung cấp nước sạch cho người dân nhất là vào mùa khô vào khoảng tháng 11 đến tháng 5 năm sau Nhiều nơi người dân còn phải sử dụng nước chưa qua xử lý, bị ô nhiễm nặng, hoặc phải mua nước chở bằng ghe hoặc xe tải với giá thành rất cao

Ngoài ra, theo chỉ thị 200 TTg ngày 29/04/1994 của Thủ tướng chính phủ thì “ Bảo đảm nước sạch, bảo vệ môi trường ở nông thôn là trách nhiệm của mọi nghành, mọi chính quyền, mọi tổ chức và mọi công nhân Đây là vấn đề rất cấp bách, phải được tổ chức thực hiện nghiêm túc và thường xuyên” Và theo chỉ đạo của UBND thành phố thì từ nay cho đến năm 2010 phải đảm bảo 90% dân số thành phố phải được sử dụng nước sạch

Mặt khác, phường Thạnh Lộc, quận 12 là một trong những vùng có mức độ phát triển công nghiệp cao, gần các khu công nghiệp lớn Nhân dân chủ yếu sử dụng nguồn nước từ các giếng đào hoặc các giếng khoan nông, nguồn nhiễm bẩn

Trang 10

1.3./ NHIỆM VỤ CỦA LUẬN VĂN :

Thiết kế Trạm cấp nước tập trung công suất 1.300m3/ngày-đêm tại phường Thạnh Lộc, Quận 12, Tp.HCM

1.4./ NỘI DUNG LUẬN VĂN :

- Thu thập số liệu phục vụ cho việc thiết kế

- Phân tích số liệu để tính toán thiết kế

- Đề xuất công nghệ xử lý

- Tính toán các công trình đơn vị

- Khái toán giá thành

- Đề xuất các biện pháp quản lý và vận hành trạm cấp nước

- Thực hiện bản vẽ:

+ Mặt bằng trạm xử lý nước

+Mặt cắt dọc các công trình theo cao trình mực nước

+ Chi tiết các công trình đơn vị

Trang 11

2.1 ĐIỀU KIỆN TỰ NHIÊN:

- Phường Thạnh Lộc nằm ở phía đông huyện Hóc Môn, cách thị trấn Hóc Môn

9 km Thạnh Lộc là một xã nông thôn ngoại thành, nằm ven theo sông Sài Gòn và cách trung tâm thành phố khoảng 10km

- Tọa độ của Phường Thạnh Lộc:

+ 10 độ 52 phút đến 10 độ 52 phút 30 giây: vĩ độ bắc

+ 106 độ 40 phút đến 106 độ 40 phút 15 giây: kinh độ đông

- Ranh giới và vị trí địa lý của Phường Thạnh Lộc: Phía bắc giáp xã Nhị Bình, Hóc Môn Phía nam giáp xã An Phú Đông, Hóc Môn Phía đông giáp sông Sài Gòn Phía tây giáp xã Tân Thới Hiệp, Hóc Môn

- Diện tích của Phường Thạnh Lộc là 1.572 ha

2.1.2 Địa hình

Khu vực cấp nước có địa hình bằng phẳng, cao độ tự nhiên từ 0,6 -1,5m Hệ thống giao thông gồm Quốc lộ 1A, đường Bùi Đăng Trừng, Nguyễn Oanh và các đường nhỏ khác

Riêng tại khu vực xây dựng trạm, theo Kết Quả Khảo Sát Địa Hình do XÍ NGHIỆP TƯ VẤN XÂY DỰNG thuộc CÔNG TY XÂY DỰNG & TƯ VẤN ĐẦU

TƯ thực hiện, cao độ mặt đất từ 1,3m –1,35m

2.1.3 Đặc điểm khí hậu:

Căn cứ theo số liệu khí tượng từ năm 2004 đến 2006 của trạm Tân Sơn Hòa, TP.HCM nằm trong khu vực nghiên cứu có các đặc trưng về đặc điểm khí hậu như sau:

a) Nhiệt độ :

Theo số liệu năm 2006, nhiệt độ trung bình 27,5 – 280C, nhiệt độ cao nhất là 36,50C, thấp nhất là 23,80C Nhiệt độ trung bình tháng cao nhất là 29,50C vào tháng 4, thấp nhất 27,20C vào tháng 12

Trang 12

0 50 100

m

Năm 2004 Năm 2005 Năm 2006

Khí hậu ôn hoà không quá nóng hoặc không quá lạnh Chênh lệch nhiệt độ giữa tháng cao nhất (tháng 4) với tháng thấp nhất (tháng 12) là 2,3 0C

Hình 2.1: Biểu đồ nhiệt độ các tháng từ 2004–2006 tại trạm Tân Sơn Hòa b) Lượng mưa:

- Thạnh Lộc có hai mùa: Mùa mưa từ tháng 5 – 10 Mùa khô từ tháng 11 – 4 năm sau Mưa nhiều nhất vào tháng 8 - 9, vào tháng 01- 02 hầu như không có mưa

- Tổng lượng mưa trong năm 2006 là 1,984mm, cao nhất là 349 mm (tháng 9) và thấp nhất là tháng 1, không có mưa

Hình 2.2: Biểu đồ lượng mưa các tháng từ 2004–2006 tại trạm Tân Sơn Hòa

c) Gió:

Trang 13

- Gió gồm hướng gió chính:

+ Gió nam và đông nam vào tháng 2 – 5 có vận tốc trung bình Vtb= 1,5 –

2,5m/s

+ Gió tây và tây nam vào tháng 6 – 9 có vân tốc trung bình Vtb= 1,5 – 3

m/s

+ Gió đông bắc vào tháng 10 – 11 có vận tốc trung bình Vtb =1 – 1,5m/s

d) Lượng bốc hơi:

Lượng bốc hơi hàng năm trung bình 1.169mm, cao nhất 1.223,3mm, nhỏ nhất 1.136mm So với lượng mưa, lượng bốc hơi xấp xỉ 60%

e) Độ ẩm:

Độ ẩm không khí trung bình là 76,3%, cao nhất 100% (tháng 11), thấp nhất 33% (tháng 1) Mùa mưa độ ẩm cao từ 74 - 89%, mùa khô độ ẩm thấp từ 67 - 73%, độ ẩm này cho thấy rất thích hợp cho động, thực vật phát triển

f) Số giờ nắng:

Số giờ nắng trung bình là 5,2 giờ/ngày Số giờ nắng cao vào các tháng mùa khô (cao nhất là tháng 3, 4: 7,1 giờ/ngày), thấp vào các tháng mùa mưa (thấp nhất là tháng 12 : 3,9 giờ/ngày)

g) Thảm thực vật:

Là khu vực đã đô thị hoá xen lẫn với canh tác nông nghiệp quy mô gia đình, chủ yếu là trồng rau, hoa Cây bóng mát không nhiều, được trồng rải rác trên các khoảnh đất trống

