thiết kế hệ thống nước cấp với công suất 1000m3/ngày đêm

trình bày về thiết kế hệ thống nước cấp với công suất 1000m3/ngày đêm

sẽ không thể tồn tại đợc Ngày nay nớc đợc thừa nhận nh một nguồn tài nguyênchiến lợc của mỗi quốc gia và đó là một trong những nguồn tài nguyên chủ chốtnhất của trái đất, đảm bảo sự an toàn thực phẩm, duy trì sự công bằng của các hệsinh thái và đảm bảo sự hoạt động của con ngời trong một thế giới đầy nhữngbiến động nhanh chóng về địa lý, xã hội và môi trờng Hội nghị môi trờng vàphát triển của liên hợp quốc năm 1992 tại Rio de Janeiro khẳng định “Tiền đềcho sự phồn vinh của dân tộc là nớc sạch’’.

Thị trấn Khánh Yên thuộc huyện Văn Bàn của tỉnh Lào Cai Thị trấn đó

đ-ợc quy hoạch và đang từng bớc đô thị hóa nhng cha có hệ thống cấp nớc sạchhoàn chỉnh Nguồn nớc tự chảy cha qua xử lý, lu lợng và áp lực cha đáp ứng yêucầu Chất lợng nớc cha qua xử lý không đảm bảo vệ sinh, ảnh hởng xấu tới sứckhỏe của nhân dân và nh vậy cũng ảnh hởng xấu đến đời sống, kinh tế và xã hội

Một đô thị trong thời kỳ đổi mới không thể không có hệ thống cấp nớcsạch Vì vậy việc đầu t cải tạo và mở rộng hệ thống cấp nớc thị trấn Khánh Yên

là rất cần thiết, đáp ứng nguyện vọng của nhân dân các dân tộc trong thị trấn Do

đó, Tôi đó chọn đề tài thiết kế hệ thống nớc cấp với công suất 1000m3/ngày.đêmtới thị trấn Khánh Yên nhằm mục đích nâng cao chất lợng nớc cấp, góp phần

đảm bảo đủ nớc, có chất lợng tốt để phục vụ cho mục đích ăn uống, sinh hoạt vàcác hoạt động giải trí của nhân dân trong thị trấn Đề tài hình thành dựa trên ph-

ơng pháp thu thập tài liệu, tính toán thiết kế, phân tích, tổng hợp các số liệu

PHầN 1: TổNG QUAN1.1 Tổng quan về nguồn nớc

Có thể khai thác các nguồn nớc thiên nhiên (thờng gọi là nớc thô) từ nớcmặt, nớc ngầm…để xử lý thành nđể xử lý thành nớc sạch để cung cấp

Thành phần và chất lợng của nớc bề mặt chịu nhiều ảnh hởng của các yếu

tố tự nhiên, nguồn gốc xuất xứ, các điều kiện môi trờng xung quanh và các tác

động của con ngời khi khai thác và sử dụng nguồn nớc

- Nớc mặt có các đăc trng là:

+ Chứa khí hoà tan đặc biệt là khí oxy

+ Chứa nhiều chất rắn lơ lửng, riêng trờng hợp nớc chứa trong các ao đầm,

hồ do sẩy ra quá trình lắng cặn nên chất rắn lơ lửng còn lại trong nớc có nồng độtơng đối thấp và chủ yếu ở dạng keo

+ Có hàm lợng chất hữu cơ cao

+ Có sự hiện diện của nhiều loại tảo

+ Chứa nhiều vi sinh vật

* Nớc ngầm

Nớc ngầm đợc khai thác từ những tầng chứa nớc dới đất, chất lợng nớcngầm phụ thuộc vào thành phần khoáng hoá và cấu trúc địa tầng mà nớc thấmqua Do vậy nớc chảy qua các địa tầng chứa cát và granit thờng có tính axit vàchứa ít chất khoáng Khi nớc ngầm chảy qua địa tầng chứa đá vôi thì nớc thờng

có độ cứng và độ kiềm hydrocacbonat cao Đặc trng chung của nớc ngầm là:

- Độ đục thấp

- Nhiệt độ và thành phần hoá học tơng đối ổn định

- Không có oxy nhng có thể chứa nhiều khí tan nh: CO2,H2S…để xử lý thành n

- Chứa nhiều khoáng chất hoà tan chủ yếu là sắt, mangan, canxi,magie, flo

- Không có hiện diện của vi sinh vật

* Nớc biển:

Nớc biển thờng có độ mặn rất cao (độ mặn ở Thái Bình Dơng là 32 – 35g/l) Hàm lợng muối trong nớc biển thay đổi theo mùa tùy theo vị trí địa lý nh:cửa sông gần bờ hay xa bờ, ngoài ra trong nớc biển còn chứa nhiều chất lơ lửng,càng gần bờ nồng độ càng tăng, chủ yếu là các phiêu sinh động thực vật

* Nớc nợ:

ở cửa sông và các vùng ven bờ biển, nơi gặp nhau của các dòng nớc ngọtchảy từ sông ra, các dòng chảy từ đất liền ra hòa trộn với nớc biển

