Đồ án thiết kế hệ thống xử lý nước cấp cho thị xã gia nghĩa – tỉnh đăk nông.

Phân tích tình hình cấp nước sạch tại thị xã Gia Nghĩa, đánh giá khả năng cấp nước hiện tại cũng như công nghệ xử lý nước nhằm đưa ra phương pháp, thiết kế mới hoàn toàn hệ thống cấp nước sạch đáp ứng được nhu cầu về nước sạch cho thị xã trong tương lai. Luận văn rất hữu ích cho sinh viên ngành kỹ thuật và công nghệ.

CHƯƠNG I: GIỚI THIỆU CHUNG

1.11.1 Lý do ti n hành đ tàiến hành đề tài ề tài

Thị xã Gia Nghĩa nằm ở vùng khí hậu cao nguyên Đăk Nông – lâm viên BảoLộc khu vực nam Tây Nguyên, có mùa khô lạnh ẩm hơn so với các vùng núi Bắc bộ7¸8o C, ít mưa, tình trạng khô hạn trong mùa khô ở đây còn trầm trọng hơn so vớiNam Bộ, lượng mưa ít, độ ẩm rất thấp Lượng mưa bình quân hàng năm2.359,6mm/năm Nhiệt độ trung bình năm 22,2oC, nhiệt độ cao nhất 33,6oC, nhiệt

độ thấp nhất 7,6oC Độ ẩm trung bình năm 85oC, độ ẩm cao nhất 92% , độ ẩm thấpnhất 17%

1.2 Về hạ tầng kỹ thuật đô thị còn thấp kém, đặt biệt là nước sạch phục vụ chosinh hoạt còn thiếu nghiêm trọng, gây ảnh hưởng lớn đến phát triển kinh tế cũngnhư trình độ dân trí và lối sống đô thị

Dân số 60.305 người ( số liệu năm 2005)

Do sự phát triển dân số nhanh chóng trong những thập kỉ gần đây làm nảy sinh vấn

đề phục vụ đời sống không theo kịp tốc độ gia tăng dân số và đặc biệt là vấn đề ônhiễm nguồn nước Vào những năm trước 1994 chỉ có số ít nhân dân sử dụng nướcngầm cho mục đích sinh hoạt mà chủ yếu là sử dụng nguồn nước mặt và dự trữnước mưa, nhưng qua nhiều năm dần dần nguồn nước mặt bị ô nhiễm, không đảmbảo vệ sinh và gây ảnh hưởng đến sức khỏe cộng đồng do các chất thải trong quátrình sản xuất nông nghiệp, công nghiệp và sinh hoạt Chính vì vậy nguồn nước nàycần phải được khảo sát để từ đó đề ra những biện pháp thích hợp để xử lý nhằmnâng cao sức khỏe cộng đồng

1.2 Mục tiêu của đề tài

Xác định các tiêu chuẩn tính toán và thiết kế hệ thống cấp nước cho thị xã GiaNghĩa với công suất 26000m3/ngày đêm

CHƯƠNG II: TỔNG QUAN VỀ NƯỚC SINH HOẠT VÀ CÁC

_ Nước dùng cho sinh hoạt phải đảm bảo các tiêu chuẩn về hóa học, lý hóa và vi sinh theo các yêu cầu của quy phạm đề ra, không chứa các thành phần lý, hóa học

và vi sinh ảnh hưởng đến sức khỏe con người

_ Đối với một hệ thống cấp nước hoàn chỉnh và hiện đại, nước ở bất kỳ điểm lấy nước nào trên mạng lưới đều là nước uống trực tiếp được Yêu cầu này thường đạt được ở các nước phát triển Ở nước ta, nước tại trạm xử lý nơi phát vào mạng lưới thường cũng đạt được tiêu chuẩn vệ sinh cần thiết để có thể uống trực tiếp được, nhưng các nơi tiêu thụ chưa đảm bảo được độ tin cậy cần thiết do đường ống cũ nát,

bị rò rĩ tại nhiều mối nối và các phụ kiện, áp lực trong ống có khi xuống thấp nên chất bẩn ngoài có thể xâm nhập vào bên trong gây ô nhiễm nước

2.1.2 Mục tiêu cấp nước

Phục vụ cho sinh hoạt và xản suất

2.1.3 Nguồn cung cấp

Nước trong thiên nhiên bao gồm nước mặt, nước ngầm và nước mưa

2.1.3 Các tiêu chuẩn cấp nước

♦ Đối tượng dùng nước và thành phần cấp nước

Đô thị loại II, đô thị loại III

a) Nước sinh hoạt:

- Tiêu chuẩn cấp nước (l/người.ngày): + Nội đô

+ Ngoại vi

- Tỷ lệ dân số được cấp nước (%): + Nội đô

+ Ngoại vi

b) Nước phục vụ công cộng (tưới cây, rửa đường, cứu hoả,

…); Tính theo % của (a)

c) Nước cho công nghiệp dịch vụ trong đô thị; Tính theo %

của (a)

d) Nước khu công nghiệp (lấy theo điều 2.4-Mục 2)

e) Nước thất thoát; Tính theo % của (a+b+c+d)

f) Nước cho yêu cầu riêng của nhà máy xử lý nước; Tính

theo % của (a+b+c+d+e)

12080857510

- Hàm lượng cặn không tan

Được xác định bằng cách lọc một đơn vị thể tích nước nguồn qua giấy lọc, rồi đemsấy khô ở nhiệt độ (105 ¸ 1100C) Hàm lượng cặn của nước ngầm thường nhỏ (30

¸ 50 mg/l), chủ yếu do các hạt mịn trong nước gây ra Hàm lượng cặn của nướcsông dao động rất lớn (20 ¸ 5.000 mg/l), có khi lên tới (30.000 mg/l) Cùng mộtnguồn nước, hàm lượng cặn dao động theo mùa, mùa khô nhỏ, mùa lũ lớn Cặn cótrong nước sông là do các hạt sét, cát, bùn bị dòng nước xói rửa mang theo và cácchất hữu cơ nguồn gốc động thực vật mục nát hoà tan trong nước Hàm lượng cặn làmột trong những chỉ tiêu cơ bản để chọn biện pháp xử lí đối với các nguồn nướcmặt Hàm lượng cặn của nước nguồn càng cao thì việc xử lí càng tốn kém và phứctạp