2.1.4 Mạng lưới thủy văn

Hệ thống sông chính là sông Sài Gòn và vô số kênh rạch chằng chịt

2.2.ĐIỀU KIỆN KINH TẾ XÃ HỘI:

Trang 14

2.2.1 Dân số:

- Dân số: 6.100 dân

- Mật độ dân số: 950người/km2

- Tỷ lệ tăng tự nhiên:1%/1năm

2.2.2 Kinh tế:

- Về công nghiệp: chủ yếu là các sản phẩm cơ khí sửa chữa

- Về du lịch: trên địa bàn có nhiều khu di tích nổi tiếng giúp cho ngành kinh doanh dịch vụ có cơ hội phát triển

- Về kinh tế vườn: chủ yếu là trồng lài, trồng lan, cây màu Hội nông dân phường Thạnh Lộc đã tập huấn cho nhiều hộ nông dân kỹ thuật trồng lan, trồng mai và một số loại cây kiểng khác nên thu nhập của nhân dân cũng phát triển

2.2.3 Cơ sở hạ tầng:

a) Cấp điện

Nguồn cung cấp điện cho xã Bình Chánh là các trạm biến điện nguồn của lưới truyền tải điện quốc gia Đây là một thuận lợi lớn cho việc quản lý vận hành và phát triển lưới điện

b) Cấp nước

Nguồn nước chủ yếu ở đây là các trạm cấp nước tập trung công suất từ 500 1.000 m3/ngày-đêm do 2 đơn vị cấp nước của thành phố là Trung tâm Nước Sinh hoạt và Vệ sinh môi trường nông thôn – trực thuộc Sở nông nghiệp và PTNT và của Công ty Cấp nước Ngoại thành – trực thuộc SAWACO

Ngoài ra còn có một số nguồn nước khác của hệ thống tư nhân và các hộ tự khoan nhưng thường không đạt tiêu chuẩn

c) Thoát nước

Hệ thống thoát nước chính vẫn qua hệ thống kêng rạch, sau đó đổ ra sông Sài Gòn Tuy nhiên ở đây thường xuyên bị ngập lụt vào trời mưa và khi thủy triều lên

d) Giao thông:

Trang 15

Hiện nay, kinh tế phát triển hơn trước làm cho bộ mặt cơ sở hạ tầng phường Thạnh Lộc nói chung và quận 12 nói riêng nâng lên rõ rệt Các tuyến đường giao thông đã được mở rộng, nâng cấp như Quốc Lộ 1A, Bùi Công Trừng, Nguyễn Oanh , bến xe Ngã tư Ga cũng góp phần quan trọng cho hệ thống giao thông vùng

2.3 ĐIỀU KIỆN ĐỊA CHẤT CÔNG TRÌNH – ĐỊA CHẤT THỦY VĂN KHU VỰC NGHIÊN CỨU:

2.3.1 Địa chất công trình

Theo Kết Quả Khảo Sát Địa Chất do XÍ NGHIỆP TƯ VẤN XÂY DỰNG thuộc CÔNG TY XÂY DỰNG & TƯ VẤN ĐẦU TƯ thực hiện, địa chất tiêu biểu tại vị trí xây dựng trạm như sau:

1 CL 8,9 Đất sét lẩn đất bột và cát, màu vàng nâu độ dẻo trung bình, rất mềm

2 SC 2,8 Cát nhuyễn lẩn đất sét, màu xám vàng, bời rời

3 SM 7,0 Lớp mặt, cát trung đến nhuyễn lẩn đất bột, màu xám

4 CL 1,3 Đất sét lẩn đất bột và cát, màu nâu xám, độ dẻo trung bình, rất cứng,

2.3.2 Địa chất thủy văn:

Theo kết quả điều tra địa chất thủy văn của Liên đoàn địa chất thủy văn và địa chất công trình Miền Nam, trong trầm tích bở rời Kainozoi vùng thành phố Hồ Chí Minh có 4 phân vị chứa nước chủ yếu:

a) Tầng chứa nước trong trầm tích bở rời nguồn gốc Holocen (Q IV )

- Trầm tích Holocen có nhiều nguồn gốc khác nhau: đầm lầy biển, đầm lầy sông; đầm lầy sông - sông biển , phân bố rộng rãi trên thành phố Hồ Chí Minh Thành phần thạch học chủ yếu là bùn sét, bùn pha sét, bùn cát pha với một ít vật chất hữu cơ Bề dày của trầm tích từ 5 - 15 m, có nơi dày đến 20 m, với khả năng chứa nước thấp Nước chứa trong các thành tạo này tồn tại trong các lỗ hổng cát, cát pha Nguồn gốc phổ cập là do nước mưa rơi tại chỗ xâm nhập từ các kênh

Trang 16

- Qua khảo sát một số giếng khoan ở khu vực thăm dò tầng chứa nước QI-III ở độ sâu từ 45 - 100 m với các thông số như sau: Hệ số dẫn nước km = 84 - 397

m2/ngày-đêm Hệ số truyền áp a = 106 m2/ngày-đêm Hệ số thấm k = 8,87 m/ngày Hệ số phóng thích nước trọng lực  = 0,17 Hệ số phóng thích nước đàn hồi * = 0,00114

c) Tầng chứa nước lỗ rỗng - vỉa trầm tích bở rời nguồn gốc Pliocen (N 2

2 ):

- Tầng chứa nước này phân bố rộng ở thành phố Hồ Chí Minh, tầng có áp lực yếu, phủ lên trên các lớp cách nước hoặc thấm nước yếu Thành phần đất đá bao gồm cát với các cỡ hạt khác nhau, chủ yếu là hạt trung (0,25 - 0,5mmm) chiếm ưu thế, tuy nhiên có trường hợp cát hạt lớn, thô, sạn sỏi Tầng chứa nước được ngăn cách với tầng trên bởi 1 lớp sét, đôi khi xen lẫn hoặc bị thay thế bởi 1 lớp sét pha có bề dày khoảng 10-20m, có nơi lên đến 50 m

- Qua khảo sát một số giếng khoan ở khu vực thăm dò tầng chứa nước N 2

2 ở độ sâu từ 60 - 110 m với các thông số như sau: Hệ số dẫn nước km = 710-1140

m2/ngày-đêm Hệ số dẫn áp a = 106 m2/ngày-đêm Hệ số thấm k = 14,90 m/ngày

Trang 17

- Thành tạo chứa nước này nằm bên dưới N2

2, được ngăn cách bởi 1 lớp sét mỏng từ vài mét đến 5-10 m, thành phần chủ yếu là cát với nhiều cỡ hạt Nóc của tầng chứa nước này có thể gặp ở độ sâu từ 100m đến 160 m, có nơi là 180 -250m Nước trong tầng thuộc loại siêu nhạt ở phía Bắùc thành phố với thành phần bicacbonat, bicacbonat clorua chuyển dần thành cloruabicacbonat và clorua ở phía nam nội thành, độ khóang hóa cũng tăng lên