* Nớc khoáng: Khai thác từ tầng dới sâu hay từ các suối do phun trào từ

lòng đất ra, nớc có chứa một vài nguyên tố ở nồng độ cao hơn nồng độ cho phép

đối với nớc uống nhng có tác dụng chữa bệnh

* Nớc chua phèn: Những nơi gần biển (ví dụ nh Đồng bằng sông Cửu

Long) ở nớc ta thờng có nớc chua phèn Nớc bị nhiễm phèn do tiếp xúc với đấtphèn, loại này giàu nguyên tố lu huỳnh ở dạng sunfua hay sunfat và một vàinguyên tố kim loại nh nhôm, sắt

* Nớc ma: nớc ma có thể xem nh nớc cất tự nhiên nhng không hoàn toàn

tinh khiết bởi vì nớc ma có thể bị ô nhiễm khí, bụi và thậm chí cả vi khuẩn cótrong không khí

1.2 Các thông số đánh giá chất lợng nớc

1.2.1 Chỉ tiêu vật lý

* Độ đục: Nớc nguyên chất là một môi trờng trong suốt và có khả năng

truyền ánh sáng tốt nhng khi trong nớc có các tạp chất huyền phù, chất rắn lơlửng, các vi sinh vật và cả các hóa chất hòa tan thì khả năng truyền ánh sáng củanớc giảm đi Dựa trên nguyên tắc đó ngời ta xác định độ đục của nớc

* Độ màu của nớc: Nớc nguyên chất không màu, nớc có màu là do có các

chất bẩn hòa tan trong nớc gây nên Màu thờng gặp trong nớc là màu vàng hoặcnâu

* Hàm lợng chất rắn trong nớc: Bao gồm tổng hàm lợng cặn lơ lửng TSS

(Total suspended solid), cặn lơ lửngSS (Suspended solid), chất rắn hòa tan trongnớc DS (Dissolved solid), chất rắn bay hơi VS (Volatile solid)

* Mùi, vị của nớc: các chất khí và chất hòa tan trong nớc làm cho nớc có

mùi vị Nớc thiên nhiên có thể có mùi đất, mùi tanh, mùi thối hoặc mùi đặc trngcủa các hóa chất hòa tan trong nớc nh mùi amoniac, mùi hydrosulfua…để xử lý thành n ớc cóNthể có vị mặn, ngọt, chát…để xử lý thành ntùy theo thành phần và hàm lợng các muối hòa tantrong nớc

* Độ phóng xạ trong nớc: Nớc nhiễm phóng xạ do sự phân hủy phóng xạ

trong nớc thờng có nguồn gốc từ các nguồn nớc thải

* Độ cứng của nớc: Là đại lợng biểu thị hàm lợng các ion canxi, mgie có

trong nớc Có ba loại độ cứng khi xử lý: độ cứng toàn phần, độ cứng tạm thời và

độ cứng vĩnh cửu

1.2.2 Các chỉ tiêu hóa học

* Hàm lợng oxy hòa tan DO (Dissolved oxygen): oxy hòa tan trong nớc

phụ thuộc vào các yếu tố nh ánh sáng, nhiệt độ, đặc tính của nguồn nớc bao gồmcác thành phần hóa học, vi sinh, thủy sinh Các nguồn nớc mặt có bề mặt thoángtiếp xúc trực tiếp với không khí nên thờng có hàm lợng oxy hòa tan cao Nớcngầm thờng có hàm lợng oxy hòa tan thấp do có các phản ứng oxy hóa khử xảy

ra trong lòng đất đã tiêu thụ một phần oxy

* Nhu cầu oxy hóa học COD (chemical oxygen demand): COD là một

đại lợng dùng để đánh giá sơ bộ mức độ nhiễm bẩn của nguồn nớc COD biểu thịcác lợng chất hữu cơ không thể bị oxy hóa bằng VSV

* Nhu cầu oxy sinh hóa BOD (Biological oxygen demand): BOD cũng

chỉ là một chỉ tiêu dùng để xác định mức độ nhiễm bẩn của nớc

* Các hợp chất của nito: Các hợp chất này thờng tồn tại dới dạng amoni,

nitrit, nitrat và cả dạng nguyên tố nito (N2)

* Các hợp chất sắt và mangan: Trong nớc ngầm tồn tại ở dạng hóa trị (II)

của các muối bicacbonat sunfat, clorua hòa tan, đôi khi sắt tồn tại trong keo củaaxit humic hoặc keo silic Cũng nh Fe, Mn thờng có trong nớc ngầm với hàm l-ợng nhỏ hơn

1.2.3 Các chỉ tiêu vi sinh

* Các vi trùng gây bệnh: Đó là các vi trùng trong nớc gây bệnh lỵ, thơng

hàn, dịch tả, bại liệt…để xử lý thành n Việc xác định sự có mặt của các vi trùng gây bệnh thờngrất khó và mất nhiều thời gian do sự đa dạng về chủng loại Vì vậy trong thực tếthờng áp dụng phơng pháp xác định chỉ số vi trùng đặc trng Việc xác định số l-ợng vi khuẩn Ecoli thờng đơn giản và nhanh chóng cho nên loại vi khuẩn này đ-

ợc chọn làm vi khuẩn đặc trng cho việc xác định mức nhiễm bẩn do vi trùng gâybệnh trong nớc