- Độ màu của nước

Được xác định theo phương pháp so sánh với thang màu coban Độ màu của nước

bị gây bởi các hợp chất hữu cơ, các hợp chất keo sắt, nước thải công nghiệp hoặc do

sự phát triển của rong, rêu, tảo Thường nước hồ, ao có độ màu cao

- Mùi và vị của nước

Nước có mùi là do trong nước có các chất khí, các muối khoáng hoà tan, các hợpchất 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, …

● Các Chỉ Tiêu Hóa Học

- Hàm lượng cặn toàn phần

Bao gồm tất cả các chất vô cơ và hữu cơ có trong nước, không kể các chất khí Cặntoàn phần được xác định bằng cách đun cho bốc hơi một dung tích nước nguồn nhấtđịnh và sấy khô ở nhiệt độ (105 ÷ 1100C) đến khi trọng lượng không đổi

-Độ cứng của nước

Là đại lượng biểu thị hàm lượng các muối của canxi và magie có trong nước Có thểphân biệt thành 3 loại độ cứng: độ cứng tạm thời, độ cứng vĩnh cửu và độ cứng toàn

phần Độ cứng toàn phần biểu thị tổng hàm lượng các muối cacbonat và bicacbonatcủa canxi và magie có trong nước Độ cứng toàn phần là tổng của hai loại độ cứngtrên Độ cứng có thể đo bằng độ Đức, kí hiệu là 0dH, 10dH bằng 10 mg CaO hoặc7,14 mg MgO có trong 1 lít nước, hoặc có thể đo bằng mgđl/l Trong đó 1 mgđl/l =2,80dH.

Nước có độ cứng cao gây trở ngại cho sinh hoạt và sản xuất: giặt quần áo tốn xàphòng, nấu thức ăn lâu chín, gây đóng cặn nồi hơi, giảm chất lượng sản phẩm, …

- Độ kiềm của nước

Có thể phân biệt thành độ kiềm toàn phần và riêng phần Độ kiềm toàn phần baogồm tổng hàm lượng các ion bicacbonat, cacbonat, hydroxit, và anion của các muốicủa các axit yếu Ktf = [OH−]+ [CO 3 2−]+[HCO−3] Khi nước thiên nhiên có độ màulớn ( > 40 độ côban), độ kiềm toàn phần sẽ bao gồm cả độ kiềm do muối của cácaxit hữu cơ gây ra Người ta còn phân biệt độ kiềm riêng phần như: độ kiềmbicacbonat hay độ kiềm hyđrat Độ kiềm của nước có ảnh hưởng trực tiếp đến tốc

độ và hiệu quả xử lí nước Vì thế trong một số trường hợp nước nguồn có độ kiềmthấp, cần thiết phải bổ sung hoá chất để kiềm hoá nước

- Độ oxy hóa

Là lượng oxy cần thiết để oxy hoá hết các hợp chất hữu cơ có trong nước Chỉ tiêuoxy hoá là đại lượng để đánh giá sơ bộ mức độ nhiễm bẩn của nguồn nước Độ oxyhoá của nguồn nước càng cao, chứng tỏ nước bị nhiễm bẩn và chứa nhiều vi trùng

- Hàm lượng sắt

Sắt tồn tại trong nước dưới dạng sắt (II) hoặc sắt (III) Trong nước ngầm, sắt thườngtồn tại dưới dạng sắt (II) hoà tan của các muối bicacbonat, sunfat, clorua, đôi khidưới dạng keo của axit humic hoặc keo silic Khi tiếp xúc với oxy hoặc các chất oxyhoá, sắt (II) bị oxy hoá thành sắt (III) và kết tủa bông cặn Fe(OH)3 có màu nâu đỏ.Nước ngầm thường có hàm lượng sắt cao, đôi khi lên tới 30 mg/l hoặc có thể còncao hơn nữa Nước mặt chứa sắt (III) ở dạng keo hữu cơ hoặc cặn huyền phù,

thường có hàm lượng không cao và có thể khử sắt kết hợp với công nghệ khử đục.Việc tiến hành khử sắt chủ yếu đối với các nguồn nước ngầm Khi trong nước cóhàm 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.

- Hàm lượng mangan

Mangan thường được gặp trong nước nguồn ở dạng mangan (II), nhưng với hàmlượng nhỏ hơn sắt rất nhiều Tuy vậy với hàm lượng mangan > 0,05 mg/l đã gây racác tác hại cho việc sử dụng và vận chuyển nước như sắt Công nghệ khử manganthường kết hợp với khử sắt trong nước

- Các hợp chất của axit silic

Thường gặp trong nước thiên nhiên dưới dạng nitrit (HNO2), nitrat (HNO3) vàamoniac (NH3) Các hợp chất chứa nitơ có trong nước chứng tỏ đã bị nhiễm bẩn bởinước thải sinh hoạt Khi bị nhiễm bẩn trong nước có cả nitrit, nitrat và cả amoniac.Sau một thời gian, amoniac và nitrit bị oxy hoá thành nitrat Việc sử dụng loại phânbón nhân tạo cũng làm tăng hàm lượng amoniac trong nước thiên nhiên

- Hàm lượng sunfat và clorua

Tồn tại trong nước thiên nhiên dưới dạng các muối natri, canxi, magie và axit

H2SO4, HCl

Hàm lượng ion Cl− có trong nước (> 250 mg/l) làm cho nước có vị mặn Cácnguồn nước ngầm có hàm lượng clorua lên tới 500 ÷ 1000 mg/l có thể gây bệnhthận Nước có hàm lượng sunfat cao (> 250 mg/l) có tính độc hại cho sức khoẻ conngười Lượng Na2SO4 có trong nước cao có tính xâm thực đối với bêtông và ximăngpooclăng

Iốt và fluo (mg/l):

Thường gặp trong nước dưới dạng ion và chúng có ảnh hưởng trực tiếp đến sứckhoẻ con người Hàm lượng fluo có trong nước ăn uống nhỏ hơn 0,7 mg/l dễ gâybệnh đau răng, lớn hơn 1,5 mg/l sinh hỏng men răng Ơ những vùng thiếu iốt

thường xuất hiện bệnh bứu cổ, ngược lại nếu nhiều iốt quá cũng gây tác hại cho sứckhoẻ.

