Tính toán thiết kế hệ thống xử lý nước cấp sinh hoạt cho khu vực dân cư thuộc xã châu giang huyện duy tiên tỉnh hà nam

Trong sinh hoạt nước cấp dùng đáp ứng nhu cầu sinh hoạt ăn uống, vệ sinh, các họat động giải trí, và các họat động công cộng như cứu hỏa… còn trong công nghiệp, nước được dùng cho quá tr

Trang 1

Trần Thị Thúy Hà – K34A – Khoa Hóa học 1

LỜI CẢM ƠN

Để hoàn thành tốt được khóa luận tốt nghiệp của mình ngoài việc nỗ lực, cố gắng của bản thân em đã nhận được sự giúp đỡ tận tình của các thầy

cô giáo, gia đình và bạn bè

Lời đầu tiên em xin gửi lời cảm ơn sâu sắc nhất tới thầy giáo – Thạc sĩ

Lê Cao Khải, người đã trực tiếp hướng dẫn, chỉ bảo tận tình và cho em những

ý kiến đóng góp sát thực nhất

Bên cạnh đó em xin chân thành cảm ơn Khoa Hóa học – trường ĐHSP

Hà Nội 2 đã tạo điều kiện tốt nhất cho sinh viên nói chung và bản thân em nói riêng được làm và hoàn thành tốt khóa luận tốt nghiệp của mình

Tôi cũng xin gửi lời cảm ơn tới ban lãnh đạo xã Châu Giang – Duy Tiên – Hà Nam đã cung cấp những thông tin cần thiết để tôi hoàn thành đề tài của mình

Cuối cùng tôi xin cảm ơn gia đình, bạn bè là những người luôn động viên, ủng hộ, cổ vũ tôi trong suốt quá trình thực hiện khóa luận tốt nghiệp của mình

Hà Nội, ngày 07 tháng 5 năm 2012

Sinh viên Trần Thị Thúy Hà

Trang 2

DANH MỤC CÁC BẢNG VÀ HÌNH

1 Danh mục các bảng

Bảng 1.1 Dự báo dân số của xã

Bảng 1.2 Nhu cầu sử dụng nước của xã Châu Giang tính đến năm 2020

Bảng 2.1 Kết quả phân tích nguồn nước ngầm xã Châu Giang huyện Duy Tiên tỉnh Hà Nam

Bảng 2.2 Tiêu chuẩn nước ăn uống và sinh hoạt đối với khu dân cư đô thị nhỏ và nông thôn theo qui định số 505 BYT/QĐ của bộ y tế

Bảng 2.3 Tiêu chuẩn nước ăn uống và sinh hoạt theo phương diện vi khuẩn và sinh vật (theo quyết định số 505 BYT/QĐ của bộ y tế)

Bảng 2.4 Một số quá trình cơ bản xử lí nước ngầm

2 Danh mục các hình

Hình 2.1 Nước sông bị ô nhiễm biến thành màu đen, hôi thối

Hình 2.2 Sơ đồ công nghệ xử lí nước cấp sinh hoạt từ nguồn nước ngầm khu vực xã Châu Giang

Hình 2.3 Sơ đồ cấu tạo giàn mưa (giàn làm thoáng tự nhiên)

Hình 2.4 Mặt bằng máng phân phối và phun mưa

Hình 2.5 Sơ đồ cấu tạo bể trộn

Hình 2.6 Sơ đồ cấu tạo bể lắng đứng

Hình 2.7 Cấu tạo bể lọc nhanh trọng lực

Trang 3

3 Đ

ối tượng nghiên cứu 3

4 Phương pháp nghiên cứu 3

CHƯƠNG 1: ĐIỀU KIỆN TỰ NHIÊN – KINH TẾ XÃ HỘI VÀ SỰ CẦN THIẾT PHẢI XÂY DỰNG HỆ THỐNG CẤP NƯỚC TẠI XÃ CHÂU GIANG – HUYỆN DUY TIÊN – TỈNH HÀ NAM 4

1.1 Đi

ều kiện tự nhiên 4 1.1.1 Vị

trí địa lí 4 1.1.2 K

hí hậu 4 1.1.3 Đị

a hình 4 1.1.4 T

hủy văn 4 1.2 Đ

ặc điểm kinh tế xã hội 5 1.2.1 D

ân số 5 1.2.2 H

oạt động kinh tế 5 1.2.3 Tì

nh hình xã hội 5

Trang 4

1.2.4 C

ác công trình xây dựng 6 1.2.5 Gi

ao thông 6 1.2.6 C

ấp điện 6 1.2.7 Hi

ện trạng cấp thoát nước và vệ sinh môi trường 7 1.3 Hi

ện trạng cấp nước 7 1.4 N

hu cầu sử dụng nước 8 1.5 S

ự cần thiết phải đầu tư xây dựng hệ thống cấp nước 9

CHƯƠNG 2: LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN XÂY DỰNG HỆ THỐNG CẤP NƯỚC 11