* Các loại rong, tảo: Các loại rong, tảo phát triển trong nớc làm cho nớc

nhiễm bẩn chất hữu cơ và làm cho nớc có màu xanh Trong kỹ thuật xử lý nớccấp các loại tảo thờng đi qua bể lắng và đọng lại trên bề mặt lọc làm cho tổn thất

áp lực trong bể tăng nhanh và thời gian giữa hai lần rửa loc ngắn đi Khi pháttriển trong đờng ống dẫn nớc rong tảo có thể làm tắc ống, tạo ra các chất gâymùi vị trong nớc

1.3 Tiªu chuÈn vÒ chÊt lîng níc cÊp.

B¶ng1: Tiªu chuÈn vÖ sinh cña níc cÊp cho ¨n uèng vµ sinh ho¹t 505BHYT/Q§ ban

mg/LNaCl

mg/Lmg/Lmg/Lmg/Lmg/Lmg/Lmg/Lmg/Lmg/Lmg/Lmg/Lmg/Lmg/Lmg/Lmg/Lmg/L

6,5-8,5

>30

<100

500500

4002500,5-2

031000,210,30,1200400000,050,005

6,5-8,5

>25

<100

100500

5002502-4

031000,210,50,1200400000,050,005

0,11,50,050,0010,0100

Bảng 2: Tiêu chuẩn chất lợng nớc dùng trong ăn uống và sinh hoạt của tổ chức Y tế

thế giới WTO.

L1

Sắt toàn phầnCanxi

Magie

Độ cứng CaCO3

CloSulphatMangan

6,5-8,5500Cha có quy định0,1

7530-1501002002000,05

ĐồngCacbon clorofomHydro sulphuaChì

Thủy ngânNikenPhenol và các dẫn xuất

SelenKẽmBạcNitratFloruaFecal coliforms N/100ml

Cha có quy định50

Cha có quy địnhCha có quy định10

Cha có quy địnhCha có quy định50

Cha có quy địnhCha có quy định100

1Cha có quy định1

10100Cha có quy định

Đơn vị mg/l0,6-1,70

đổi theo mùa, bằng các qua trình xử lý sơ bộ

- Lựa chon công nghệ xử lý nớc trớc hết đợc tiến hành trong phòng thínghiệm để tìm ra các thông số tối u và hóa chất sử dụng, liều lợng sử dụng, chấtxúc tác, độ pH…để xử lý thành n sau đó để đánh giá các thông số thiết kế và các điều kiện vậnhành tối u, thử nghiệm công nghệ trên mô hình thực nghiệm là cần thiết Tuy

- Các vấn đề trên cần đề cập đến khi thiết kế quá trình xử lý nớc bao gồm:+ Chất lợng nớc thô, yêu cầu và tiêu chuẩn của nớc sau xử lý Dựa vào các

số liệu đã có so sánh chất lợng nớc thô và nớc sau xử lý để quyết định cần táchgì ra khỏi nớc, chọn các thông số chính về chất lợng nớc và đa ra kỹ thuật xử lý

cụ thể, chọn hóa chất và liều lợng hóa chất cần dùng, tối u hóa các điều kiện vậnhành cho từng bớc xử lý và sắp xếp các bớc xử lý cho thật hợp lý

- Ngăn ngừa sự phát triển của tảo

+ Sử sụng hóa chất để diệt tảo nh: CuSO4 nồng độ 0,1  10mg/L, hóa chấtcủa clo nồng độ 0,3 đến 1,0mg/Na2SO4, chất diệt cỏ 2,4D…để xử lý thành nkhi đa các loại hóachất vào nớc tảo sẽ bị hủy diệt và lắng xuống đáy hồ Tuy nhiên đây không phải

là biện pháp tối u để sản xuất nớc sinh hoạt

+ Giảm các chất dinh dỡng cho tảo trong nớc

Các chất dinh dỡng nh nito, phôtphat trong nớc đợc giảm bằng cách ngănngừa việc thải nớc sinh hoạt, chất thải của ngời và động vật cũng nh các chất thảicông nghiệp có chứa NH4+, NO3-, PO43- vào nguồn nớc hoặc trớc khi thải cácnguồn nớc đó vào hồ phải xử lý tách chúng ra khỏi nớc thải

b Quá trình oxy hóa sơ bộ

- Quá trình oxy hóa sơ bộ có tác dụng nâng cao hiệu suất của các quá trìnhtiếp theo nh khử phenol mà trong quá trình keo tụ không thể khử đợc, tăng hiệusuất tách trong quá trình tiếp theo, giảm số lợng tảo trong nớc, tăng hàm lợngtích tụ cặn bẩn trong cột lọc, tăng cờng độ trong quá trình keo tụ tạo bông vớicác tạp chất nh đất, vi trùng, tảo, chất mùn humic, tăng chất lợng nớc lọc

- Trong xử lý nớc uống ngời ta thờng dùng ozon là chất oxy hóa Do đặctính oxy hóa của ôzon mạnh nên trong xử lý nớc ozon dùng nhiều mục đích: khửtrùng, oxy hóa sắt và mangan, loại bỏ tảo…để xử lý thành n