- Các chất khí hoà tan

Các chất khí hoà O2, CO2, H2S trong nước thiên nhiên dao động rất lớn Khí H2S làsản phẩm của quá trình phân huỷ các chất hữu cơ, phân rác Khi trong nước có H2Slàm nước có mùi trứng thối khó chịu và ăn mòn kim loại Hàm lượng O2 hoà tantrong nước phụ thuộc vào nhiệt độ, áp suất, đặc tính của nguồn nước Các nguồnnước mặt thường có hàm lượng oxy hoà tan cao do có bề mặt thoáng tiếp xúc trựctiếp với không khí Nước ngầm có hàm lượng oxy hoà tan rất thấp hoặc không có,

do các phản ứng oxy hoá khử xảy ra trong lòng đất đã tiêu hao hết oxy

● Các chỉ tiêu vi sinh

Trong nước thiên nhiên có rất nhiều loại vi trùng và siêu vi trùng, trong đó có cácloại vi trùng gây bệnh rất nguy hiểm đó là: kiết lị, thương hàn, dịch tả, bại liệt, …Việc xác định sự có mặt của các vi trùng gây bệnh này thường rất khó khăn và mấtnhiều thời gian do sự đa dạng về chủng loại Vì vậy trong thực tế, người ta áp dụngphương pháp xác định chỉ số vi khuẩn đặc trưng, đó là loại vi khuẩn đường ruộte.coli Bản thân vi khuẩn e.coli là vô hại, song sự có mặt của côli chứng tỏ nguồnnước đã bị nhiễm bẩn phân rác và có khả năng tồn tại các loại vi trùng gây bệnh Sốlượng vi khuẩn côli tương ứng với số lượng vi trùng có trong nước Đặc tính của vikhuẩn e.coli là có khả năng tồn tại cao hơn các loại vi trùng gây bệnh khác Do đósau khi xử lý, nếu trong nước không còn phát hiện thấy e.coli chứng tỏ các loại vitrùng gây bệnh khác đã bị tiêu diệt

phèn làm chất keo tụ, dùng vôi để kiềm hía nước, cho clo vào nước để khử trùng._ Phương pháp lý học: dùng các tia vật lý để khử trùng nước như tia tử ngoại, sóngsiêu âm Điện phân nước biển để khử muối Khử khí CO2 hòa tan trong nước bằngphương pháp làm thoáng.

Trong ba biện pháp xử lí nêu ra trên đây thì biện pháp cơ học là biện pháp xử línước cơ bản nhất Có thể dùng biện pháp cơ học để xử lí nước một cách độc lậphoặc kết hợp với các biện pháp hoá học và lý học để rút ngắn thời gian và nâng caohiệu quả xử lí nước Trong thực tế để đạt được mục đích xử lí một nguồn nước nào

đó một cách kinh tế và hiệu quả nhất phải thực hiện quá trình xử lí bằng việc kếthợp của nhiều phương pháp

Chức năng của hồ chứa và lắng sơ bộ nước thô (nước mặt) là tạo điều kiện thuận lợicho các quá trình tự làm sạch như: lắng bớt cặn lơ lửng, giảm lượng vi trùng do tácđộng của các điều kiện môi trường, thực hiện các phản ứng oxy hóa do tác dụng củaoxy hòa tan trong nước, và điều hòa lưu lượng giữa dòng chảy từ nguồn vào và lưulượng tiêu thụ do trạm bơm nước thô bơm

2.2.3 Song chắn rác và lưới chắn

Được đặt ở cửa dẫn nước vào công trình thu làm nhiệm vụ loại trừ vật nổi, vậttrôi lơ lửng trong dòng nước để bảo vệ các thiết bị và nâng cao hiệu quả làm sạchcủa các công trình xử lý

2.2.3 Quá trình làm thoáng

Đây là giai đoạn trong dây chuyền công nghệ xử lý nước có nhiệm vụ hòa tan oxy

từ không khí vào nước để oxy hóa sắt, mangan hóa trị (II) thành sắt (III) và mangan(IV) tạo thành các hợp chất Fe(OH)3, Mn(OH)4 kết tủa để lắng và đưa ra khỏi nướcbằng quá trình lắng, lọc Ngoài ra quá trình làm thoáng còn làm tăng hàm lượng oxyhòa tan trong nước để thực hiện dễ dàng các quá trình oxy hóa chất hữu cơ trongquá trình khử mùi và màu của nước

Có hai phương pháp làm thoáng

 Đưa nước vào trong không khí: cho nước phun thành tia hay thành màngmỏng trong không khí ở các dàn làm thoáng tự nhiên hay trong các thùng kín rồithổi không khí vào thùng như các giàn làm thoáng cưỡng bức

 Đưa không khí vào trong nước: dẫn và phân phối không khí nén thành cácbọt nhỏ theo giàn phân phối đặt ở đáy bể chứa nước, các bọt khí nổi lên, nước đượclàm thoáng

Trong kĩ thuật xử lý nước thường người ta áp dụng các giàn làm thoáng theophương pháp đầu tiên và các thiết bị làm thoáng hỗn hợp giữa hai phương pháptrên: làm thoáng bằng máng tràn nhiều bậc và phun trên mặt nước Đầu tiên tianước tiếp xúc với không khí sau khi chạm mặt tia nước kéo theo bọt khí đi sâu vàokhối nước trong bể tạo thành các bọt khí nhỏ nổi lên

2.2.4 Clo hóa sơ bộ

Là quá trình cho clo vào nước trong giai đoạn trước khi nước vào bể lắng và

bể lọc, tác dụng của quá trình này là

 Kéo dài thời gian tiếp xúc để tiệt trùng khi nguồn nước bị nhiễm bẩn

 Oxy hóa sắt hòa tan ở dạng hợp chất hữu cơ, oxy hóa mangan hòa tan đểtạo thành các kết tủa tương ứng