2.1 N

guồn nước 11 2.1.1 N

ước mặt 11 2.1.2 N

ước ngầm 12 2.2 L

ựa chọn nguồn nước 13 2.3 Đ

ặc điểm chung của nước ngầm 14 2.4 C

hất lượng nguồn nước ngầm khu vực xã Châu Giang 16 2.5 C

ông nghệ xử lí nước ngầm 21 2.5.1 C

ông trình thu nước ngầm 21

Trang 5

2.5.2 M

ột số quá trình cơ bản xử lí nước ngầm 21

2.6 Đ ề xuất công nghệ xử lí 23

2.6.1 T háp làm thoáng 26

2.6.2 B ể trộn 31

2.6.3 B ể lắng 34

2.6.4 B ể lọc 37

2.6.5 Q uá trình khử trùng 40

2.6.6 B ơm 45

CHƯƠNG 3: TÍNH TOÁN CÁC CÔNG TRÌNH TRONG DÂY CHUYỀN 47

3.1 Tính toán giàn mưa 47

3.2 Tính toán bể trộn 52

3.3 Tính toán bể lắng tiếp xúc 56

3.4 Tính toán bể lọc 61

3.5 Bể chứa nước sạch 62

3.6 Tính toán lượng clo cần dùng 63

KẾT LUẬN 65

TÀI LIỆU THAM KHẢO 66

PHỤ LỤC 67

Trang 6

MỞ ĐẦU

1 Lí do chọn đề tài

Như chúng ta đã biết nước là một nhu cầu không thể thiếu trong cuộc sống của con người và mọi sinh vật trên Trái Đất Ở đâu có nước ở đó có sự sống, nước phục vụ cho nhu cầu sản xuất nông nghiệp, công nghiệp, dịch vụ, giao thông vận tải, du lịch và sinh hoạt hàng ngày của con người Trong sinh hoạt nước cấp dùng đáp ứng nhu cầu sinh hoạt ăn uống, vệ sinh, các họat động giải trí, và các họat động công cộng như cứu hỏa… còn trong công nghiệp, nước được dùng cho quá trình làm lạnh, sản xuất thực phẩm như đồ hộp, nước giải khát, rượu… Hầu như mọi ngành công nghiệp đều sử dụng

nước cấp như là một nguồn nguyên liệu không gì thay thế được

Nước rất cần thiết cho hoạt động sống của con người cũng như các sinh vật Con người có thể không ăn trong nhiều ngày mà vẫn sống nhưng sẽ chết sau ít ngày (khoảng 3 ngày) nếu không uống vì cơ thể người có khoảng 65 đến 75% là nước

Con người cần nước ngọt cho ăn uống, sinh hoạt hàng ngày và cho sản xuất Mỗi người một ngày chỉ cần 2,5 đến 3 lít nước, nhưng tính chung cho cả sinh hoạt thì ở các nước phương tây mỗi người cần khoảng 300 lít nước mỗi ngày Với các nước đang phát triển thì lượng nước đó thường dùng chung cho một gia đình khoảng 5 – 6 người

Nước dùng trong sinh hoạt là nước trực tiếp tác động tới sức khỏe và sự sống của con người Chính vì vậy, mà nước sinh hoạt phải đảm bảo đầy đủ các thành phần lí hóa, hóa học, vi sinh vật theo một yêu cầu nhất định Mỗi quốc gia đều có những tiêu chuẩn riêng về chất lượng nước cấp, trong đó có thể có những chỉ tiêu cao thấp khác nhau nhưng nhìn chung các chỉ tiêu này

Trang 7

phải đạt tiêu chuẩn an toàn vệ sinh về số vi trùng có trong nước, không có chất độc hại làm nguy hại đến sức khỏe con người Thông thường chất lượng nước phải đạt các tiêu chuẩn của tổ chức y tế thế giới WHO như các tiêu chuẩn về độ pH, độ đục, màu sắc, độ cứng, độ kiềm, độ axit, nồng độ sắt, kẽm, mangan…

Tuy nhiên như chúng ta đã biết môi trường nước không tồn tại độc lập với các môi trường khác mà luôn tiếp xúc với không khí, đất, sinh quyển Bên cạnh đó dưới tác động chủ quan của con người trong các hoạt động sản xuất nông nghiệp, công nghiệp, dịch vụ, hay dưới tác động của thiên tai như bão, lũ… đã làm cho môi trường nước, đặc biệt là môi trường nước mặt trở nên bị

ô nhiễm trầm trọng Con người đang đứng trước nguy cơ thiếu nước trầm trọng Nước bị ô nhiễm và kém chất lượng, không thể sử dụng được nếu không xử lý trước Vì vậy đi đôi với sử dụng và khai thác hợp lí các nguồn nước, con người cần phải biết xử lý các nguồn nước để có đủ và đảm bảo chất lượng nước đáp ứng nhu cầu ngày càng cao về nước sinh hoạt của mình

Địa bàn xã Châu Giang – Duy Tiên – Hà Nam nơi mà tôi sinh sống thì nhu cầu sử dụng nước sạch cho sinh hoạt và sản xuất cũng ngày một tăng và điều đó là thiết yếu Do đó, tôi thấy cần thiết phải có một hệ thống xử lý nước cấp sinh hoạt cho địa phương.Từ số liệu dân số, lượng nước sinh hoạt cần dùng và thực tế hiện trạng nguồn nước tại địa phương mình tôi đã chọn đề tài

làm khóa luận tốt nghiệp của mình là: Tính toán thiết kế hệ thống xử lý

nước cấp sinh hoạt cho khu vực dân cư thuộc xã Châu Giang – huyện Duy Tiên – tỉnh Hà Nam với công suất 3000m 3 /ngày đêm

2 Mục đích nghiên cứu

Thiết kế được các hạng mục chính trong xử lý nước cấp sinh hoạt từ nguồn nước ngầm tại xã Châu Giang – Duy Tiên – Hà Nam, công suất 3000m3/ ngày đêm

Trang 8

3 Nhiệm vụ nghiên cứu

- Xác định các thông số về chất lượng nguồn nước ngầm tại xã Châu

Giang – Duy Tiên – Hà Nam

- Lựa chọn được dây chuyền xử lý nước phù hợp với chất lượng nước

và công suất đề ra là 3000m3/ ngày đêm

- Tính toán thiết kế được các hạng mục công trình

4 Đối tượng nghiên cứu

- Nguồn nước ngầm tại xã Châu Giang – Duy Tiên – Hà Nam

- Tình hình dân cư, các hoạt động kinh tế xã hội của địa bàn xã Châu Giang – Duy Tiên – Hà Nam

5 Phương pháp nghiên cứu

- Phương pháp thu thập tài liệu

- Phương pháp tính toán

Trang 9

CHƯƠNG 1 ĐIỀU KIỆN TỰ NHIÊN – KINH TẾ XÃ HỘI VÀ SỰ CẦN THIẾT PHẢI XÂY DỰNG HỆ THỐNG CẤP NƯỚC TẠI XÃ CHÂU GIANG – HUYỆN DUY TIÊN – TỈNH HÀ NAM