1.4.2.2 Xử lý nớc ngầm.

- Chất lợng nớc ngầm phụ thuộc vào nguồn gốc của nớc ngầm, cấu trúc

địa tầng của khu vực và chiều sâu địa tầng nơi khai thác nớc Chia làm hai loại

n-ớc ngầm:

Fe≤9mg/l Cl2,Ca(OH)2,

phènFe≥9mg/l

vôi

Làm thoángtự nhiên hoặc cưỡng bức

Làm thoáng đơn

Lắng tiếp xúc

Trộn

Thành phần và chất lợng nớc bề mặt phụ thuộc vào chất lợng của nguồn

n-ớc, môi trờng tự nhiên, bản chất của nớc thải và chất thải vào nguồn nớc…để xử lý thành n Cácthông số chính cần quan tâm đến nớc bề mặt bao gồm: chất lợng về mặt vi trùnghọc, chất lợng thành phần huyền phù và độ pH Chất hữu cơ (độ màu), hàm lợng

Fe, Mn…để xử lý thành n

- Đối với nớc sông suối, ở thợng nguồn sạch hơn so với nơi đông dân c,trong trờng hợp nớc rất sạch vẫn phải khử trùng bằng nớc clo, nớc bề mặt cần có

đủ thời gian lu để lắng các chất vô cơ và các chất mùn, làm trong nớc

- Các xử lý sơ bộ đối với nớc bề mặt rất quan trọng, nếu nớc nhiều rongtảo thì nhất thiết phải xử lý rong tảo trớc khi cho vào xử lý

-Có thể cho bột cacbon hoạt tính trớc quá trình lắng lọc cát nhanh để khửmùi vị

- Công nghệ xử lý nớc bề mặt thay đổi theo thời gian vì chất lợng nớc bề mặtthờng thay đổi theo mùa và nhu cầu nớc sinh hoạt cũng thay đổi theo thời gian

- Các khả năng xử lý nớc bề mặt thờng dùng là lọc ngầm qua đất, vi lọckhử tảo, ozon hóa và lọc, khử trùng Với nớc hồ sạch chỉ cần keo tụ tạo bông, lọc

và khử trùng Với nớc sông thờng cho lắng lọc qua đất, ôxy hóa bằng ozon, lọcqua than hoạt tính và khử trùng Với nớc sông bình thờng thì ôxy hóa sơ bộ, keo

tụ, tạo bông, lắng, lọc qua than hoạt tính và khử trùng

Trạm bơm II

Mạng lưới cấp nước

Bể chứa nước sạch

xö lý chÊt keo tô

ChÊt keo tô

Hình 2 : Công nghệ xử lý nớc mặt

1.4.3 Một số phơng pháp chủ yếu xử lý nớc cấp cho sinh hoạt.

1.4.3.1 Phơng pháp lắng.

Giai đoạn lắng giữ lại phần lớn (80%) các hạt cặn trong nớc Bể lắng hoạt

động dựa trên nguyên tắc sau: Nớc chảy từ từ qua bể, dới tác dụng của trọng lực,bản thân các hạt cặn sẽ rơi xuống đáy bể Theo phơng pháp chuyển động của nớcngời ta chọn ra hai loại bể lắng

a Bể lắng đứng

Trong bể lắng đứng, nớc chuyển động theo phơng thẳng đứng từ dới lênvới tốc độ 0,5 10-3 đến 0,7.10-3 m/s còn cặn lắng xuống đáy bể và đợc xả rangoài

Bể lắng đứng thờng có mặt bằng hình vuông hoặc hình tròn, đợc sử dụngvào trạm có công suất nhỏ

Mạng lới cấp nớc

D

h3 (5) (6)

(7)

sang bể lọc nhanh (4)

Nớc từ bể trộn tới H2=H1 (

(3)

h1 (8)

40-60o

Hình 3: Sơ đồ hoạt động bể lắng đứng.

Chú thích:

(1) Năng phản ứng xoáy

(2) Vùng lắng

(3) Vùng chứa cặn

(4) Vòi phun

(6) Máng thu

(7) ống nớc ra

(8) ống xả cặn

Nguyên lý hoạt động

Nớc chảy vào ống phun trung tâm giữa bể (ngăn phản ứng) đi xuống dới vào bể lắng Nớc chuyển động theo chiều từ dới lên trên, cặn rơi từ trên xuống

đáy bể Nớc đã lắng trong đợc thu vào máng vòng bố trí xung quanh thành bể và

đa sang bể lọc

b Bể lắng ngang

So với bể lắng đứng thì hiệu quả làm việc của bể lắng ngang đạt cao hơn, nớc chảy vào một đầu, chuyển động ở bên trong bể theo chiều ngang và chảy ra

ở đầu kia của bể với tốc độ 0,005 đến 0,01 m/s

(1)

(2)

Nớc chảy vào vùng lắng, khi đó các hạt cặn có khối lợng riêng lớn hơn

n-ớc, nó sẽ tách ra khỏi nớc và lắng xuống vùng chứa cặn và đợc xả ra ngoài

Ngoài hai loại bể trên ngời ta còn dung bể lắng ly tâm và bể lắng trongvới tầng cặn lơ lửng