 Oxy hóa các chất hữu cơ để khử màu

 Trung hòa amoniac thành cloramin có tính chất tiệt trùng kéo dài

Ngoài ra Clo hóa sơ bộ còn có tác dụng ngăn chặn sự phát triển của rong rêutrong bể phản ứng tạo bông cặn và bể lắng, phá hủy tế bào của các vi sinh sản ra cácchất nhầy nhớt trên mặt bể lọc làm tăng thời gian của chu kỳ lọc…

2.2.5 Quá trình khuấy trộn hóa chất

Mục đích là tạo ra điều kiện phân tán nhanh và đều hóa chất vào toàn bộ khốilượng nước cần xử lý vì phản ứng thủy phân tạo nhân keo tụ diễn ra rất nhanh, nếu

không trộn đều và trộn kéo dài thì sẽ không tạo ra được các nhân keo tụ đủ, chắc, vàđều trong thể tích nước, hiệu quả lắng sẽ kém và tiêu tốn hóa chất nhiều hơn.

2.2.6 Quá trình keo tụ và phản ứng tạo bông cặn

Keo tụ và tạo bông cặn là quá trình tạo ra các tác nhân có khả năng kết dínhcác chất làm bẩn nước ở dạng hòa tan hay lơ lửng thành các bông cặn có khả nănglắng được trong các bể lắng hay kết dính trên bề mặt của lớp vật liệu lọc với tốc độnhanh và kinh tế nhất

Trong kĩ thuật xử lý nước thường dùng phèn nhôm Al2(SO4)3 hay phèn sắtFeCl3, Fe2(SO4)3 và FeSO4 Quá trình sản xuất, pha chế định lượng phèn nhômthường đơn giản hơn đối với phèn sắt nên tuy phèn sắt hiệu quả cao hơn nhưng vẫn

ít được sử dụng

Hiệu quả của quá trình tạo bông cặn phụ thuộc vào cường độ và thời giankhuấy trộn để các nhân keo tụ và cặn bẩn va chạm và dính kết vào nhau Để tănghiệu quả cho quá trình tạo bông cặn người ta thường cho polyme được gọi là chấttrợ lắng vào bể phản ứng tạo bông Polyme sẽ tạo liên kết lưới anion nếu trong nướcthiếu các ion đối như SO42-, nếu trong nước có thành phần ion và độ kiềm thỏa mãnthì điều kiện keo tụ thì polyme sẽ tạo ra liên kết trung tính

Có ba loại cặn thường được xử lý trong quá trình lắng như sau

 Lắng các hạt cặn phân tán riêng rẽ: trong quá trình lắng không thay đổihình dáng, độ lớn, tỷ trọng Trong quá trình xử lý nước ta không pha phèn nên côngtrình lắng thường có tên gọi là lắng sơ bộ

 Lắng các hạt ở dạng keo phân tán: thường được gọi là lắng cặn đã đượcpha phèn Trong quá trình lắng các hạt cặn có khả năng kết dính với nhau thànhbông cặn lớn khi đủ trọng lực sẽ lắng xuống, ngược lại các bông cặn có thể bị vỡthành các hạt cặn nhỏ, do đó trong khi lắng các bông cặn có thể bị thay đổi kíchthước, hình dạng, tỷ trọng

 Lắng các hạt cặn đã đánh phèn: các hạt có khả năng kết dính với nhaunhưng nồng độ lớn hơn (thường lớn hơn 1000 mg/l), các bông cặn này tạo thành lớpmây cặn liên kết với nhau và dính kết để giữ lại các hạt cặn bé phân tán trong nước.Hiệu quả lắng phụ thuộc rất nhiều vào kết quả làm việc của bể tạo bông cặn,trong bể tạo bông tạo ra các hạt cặn to, bền, chắc và càng nặng thì hiệu quả lắngcàng cao Nhiệt độ nước càng cao, độ nhớt càng nhỏ, sức cản của nước đối với cáchạt cặn càng giảm làm tăng hiệu quả của quá trình lắng Hiệu quả lắng tăng lên 2 ¸

3 lần khi nhiệt độ nước tăng 1000C

Thời gian lưu nước trong bể lắng cũng là chỉ tiêu quan trọng ảnh hưởng đếnhiệu quả của bể lắng Để đảm bảo lắng tốt thời gian lưu nước trung bình của cácphần tử nước trong bể lắng thường phải đạt từ 70 – 80% thời gian lưu nước trong bểtheo tính toán Nếu để cho bể lắng có vùng nước chết, vùng chảy quá nhanh hiệuquả lắng sẽ giảm đi rất nhiều Vận tốc dòng nước trong bể lắng không được lớn hơntrị số vận tốc xoáy và tải cặn đã lắng lơ lửng trở lại dòng nước

2.2.8 Quá trình lọc

Quá trình lọc là cho nước đi qua lớp vật liệu lọc với một chiều dày nhất định

đủ để giữ lại trên bề mặt hoặc giữa các khe hở của lớp vật liệu lọc hạt cặn và vitrùng có trong nước Sau một thời gian dài làm việc, lớp vật liệu lọc bị khít lại làmgiảm tốc độ lọc Để khôi phục lại khả năng làm việc của bể lọc phải thổi rửa bể lọc

bằng nước hoặc gió hoặc gió kết hợp nước để loại bỏ cặn bẩn ra khỏi lớp vật liệulọc.