- Một số thông số địa chất thủy văn: Hệ số dẫn nước km = 1135 m2/ngày-đêm Hệ số dẫn áp a = 4.105 m2/ngày-đêm Hệ số thấm k = 15,643 m ngày Hệ số phóng thích nước trọng lực  = 0,17 Hệ số phóng thích nước đàn hồi * = 0,002838

2.4 HIỆN TRẠNG CUNG CẤP VÀ SỬ DỤNG NƯỚC TRONG KHU VỰC:

Chương trình sử dụng nước sạch nông thôn ở Thành phố được triển khai từ năm 1997 Do đặc điểm của khu vực nghiên cứu là dân cư phân tán trên địa bàn rộng nên hệ thống cấp nước của thành phố hầu như không có Để khắc phục tình trạng này thành phố đã dành nguồn vốn ngân sách (chiếm chủ yếu trong các nguồn vốn) để phát triển giếng lẻ bơm tay và đặc biệt là các trạm cấp nước tập trung ở các khu dân cư tập trung Theo thống kê năm 2006 nguồn nước sử dụng ở nông thôn như sau:

- Số hộ dân sử dụng nước sạch: 87,5 % (toàn thành là 97.1%)

- Sử dụng nước máy : 25,53 % số hộ

- Sử dụng nước giếng : 60,7 % số hộ

- Sử dụng nước mưa : 3,08 % số hộ

- Sử dụng nguồn nước khác: 3,69 % số hộ

Trang 18

Trang 19

3.1./ LỰA CHỌN NGUỒN NƯỚC:

Khu vực thiết kế có hệ thống kênh rạch chằn chịt nhưng bị ô nhiễm nặng và chủ yếu là kênh rạch nhỏ Theo thăm dò và phân tích số liệu thí nghiệm, nguồn nước ngầm ờ đây có chất lượng và trữ lượng tốt, cho nên nguồn nước được lựa chọn để thiết kế là nguồn nước ngầm tầng chứa nước Pliocen trên (N22) có độ sâu 51m

3.2./ ĐẶC ĐIỂM NGUỒN NƯỚC :

Nguồn nước khai thác được lấy trực tiếp tại miệng giếng theo các yêu cầu kỹ thuật lấy mẫu được quy định Kết quả được xét nghiệm tại Phòng thí nghiệm Khoa Môi trường, Trường Đại học Bách Khoa Tp.HCM vào ngày 05/04/2007 và Trung tâm Dịch vụ phân tích thí nghiệm (xét nghiệm kim loại nặng)

Trang 20

(Nguồn : Trung tâm Nước Sinh hoạt và Vệ sinh Môi trường Nông thôn Tp.HCM)

(Xem phụ lục)

3.3./ TIÊU CHUẨN THIẾT KẾ :

- Nước cấp cho ăn uống và sinh hoạt theo tiêu chuẩn kèm theo Quyết định số 1329/2002/BYT-QĐ ngày 18/04/2002 của Bộ Y tế

- TCVN 33 – 2006: Cấp nước – Mạng lưới đường ống và công trình TCTK

- Tiêu chuẩn thiết kế TCXD VN 356 - 2005: Kết cấu BT và BTCT

- Tiêu chuẩn thiết kế TCXD VN 45 - 78: Nền nhà và công trình

- Tiêu chuẩn thiết kế TCXD VN 5575 - 1991: Kết cấu thép

3.4./MỘT SỐ VẤN ĐỀ VỀ NƯỚC DƯỚI ĐẤT:

3.4.1 Cấu tạo nước dưới đất tại khu vực nghiên cứu:

- Nước dưới đất có thể được chia thành các loại sau:

+ Nước trong đới thông khí: Đới thông khí là lớp đất đá giới hạn từ mặt đất

đến bề mặt nước ngầm thấm nước Trong đới này, không khí có thể tự do lưu thông nhưng không hoàn toàn bão hòa nước Nước trong đới thông khí bao gồm đủ các dạng: nước không trọng lực, nước mao dẫn và nước trọng lực, ở các trạng thái lỏng hoặc hơi

+ Nước ngầm là loại nước trọng lực dưới đất ở trong tầng chứa nước thứ

nhất kể từ trên mặt xuống Phía trên tầng nước ngầm thường không có lớp cách nước che phủ và nước trọng lực không chiếm hết toàn bộ bề dày của đất đá thấm nước, nên bề mặt của nước ngầm là một mặt thoáng tự do Điều này quyết định tính chất không có áp của nước ngầm Trong một số trường hợp, trong đới thông khí có thấu kính cách nước nằm đè lên bề mặt nước ngầm sẽ làm cho nước ngầm có áp lực cục bộ

- Phạm vi phân bố của nước ngầm phụ thuộc vào điều kiện địa lý tự nhiên Điều kiện địa hình, địa mạo, địa chất của khu vực

Trang 21

- Về nguồn gốc của nước ngầm, thường là nguồn gốc ngấm, tức là do nước mưa, nước mặt ngấm xuống Trong một số trường hợp, nước ngầm có nguồn gốc ngưng tụ, khá phổ biến là nước ngầm có nguồn gốc hỗn hợp từ nước ngấm và nước

ở dưới sâu đi lên theo các đứt gãy kiến tạo hoặc các cửa sổ địa chất thủy văn

3.4.2 Định nghĩa về sự ô nhiễm nước dưới đất:

Ô nhiễm nước là sự thay đổi có xu hướng bất lợi cho môi trường nước, hoàn toàn hay đại bộ phận do các hoạt động kinh tế kỹ thuật của con người gây ra Những hoạt động gây tác động trực tiếp hay gián tiếp đến những thay đổi về các mặt thành phần vật lý, hóa học của nước và sự phong phú của các loài sinh vật trong nước

3.4.3 Các chất ô nhiễm có trong nước :

a) Các chất rắn có trong nước:

Các chất rắn trong nước gồm có các chất rắn vô cơ (các muối hòa tan , các chất không tan như huyền phù, đất cát …) và các chất rắn hữu cơ ( gồm các vi sinh vật, vi khuẩn, và các chất hữu cơ do phế thải như phân, rác, chất thải công nghiệp) Trong nước dưới đất thường chứa các chất rắn như cát, bột, sét, xác thực vật… các chất này tạo độ đục, nhiều tạp chất làm giảm chất lượng nước

b) Các chất gây mùi vị trong nước:

Trang 22

Các chất khí và các chất hòa tan trong nước làm cho nước có mùi vị Nước dưới đất trong tự nhiên có mùi đất, mùi tanh, mùi thối hay mùi đặc trưng của các chất hòa tan trong nó như mùi clo, mùi amoniac, mùi hydrosunfua v.v… Nước cũng có thể có vị ngọt, vị chát tùy theo thành phần và hàm lượng các muối hòa tan trong nước

- Các chất gây mùi trong nước có thể chia làm 3 nhóm:

+ Các chất gây mùi có nguồn gốc vô cơ như NaCl, MgSO4 gây vị mặn , muối Cu, muối Fe gây mùi tanh, các chất gây tính kiềm, tính axít trong nước…

+ Các chất gây mùi có nguồn gốc hữu cơ trong chất thải công nghiệp, chất thải mạ, dầu mỡ, phenol…

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

c) Các hợp chất của Canxi, Magiê:

Các hợp chất của Canxi, Magiê dưới dạng ion hoá trị II chứa trong nước tạo nên nước cứng Trong quá trình xử lý nước rất được chú ý, chia làm 3 loại là: độ cứng tổng cộng, độ cứng tạm thời, độ cứng vĩnh cửu Phần lớn độ cứng của nước tạo ra do tiếp xúc với đất đá Do hoạt động của các vi khuẩn, CO2 được tạo ra, nước trong đất có chứa nhiều CO2 và hàm lượng CO2 này cân bằng với H2CO3 Kết quả là pH của nước giảm, khi có tính bazơ, đặc biệt là đá vôi, sẽ bị hòa tan Tuỳ theo hàm lượng CaCO3 có trong nước, người ta chia nước ra làm 4 loại:

Trang 23

dẫn nước nóng, các nồi hơi và các bộ phận khác tiếp xúc với nước nóng, gây lãng phí năng lượng

d) Các chất phóng xạ trong nước:

Nước nhiễm phóng xạ do sự phân hủy phóng xạ trong nước thường có nguồn gốc từ các nguồn chất thải, phóng xạ gây nguy hại cho sự sống nên độ phóng xạ trong nước là một chỉ tiêu quan trọng về chất lượng nước

e) Khí HydroSunfua H 2 S:

Khí HydroSunfua là sản phẩm của quá trình phân hủy các hợp chất hữu cơ, phân rác có trong khí thải Khí Hydrosunfua làm cho nước có mùi trứng thối khó chịu và rất độc hại gây ảnh hưởng đến sức khoẻ Ngoài ra nếu nồng độ cao có thể gây ăn mòn vật liệu

f) Các hợp chất của nitơ : NH 4 + , NO 2 - , NO 3

-Các hợp chất của nitơ trong nước là kết quả của quá trình phân hủy các chất hữu cơ trong tự nhiên, trong các chất thải và các nguồn phân bón mà con người trực tiếp hay gián tiếp đưa vào nước Các hợp chất này thường tồn tại dưới dạng ion amonium, nitrit, nitrat và cả dạng nguyên tố (N2) Các quá trình sinh thành các hợp chất nitơ cho theo sơ đồ dưới đây:

- Dựa vào sơ đồ trên, ta có thể thấy rằng tùy theo mức độ có mặt của nitơ trong nước mà ta có thể biết được mức độ ô nhiễm của nguồn nước Ta có thể suy

ra một số kết luận sau:

+ Nếu nuớc chứa NH4+ và nitơ hữu cơ: nước mới bị nhiễm bẩn và nguy hiểm

Quá trình oxy hóa

Quá trình khử nitơ

Trang 24

+ Nếu nuớc chủ yếu chứa NO2- : nước bị nhiễm bẩn thời gian dài hơn và ít nguy hiểm hơn

+ Nếu nuớc chủ yếu chứa NO3- : quá trình oxy hóa đã kết thúc

+ Ở điều kiện hiếm khí, NO3- sẽ bị khử thành N2 bay lên Ammonium là chất gây nhiễm độc trầm trọng cho nước, đặc biệt là cho các loài thủy sản sống trong nước

g) Các hợp chất của axit cacbonic:

Các hợp chất của axit cacbonic có vai trò quyết định trong sự ổn định của nước trong tự nhiên Chúng tồn tại dưới dạng của phân tử không phân ly của axit cacbonic (H2CO3), phân tử khí cacbonic hòa tan (CO2), dạng phân ly thành bicacbonic (HCO3-) Trong tổng thành phần phân tử dạng không phân ly, axit cacbonic hòa tan chỉ chiếm 0.2%, còn lại là 99.8% tồn tại ở dạng khí CO2 hòa tan

Vì vậy ta coi nồng độ CO2 hòa tan trong nước là đặc trưng của cả CO2, HCO3-,

CO3- với độ pH của nước Tương quan này được biểu hiện trên đồ thị sau:

Hình 3.1: Biểu đồ tương quan hàm lượng của CO2, HCO3- và CO32- ở nhiệt độ

250C với các giá trị pH khác nhau

- Trên biểu đồ trên ta thấy rằng:

+ Khi pH  4: trong nước chỉ tồn tại CO2

Trang 25

+ Khi pH > 8,4 thì lượng CO2 bị triệt tiêu và trong nước tồn tại cả HCO3- và

CO32- , theo chiều pH tăng thì nồng độ HCO3- giảm và nồng độ CO32- tăng

+ Khi pH = 12 thì nồng độ CO32- tăng cực đại (100%) và nồng độ HCO3

-giảm cực tiểu (0%)

+ Khi pH > 12: trong nước chỉ tồn tại CO32-

h) Sắt và Mangan:

Trong nước dưới đất, sắt thường tồn tại dưới dạng hóa trị II kết hợp với các gốc hydrocacbonat, sunfat, clorua Khi tiếp xúc với ôxi hay các chất ôxi hóa, sắt II

bị ôxi hóa thành sắt III và kết tủa dưới dạng bông cặn Fe(OH)3 có màu nâu đỏ Nước thiên nhiên thường có hàm lượng sắt lớn hơn 30mg/l, đôi khi cao hơn

Cũng như sắt, mangan thường có trong nước dưới đất với hàm lượng nhỏ hơn hay ít vượt qua 2mg/l Việc nước dưới đất chứa sắt hay mangan với hàm lượng lớn hơn 0,5mg/l sẽ làm cho nước có mùi tanh khó chịu, các cặn sắt kết tủa làm giảm khả năng vận chuyển nước của thiết bị

i) Các hợp chất có photphat:

Khi nguồn nước bị nhiễm bẩn phân rác và các hợp chất hữu cơ, quá trình phân hủy giải phóng ion PO43- Sản phẩm của quá trình có thể tồn tại ở dạng H2PO4- , HPO42- , PO42-, PO43-, Na3(PO3), các hợp chất hữu cơ photpho… Khi trong nước có hàm lượng photpho cao sẽ thúc đẩy quá trình phì dưỡng

j) Các hợp chất sunfa:

Ion sunfat SO42- có trong nước do khoáng chất hay có nguồn gốc hữu cơ, với hàm lượng sunfat lớn hơn 250mg/l nước sẽ gây tổn hại đến sức khỏe con người Hàm lượng SO22- lớn hơn 300mg/l nước sẽ có tính xâm thực mạnh với bêtông