1.4.3.2 Phơng pháp lọc

Lọc là một quá trình làm sạch nớc thông qua lớp vật liệu lọc nhằm táchcác hạt cặn lơ lửng, các thể keo tụ và ngay cả vi sinh vật trong nớc Kết quả làsau quá trình lọc nớc sẽ có đợc chất lợng tốt hơn cả về mặt vật lý, hoá học, sinhhọc Ta thờng gặp các loại bể sau:

a Bể lọc nhanh

Tốc độ lọc rất nhanh khoảng 6 đến 10 m/h Trong bể lọc nhanh cặn đợcgiữ lại nhờ lực kết dính của nó với các hạt cát lọc Do đó tốc độ lọc lớn nên bểchóng bị nhiễm bẩn nên phải rửa luôn (1 đến 2 lần trong ngày) Việc rửa bể đợccơ giới hoá, ngời ta bơm nớc cho chảy ngợc chiều khi lọc với tốc độ lớn gấp 7

đến 10 lần khi lọc (đôi khi thổi thêm không khí) làm cho cát lọc bị sục lên, cặn

(4)

bẩn tách ra khỏi cát và đợc cuốn vào máng ở phía trên rồi đợc xả vào hệ thốngthoát nớc Bể chiếm ít diện tích và đợc sử dụng phổ biến hiện nay trong các nhàmáy nớc.

b Bể lọc chậm

Nớc lọc qua bể lọc chậm khoảng 0,2 đến 0,5 m/h Trên bề mặt lớp cát lọchình thành lớp màng cặn, có tác dụng hấp thụ các hạt keo cặn và vi khuẩn trongnớc Các yếu tố ảnh hởng đến quá trình lọc là kích thớc của hạt cát, cát càng nhỏthì nhanh tắc, trái lại cát càng lớn thì những hạt lơ lửng nhỏ không giữ lại đợc.Ngoài tốc độ lọc, thời gian cũng ảnh hởng đến hiệu quả lọc Bể lọc chậm có kếtquả rất tốt, hiệu quả làm sạch nớc cao, loại trừ đợc 95 – 99 % cặn bẩn và vikhuẩn có trong nớc, lọc đợc nớc tự nhiên không cần xử lý hoá chất, không đòihỏi thiết bị phức tạp Nhng bể chiếm nhiều diện tích, khối lợng xây dựng lớn,khó khăn trong việc cơ giới hoá và tự động hoá quá trình rửa lọc, chỉ thích hợpvới trạm bơm công suất nhỏ

Ngoài ra, ngời ta còn sử dụng các loại bể lọc nh bể lọc hai chiều, bể lọchạt thô, bể lọc áp lực, bể lọc tiếp xúc

1.4.3.3 Phơng pháp khử sắt

Trong thiên nhiên, sắt tồn tại dới nhiều dạng khác nhau Trong nớc ngầmsắt thờng tồn tại ở dạng ion sắt hoá trị (II), là thành phần của muối hoà tan nh bicacbonat, sunfat, clorua

Có nhiều phơng pháp để khử sắt, nhng tất cả các phơng pháp đều dựa trênnguyên tắc chuyển Fe (II) ở dạng hoà tan trong nớc sang dạng Fe (III) kết tủa,sau đó để lắng và lọc Phổ biến nhất hiện nay là phơng pháp khử sắt bằng làmthoáng

Nguyên tắc của phơng pháp này là trộn nớc với không khí Muốn vậy ngời

ta phun nớc lên các giàn ma hoặc bơm nớc lên các tháp làm thoáng với mục đíchlàm cho oxi của không khí thực hiện phản ứng oxy hoá với Fe (II) tạo ra dạng Fe(III) kết tủa Có thể tóm tắt các phản ứng:

Fe(HCO3)2 + 2H2O Fe(OH)2 + 2H2CO3

H2CO3 CO2 + H2O 4Fe(OH)2 + 2H2O + O2   4Fe(OH)3

Fe(OH)3 kết tủa màu vàng

Phơng pháp này rất đơn giản ở đây không cần phun nớc mà chỉ cần cho

n-ớc tràn qua miệng ống đặt cao hơn bể lọc chừng 0.5m Dần dần trên bề mặt cáchạt cát lọc sẽ tạo thành một lớp màng có cấu tạo từ các hợp chất của sắt, màngnày có tác dụng xúc tác đối với quá trình phản ứng oxy hóa và thủy ngân Fe xảy

ra trong lớp cát lọc Tuy vậy phơng pháp này chỉ sử dụng đợc khi nớc ngầm có

Fe < 9mg/l pH > 6,8 và tỉ lệ Fe3+/Fe tổng số trong nớc lọc không vợt quá 30%tức là đảm bảo những điều kiện để tạo thành lớp màng xúc tác Khi nớc nguồn

có độ kiềm hoặc pH thấp ngời ta đa thêm vôi vào để kiểm hóa nớc

1.4.3.4 Phơng pháp keo tụ.

a Keo tụ bằng các chất điện ly đơn giản

Bản chất của phơng pháp là cho vào nớc các chất điện ly ở dạng ion đơngiản ngợc dấu Khi nồng độ các ion ngợc dấu tăng lên thì càng có nhiều ion đợcchuyển từ lớp khuyếch tán vào lớp điện tích kém, dẫn tới việc giảm điện thế zeta,