Trong dây chuyền xử lý nước cấp cho sinh hoạt, lọc là giai đoạn cuối cùng đểlàm trong nước triệt để Hàm lượng cặn còn lại trong nước sau khi qua lọc phải đạttiêu chuẩn cho phép (nhỏ hơn hoặc bằng 3 mg/l)

Để thực hiện quá trình lọc nước có thể sử dụng một số loại bể có nguyên tắclàm việc, cấu tạo lớp vật liệu lọc và thông số vận hành khác nhau; cơ bản có thểchia ra các loại bể lọc sau

 Theo chiều dòng chảy

 Bể lọc xuôi: là bể lọc cho nước chảy qua lớp vật liệu lọc từ trên xuốngdưới như bể lọc chậm, bể lọc nhanh phổ thông…

 Bể lọc ngược: là bể lọc có chiều nước chảy qua lớp vật liệu lọc là từdưới lên trên như bể lọc tiếp xúc…

 Bể lọc hai chiều: nước chảy qua lớp vật liệu lọc theo cả hai chiều từtrên xuống và từ dưới lên, nước được thu ở tầng giữa như bể lọc AKX…

 Theo số lượng lớp vật liệu lọc: bể lọc có 01 lớp vật liệu lọc hay 02 lớp vậtliệu lọc hoặc nhiều hơn

 Theo cỡ hạt vật liệu lọc

 Bể lọc có hạt cỡ nhỏ: d < 0.4 mm

 Bể lọc có hạt cỡ vừa: d = 0.4 ¸ 0.8 mm

 Bể lọc có hạt cỡ lớn: d > 0.8 mm

 Theo cấu tạo lớp vật liệu lọc

 Bể lọc có vật liệu lọc dạng hạt

 Bể lọc lưới: nước đi qua lưới lọc kim loại hoặc vật liệu lọc dạng xốp

 Bể lọc có màng lọc: nước đi qua màng lọc được tạo thành trên bề mặtlưới đỡ hay lớp vật liệu rỗng

Vật liệu lọc là bộ phận cơ bản của bể lọc, nó đem lại hiệu quả làm việc và tínhkinh tế của quá trình lọc Vật liệu lọc hiện nay được dùng phổ biến là cát thạch anh

tự nhiên Ngoài ra cón có thể sử dụng một số vật liệu khác như cát thạch anhnghiền, đá hoa nghiền, than antraxit, polyme… Các vật liệu lọc cần phải thỏa mãncác yêu cầu về thành phần cấp phối tích hợp, đảm bảo đồng nhất, có độ bền cơ họccao, ổn định về hóa học

Ngoài ra trong quá trình lọc người ta còn dùng thêm than hoạt tính như là mộthoặc nhiều lớp vật liệu lọc để hấp thụ chất gây mùi và màu của nước Các bột thanhoạt tính có bề mặt hoạt tính rất lớn, chúng có khả năng hấp thụ các phân tử khí vàcác chất ở dạng lỏng hòa tan trong nước

2.2.9 Flo hóa

Khi cấp nước cho sinh hoạt và ăn uống có hàm lượng flo < 0.5 mg/l thì cầnphải thêm flo vào nước Để flo hóa có thể dùng các hóa chất như sau: silic floruanatri, florua natri, silic florua amoni…

2.2.10 Khử trùng nước

Là khâu bắt buộc trong quá trình xử lý nước cấp cho sinh hoạt và ăn uống Saucác quá trình xử lý, nhất là sau khi nước qua lọc thì phần lớn các vi trùng đã bị giữlại, song để tiêu diệt hoàn toàn các vi trùng gây bệnh thì cần phải tiến hành khửtrùng nước

Có rất nhiều biện pháp khử trùng nước hiệu quả như dùng các chất oxy hóamạnh, các tia vật lý, siêu âm, dùng nhiệt hoặc các ion kim loại nặng… Hiện nay ởViệt Nam đang sử dụng phổ biến nhất là phương pháp khử trùng bằng các chất oxyhóa mạnh (sử dụng phổ biến là clo và các hợp chất của clo vì giá thành thấp, dễ sửdụng, vận hành và quản lý đơn giản)

2.2.11 Ổn định nước

Là quá trình khử tính xâm thực của nước đồng thời cấy lên mặt trong thànhống lớp màng bảo vệ để cách ly không cho nước tiếp xúc trực tiếp với vật liệu làmống Tác dụng của lớp màng bảo vệ này là để chống gỉ cho ống thép và các phụtùng trên đường ống Hóa chất thường dùng để ổn định nước là hexametephotphat,silicat natri, soda, vôi…

2.2.11 Làm mềm nước

Làm mềm nước tức là khử độ cứng trong nước (khử các muối Ca, Mg có trongnước) Nước cấp cho một số lĩnh vực công nghiệp như dệt, sợi nhân tạo, hóa chất,chất dẻo, giấy… và cấp cho các loại nồi hơi thì cần phải làm mềm nước Cácphương pháp làm mềm nước phổ biến là: phương pháp nhiệt, phương pháp hóa học,phương pháp trao đổi ion

CHƯƠNG III: NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

3.1 Nội dung nghiên cứu

3.1.1 Đánh giá nhu cầu và khả năng cấp nước sinh hoạt cho thị xã Gia Nghĩa

_ Khả năng cung cấp: Nguồn nước Đăk Nông gồm có hệ thống suối và sông lànguồn nước mặt chính cấp cho thị xã Gia Nghĩa, trong công trình xử lý nước cấpcho thị xã Gia Nghĩa Diện tích lưu vực sông 40Km2, lưu lượng nước tương đối ổnđịnh, chiều cao mực nước cao nhất 13m, mực nước thấp nhất 8m

3.1.2 Xác định các thông số thiết kế hệ thống xử lý nước cấp cho thị xã GiaNghĩa

♦ Công suất:

Q = 26000m3/ngày đêm

♦ Tiêu chuẩn nước cấp

A Về lý hoá.

B Về vinh sinh vật:

- Trong nước không được có các loại sinh vật mà mắt thường có thể trong thấy được, không có trúng giun sán và vi sinh vật gây bệnh.

- Tổng số vi khuẩn Colifom bằng 0 trong 100ml nước kiểm nghiệm

♦ Nguồn cung cấp: nước sông Đăk Nông.