Trang 26

Ở điều kiện yếm khí, SO42- phản ứng với các chất hữu cơ dưới tác dụng của vi khuẩn khử sunfat thành khí H2S mang tính độc hại Đó là sự khử sinh hóa của sunfat ở nước Để sinh sống, các vi khuẩn sunfat cần phải có chất hữu cơ Quá trình này xảy ra theo phương trình phản ứng sau:

k) Các hợp chất Clorua:

Clo tồn tại trong nước dưới dạng ion Cl- Ở nồng độ cho phép không gây độc hại, ở nồng độ cao (trên 250mg/l) làm cho nước có vị mặn Các nguồn nước dưới đất có thể có hàm lượng clo lên tới 500 – 1000mg/l Sử dụng nguồn nước có hàm lượng clo cao có thể gây bệnh thận Nước chứa nhiều Cl- đồng thời với SO42- có tính xâm thực với bêtông Khi nồng độ Cl- trong nước cao thì giá trị sử dụng của nguồn nước giảm vì hàm lượng Cl- trong nước được coi là một yếu tố quan trọng khi lựa chọn nguồn nước cung cấp cho sinh hoạt Nồng độ Cl- được dùng để kiểm soát quá trình khai thác nước dưới đất ở những nơi có hiện tượng xâm thực mặn Các muối clorua đi vào trong nước với những nguồn khác nhau:

+ Từ các thành phần clorua có trong đất

+ Sự xâm nhập của nước biển vào sâu trong đất liền

+ Phần nước tiểu của người chứa khoảng 6g NaCl tính trung bình cho một người mỗi ngày Lượng này làm tăng nồng độ Cl- của nước tiếp nhận nước thải công nghiệp

l) Các hợp chất Florua:

Nuớc dưới đất ở các giếng sâu hoặc ở các vùng đất có chứa quặng apatit thường có hàm lượng các hợp chất florua cao (2,0 – 2,5 mg/l) tồn tại ở dạng cơ bản là canxi florua và magiê florua

Các hợp chất florua khá bền vững khó bị phân hủy ở quá trình tự làm sạch Hàm lượng florua trong nước cấp ảnh hưởng đến việc bảo vệ răng Nếu thường xuyên dùng nước có hàm lượng florua lớn hơn 1,3mg/l hay nhỏ hơn 0,7mg/l đều dễ

bị mắc bệnh phá hoại men răng

Trang 27

m) Các kim loại nặng:

* Arsen (As): Asen là kim loại có thể tồn tại dưới dạng hợp chất vô cơ và hữu

cơ Trong tự nhiên asen thường có trong nhiều loại khoáng chất Trong nước asen thường ở dạng asenic hay asenat Các hợp chất asenmetyl có trong môi trường do chuyển hóa sinh học Asen xâm nhập vào nước từ các công đoạn hòa tan các chất và quặng mỏ, từ nước thải công nghiệp và từ sự lắng đọng của không khí Asen gây ung thư biểu mô da, phế quản, phổi và các xoang… Theo IARC thì asen vô cơ đưa vào nhóm 1 trong các nhóm gây ung thư cho người Trong những nghiên cứu số người dân uống nước có nồng độ asenic cao cho thấy tỷ lệ mắc bệng tăng cao theo thời gian và hàm lượng asen có trong nước

* Crom (Cr): Trong địa quyển, crom tồn tại chủ yếu ở dạng quặng cromic FeO.Cr203 Crom đưa vào nguồn nước tự nhiên do hoạt động nhân tạo và tự nhiên (do phong hóa) Hợp chất Cr+6 là chất ôxi hóa mạnh và độc Nồng độ của chúng trong nguồn nước tự nhiên tương đối thấp vì chúng dễ bị khử bởi các chất hữu cơ Các hợp chất hóa trị Cr+6 của crom dễ gây viêm loét da, xuất hiện mụn cơm, viêm gan, viêm thận, ung thư phổi…

* Thủy ngân (Hg): Thủy ngân là kim loại có thể tạo muối ở dạng ion Thủy ngân tồn tại trong nước ngầm ở dạng vô cơ Thủy ngân trong môi trường nước có thể hấp thụ vào cơ thể thủy sinh vật, người ăn vào sẽ gây ra ngô độc Thủy ngân vô cơ tác dụng chủ yếu đến thận, trong khi đó metyl thủy ngân ảnh hưởng chính đến hệ thần kinh trung ương

* Chì (Pb): Chì là một trong những kim loại nặng có ảnh hưởng nhiều tới ô nhiễm môi trường vì nó tích lũy lâu dài trong cơ thể và gây nhiễm độc tới người, động vật Chì tác động lên hệ thống enzym, nhất là enzym vận chuyển hydro Tùy theo mức độ nhiễm độc có thể gây ra những tai biến như đau bụng chì, đường viền đen Buton ở lợi, đau khớp, viêm thận, cao huyết áp vĩnh viễn, tai biến não,

… Nếu bị nặng có thể gây tự vong

Trang 28

n) Các chỉ tiêu vi sinh :

Trong nước thiên nhiên có nhiều loại vi trùng, siêu vi trùng, vi khuẩn, tảo và các loại thủy sinh khác Tùy theo tính chất các loại vi sinh trong nước được chia làm 2 nhóm: nhóm vi sinh có hại và nhóm vi sinh vô hại

Nhóm vi sinh có hại bao gồm các vi trùng gây bệnh, các loại rong, rêu, tảo…Nhóm này cần loại bỏ trước khi đi nước vào sử dụng Trong nước dưới đất, khi bị ô nhiễm thường xuất hiện các vi trùng gây bệnh Đây là các vi trùng trong nước gây bệnh lỵ, thương hàn, dịch tả, bại liệt … Việc xác định sự có mặt của các

vi trùng gây bệnh thường rất khó và mất rất nhiều thời gian do sự đa dạng về chủng loại Vì vậy trong thực tế thường áp dụng phương pháp chỉ số vi trùng đặc trưng Nguồn gốc của các vi trùng trong nước là các nguồn nhiễm bẩn như rác, chất thải người và động vật Trong chất thải của người và động vật luôn có vi khuẩn E-coli ( Escherichia coli thuộc nhóm Coliforms) sinh sống và phát triển Sự có mặt của E-coli trong nước chứng tỏ nguồn nước đã bị nhiễm bẩn bởi phân rác, chất thải của người và động vật có khả năng tồn tại các vi trùng gây bệnh Số lượng E-coli nhiều hay ít tuỳ thuộc vào mức độ nhiễm bẩn của nước Đặc tính của

vi khuẩn E-coli là khả năng tồn tại cao hơn các loài vi khuẩn khác, từ đó cho thấy nếu nguồn nước được xử lý không còn vi khuẩn E-coli thì coi như cũng không còn các loại vi trùng gây bệnh khác Mặc khác, việc xác định số lượng vi khuẩn E-coli thường đơn giản và nhanh chóng cho nên loại vi khuẩn này được chọn làm vi khuẩn đặc trưng trong việc xác định mức nhiễm bẩn do vi trùng gây bệnh trong nước