đồng thời lực đẩy tĩnh điện cũng giảm đi.Nhờ chuyển động Brow các hạt keo với

điện tích nhỏ khi va chạm dễ kết dính bằng lực hút phân tử Van der Walls, tạolên các bông cặn lớn hơn Khi kích thớc của bông cặn đạt đến 1m thì chuyển

động Brow hết tác dụng Đây là phơng pháp có hiệu quả cao nhng đòi hỏi liều ợng chất điện ly cho vào nớc phải thật chính xác Vì vậy phơng pháp này ít đợc

l-sử dụng

b Keo tụ bằng hệ keo ng ợc dấu

Trong quá trình này ngời ta sử dụng muối nhôm sắt hoặc sắt (III), còn gọi

là phèn nhôm hoặc sắt làm chất keo tụ, đây là hai loại hóa chất rất thông dụngtrong xử lý nớc cấp, nhất là xử lý nớc sinh hoạt Chất keo tụ thờng sử sụng nh:

Al2SO3, Fe2(SO4)3, FeSO4, AlCl3, FeCl3 Để hiệu quả tách phèn tốt cần đạt đợcmột số điều kiện cần thiết

+ Nớc có pH > 7,0

+ Thêm một lợng Ca(OH)2 nếu thấy cần thiết

+ Nhiệt độ của nớc ở khoảng 20 - 30oc

+ Tìm lợng phèn thích hợp với độ đục (test phèn)

+ Có đủ thời gian cho cặn lắng

Phơng pháp làm mềm bằng kết tủa

Tác nhân làm mềm nớc thờng sử dụng là vôi hoặc soda Sự lựa chọn tácnhân này hay tác nhân kia là phụ thuộc vào chất lợng nguồn nớc và tính toánkinh tế Khi độ kiềm cacbonat chiếm u thế, quá trình làm mềm có thể thực hiệnbằng cách tăng pH và cả CaCO3, Mg(OH)2 đều kết tủa Khi độ kiềm cacbonatquá thấp, hàm lợng cacbonat phải đợc bổ sung bằng bột soda

Các phản ứng:

Ca(OH)2 = CaCO3 + H2O

Ca(HCO3) + Ca(OH)2 = 2CaCO3 + H2O

Mg(HCO3)2 + 2Ca(OH)2 = Mg(OH)2 + 2Ca(CO3) + H2O

MgSO4 + Ca(OH)2 = Mg(OH)2 + CaSO4

Quá trình làm mềm nớc bằng vôi – soda

Khi độ kiềm cacbonat không đủ để phản ứng với vôi thì cần phải cung cấp

từ nguồn bên ngoài, thông thờng sử dụng soda bột Na2CO3 Phơng trình phảnứng:

CaSO4 + Na2CO3 = CaCO3 + Na2SO4

Quá trình làm mềm bằng xút

Xút cũng đợc sử dụng khi độ cứng cacbonat không đủ để phản ứng vớivôi Sự lựa chọn giữa soda bột và xút không chỉ phụ thuộc vào lý do kinh tế màcòn phụ thuộc vào các yếu tố nh vận hành dễ dàng hệ thống xử lý và hàm lợngmagiê trong nguồn nớc

Các phản ứng:

CO2 + 2NaOH = Na2CO3 + H2O

Ca(HCO3)2 + 2NaOH = CaCO3 + Na2CO3 +2H2O

Mg(HCO3)2 + 2NaOH = Mg(OH)2 + Na2CO3 + H2O

MgSO4 + 2NaOH = Mg(OH)2 + Na2SO4

CaSO4 + Na2CO3 = CaCO3 + Na2SO4

1.4.3.6 Phơng pháp khử khuẩn.

Khử khuẩn nớc là giai đoạn cuối cùng trong quá trình xử lý nớc dùng ănuống và sinh hoạt Sau khi đã đánh phèn, lắng lọc, nớc đã giảm nhiều vi khuẩn

nhng cha hết do đó phải khử khuẩn trớc khi dùng Chúng ta có rất nhiều phơngpháp để khử khuẩn nh: phơng pháp vật lý, phơng pháp hóa học.

* Phơng pháp dùng tia tử ngoại: Nớc cần khử trùng cho chảy qua thiết

bị trong đó có đặt các đèn bức xạ tia tử ngoại Tùy thuộc vào cờng độ bức xạ, sốlợng vi sinh có trong nguồn nớc và thời gian lu trong thiết bị mà chất lợng nớc rakhỏi thiết bị có mức độ khử trùng cao hay thấp Phơng pháp này đơn giản nhngthiết bị đắt tiền hay hỏng và tốn điện (10-30kw/1000m3 nớc) và hiệu quả bị hạnchế khi trong nớc có tạp chất hữu cơ và các cặn lơ lửng

Khử trùng bằng sóng siêu âm.