♦ Địa điểm, mặt bằng: nhà máy nước được xây dựng ngay cạnh bờ sông, diện tích

80000m2

3.1.3 Lựa chọn công nghệ và thiết kế hệ thống xử lý nước cấp

_ Tiêu chuẩn lựa chọn công nghệ là dựa vào kỹ thuật phải đạt tiêu chuẩn, xử lýnước đạt chỉ tiêu, có hiệu quả kinh tế, ít gây ảnh hưởng xấu đến môi trường

89

_ Thiết kế các công trình đơn vị: song chắn rác, trạm bơm cấp 1, bể trộn vách ngăn,

bể phản ứng cơ khí, bể lắng ngang, bể lọc nhanh, bể chứa nước sạch, trạm bơm cấp

2, trạm khử trùng

3.1.4 Dự toán giá thành xây dựng khoảng 12 tỷ VNĐ

3.1.5 Xây dựng qui trình vận hành và bảo dưỡng hệ thống

3.2 Phương pháp nghiên cứu

3.2.1 Phương pháp thu thập thông tin

_ Loại thông tin: dân số, sản xuất, nguồn cấp nước

_ Cách thu thập: + Từ các cơ quan quản lý

+ Điều tra trực tiếp

3.2.2 Phương pháp xác định các thông số thiết kế

_ Tiêu chuẩn thiết kế: dựa vào kỹ thuật, kinh tế, mặt bằng, đáp ứng cho tương lai._ Nguồn cung cấp: nước sông Đak Nông

_ Công suất thiết kế: 26000m3/ngày đêm

_ Vận hành bảo dưỡng

3.2.3 Phương pháp xử lý số liệu

_ Các số liệu thu thập được lựa chọn và xử lý thống kê sử dụng phần mềm excell_ Bản vẽ thiết kế sử dụng phần mềm Autocad

CHƯƠNG IV: KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU

4.1 Đánh giá nhu cầu và khả năng cung cấp nước sinh hoạt cho thị xã Gia Nghĩa.

_ Xác định nhu cầu: dân số ngày càng tăng và kinh tế ngày càng phát triển kéo theo nhu cầu dùng nước cũng phải tăng lên

_ Khả năng cung cấp: Đắk Nông có mạng lưới sông suối phân bố tương đối đều khắp Đây là điều kiện thuận lợi để khai thác nguồn nước phục vụ sản xuất nông nghiệp, xây dựng các công trình thủy điện phục vụ các ngành kinh tế và nhu cầu dân sinh

4.2 Xác định các thông số thiết kế

♦ Công suất:

Dân số hiện tại của thị xã vào khoảng N0 = 70000 người với tốc độ tăng dân sốhàng năm r = 1.1% niên hạ thiết kế dài hạn cho 15 năm.

N = N0(1+r)t

Trong đó :

N0 là dân số hiện tại N0 =70000( người)

t : niên hạn thiết kế t =15 (năm)

r : tốc độ tăng dân số hàng năm r = 1.1%

N = 70 000 x ( 1+ 1.1

100 )15 = 82 483 (người)

Tính toán lưu lượng dùng nước

a) Lưu lượng nước sinh hoạt trung bình:

qtc : Tiêu chuẩn dùng nước qtc =120(l/người) Tra theo bảng 3.1 TCXD33_2006

b) Lưu lượng lớn nhất và nhỏ nhất trong ngày:

- Hệ số không điều hoà(k)

Hệ số không điều hoà ngày kể đến cách tổ chức đời sống xã hội chế độ của các

cơ sở sản xuất, mức tiện nghi sự thay đổi nhu cầu dùng nước theo mùa Hệ số kđược lấy như sau : kmax

QTB

sh là lưu lượng nước trung bình trong ngày QTB

sh = 9898 (m3/ngd)

ng là hệ số ngày nhỏ nhất kmin

ng = 0.8 c) Lưu lượng nước sử dụng lớn nhất và nhỏ nhất trong giờ

Hệ số không điều hoà giờ k

c1) Lưu lượng dùng nước trong giờ lớn nhất :

h là số dùng nước lớn nhất trong ngày kmax

h = 1.5

c2) Lưu lượng dùng nước trong giờ nhỏ nhất :

kmin

h là số dùng nước nhỏ nhất trong ngày kmin

h = 0.325

d) Nước phục vụ cho công cộng :

Gồm (tưới cây, rửa đường, cứu hoả… ) Theo mục 3.3 và bảng 3.1 TCXD

33 -2006, nước phục vụ cho công trình công cộng lấy 10% của lưu lượng nước sinhhoạt

f) Nước dùng cho khu công nghiệp:

Với diện tích khu công nghiệp F = 180 ( ha)

Theo TCXD 33_2006 mục 2.4 điều 2.4 đối với các nghành công nghiệp lấy

22 m3/ha.ng

QKCN = 22 x 180 = 3960 ( m3/ha.ngđ)

g) Nước thất thoát:

Theo mục 3.3 bảng 3.1 TCXD 33_2006 nước thất thoát lấy < 25%

(của lưu lượng nước sinh hoạt, nước phục vụ công cộng, nước phục vụ công nghiệp

đô thị, nước công nghiệp)

Qrr = 20% x (Qsh

ngđ + QCTCC + Qdt

CN + Qkcn) = 0.2 x(12867 +1287 +1287 + 3960) = 3880 ( m3/ngđ)

h) Nước cho yêu cầu riêng của nhà máy xử lý:

Theo mục 33 và bảng 3.1 TCXD 33_2006, nước dùng cho yêu cầu riêng của nhàmáy nước lấy 8 – 10% của (nước sinh hoạt, nước phục vụ công cộng, nước phục

vụ công nghiệp đô thị, nước khu công nghiệp, nước thất thoát) Chọn 8%

Qbt

nm =8% (Qsh

ngđ +Qctcc + Qdt

cn + Qkcn + Qrr ) = 0.08(12867 + 1287 + 1287 + 3960 + 3880) = 1862 (m3/ngđ)

= 25784(m3/ngđ)

Chọn lưu lượng cho nhà máy xử lý Q ngd = 26 000 (m 3 /ngđ)

1 Số liệu cần tính toán cho trạm xử lý n ước

- Công suất thiết kế : 26000 (m3/ngđ)

- Nước dùng cho xử lý là nước mặt lấy tại sông Đak Nông

4.3 Lựa chọn công nghệ và thiết kế hệ thống xử lý nước cấp

4.3.1 Lựa chọn sơ bộ dây chuyền công nghệ.

Căn cứ vào chất lượng nước với các chỉ tiêu xét nghiệm

Lưu lượng tính toán cho công trình

Dựa theo mục 6.2 bảng 6.1 TCXD 33-2006 lựa chọn sơ bộ dây chuyền xử línước như sau:

Sơ đồ dây chuyền công nghệ

89

Nhiệm vụ của các công trình đơn vị trong quá tr ình xử lí n ước.