Trang 29

3.5./ MỘT SỐ PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ :

3.5.1 Công nghệ khử sắt bằng làm thoáng:

a) Làm thoáng đơn giản – lọc:

Hình 3.2: Sơ đồ làm thoáng đơn giản – lọc

- Công nghệ này áp dụng khi nguồn nước có {Fe2+] ≤10mg/l, độ oxy hoá≤ [0,15[fe2+]x5]mg/l O2, NH4+ < 1mg/l, H2S≤ 0,5mg/l, pH sau làm thoáng ≥ 6,8; hệ thống này khử được 30 – 35% CO2 trong nước

- Ưu điểm: + Có thể áp dụng đối với công suất bất kỳ

+ Công trình đơn giản, hiệu quả xử lý cao, ổn định

+ Cho chu kỳ lọc dài do tổn thất áp lực của lớp vật liệu tăng chậm

b) Làm thoáng tự nhiên – lắng tiếp xúc – lọc:

Hình 3.3: Sơ đồ làm thoáng, lắng, lọc nhanh

- Công nghệ này thường ứng dụng khi chất lượng nước ngầm có: chứa sắt có nồng độ nhỏ hơn 25mg/l, độ kiềm ≥ 2mgđ/l, nồng độ H2S≤ 0,2mg/l, NH4+<1mg/l, độ oxy hoá ≤ 0,15Fe2+, pH sau làm thoáng ≥ 6,8

- Ưu điểm: + Có thể dùng với bất kì công suất nào

+ Công trình gọn, dễ vận hành, ổn định

Giếng Phun mưa lên

mặt bể lọc

Bể lọc nhanh

Bể chứa nước sạch Chất khử trùng

Giếng Giàn

sạch

Bể lọc nhanh Chất khử trùng

Trang 30

c) Làm thoáng cưỡng bức – lắng – lọc trong

Hình 3.4: Sơ đồ làm thoáng cưỡng bức, lắng tiếp xúc,lọc

- Công nghệ này thường áp dụng cho trường hợp nước ngầm có các đặc tính sau: pH: thấp ( dao động trong khoảng rộng) ; Sắt < 6mg/l; Mangan < 1mg/l; CO2: dao động trong khoảng rộng

- Ưu điểm: + Có thể giải phóng 85 – 90% lượng CO2 hòa tan, lượng O2 hòa tan lấy bằng 70% lượng bão hoà

+ Diện tích xây dựng nhỏ, công trình gọn nhẹ

+ Không khí được cấp bằng quạt gió nên chủ động

+ Tốc độ oxy hóa Fe2+ diễn ra nhanh chóng, đồng thời các khí hòa tan trong nước như H2S, CO2, NH3,… cũng thoát ra dễ dàng với tỷ lệ cao

d) Ejector thu khí – lọc áp lực:

Hình 3.5: Sơ đồ xử lý nước ngầm bằng ejector thu khí và lọc áp lực

- Dùng ejectơ thu khí cho trường hợp trạm có công suất nhỏ (đến 500m3/ngày)

- Công nghệ này chỉ áp dụng cho trường hợp cần thu oxy và không cần khử

CO2

Giếng Thùng

quạt gió lắng Bể

tiếp xúc

Bể lọc nha

nh

Ejectơ thu khí

Bầu trộn khí

Bể lọc áp lực

Trang 31

- Ưu điểm:

+ Ổn định, quản lý dễ dàng, di chuyển và lắp đặt nhanh

+ Có khả năng công xưởng hóa

+ Công trình gọn nhẹ và chiếm diện tích ít

- Nhược điểm:

+ Chi phí điện cao

+ Hạn chế lượng CO2 thoát ra

-Biện pháp làm thoáng bằng ejectơ thu khí chỉ áp dụng cho trường hợp công suất nhỏ

e) Máy nén khí – lọc áp lực:

Hình 3.6: Sơ đồ xử lý nước ngầm bằng máy nén khí và lọc áp lực

- Công nghệ này thường sử dụng khi kết hợp khử sắt và mangan, áp dụng đối với trường hợp nước nguồn:

+ Mangan < 0,05mg/l + CO2 < 50mg/l

- Công nghệ này chỉ áp dụng trong trường hợp thu oxy và không cần khử CO2

- Ưu điểm:

+ Ổn định, quản lý dễ dàng, di chuyển và lắp đặt nhanh

+ Có khả năng công xưởng hóa

+ Công trình gọn nhẹ và chiếm diện tích ít

+ Có khả năng áp dụng cho diện tích bất kỳ

- Nhược điểm:

+ Chi phí điện cao

Giếng Máy nén

khí Bể lọc áp lực Bể chứa nước sạch

Chất khử trùng

Trang 32

+ Hạn chế lượng CO2 thoát ra

f) Sơ đồ làm thoáng – lọc tiếp xúc

Hình 3.7: Sơ đồ làm thoáng – lọc tiếp xúc

- Công nghệ này thường áp dụng đối với trường hợp tổng hàm lượng sắt lớn hơn 15mg/l, pH sau làm thoáng >6,8

3.5.2 Công nghệ khử sắt bằng hoá chất:

- Khi sắt tồn tại dưới dạng phức chất hữu cơ hoà tan thì phương pháp xủ lý bằng công nghệ làm thoáng không đạt hiệu quả Khi đó muốn hiệu quả xử lý cao thì cần kết hợp giữa phương pháp làm thoáng với phương pháp sử dụng hoá chất oxy hoá mạnh như: Clo, Ozôn, Kali pemanganat,… hoặc cho vào nước các chất keo tụ như FeCl3, Al2(SO4)3,…

- Công nghệ này chỉ thích hợp khử sắt có hàm luợng thấp, có thể kết hợp với khử mangan, áp dụng đối với trường hợp nguồn nước có đặc điểm sau:

+ Mangan <1mg/l + CO2 < 50mg/l

3.5.3 Công nghệ làm thoáng kết hợp với sử dụng chất oxy hoá mạnh:

- Công nghệ này áp dụng trong trường hợp hàm lượng sắt cao, có thể kết hợp khử mangan, khử thoáng trong nước Công nghệ này đòi hỏi chi phí đầu tư cao, năng lượng vận hành lớn

Kết luận: Dựa vào thành phần, tính chất nguồn nước và tiêu chuẩn chất lượng

cho từng nguồn nước mà ta có thể chọn các biện pháp xử lý hoá học khác nhau, kết hợp với các biện pháp cơ học để có thể tạo nên một sơ đồ dây chuyền công nghệ xử lý nước thích hợp

Giếng Giàn mưa hay

thùng quạt gió Bể lọc tiếp xúc nước sạch Bể chứa

Chất khử trùng

Trang 33

3.6 MỘT SỐ CÔNG TRÌNH THỰC TẾ:

3.6.1 Công nghệ xử lý nước ngầm tại nhà máy nước Mỹ Xuân, tỉnh Bà Rịa Vũng Tàu (pH: 5,5 – 6,2 ; Fe<5mg/l) công suất 20.000