Khử trùng bằng sóng siêu âm là một phơng pháp khử trùng triệt để nhngtốn kém Ngời ta dùng sóng siêu âm có cờng độ tác dụng không nhỏ hơn 2w/cm2

trong thời gian 5 phút Trong điều kiện đó toàn bộ vi sinh vật có trong nớc bị tiêudiệt

* Khử trùng bằng phơng pháp lọc

Đem nớc lọc qua lớp lọc có kích thớc khe lọc nhỏ hơn 1#m thì có thể loạitrừ đợc chúng ra khỏi nguồn nớc Lớp lọc trong trờng hợp này thờng là vật liệusành, sứ, xốp có khe hở cực nhỏ

b Ph ơng pháp hóa học

Đây là phơng pháp đợc dùng rộng rãi trong và ngoài nớc Tuy nhiên ờng gây mùi khó chịu cho ngời dùng nớc, mặc dù nguồn nớc rất an toàn

th-* Khử khuẩn bằng clo: Khử khuẩn bằng clo là phơng pháp phổ biến

nhất, đã áp dụng từ lâu, hiện nay là phơng pháp thịnh hành hơn cả Clo dùng đểkhử khuẩn có thể ở dạng sau: nớc giaven, clo dạng khí hoặc dạng bột nhcloranin, clorua vôi Tác dụng khử khuẩn của clo là làm tăng thế năng oxy hóa.Khi cho clo vào nớc vì thế năng oxy hóa tăng lên nhờ đó nguyên sinh chất của tế

bào vi khuẩn bị oxy hóa, clo vào nớc tạo ra axit hypoclorit HOCl, axit này khôngbền vững, phân chia thành HCl và O2 Oxy đợc tạo ra sẽ tác dụng lên vi khuẩn.

Cl2+H2O=2HOCl

2HOCl=2HCl+O2

Mặt khác clo cũng tác dụng trực tiếp tác dụng lên tế bào vi khuẩn và kếthợp với các chất có trong nguyên sinh chất của tế bào làm cho vi khuẩn chết.Với hệ thống cấp nớc sinh hoạt lợng clo d để ngăn ngừa sự nhiễm bẩn trở lại th-ờng lấy từ 0,2 đến 0,3mg/l tính theo clo tự do

* Khử sắt bằng vôi: Phơng pháp này áp dụng cho cả nớc mặt và nớc

ngầm Khi cho vôi vào nớc, độ pH của nớc tăng lên ở điều kiện giàu ion OH-,các ion Fe2+ thủy phân nhanh chóng thành Fe(OH)2 và lắng xuống một phần, thếoxy hóa khử tiêu biểu của hệ Fe(OH)2, Fe(OH)3 giảm xuống Do đó Fe(II) dễdàng chuyển hóa thanh Fe(III) Sắt (III) hydroxit kết tụ thành bông cặn, lắngtrong bể lắng và có thể dễ dàng tách ra khỏi nớc

Phần 2: ĐốI TƯợNG CấP NƯớC Và LựA CHọN CÔNG NGHệ.

2.1 Đối tợng cấp nớc.

2.1.1 Đặc điểm tự nhiên và hiện trạng.

a Đặc điểm tự nhiên

Khánh yên là thị trấn huyện lỵ của huyện Văn Bàn-tỉnh Lào Cai Thị trấn

đợc hình thành từ thời Pháp thuộc với tổng diện tích: 595ha

+ Phía bắc giáp với núi cao

+ Phía nam giáp với xã Khánh Yên Thợng

+ Phía đông giáp với xã Tân Cơng

+ Phía tây giáp với xã Làng Giàng

Thị trấn Khánh Yên nằm trên trục lộ 279 là đờng liên huyện Bảo Hà-ThanUyên Cách Sông Hồng 20km, cách đờng xe lửa Hà Nội - Lào Cai 24km về phía

đông và cách khu công nghiệp Tằng Lỏong 45km

Thị trấn Khánh Yên có địa hình tơng đối bằng phẳng, độ dốc bình quân15%, xây dựng thuận lợi Có thể chia làm hai cấp, với độ chênh lệch từ 7 đến10m

Khí hậu Khánh Yên nằm trong vùng khí hậu nhiệt đới, ảnh hởng của khíhậu Tây Bắc nhiệt đới gió mùa.

- Diện tich toàn thị trấn: 595ha

* Dân số: Dân số hiện nay là 5000 ngời

2.1.2 Thực trạng hiện nay về sử dụng nớc sinh hoạt tại thị trấn Khánh Yên-Văn Bàn.

Từ năm 1980 trở về trớc, dân c thị trấn Khánh Yên rất tha thớt do nguồnnớc rất khan hiếm Khu vực thị trấn và lân cận có mỏ Felspar và mỏ sắt nên nếu

đào giếng khơi thi sẽ không có nớc hoặc là có ít nớc chứa cặn bẩn, gỉ sắt màuvàng sẫm

- Nguồn nớc chủ yếu là nguồn nớc ma, nớc từ các khe núi với trữ lợng rấtnhỏ lẻ, phụ thuộc vào mùa ma

- Năm 1980 thị trấn đa vào sử dụng một hệ thống dẫn nớc tự chảy từnguồn Nậm Xỏm về thị trấn gồm có họng thu, hố thu nớc đầu nguồn, ống truyềntải bằng ống gang 200 dài 1731 m từ hố thu về đồi Cóc (phía sau UBNDhuyện)

- Do đặc điểm của hệ thống này là hệ thống dẫn nớc thô tử chảy để dùngtrực tiếp không qua xử lý, vật liệu chắp vá không đợc bảo dỡng thờng xuyên,thời gian sử dụng đã lâu năm nên các mối nối và van khóa đã bị rò rỉ nhiều, đờngống bị lắng cặn giảm tiết diện dẫn nớc Mặt khác đờng ống bị chôn lấp quá sâu

do nhiều lần tôn nền đờng nên không thể đào bới và sửa chữa đợc Mùa ma lũ,

công trình thu nớc đầu nguồn bị xói lở, cây củi, xác súc vật chết…để xử lý thành nTrôi nổi trànqua hố thu, nớc rất đục có khi hàng tuần không sử dụng đợc Nhiều cơ quan, hộgia đình phải mua nớc chở bằng ô tô đến.