a) Công trình thu nước ( lưới chắn rác và trạm bơm cấp 1)

Nước đi qua bơm phải được lọc hết rác và vật trôi nổi song chắn rác và lướichắn rác được đặt ở cửa dẫn nước vào công trình thu, làm nhiệm vụ loại trừ vật nổi

lơ lửng trong dòng nước để đảm bảo cho việc bảo vệ các thiết bị và nâng cao hiệuquả làm sạch của các công trình xử lí

b) Quá trình khuấy trộn hoá chất:

Mục đích cơ bản của quá trình khuấy trộn hoá chất là tạo ra điều kiện phân tánnhanh và điều hoá chất vào toàn bộ khối lượng nước cần xử lí Qúa trình trộn đòihỏi phải trộn nhanh điều hoá chất vào nước xử lí

c) Quá trình keo tụ và phản ứng tạo bông cặn:

Mục đích của quá trình keo tụ và tạo bông cặn là tạo ra tác nhân có khả năngkết dính các chất làm bẩn nước, ở dạng hoà tan lơ lửng thành các bông cặn có khả

năng lắng trong các bể lắng và dính kết trên các bề mặt hạt của lớp vật liệu lọc vớitốc độ nhanh và kinh tế nhất

Trạm hoá chất có nhiệm vụ pha chế và hoà trộn hoá chất cho đều, đúng nồng

độ hoá chất, và định lượng hoá chất vào nước thô

g) Khử trùng nước

Khử trùng nước là quá trình bắt buộc cuối cùng trong quá trình xử lí nước ăn uốngsinh hoạt Trong nước thiên nhiên có chứa rất nhiều vi sinh vật và vi trùng, sau quátrình xử lí cơ học, khi nước đi qua bể lọc phần lớn các vi trùng bị giử lại Tuy nhiên

để tiêu diệt hoàn toàn các vi trùng gây bệnh cần phải tiến hành khử trùng

h) Bể chứa nước sạch

Bể chứa nước sạch làm nhiệm vụ điều hoà lưu lượng và dự trữ nước cho chữacháy 3 giờ, nước dùng cho bản thân nhà máy và làm nhiệm vụ tiếp xúc khử trùng,luôn giữ nước ổn định cho trạm bơm cấp 2 khi đưa vào mạng

i ) Trạm bơm cấp 2

Để bơm nước sạch cấp cho mạng lưới tiêu thụ một cách ổn định và đảm bảo áplực cho mạng luôn ổn định.

Bể lắng ngang thu nước ở cuối bể

Bể lắng ngang thu nước đầu trên bề mặt

- Bể lọc nhanh có ưu điểm :

Chiếm diện tích nhỏ thời gian lọc ngắn, dể xây dựng và việc rửa lọc diễn ra dễ,thích hợp cho công trình xử lí nước

- Nhược điểm:

Việc rủa lọc tổn thất áp lực cao, quản lí điều hanh đòi hỏi co trình độ cao

Trong công trình ta chọn xây dựng bể lọc nhanh sữ dụng các vật liệu:

TÍNH TOÁN CÁC CÔNG TRÌNH ĐƠN VỊ

I TÍNH TOÁN CÔNG TRÌNH THU TRẠM BƠM CẤP I :

1 Tính toán song chắn rác :

1.1 Diện tích công tác của song chắn rác :

Song chắn rác được đặt ở cửa thu của công trình, diện tích công tác của song

chắn rác được xác định theo công thức : W =

Q

V ×n x K1x K x K3Trong đó :

Q là lưu lượng tính toán của trạm xư lý Q = 26.000 (m3/s)

V là vận tốc nước chảy qua song chắn rác v = 0,4 (m/s)

Theo TCXD 33 – 2006 mục 5.83 (v = 0,2- 0,6 m\ s)

n là số cửa thu chọn n = 2 cửa

K1 là hệ số co hẹp do các thanh thép, được tính theo công thức :

K1 =

a+d a

K2 là hệ số co hẹp do rác bám vào song, thường lấy K2 = 1.25

K3 là hệ số kể đến ảnh hưởng bởi hình dạng của thanh thép, ở trường hợpnày ta chọn thép tròn ∅ 8 tương ứng với K3 = 1.1

 Vậy diện tích của song chắn rác là :

W =

0.30090.4×21.16×1.25×1.1=0.6 (m2) 1.2 Kích thước của song chắn rác :

Gọi h là chiều cao, b là chiều rộng của song chắn rác :

Ta có : W = b x h = 0.6 (m2) ⇒ chọn b = 0.75 m ; h = 0.8 m

Cấu tạo song chắn rác

2 Tính toán lưới chắn rác:

Ta sử dụng phương án dùng lưới chắn phẳng Lưới được đan bằng dây thép có

∅ 1.5mm, mắt lưới 5 ¿ 5 mm (theo quy phạm lưới được đan bằng dây thép cóđường kính 1-1.5(mm), mắt lưới 2 x 2-5 x 5(mm) )

Bên ngoài tấm lưới đặt, đặt thêm một tấm lưới nửa có kích thước25x25 (mm), đan bằng giây thép 2-3 (mm )đẻ tăng cường khã năng chịu lực củalưới

2.1 Diện tích công tác của lưới được xác định theo công thức :

W =

Q

V ×n x K1 x K2 x K3Trong đó :

Q là lưu lượng tính toán của trạm xử lý Q = 0.3009 (m3/s)

n là số lượng cửa đặt lưới chắn rác: n = 2

V là vận tốc nước chảy qua lưới chắn phẳng, chọn V = 0.4 m/s

(theo quy phạm thì : V = 0.2-0.4m/s)

K1 là hệ số co hẹp, tính theo công thức : K1=

(a+d )2

a2 ×(1+ p )

Với : a là kích thước mắt lưới : a = 2x 2 mm

d là đường kính dây đan lưới : d = 1.5mm

p là tỉ lệ giữa phần diện tích bị khung và các kết cấu khác chiếm so với diệntích công tác của lưới, p = 0.5 diện tích lưới công tác

 K1=

(2 x 2+1.5)2(2×2)2 ×(1+0 5)=2.84Với : K2 là hệ số co hẹp do rác bám vào lưới , lấy K2 = 1.5