1.1 Điều kiện tự nhiên

1.1.1 Vị trí địa lí

Xã Châu Giang nằm ở phía Bắc của huyện Duy Tiên – tỉnh Hà Nam

Ranh giới của xã:

- Phía Đông giáp với xã Chuyên Ngoại

- Phía Nam giáp với xã Yên Bắc

- Phía Tây giáp với xã Minh Tân

- Phía Bắc giáp với xã Mộc Bắc

1.1.2 Khí hậu

- Xã Châu Giang nằm trong vùng khí hậu nhiệt đới gió mùa, nóng ẩm, mưa nhiều, thuộc tiểu khí hậu vùng đồng bằng Bắc Bộ, chịu ảnh hưởng sâu

sắc của gió mùa ĐôngBắc và gió mùa Đông Nam

- Nhiệt độ trung bình hàng năm 240C

Trang 10

1.2 Đặc điểm kinh tế xã hội

1.2.1 Dân số

Theo số liệu điều tra xã Châu Giang tính đến năm 2011 dân số toàn xã

là 15487 người với 4372 hộ chia thành 16 thôn xóm, dân tộc chủ yếu là dân tộc Kinh Tỉ lệ gia tăng dân số hàng năm là 0,85%

1.2.2 Hoạt động kinh tế

- Nền kinh tế chủ yếu là trồng lúa bên cạnh đó thủy sản, tiểu thủ công nghiệp, dịch vụ thương mại cũng phát triển

- Cơ cấu kinh tế:

+ Nông nghiệp và thủy sản: 41,69%

+ Tiểu thủ công nghiệp: 31,3%

+ Dịch vụ thương mại: 27,01%

- Tổng thu nhập toàn xã năm 2011 là 204 tỉ/năm

1.2.3 Tình hình xã hội

a Giáo dục

- Trẻ em ở độ tuổi nhà trẻ, mẫu giáo đến trường đạt 58%

- Trẻ em ở độ tuổi tiểu học và trung học cơ sở đến trường là 100%

b Y tế

- Tỉ lệ tiêm chủng vacxin đạt 100%

- Tỉ lệ uống thuốc tẩy giun đạt 98%

- Trẻ em suy dinh dưỡng từ 0 – 5 tuổi chiếm 16,3%

c Tình hình văn hóa

- Các thôn xóm của xã đều có nhà văn hóa thôn, xóm

- Xã có trạm truyền thanh, trang thiết bị hệ thống loa đến các thôn

- Thiết bị nghe nhìn: 97% hộ có ti vi, đài các loại

Trang 11

- Thông tin liên lạc thuận lợi, có bưu điện văn hóa xã, số máy điện thoại liên tục tăng

- Giao thông đối ngoại: Có đường quốc lộ 38 chạy qua

- Giao thông đối nội: Xã có đường liên xã, trục huyện DH01 từ Hòa Mạc – Hoàn Dương chạy qua dài trên 3km Các đường trục xã, liên xã và liên thôn đã tương đối hoàn chỉnh và được bê tông hóa 96% chất lượng tương đối tốt

1.2.6 Cấp điện

- Xã có điện lưới quốc gia chạy qua, hệ thống điện đáp ứng đủ yêu cầu sinh hoạt và sản xuất của dân cư

- Tỉ lệ hộ dùng điện: 100%

Trang 12

1.2.7 Hiện trạng thoát nước và vệ sinh môi trường

- Thoát nước: Có hệ thống cống rãnh đạt 50 – 60 % trên toàn xã nhưng

hệ thống cống rãnh chủ yếu chảy xuống mương, máng, ao, hồ vì thế nguồn nước mặt bị ô nhiễm

- Rác thải: rất ít các thôn xóm tổ chức được đội thu gom rác thải mà đa

số rác được các gia đình tự xử lý

1.3 Hiện trạng cấp nước

- Xã chưa có hệ thống cấp nước tập trung

- Nguồn nước sử dụng: Dân cư trong xã sử dụng 4 nguồn nước chủ yếu trong ăn uống và sinh hoạt: Nước giếng đào, nước mưa, nước mặt và giếng khoan đường kính nhỏ

vệ sinh (qua bể lọc đơn giản)

+ Nước mặt: Toàn xã có khoảng 10% dân sử dụng nước mặt trong sinh hoạt mặc dù nguồn nước này bị ô nhiễm

Tóm lại qua tình hình thực tế về sử dụng nước của nhân dân xã Châu Giang thì vấn đề xây dựng hệ thống cung cấp nước sạch cho nhân dân trong

xã là một vấn đề cần thiết

Trang 13

1.4 Nhu cầu sử dụng nước

Theo dõi sự phát triển dân số của xã Châu Giang, xét đến tỉ lệ tăng cơ học do sự phát triển của xã, dựa vào tỉ lệ gia tăng dân số hàng năm là 0,85%

ta có thể dự báo dân số của xã trong những năm tới như sau:

Bảng 1.1: Dự báo dân số của xã

Dân số (Người) 15487 16019 16709

Nhu cầu sử dụng nước đến năm 2020

Tiêu chuẩn nước cấp:

- Tiêu chuẩn nước sinh hoạt: Trên cơ sở vấn đề cấp nước và vệ sinh nông thôn đến năm 2020 thì nhu cầu nước sinh hoạt bình quân đầu người là

100 lít/ người, ngày đêm Tỉ lệ dân số được cấp nước là 90% [7]

- Nước dùng cho trạm y tế xã bằng 10% nước sinh hoạt

- Nước dùng cho trường mầm non xã bằng 10% nước sinh hoạt

- Nước dùng cho các trường tiểu học và trung học của xã bằng 20% nước sinh hoạt

- Nước dùng cho các công trình công cộng khác như ủy ban xã, bưu điện xã… bằng 10% nước sinh hoạt

- Nước thất thoát rò rỉ bằng 5% tổng nhu cầu sử dụng nước trên

- Nước dùng cho trạm xử lý bằng 7% tổng nhu cầu sử dụng nước trên

Trang 14

Bảng 1.2: Nhu cầu sử dụng nước của xã Châu Giang tính đến năm 2020

TT

xã

Tiêu chuẩn nước cấp (l/ ngày đêm)