- Năm 1995 Thị trấn xây dựng một bể chứa (bể 4 van) ở đồi Cóc và cải tạo

đầu nguồn bằng cách xây dựng thêm một đầu mối lấy nớc ở nguồn Nậm Đén

- Do lu lợng và áp lực nớc hạn chế nên hiện nay hệ thống này chỉ đa tới

118 vòi, điều hành van khóa để cấp làm ba lần trong ngày (trong đó có 50 vòi do

ở chỗ cao nên nớc đến thất thờng)

2.1.3 Nguồn cung cấp nớc.

* Nớc ngầm ở Khánh Yên cha đợc thăm dò và đánh giá trữ lợng, để tìmnguồn nớc ngầm phục vụ cấp nớc cho nhu cầu sinh hoạt với công suất nhỏ màphải đầu t nhiều trăm triệu đồng để khoan thăm dò là việc cha làm đợc

* Nguồn nớc khe suối: Bắt nguồn từ trong núi và chảy lộ thiên thanh cáckhe suối Thị trấn Khánh Yên có suối Nậm Đén là tiêu biểu

- Sau đây là mẫu nớc suối Nậm Đén đợc phân tích:

PbCặn tổng cộng (105o)Cặn hoà tan (105o)Cặn không tan (105o)Oxy hoà tan

CO2 tự do

H2SNaClHgAs

7,111,560,0030,701,6400,270,0430,008574987,00,0150,0040,005

0,70,0030,001

0,0016

- Lu lợng về mùa khô đạt 20l/s Chất lợng nớc về mùa khô qua mẫu phântích đạt tiêu chuẩn lý hóa Vào mùa ma lũ chất lợng nớc rất đục, hàm lợng chấtlơ lửng lớn hơn 1000mg/L, không sử dụng trực tiếp đợc

- Chất lợng nớc suối chỉ cần qua dây chuyền xử lý là đạt tiêu chuẩn cấp

n-ớc cho sinh hoạt Trên cơ sở đánh giá u, nhợc điểm của nguồn nn-ớc kể trên, Tôichọn nguồn nớc suối Nậm Đén làm nguồn cung cấp nớc cho thị trấn

2.2 Lựa chọn công nghệ và quy mô xử lý.

2.2.1.Các công nghệ nghiên cứu trong nớc.

H×nh 5: C«ng nghÖ xö lý níc dùa trªn c¬ së c¸c qu¸ tr×nh tù nhiªn.

H×nh 6:Mét sè d©y chuyÒn xö lý níc mÆt víi hµm lîng cÆn < 2500 mg/L.

* Nguyên tắc hoạt động: Nguồn nớc đợc bơm nên từ khe suối qua lới

chắn để lọc những rác có kích thớc lớn Sau đó nớc đa tới bể khuấy trộn và chophèn vào, tiếp sau đó nứơc đợc đa tới bể lắng nhằm mục đích lắng những cặnbẩn, sau công đoạn lắng nớc đợc đa tới bể lọc nhanh Lợng nớc sau đó sẽ đợckhử trùng và đa tới bể chứa rồi đợc đa vào trạm bơm II, cuối cùng nớc đợc đavào mạng lới cấp nớc

Phần 3: Tính toán các thiết bị chính3.1.Tính cân bằng vật chất

3.1.1 Nhu cầu về xử dụng nớc tại thị trấn Khánh Yên

- Dân số tại thị trấn là: 5000 ngời (16/02/2005)

- Căn cứ vào thực tế phân bố dân c của thị trấn, mức độ tiện nghi của các ngôi nhà và tập quán ding nớc của địa phơng Tiêu chuẩn dùng nớc sinh hoạt trung bình cho một ngời là: 100 lít/ ngày đêm

- Dân số thị trấn đợc cấp với tiêu chuẩn trên: 80%

* Bao gồm:

+ Cấp nớc cho sinh hoạt

+ Cấp nớc cho công cộng và dịch vụ thơng mại

+ Cấp nớc cho công nghiệp

+ Nớc dự phòng và rò rỉ, thất thoát

+ Nớc dùng cho nhà máy nớc

3.1.2 Tiền hao hoá chất

* Tiền clo trong một năm

- Lợng clo cho vào là: 3mg/l = 3 x 10-6 x 103 = 0,003 kg/m3

- Vậy lợng clo cần dùng trong một năm là:

Q

K m V

a





a: Lµ chiÒu réng khe hë gi÷a hai song ch¾n : a= 40mm

d: Lµ chiÒu réng cña song ( d= 10mm)

1

40 10

1, 25 40

- TÝnh sè thanh cña song ch¾n:

Gäi sè khe hë gi÷a c¸c song ch¾n lµ n

VËy sè thanh cña song lµ (n-1)