K3 là hệ số kể đến ảnh hưởng bởi hình dạng lấy K3 = 1.2

 Vậy diện tích của lưới chắn rác là:

W=

0.30090.4×2×2.84×1.5×1.2=1.9(m

3 Tính toán đường kính ống hút và ống đẩy.

Trong công trình trạm bơm ta chọn bơm li tâm trục ngang Để đảm bảo việcchống thắm cho bơm, bơm được đặt trên bệ cách sàn 0.2m

3.1 Tính đường ống đẩy :

Ống đẩy ta chọn ống bằng thép đặt bên trong công trình ngoài công trình tachọn ống bằng gang dẻo Ông đẩy có nhiệm vụ dẫn nước từ trạm bơm đến bể trộn.Chọn vận tốc nước trong ống đẩy v = 1.6(m\s) ( quy phạm v = 1-2 m\s)

- Đường kính ống đẩy được xác định như sau:

 D= √4×Q π÷V=√4×0 30093 14×1 6=0 5 m , ta chọn D = 500mm

Chọn hai ống đẩy D = 350 ứng với vận tốc v = 1.60 (m/s)

Tính toán và kiểm tra lại ta được : V =

4×Q

4×0 3009

3 14×0 32×2=1 6 (m/s) 3.2 Tính đường kính ống hút :

Chọn vận tốc nước trong ống hút v = 1 (m\s) ( quy phạm v = 1- 1.3 m\s)

v = 1.2(m\s)

- Miệng của ống hút cần đặt ở độ sâu hợp lý, để tránh hút khí và cặn bẩn vào bơm

- Miệng và phễu hút cần đặt ở độ sâu thoả mãn ¿ 0.5 m

- Đường kính phễu hút lấy bằng : D = (1.3-1.5) dh

với : dh là đường kính ống hút dh = 400

 Vậy ta chọn đường kính phễu hút bằng 520 (mm)

4 Tính toán ngăn thu, ngăn hút :

Với công suất ta lựa chọn phương án xây dựng hai ngăn thu, hai ngăn hút, vớimục đích tăng độ tin cậy làm việc của công trình và luân phiên thau rửa các ngăn Trong ngăn thu bố trí song chắn rác thang lên xuống, thiết bị tẩy rửa trong ngănhút bố trí lưới chắn rác ống hút của máy bơm cấp I thang lên xuống thiết bị tẩy rửa.Trong gian quản lý bố trí thiết bị nâng, thiết bị điều khiển, thiết bị vớt rác vàsong chắn rác và lưới chắn rác dự trữ

Việc dùng lưới chắn rác phẳng, kích thước mặt bằng ngăn thu có thể xác địnhtheo sơ đồ sau:

2 1

2 1 B1

A1 A2

MẶT BẰNG CẤU TẠO NGĂN THU VÀ NGĂN HÚT

4.1 Kích thước ngăn thu :

Chiều dài A1 =1.6-3 m , chọn A1=2m

Chiều rộng B1= BL+2e

Trong đó : BL là chiều rộng song chắn rác Bl = 1.3m

e = 0.4-0.6m, chọn e=0.5m

 Vậy chiều rộng ngăn thu : B1=1.3+2 x 0.5=2.3 m

4.2 Kích thước ngăn hút có thể lấy như sau:

Thông thường B1=B2 nên ta chọn B1=B2=2.3 m

Chiều dài ngăn hút lấy A2=(1.5-3 m) , tuỳ theo đường kính ống hút,ta chọn A2=2 m

5 Kích thước mặt đứng công tr ình:

- Có thể lấy như sau :

Khoảng cách từ mép dưới cửa đặt song chắn rác đến đáy công trình thu lấy từ 0.5

- Chọn khoảng cách từ sàn công tác đến sàn đặt bơm là 3m

7 Xác định công suất bơm

7.1 Lưu lượng của bơm cấp I :

Bơm cấp I làm việc theo chế độ ổn định trong 24 giờ,chọn lưu lượng của bơm4.17% Qngd

1. Q b =

4.17×26000

100 = 1084 (m3/h)

Chọn 2 bơm với lưu lượng của mổi bơm là : Q1b = 542 (m3/h)

4Trong trạm bơm ta đặt 3 bơm với 2 bơm làm việc 1 bơm dự phòng 7.2 Cột áp bơm :

=2.97 x 105 (m2/s) Dựa vào độ nhóm và hệ số Reynoids ta tra được λ = 0.022

D =350 mm Ứng với vận tốc nước đẩy trong ống Vo = 1.6 (m/s)

Độ nhóm tương đối của ống đẩy được tính như sau:

= 5.5x 105 (m2/s) Dựa vào độ nhóm và hệ số Reynoids ta tra được λ = 0.024

8×1.220.4×2×9.81 =0.032 m

- Tổn thất cục bộ của ống hút:

Hcb = ∑ξ× V

2

2×g=10×

1.222×9.81 =0.73 m

∑ ξ là tổng hệ số tổn thất cục bộ chọn ∑ ξ =10 m

Tổn thất qua ống hút hh= hđ + hcb =0.032 + 0.73=0.76

 Ống đẩy:

Chọn chiều dài ống đẩy L =200 m

- Tổn thất áp lực dọc đường ống hút được tính như sau:

Hđ = λ x

L×V2D×2g = 0.024x

200×1.620.35×2×9.81 = 1.8 m

∑ ξ là tổng hệ số tổn thất cục bộ chọn ∑ ξ =11 m

=> Tổn thất qua ống đẩy: hh= hđ + hcb = 1.8 + 1.4 = 3.2 m

Vây cột áp của bơm là : Hb = Hdh +Hh + HÔ1

Với: Hdh là chiều cao bơm nước địa hình, bằng hiệu cao trình mực nước cao nhấttrên trạm xử lý và cao trình mực nước thấp nhất ở trong nhăn hút

Mực nước cao nhất của sông là 13m

Mực nước thấp nhất của ngăn hút là 8m

Chiều cao từ mặt đất đến bể trộn là 5m

=> Hb = (13 +5 -8)+0.76 + 3.2 = 14 m

7.2.3 Công suất bơm được xác định theo công thức :