Lượng nước dùng (m 3 /ngày)

Trang 15

8

1.5 Sự cần thiết phải đầu tư xây dựng hệ thống cấp nước

Xã Châu Giang là một xã thuần nông, khi chưa có khu công nghiệp thì người dân trong xã chủ yếu sống bằng nghề nông nghiệp, đời sống nhiều người dân còn gặp nhiều khó khăn Hiện tại gần địa bàn xã có khu công nghiệp Hòa Mạc đang xây dựng và khu công nghiệp Đồng Văn cách địa bàn

xã khoảng 9km nên tỉ lệ người dân tham gia vào hoạt động sản xuất công nghiệp ngày một tăng Nhờ đó đời sống nhân dân sẽ từng bước được cải thiện

Và do đó nhu cầu sử dụng nước sạch cho ăn uống, sinh hoạt, sản xuất của người dân cũng ngày một cao

Hiện tại trên địa bàn xã, nguồn nước chủ yếu được người dân sử dụng

đó là nước mưa dùng trực tiếp cho ăn uống và nước giếng khoan qua bể xử lý đơn giản dùng trong sinh hoạt Như chúng ta đã thấy, xã hội ngày càng phát triển, các khu công nghiệp mọc lên ngày càng nhiều và cùng với đó khói bụi ngày càng tăng, nguồn nước mưa cũng ngày càng bị ô nhiễm Cũng chính do

sự phát triển của các khu công nghiệp mà con sông Châu Giang đi qua địa bàn

xã đã bị ô nhiễm nghiêm trọng

Việc sử dụng nguồn nước không đảm bảo chất lượng sẽ gây nhiều bệnh tật cho người sử dụng như: bệnh đau mắt hột, tiêu chảy, tả lị, các bệnh về da liễu, bệnh bướu cổ, bệnh sốt rét…thực tế cho thấy các bệnh này đang gia tăng, đặc biệt ở phụ nữ và trẻ em Hàng năm chi phí y tế cho những bệnh nhân mắc các bệnh do nguồn nước gây ra là không ít

Xây dựng một hệ thống cấp nước sạch theo quy hoạch đảm bảo vệ sinh, cấp nước ổn định và đủ cho sinh hoạt của người dân trước mắt cũng như yêu

Trang 16

cầu phát triển trong tương lai là một việc làm cấp thiết và phù hợp với nguyện vọng của nhân dân xã Châu Giang

CHƯƠNG 2 LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN XÂY DỰNG HỆ THỐNG CẤP NƯỚC

2.1 Nguồn nước

2.1.1 Nước mặt

Duy Tiên là một huyện có mạng lưới sông, ngòi tương đối dày đặc với

3 con sông lớn chảy qua là sông Hồng, sông Châu Giang và sông Nhuệ Trong đó sông Châu Giang đi qua khu vực xã Châu Giang Những con sông này là nguồn cung cấp nước chính cho huyện Về mùa mưa do ảnh hưởng của mưa lớn tập trung gây ra tình trạng ngập úng cục bộ đối với những vùng đất thấp trũng Mặt khác, huyện còn có mạng lưới kênh rạch nhỏ và ao, hồ khá dày đặc là nguồn cung cấp, dự trữ quan trọng khi mực nước các sông chính xuống thấp, đặc biệt là vào mùa khô Tuy nhiên hiện tại các con sông trên, đặc biệt là sông Nhuệ, sông Châu Giang đang bị ô nhiễm rất nghiêm trọng Người dân sống ven sông Châu Giang đã tự đặt cho dòng sông này một cái tên mới: “sông Tô Lịch”.Sở dĩ

Không còn một “Sông Châu hiền hòa, sông Nhuệ yêu thương…” như lời của bài hát nổi tiếng của nhạc sĩ Nguyễn Tiến nữa Ô nhiễm nặng nhất là khúc sông chảy qua địa bàn huyện Duy Tiên Dọc theo tuyến đường liên huyện qua các xã

Trang 17

Châu Giang, Đọi Sơn, Yên Nam, thị trấn Hòa Mạc, Yên Bắc… đều có mùi hôi và nước có màu đen Nhiều chỉ tiêu như: COD, amoni, nitrit tại các điểm quan trắc đều vượt tiêu chuẩn cho phép nhiều lần Nguyên nhân chính làm ô nhiễm nguồn nước mặt của sông Nhuệ, sông Châu Giang là lượng nước thải từ Hà Nội chưa được xử lý đổ thẳng ra lưu vực sông Nhuệ - Đáy ngày càng tăng về lưu lượng và nồng độ các chất ô nhiễm

Hình 2.1: Nước sông bị ô nhiễm biến thành màu đen, hôi thối

2.1.2 Nước ngầm

Hà Nam là tỉnh địa hình trũng, có nhiều ao, hồ và các con sông lớnnhư: Sông Đáy, sông Nhuệ, sông Sắt, sông Châu chảy qua Do vậy, nguồn nước ngầm trên địa bàn tỉnh khá phong phú Theo thống kê của ngành chức năng, trữ lượng khai thác nước ngầm tiềm năng của tỉnh Hà Nam đạt tới 165 triệu

m3, việc khai thác nước ngầm thông qua giếng khơi, giếng khoan trong tỉnh hiện khá dễ dàng Dòng chảy ngầm chuyển qua lãnh thổ cũng giúp cho Hà Nam luôn luôn được bổ sung nước ngầm từ các vùng khác Nước ngầm ở Hà

Trang 18

Nam tồn tại trong nhiều tầng và có chất lượng tốt, đủ đáp ứng cho nhu cầu phát triển kinh tế - xã hội

Qua khảo sát ban đầu cho thấy xã Châu Giang thuộc huyện Duy Tiên cũng là một trong các xã có nguồn nước ngầm khá dồi dào ở độ sâu dễ khai thác Tuy vậy nồng độ sắt trong nước khá cao và có xu hướng tăng dần theo hướng từ Đông sang Tây Từ năm 1993 đến nay được tổ chức UNICEF viện trợ, nhân dân trong huyện thường khoan giếng lấy nước ở độ sâu từ 50-150m