- Nhận xét:

Sơ đồ công nghệ của nhà máy này về cơ bản vẫn áp dụng các công nghệ truyền thống để xử lý nước ngầm hàm lượng Fe cao Ưu điểm của công nghệ này là đã dùng thiết bị làm thoáng tải trọng cao làm tăng hiệu quả khử CO2, làm tăng hiệu quả của quá trình chuyển Fe2+ thành Fe3+ Tuy nhiên, sử dụng công nghệ này phải tốn nhiều điện năng để đưa nước lên với vận tốc lớn

Giếng

khoan

Trạm bơm cấp 2

Thiết bị làm thoáng tải trọng cao

Bể lắng ngang tiếp xúc

Bể lọc nhanh

Nơi tiêu

thụ

Trạm bơm cấp 1

Bể chứa nước sạch

Bể khử trùng Clo

Trang 34

3.6.2 Sơ đồ công nghệ xử lý nước ngầm tại trạm cấp nước nước Tam Bình 2, khu phố 3 – phường Tam Bình – quận Thủ Đức – Tp HCM (pH : 5,5,

trường Nông thôn quản lý

- Nhận xét:

Công nghệ này sử dụng thiết bị làm thoáng cưỡng bức, tăng hiệu suất khử

CO2 trong nước lên đến 85 – 90% và lượng oxi hoà tan lấy bằng 70% lượng bão hoà Công nghệ này thường dùng cho các trạm xử lý có công suất vừa và lớn

3.7 CÔNG NGHỆ XỬ LÝ CHUNG:

3.7.1 Làm thoáng khử sắt

- Phương pháp khử sắt bằng làm thoáng là làm giàu oxy cho nước, tạo điều kiện cho để Fe2+ oxi hóa thành Fe3+ và sau đó thực hiện quá trình thủy phân để tạo thành hợp chất ít tan Fe(OH)3, rồi dùng bể lọc để giữ lại Làm thoáng có thể là: làm thoáng tự nhiên hay làm thoáng nhân tạo Sau khi làm thoáng, quátrình oxi hóa Fe2+ thành Fe3+ và thủy phân Fe3+ thành Fe(OH)3 kết tủa có thể xảy ra trong môi trường tự do, môi trường hạt hay môi trường xúc tác

- Trong nước ngầm, sắt II bicacbonat là muối không bền vững, thường phân li theo dạng sau:

Bể điều hoà

Bồn lọc áp lực

Bể chứa nước sạch Đài nước

Clo

Trang 35

: tốc độ oxi hóa

: sự biến thiên nồng độ [Fe2+] theo thời gian t

[Fe2+]; [H+]; [O2]: nồng độ của các ion Fe2+, H+ và oxi hoà tan trong nước

K: hằng số tốc độ phản ứng, phụ htuộc vào nhiệt độ và chất xúc tác

* Các phương pháp làm thoáng:

+ Làm thoáng đơn giản ngay trên bề mặt lớp vật liệu lọc:

Nước cần khử sắt được làm thoáng bằng giàn phun mưa ngay trên bề mặt lọc Chiều cao giàn phun thường lấy cao khoảng 0,7m, lỗ phun có đường kính 5 – 7mm, lưu lượng tưới vào khoảng 10m3/giờ Lượng oxy hoà tan trong nước sau làm thoáng

ở nhiệt độ 25oC lấy bằng 40% lượng oxy hoà tan bão hoà (ở 25oC lượng oxy hoà tan bão hoà bằng 8,1mg/l)

+ Làm thoáng bằng giàn mưa tự nhiên:

Nước cần làm thoáng được tưới lên giàn làm thoáng một bậc hay nhiều bậc với các sàn rải sỉ hoặc tre gỗ Lưu lượng tưới và chiều cao tháp cũng lấy như trường hợp trên Lượng oxy hoà tan sau làm thoáng lấy bằng 55% lượng oxy hoà tan bão hoà Hàm lượng CO2 sau làm thoáng giảm 50%

+ Làm thoáng cưỡng bức:

Trang 36

Có thể dùng tháp làm thoáng cưỡng bức với lưu lượng tưới từ 30 – 40 m3/giờ lượng không khí tiếp xúc lấy từ 4 – 6 m3 cho 1m3 nước Lượng oxi hoà tan sau làm thoáng bằng 70% lượng oxy hoà tan bão hoà Hàm lượng CO2 sau làm thoáng giảm 75%

3.7.2 Lắng:

Lắng nước là giai đoạn làm sạch sơ bộ trước khi đưa nước vào bể lọc để hoàn thành quá trình làm trong nước Trong công nghệ xử lý nước, quá trình lắng xảy ra rất phức tạp Chủ yếu lắng ở trạng thái động (trong quá trình lắng nước luôn chuyển động), các hạt cặn không tan trong nước là những tập hợp hạt không đồng nhất (kích thước, hình dạng, trọng lượng riêng khác nhau) và không ổn định (luôn thay đổi hình dạng, kích thước trong quá trình lắng do dùng chất keo tụ) Trong quá trình lắng dưới tác dụng của lực trọng trường các hạt lơ lửng có khối lượng riêng lớn hơn khối lượng riêng của nước sẽ sa xuống đáy và bị giữ lại

* Các loại cặn lắng:

Trong thực tế xử lý nước gặp ba loại cặn sau đây:

+ Cặn rắn: là các hạt phân tán riêng lẻ, có độ lớn, bề mặt và hình dáng không

thay đổi trong suốt quá trình lắng Tốc độ lắng cặn không phụ thuộc vào chiều cao lắng và nồng độ cặn (tốc độ lắng được xem như là không đổi theo thời gian lắng)

+ Cặn lơ lững: có bề mặt thay đổi, có khả năng dính kết và keo tụ với nhau

trong quá trình lắng làm cho kích thước và vận tốc lắng của các bông cặn tăng dần theo thời gian và chiều cao lắng

+ Các bông cặn: có khả năng kết dính với nhau, khi nồng độ lớn hơn 1000mg/l

tạo thành các đám cặn, khi các đám cặn lắng xuống, nước từ dưới đi lên qua các khe rỗng giữa các bông cặn tiếp xúc với nhau, lực ma sát tăng lên làm hạn chế tốc độ lắng của đám bông cặn nên được gọi là lắng hạn chế Tốc độ lắng của đám mây các bông cặn phụ thuộc vào tính chất và nồng độ của hạt cặn

* Các loại bể lắng:

Trang 37

+ Lắng tĩnh và lắng theo từng mẻ kế tiếp: thường gặp trong các hồ chứa nước,

sau trận mưa nước chảy vào hồ đem theo cặn lắng làm cho nồng độ cặn trong hồ tăng lên, nước trong hồ đứng yên cặn lắng tĩnh xuống đáy Trong công nghiệp sau một mẽ sản xuất nước được xả ra để lắng bớt cặn được bơm tuần hoàn lại để tái sử dụng cho quá trình sản xuất gọi là lắng tĩnh theo từng mẻ kế tiếp