2.2 Lựa chọn nguồn nước

Qua khảo sát nguồn nước mặt và lấy mẫu phân tích nguồn nước ngầm tại khu vực xã Châu Giang, tôi có nhận xét như sau:

Đối với nguồn nước mặt

Như trên đã phân tích, con sông chính đi qua xã Châu Giang là sông Châu Giang và hiện tại dòng sông này đang bị ô nhiễm trầm trọng Nguyên nhân chính làm ô nhiễm nguồn nước mặt của sông Châu Giang là lượng nước thải từ Hà Nội chưa được xử lý đổ thẳng ra lưu vực sông Nhuệ - Đáy ngày càng tăng về lưu lượng và nồng độ các chất ô nhiễm.Do đó, việc xử lý được nguồn nước này là một vấn đề rất phức tạp và tốn kém

Ngoài ra các nguồn nước mặt khác trong xã như nước ao, hồ, mương, máng cũng có nguy cơ bị ô nhiễm, do nguồn nước không có lưu thông cộng với nước thải sinh hoạt, chăn nuôi gia súc, gia cầm của các hộ dân và nước thải của các cơ sở sản xuất kinh doanh, các làng nghề, các bệnh viện

Đối với nguồn nước ngầm

Xã Châu Giang là một trong nhiều địa phương của tỉnh Hà Nam có nguồn nước ngầm khá phong phú Việc khai thác nước ngầm thông qua giếng khơi, giếng khoan trên địa bàn hiện nay khá dễ dàng Nước ngầm ở Hà Nam

Trang 19

tồn tại trong nhiều tầng, tuy nồng độ sắt trong nước khá cao nhưng chất lượng nguồn nước này đủ đáp ứng cho nhu cầu phát triển kinh tế-xã hội trên địa bàn

Ngoài ra, nước ngầm là tài nguyên thường xuyên, ít chịu ảnh hưởng của các yếu tố khí hậu như hạn hán

Chất lượng nước tương đối ổn định, ít bị biến động theo mùa như nước mặt

Do vậy, khi nguồn nước mặt của xã bị ô nhiễm nghiêm trọng không thể dùng làm nước cấp tôi đã lựa chọn nguồn nước ngầm làm nguồn cung cấp nước chính

Tuy nhiên, khi chọn nguồn nước ngầm làm nguồn cung cấp nước cho

hệ thống cấp nước sạch cần có các biện pháp bảo vệ trữ lượng và chất lượng nguồn nước

Việc khai thác nước ngầm tràn lan cộng với việc các giếng ngừng sử dụng không được san lấp đúng quy định, có giếng nằm ở gần chuồng trại chăn nuôi, gần nguồn nước thải, bãi rác thải là nguyên nhân có nguy cơ ảnh hưởng đến chất lượng nguồn nước ngầm

2.3 Đặc điểm chung của nước ngầm

Nước mưa, nước mặt và hơi nước trong không khí ngưng tụ lại thẩm thấu vào lòng đất tạo thành nước ngầm Nước ngầm được giữ lại hoặc chuyển động trong các lỗ rỗng hay khe nứt của các tầng đất đá tạo nên tầng ngậm nước Khả năng ngậm nước của các tầng đất đá phụ thuộc vào độ nứt nẻ Các loại đất sét, hoàng thổ không chứa nước

Các trạng thái tồn tại của nước ngầm

+ Ở thể khí: Cùng với không khí nằm trong các lỗ hổng của đất đá

+ Ở thể bám chặt: Bao quanh các hạt đất bằng một lớp rất mỏng, gắn chặt với đất bằng các lực dính, ở điều kiện bình thường không thể tách ra được

Trang 20

+ Ở thể màng mỏng: Nằm bao quanh các phần tử đất cát bằng lực phân tử,

có thể di chuyển trong lòng đất dưới ảnh hưởng của lực phân tử nhưng không thể truyền được áp suất

+ Nước mao dẫn: Chứa đầy trong các lỗ hổng nhỏ của đất, chịu tác dụng của sức căng mặt ngoài và trọng lực Nước mao dẫn có thể di chuyển trong đất và

có thể truyền được áp suất Vùng nước mao dẫn nằm trên mực nước trọng lực

+ Nước trọng lực hay nước thấm: chứa đầy trong các lỗ hổng của đất, chuyển động dưới tác dụng của trọng lực và có thể truyền được áp suất

Trong các dạng trên chỉ có nước thấm là có trữ lượng đáng kể và có khả năng khai thác được

Đặc điểm chung của nước ngầm

Nước ngầm của nước ta được phân bố gần như ở khắp mọi nơi và nằm ở

độ sâu không lớn Tầng chứa nước rất dày, trung bình 15 – 30m, có nhiều nơi tới

50 – 70m

Do nước ngầm nằm sâu trong lòng đất và được bảo vệ bởi các tầng cản nước nên nước ngầm ở nước ta có chất lượng tốt: hàm lượng cặn nhỏ, ít vi trùng, nhiệt độ ổn định, công nghệ xử lý nước đơn giản nên giá thành sản xuất nước rẻ

Tùy thuộc vào hóa địa của tầng chứa nước và chất lượng của nguồn bổ cập

mà trong nước ngầm thường có hàm lượng muối khoáng lớn nhất là các muối cứng

Đặc điểm nổi bật của nước ngầm là có hàm lượng sắt tương đối lớn, đặc biệt là Fe2 Ở một số vùng, trong nước ngầm còn chứa một lượng mangan đáng

kể Công nghệ xử lý nước ngầm chủ yếu là khử sắt, đôi khi kèm theo cả khử mangan, silic…

Nước ngầm vùng ven biển thường bị nhiễm mặn, nếu sử dụng để cấp nước thì việc xử lý sẽ rất khó khăn, tốn kém

Trang 21

Nước ngầm trong các tầng đá vôi nứt nẻ phần lớn có chất lượng tốt Nước ngầm mạch sâu được các tầng trên bảo vệ nên ít bị nhiễm bẩn bởi các hợp chất hữu cơ và vi trùng Nước ngầm cũng vì thế mà có nhiệt độ ổn định (18 – 27oC)

So với nước mặt, nước ngầm ấm vào mùa rét và mát về mùa nóng Ngoài ra nước ngầm thường được khai thác phân tán, ít ảnh hưởng khi có chiến tranh, các khu xử

lý phân bố đều, mạng lưới đường ống ít tốn kém

2.4 Chất lượng nguồn nước ngầm khu vực xã Châu Giang

Chất lượng nguồn nước có một ý nghĩa rất quan trọng trong quá trình xử lý nước, do vậy trong những điều kiện cho phép, cần chọn những nguồn nước có chất lượng tốt nhất để có được hiệu quả cao trong quá trình xử lý Chất lượng nguồn nước quyết định dây chuyền xử lý

Bảng 2.1: Kết quả phân tích nguồn nước ngầm xã Châu Giang – huyện Duy Tiên – tỉnh Hà Nam

STT Chỉ tiêu phân tích Đơn vị

tính

Giá trị

Ghi chú Giá trị

đo/tham khảo

Trang 22

(*): Các số liệu tham khảo

(**): Được xác định bởi các kĩ thuật viên tại phòng phân tích môi trường – Viện Công nghệ môi trường – Viện Khoa học và công nghệ Việt Nam

(-): Tiêu chuẩn không quy định

Đánh giá chất lượng nước ngầm xã Châu Giang huyện Duy Tiên tỉnh Hà Nam: Qua kết quả phân tích chất lượng nước ngầm xã Châu Giang cùng với các

số liệu tham khảo dùng để tính toán ta thấy nguồn nước có hàm lượng Fe và Mn cao, đặc biệt là hàm lượng Fe Nhưng đây cũng là đặc trưng của mọi nguồn nước ngầm và không thể tránh khỏi Ta cần đưa vào xử lý trước khi sử dụng Ngoài ra, nguồn nước này có hàm lượng Asen cao gấp 1,5 lần tiêu chuẩn tối đa cho phép Tỉ

lệ này không cao, qua dây chuyền công nghệ xử lý sắt, mangan thì đồng thời lượng Asen này cũng sẽ được xử lý Và do vậy, khi qua xử lý thì nguồn nước này

đủ tiêu chuẩn dùng làm nước cấp sinh hoạt

Trang 23

Các tiêu chuẩn nước uống và nước sinh hoạt

Tình hình cấp nước đối với cụm dân cư và khu vực nông thôn hiện nay đang có những bất lợi đặc biệt là khu vực nông thôn Tại nông thôn ở nhiều vùng phương tiện chủ yếu vẫn là giếng khơi mạch nông, do đó để đạt được chất lượng theo 2 bảng dưới đây là một công việc hết sức phức tạp ngay cả những khu vực ở thành phố

Vì mục tiêu đảm bảo sức khỏe cho toàn dân, chiến lược quốc gia cấp nước sạch chỉ rõ đến năm 2020 thì 100% số hộ ở thành phố và 90% đối với các gia đình ở nông thôn được sử dụng nước sạch

Bảng 2.2: Tiêu chuẩn nước ăn uống và sinh hoạt đối với khu dân cư

đô thị nhỏ và nông thôn theo qui định số 505 BYT/QĐ của bộ y tế

Đối với vùng ven biển mg/l 500

Đối với vùng nội địa mg/l 250

Trang 24

Trang 25

Trang 26

Bảng 2.3: Tiêu chuẩn nước ăn uống và sinh hoạt theo phương diện vi

khuẩn và sinh vật (theo quyết định số 505BYT/QĐ của bộ y tế)

- 0 (tiếp xúc với clo sau 30 phút, hàm lượng clo dư 0,2 – 0,5 mg/l)

A2 Nước chưa được làm sạch tại trạm xử lí

- Faecal coliform, Coli/100ml

- Tổng coliform, Coli/100ml

- 0 (bảo đảm 98% số mẫu trong năm đạt tiêu chuẩn)

- 3 (đôi khi có nhưng không thường xuyên) A3 Nước trong đường ống phân

phối

- Faecal coliform, Coli/100ml

- Tổng coliform, Coli/100ml

- 0 (bảo đảm 98% số mẫu trong năm đạt tiêu chuẩn)

- 3 (đôi khi có nhưng không thường xuyên) B.Cung

- 10 (nếu thường xuyên thì cần kiểm tra vệ sinh, bảo vệ nguồn nước)

- Helminth (kí sinh gây bệnh)

- Sinh vật tự do (rong tảo)

0

Trang 27

2.5 Công nghệ xử lý nước ngầm

2.5.1 Công trình thu nước ngầm

- Giếng khoan: Giếng khoan là công trình thu nước ngầm mạch sâu với công suất trung bình và lớn, có độ sâu từ vài chục m đến vài trăm m và đường kính giếng phụ thuộc vào lưu lượng cần khai thác

- Giếng khoan gồm có:

+ Giếng khoan hoàn chỉnh (khoan tới lớp cách nước)

+ Giếng khoan không hoàn chỉnh (khoan tới lưng chừng đến lớp đất chứa nước)

+ Giếng khoan có áp và giếng khoan không áp

- Khi cần khai thác nước với lượng lớn thì người ta dùng một nhóm giếng khoan

- Các phương tiện lấy nước từ giếng lên: phương tiện chủ yếu để lấy nước từ giếng lên là bơm, người ta thường sử dụng các loại bơm li tâm hoặc máy nén khí, đối với các giếng khoan công nghiệp thì người ta thường dùng bơm hỏa tiễn

2.5.2 Một số quá trình cơ bản xử lý nước ngầm

Có rất nhiều phương pháp để xử lý nước ngầm, tùy thuộc vào nhiều yếu tố như: nhu cầu cấp nước, tiêu chuẩn dùng nước, đặc điểm của nguồn nước ngầm, các điều kiện tự nhiên, điều kiện kinh tế xã hội… mà chúng ta sẽ lựa chọn công nghệ xử lý nước ngầm sao cho phù hợp Tuy nhiên có một số quá trình cơ bản có thể áp dụng để xử lý nước ngầm được tóm tắt như bảng sau:

Trang 28

Bảng 2.4: Một số quá trình cơ bản xử lý nước ngầm

- Làm thoáng

- Lấy oxi từ không khí để oxi hoá sắt và mangan hoá trị

II hoà tan trong nước

- Khử khí CO2 nâng cao pH của nước để đẩy nhanh quá trình oxi hoá và thuỷ phân sắt và mangan trong dây chuyền công nghệ khử sắt và mangan

- Làm giàu oxi để tăng thế oxi hoá khử của nước, khử các chất bẩn ở dạng khí hoà tan trong nước

- Clo hoá sơ bộ

- Oxi hoá sắt và mangan hoà tan ở dạng các phức chất hữu cơ

- Loại trừ rong, rêu, tảo phát triển trên thành các bể trộn,

- Quá trình lắng

- Loại trừ ra khỏi nước các hạt cặn và bông cặn có khả năng lắng với tốc độ kinh tế cho phép, làm giảm lượng vi trùng và vi khuẩn

- Quá trình lọc - Loại trừ các hạt cặn nhỏ không lắng được trong bể lắng,

nhưng có khả năng dính kết lên bề mặt hạt lọc

Trang 29

- Hấp thụ và hấp phụ

bằng than hoạt tính

- Khử mùi, vị, màu của nước sau khi dùng phương pháp

xử lý truyền thống không đạt yêu cầu

- Flo hoá nước - Nâng cao hàm lượng flo trong nước đến 0,6 - 0,9 mg/l

để bảo vệ men răng và xương cho người dùng nước

- Khử trùng nước - Tiêu diệt vi khuẩn và vi trùng còn lại trong nước sau bể

lọc

- Ổn định nước

- Khử tính xâm thực và tạo ra màng bảo vệ cách ly không cho nước tiếp xúc trực tiếp với vật liệu mặt trong thành ống dẫn để bảo vệ ống và phụ tùng trên ống

- Làm mềm nước - Khử ra khỏi nước các ion Ca2 và Mg2 đến nồng độ

yêu cầu

- Khử muối - Khử ra khỏi nước các cation và anion của các muối hoà

tan đến nồng độ yêu cầu

2.6 Đề xuất công nghệ xử lý

Những dây chuyền xử lý phải đảm bảo độ đục, Fe, Mn và vi sinh vật nằm trong giới hạn cho phép Dựa vào kết quả phân tích nguồn nước ngầm tại khu vực xã Châu Giang em dự kiến công nghệ xử lý như sau:

Nước ngầm được dẫn từ giếng lên tháp làm thoáng tự nhiên (giàn mưa) Quá trình làm thoáng ở đây chủ yếu là cung cấp oxi cho nước để Fe2+

và Mn2+ có trong nước sẽ chuyển thành Fe(OH)3 và MnO2 Trên giàn mưa có

hệ thống các ống chính và ống nhánh Nước từ giàn phân phối sẽ phun ra ngoài qua các lỗ trên ống nhánh và rơi xuống qua từng sàn tung nước Nước

từ các sàn tung di chuyển dần xuống dưới do trọng lượng bản thân và tập trung tại sàn thu nước Tại đây nước sẽ chảy vào ống thu nước để đưa sang bể trộn phản ứng

Tại bể trộn, nước được trộn hóa chất với liều lượng tính toán bằng bơm định lượng để điều chỉnh pH của nước và quá trình đông tụ Bể phản ứng này

Trang 30

sẽ được chia làm 2 ngăn Trong ngăn đầu tiên, nước được giữ trong 5 phút và trộn với hóa chất bằng thiết bị trộn Trong ngăn thứ 2, nước được trộn nhẹ để hình thành các cụm keo

Sau đó nước trong bể trộn phản ứng được chuyển vào bể lắng tiếp xúc thông qua hệ thống đường ống

Tại bể lắng tiếp xúc, nước được dẫn qua ống trung tâm ở giữa bể, rồi đi xuống dưới qua bộ phận hãm để triệt tiêu chuyển động xoáy Trong bể, nước chuyển động theo chiều đứng từ dưới lên trên, cặn rơi từ trên xuống đáy bể Nước đã lắng trong được thu vào máng thu đặt xung quanh bể lắng và được đưa sang bể lọc Cặn tích lũy ở vùng chứa nén cặn được thải vào sân phơi bùn theo chu kì bằng ống và van xả cặn

Tiếp theo nước được dẫn vào bể lọc cát nhanh Tại đây nước được làm sạch thông qua lớp vật liệu lọc nhằm tách các hạt cặn nhỏ không lắng được trong bể lắng Khi lớp cát lọc được rửa để loại chất rắn đã lọc được và các hạt vật chất, nước rửa này sẽ được chuyển vào bể chứa nước rửa và tiếp tục được đưa vào sân phơi bùn

Cuối cùng nước từ bể lọc được đưa vào bể chứa nước sạch và khử trùng bằng clo để tiêu diệt các vi trùng còn lại mà các giai đoạn trên không thể khử trùng được hết

Nước từ bể chứa nước sạch được bơm vào mạng lưới và phân phối tới nơi tiêu dùng

Trang 31

Hình 2.2: Sơ đồ công nghệ xử lý nước cấp sinh hoạt từ nguồn nước ngầm

khu vực xã Châu Giang

Trang 32

Thuyết minh công nghệ:

2.6.1 Tháp làm thoáng

a Mục đích

Trong nước ngầm, sắt thường tồn tại ở dạng ion sắt hóa trị II trong thành phần của muối hòa tan như Fe(HCO3)2; FeSO4… hàm lượng sắt có trong nước ngầm thường cao và phân bố không đồng đều trong các lớp trầm tích dưới đất sâu Nước có hàm lượng sắt cao làm cho nước có mùi tanh và có màu vàng gây ảnh hưởng không tốt đến chất lượng nước sinh hoạt và ăn uống Hiện nay thì có ba nhóm phương pháp khử sắt thường áp dụng đó là:

+ Khử sắt bằng phương pháp làm thoáng

+ Khử sắt bằng hóa chất

+ Khử sắt theo 1 số cách khác như trao đổi ion hay dùng vi sinh

- Khử Fe bằng cách làm thoáng: Khử sắt bằng làm thoáng thực chất đó

là phương pháp làm giàu O2 để tạo điều kiện oxi hóa Fe2+ thành Fe3+, sau đó

Fe3+ thực hiện quá trình thủy phân tạo thành Fe(OH)3, rồi dùng bể lọc giữ lại

Làm thoáng thì gồm có:

+ Làm thoáng tự nhiên (làm thoáng đơn giản bề mặt lọc và làm thoáng bằng giàn mưa tự nhiên)

+ Làm thoáng nhân tạo (làm thoáng cưỡng bức)

Quá trình oxi hóa Fe2+ và thủy phân Fe3+ có thể diễn ra trong môi trường tự do, môi trường hạt hay xúc tác

- Khử Fe bằng hóa chất: Khi trong nước có hàm lượng tạp chất hữu cơ cao, các chất hữu cơ sẽ tạo ra dạng keo bảo vệ các ion sắt Khi đó muốn khử sắt phải phá vỡ được lớp màng hữu cơ bảo vệ bằng tác dụng của các chất oxi hóa mạnh như Clo, Ozon, KMnO4,…

Trang 33

- Một số biện pháp khác:

+ Lọc qua lớp vật liệu đặc biệt: các vật liệu đặc biệt có khả năng xúc tác, đẩy nhanh quá trình oxi hóa Fe2+ thành Fe3+, Fe3+ bị giữ lại trong tầng lọc Quá trình này diễn ra rất nhanh chóng và có hiệu quả cao Cát đen là một trong những chất có đặc tính như thế

+ Biện pháp trao đổi ion: phương pháp trao đổi ion được sử dụng khi kết hợp với quá trình khử cứng Khi sử dụng thiết bị trao đổi ion để khử sắt, nước ngầm không được tiếp xúc với không khí vì Fe3+

sẽ làm giảm khả năng trao đổi của các ionic Biện pháp này chỉ có hiệu quả khi khử nước ngầm có hàm lượng sắt thấp

+ Phương pháp vi sinh: một số loại vi sinh có khả năng oxi hóa sắt trong điều kiện mà quá trình oxi hóa hóa học xảy ra rất khó khăn Chúng ta cấy các mầm khuẩn trong lớp cát lọc của bể lọc, thông qua hoạt động của các

vi khuẩn thì sắt được loại ra khỏi nước Thường sử dụng thiết bị bể lọc chậm

để khử sắt

Mangan (Mn) thường tồn tại song song với sắt ở dạng ion hóa trị 2 trong nước ngầm Do vậy quá trình khử mangan thường được tiến hành đồng thời với quá trình khử sắt

b Chọn thiết bị

Chọn tháp làm thoáng là tháp làm thoáng bằng giàn mưa tự nhiên Giàn mưa là công trình làm thoáng tự nhiên, có khả năng thu được lượng oxi hòa tan bằng 5% lượng oxi bão hòa và có khả năng khử được 75 –

85 % lượng CO2 trong nước, nhưng lượng CO2 còn lại sau làm thoáng không xuống thấp hơn 5 – 6mg/l

Nhiệm vụ của giàn mưa là:

Trang 34

- Hòa tan O2 từ không khí vào nước để oxi hóa Fe2+ thành Fe3+, Mn2+thành Mn4+ dễ dàng kết tủa, lắng đọng để khử ra khỏi nước bằng lắng và lọc

- Khử khí CO2, H2S có trong nước, làm tăng pH của nước, tạo điều kiện thuận lợi và đẩy nhanh quá trình oxi hóa và thủy phân Fe và Mn, nâng cao công suất của các công trình lắng, lọc

- Tăng lượng O2 hòa tan trong nước, nâng cao thế oxi hóa khử của nước

để thực hiện dễ dàng các quá trình oxi hóa

Trang 35

+ Cường độ phun mưa từ 10 - 15 m3/m2.h

+ Hệ thống máng phân phối bao gồm: 1 máng chính hình chữ nhật, các máng phụ vuông góc với máng chính có tiết diện hình chữ V với các răng cưa

+ Nếu sàn phân phối bằng tôn thì lỗ khoan có d = 5mm Số lỗ tính toán

Trang 36

để lớp nước trên sàn luôn dày 50-70mm để đảm bảo phân phối đều nước trên toàn diện tích

+ Lớp vật liệu tiếp xúc có chức năng chia nước thành những màng mỏng xung quanh vật liệu tiếp xúc để tăng khả năng tiếp xúc giữa nước và không khí

+ Vật liệu tiếp xúc thường là cuội, sỏi, than cốc, than xỉ, có chiều dày

từ 30 - 40 cm

- Hệ thống thu, thoát khí và ngăn nước

Cửa chớp dùng để thu khí trời, đuổi CO2 ra khỏi giàn mưa, đồng thời đảm bảo nước không bắn ra ngoài Cửa chớp có thể bằng bê tông cốt thép hoặc bằng gỗ dày 25 mm, rộng 200mm, góc nghiêng giữa cửa chớp với mặt phẳng nằm ngang là 45o Khoảng cách giữa hai cửa chớp kế tiếp là 200m Các cửa chớp được bố trí ở xung quanh trên toàn bộ chiều cao của giàn mưa nơi

có bề mặt tiếp xúc với không khí

- Sàn và ống thu nước

Sàn thu nước đặt dưới đáy giàn mưa, có độ dốc i = 0,02 - 0,05 về phía ống dẫn nước xuống bể nước xuống bể lắng tiếp xúc Sàn làm bằng bê tông cốt thép Ngoài ra, giàn mưa còn có ống dẫn nước lên giàn mưa, ống dẫn nước xuống bể lắng tiếp xúc có lắp van, vòi nước và ống cao su để thau rửa

Định dạng
Số trang	72
Dung lượng	0,9 MB