+ Bể lắng có dòng chảy ngang cặn rơi thẳng đứng: gọi là bể lắng ngang; hình

dáng mặt bằng có thể là hình chữ nhật hoặc hình tròn thường dùng để lắng cặn thô và cặn keo tụ

+ Bể lắng có dòng nước đi từ dưới lên, cặn rơi từ trên xuống: gọi là bể lắng

đứng hình dáng mặt bằng có thể là hình vuông hoặc hình tròn thường dùng để lắng cặn keo tụ

+ Bể lắng trong có lớp cặn lơ lững: nước đi từ dưới lên qua lớp cặn lơ lững

được hình thành trong qúa trình lắng, cặn dính bám vào lớp cặn, nước trong thu trên bề mặ, cặn thừa đưa sang ngăn nén cặn từng thời kỳ sẽ được xả ra ngoài Bể lắng trong có lớp cặn lơ lững dùng để lắng cặn có khả năng keo tụ

+ Lắng trong các ống tròn hoặc trong các hình trụ vuông, lục lăng đặt nghiêng

so với phương ngang 60 O : nước đi từ dưới lên, cặn trượt theo đáy ống từ trên xuống

gọi là bể lắng nghiêng hay còn gọi là bể lắng lớp mỏng thường dùng chủ yếu để lắng nước đã trộn phèn

3.7.3 Lọc:

Lọc nước là một quá trình làm sạch nước bằng cách cho nước đi qua lớp vật liệu lọc nhằm giữ lại trên bề mặt hoặc giữa các khe hở của lớp vật liệu lọc các hạt cặn lơ lững và vi sinh vật ra khỏi nước Kết quả là sau khi lọc nước sẽ có hàm lượng cặn đạt tiêu chuẩn cho phép: nước sẽ có chất lượng tốt hơn cả về mặt vật lý, hóa học, sinh học

Vật liệu lọc có thể sử dụng như sỏi, cát, than,… Trong đó cát được sử dụng rộng rãi nhất do giá thành rẻ và hiệu suất lọc cũng khá cao Có thể sử dụng nhiều lớp vật liệu lọc tạo thành nhiều lớp để tăng hiệu quả lọc Sau một thời gian làm

Trang 38

việc lớp vật liệu lọc bị chít lạilàm cho tốc độ lọc giảm dần Để khôi phục lại khả năng làm việc của bể lọc ta phải tiến hành rửa lọc có thể rửa bằng nước, bằng gió hoặc bằng gió nước kết hợp

Để thực hiện quá trình lọc nước có thể sử dụng một số lọai bể lọc có nguyên tắc làm việc, cấu tạo vật liệu lọc và các thông số vận hành khác nhau, có thể chia

ra các lọai bể lọc sau:

* Chia theovận tốc lọc:

+ Bể lọc chậm: tốc độ lọc 0,1 – 0,5 m/h

+ Bể lọc nhanh: tốc độ lọc 2 – 15 m/h

+ Bể lọc cực nhanh: tốc độ lọc 25 m/h trở lên

* Chia theo chế độ dòng chảy:

+ Bể lọc trọng lực: lọc hở, lọc không áp

+ Bể lọc áp lực: bể lọc kín quá trình lọc xảy ra nhờ áp lực nước phía trên lớp vật liệu lọc

* Chia theo chiều của dòng nước:

+ Bể lọc xuôi: là bể lọc có dòng chảy qua lớp vật liệu lọc từ trên xuống như bể lọc chậm, bể lọc nhanh phổ thông…

+ Bể lọc ngược: là bể lọc có dòng chảy qua lớp vật liệu lọc từ dưới lên trên như bể lọc tiếp xúc

+ Bể lọc hai chiều: là bể lọc có dòng nước chảy qua lớp vật liệu lọc theo cả hai chiều từ trên xuống và từ dưới lên trên như bể lọc AKX

* Chia theo số lượng lớp vật liệu lọc:

+ Bể lọc một lớp vật liệu lọc

+ Bể lọc hai hay nhiều lớp vật liệu lọc

* Chia theo cấu tạo của vật liệu lọc:

+ Bể lọc có vật liệu lọc ở dạng hạt

+ Bể lọc lưới: nước đi qua lưới lọc kim lọai

Trang 39

vi trùng đã bị giữ lại Khử trùng nước cấp là một quá trình nhằm tiêu diệt hoặc làm mất khả năng họat động của các vi sinh vật gây bệnh

* Hiện nay có nhiều biện pháp khử trùng nước có hiệu quả như:

+ Khử trùng bằng các chất oxi hóa mạnh: các chất khử trùng như chlorine, chloramine, chlorine dioxide, O3, H2O2 …

+ Khử trùng bằng các tia vật lý

+ Khử trùng bằng siêu âm

+ Khử trùng bằng phương pháp nhiệt…

Hiện nay ở Việt Nam đang sử dụng phổ biến nhất phương pháp khử trùng bằng các chất oxi hóa mạnh

* Cơ chế khử trùng: có ba cơ chế khử trùng chính trong nước cấp như sau:

+ Phá hủy hoặc làm suy giảm tổ chức cấu trúc tế bào

+ Làm cản trở quá trình trao đổi chất và năng lượng

+ Làm cản trở quá trình sinh tổng hợp và phát triển

Quá trình khử trùng chính là sự kết hợp của cả ba cơ chế này, tùy thuộc vào tác nhân khử trùng sử dụng và dạng vi sinh vật trong nước Trong xử lý nước cấp, khả năng oxi hóa các phân tử sinh học và khả năng khuyếch tán qua thành tế bào là cần thiết cho bất kỳ một tác nhân khử trùng hiệu quả nào

* Yếu tố ảnh hưởng: hiệu quả khử trùng là một hàm của các yếu tố sau:

+ Dạng và liều lượng chất khử trùng

+ Dạng và nồng độ của vi sinh vật

+ Thời gian tiếp xúc trong bể

Trang 40

+ Đặc trưng của nước

3.8 CÔNG NGHỆ ĐƯỢC ĐỀ XUẤT:

- Kiểm tra độ kiềm của nước sau khi làm thoáng:

Ki =Kio - 0,036CF02+ (mgđ/l) Trong đó:

Kio: Độ kiềm ban đầu của nước nguồn (mgđl/l), =1,74

K C

10

44

1

0 0

Trong đó:

µ: lực ion của dung dịch Do tổng lượng muối của nguồn nước P<1000mg/l nên µ=0,22

K1: hằng số phân ly bậc một của axit cacbonic K1 tra theo bảng 3.1

BẢNG 3.1: Hằng số phân ly bậc một của axit cacbonic:

=10

×10

×31,4

74,1

×44

Định dạng
Số trang	109
Dung lượng	1,38 MB