THIẾT KẾ LẮP ĐẶT HỆ THỐNG CẤP NƯỚC QUY MÔ HỘ GIA ĐÌNH

Tiến hành thí nghiệm Jartest trong phòng thí nghiệm để xác định liều lượng phèn nhôm và xút NaOH phục vụ cho việc vận hành mô hình xử lý nước cấp.. 2.3 Tiêu chuẩn chất lượng nước thô làm

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CẦN THƠ KHOA MÔI TRƯỜNG VÀ TÀI NGUYÊN THIÊN NHIÊN

….…   ……

LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC NGÀNH KỸ THUẬT MÔI TRƯỜNG

THIẾT KẾ - LẮP ĐẶT HỆ THỐNG CẤP NƯỚC

QUI MÔ HỘ GIA ĐÌNH

Cán bộ hướng dẫn: Sinh viên thực hiện:

Cần Thơ, tháng 11 năm 2015

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CẦN THƠ KHOA MÔI TRƯỜNG VÀ TÀI NGUYÊN THIÊN NHIÊN

….…   ……

LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC NGÀNH KỸ THUẬT MÔI TRƯỜNG

THIẾT KẾ - LẮP ĐẶT HỆ THỐNG CẤP NƯỚC

QUI MÔ HỘ GIA ĐÌNH

Cán bộ hướng dẫn: Sinh viên thực hiện:

XÁC NHẬN CỦA CÁN BỘ HƯỚNG DẪN

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

LỜI CẢM TẠ

Tôi xin chân thành gửi lời cảm ơn đến:

Ban Giám Hiệu Trường Đại Học Cần Thơ

Ban chủ nhiệm Khoa Môi Trường và Tài Nguyên Thiên Nhiên

Bộ môn Kỹ thuật môi Trường và ban quản lí phòng thí nghiệm Kỹ thuật môi trường

Xin chân thành cảm ơn tập thể quý thầy cô trong Khoa Môi Trường và Tài Nguyên

Thiên Nhiên cùng tất cả các bạn sinh viên lớp Kỹ Thuật Môi Trường K38 đã tạo điều

kiện cho tôi hoàn thành đề tài luận văn tốt nghiệp

Tôi vô cùng biết ơn gia đình, bạn bè đã hỗ trợ, động viên và khích lệ để tôi hoàn thành

đề tài được tốt

Và đặc biệt chân thành gửi lời cám ơn anh thầy Nguyễn Văn Tuyến_ Cán bộ hướng

dẫn đề tài, đã tận tình giúp đỡ trong suốt thời gian thực hiện đề tài

Cần Thơ, ngày 27 tháng 11 năm 2015

QUÁCH THỊ THU TRANG

TÓM TẮT

Theo Viện Khoa học xã hội vùng Nam Bộ, nguồn nước mặt tại nhiều tỉnh, thành phố ở Đồng bằng sông Cửu Long (ĐBSCL) hiện ô nhiễm nghiêm trọng do sự phát triển nhanh của các dự án công nghiệp và đô thị hóa Tình trạng ô nhiễm nguồn nước tại khu vực Đồng bằng sông Cửu Long do chất thải sản xuất, sinh hoạt trong thời gian qua đang trong tình trạng báo động, ảnh hưởng đến chất lượng sống của người dân và sự phát triển bền vững của khu vực này Trước tình trạng nguồn nước bị ô nhiễm, nhiều công trình cấp nước máy được đầu tư nhưng không đủ phục vụ người dân

Đề tài “Thiết kế – lắp đặt hệ thống cấp nước qui mô hộ gia đình” được thực hiện nhằm đánh giá chất lượng nước sinh hoạt để thiết kế hệ thống cấp nước cho hộ dân Tiến trình của công việc bao gồm lấy mẫu và phân tích chất lượng nước đầu vào, làm thí nghiệm Jartest đầu vào, lựa chọn phương án thiết kế, vận hành mô hình và đánh giá chất lượng đầu ra Từ đó thiết kế mô hình cấp nước cho qui mô hộ gia đình

Sau quá trình lấy mẫu, phân tích mẫu, đưa ra phương án thiết kế và tính toán các công trình đơn vị trong hệ thống cấp nước đã hoàn tất Theo hiệu suất xử lý của hệ thống, thì kết quả đầu ra của hệ thống xử lý nước cấp phục vụ cho sinh hoạt với quy mô hộ gia đình đạt theo QCVN 02:2009/BYT

TRANG CAM KẾT KẾT QUẢ

Tôi xin cam kết luận văn này đƣợc hoàn thành dựa trên kết quả nghiên cứu của tôi và

các kết quả nghiên cứu này chƣa đƣợc dùng cho bất cứ luận văn cùng cấp nào khác

Cần Thơ, ngày 27 tháng 11 năm 2015

QUÁCH THỊ THU TRANG

MỤC LỤC

XÁC NHẬN CỦA CÁN BỘ HƯỚNG DẪN i

LỜI CẢM TẠ ii

TRANG CAM KẾT KẾT QUẢ iv

MỤC LỤC v

DANH SÁCH BẢNG viii

DANH SÁCH HÌNH viii

DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT ix

CHƯƠNG 1 1

GIỚI THIỆU 1

1.1 Đặt vấn đề 1

1.2 Mục tiêu của đề tài 1

1.3 Nội dung nghiên cứu 1

CHƯƠNG 2 3

LƯỢC KHẢO TÀI LIỆU 3

2.1 Các loại nguồn nước cấp 3

2.2 Tính chất của nước 3

2.3 Tiêu chuẩn chất lượng nước thô làm nước cấp 3

2.3.1 Tiêu chuẩn chất lượng nguồn cấp nước: 3

2.3.2 Tiêu chuẩn vệ sinh nước sạch: 5

2.4 Các biện pháp xử lý nước mặt 6

2.4.1Một số dây chuyền công nghệ xử lý nước mặt đã và đang xử lý trên thế giới và Việt nam 6

2.5.2 Trạm bơm và công trình thu nước mặt 11

2.5.3 Trộn 11

2.5.4 Phản ứng tạo bông 12

2.5.5 Bể lắng 13

2.5.6 Bể lọc 16

2.5.7 Khử trùng 20

CHƯƠNG 3 23

PHƯƠNG PHÁP VÀ PHƯƠNG TIỆN NGHIÊN CỨU 23

3.1 Thời gian, địa điểm thực hiện: 23

3.2 Phương pháp thực hiện: 24

3.2.1 Tiến trình thực hiện 24

Thuyết minh tiến trình thực hiện 24

CHƯƠNG 4 31

KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 31

4.1 Kết quả xác định thí nghiệm Jartest trong phòng thí nghiệm 31

Phèn 5% (mL) 32

NaOH (mL) 32

pH 32

Độ đục (NTU) 32

4.2 Kết quả xác định các thông số đầu vào của mô hình 33

4.2.1 Kết quả phân tích đầu vào 33

4.2.2 Đề xuất phương án thiết kế 33

4.2.3 Đánh giá lựa chọn phương án thiết kế 36

Kết luận: phương án 2 là phương án tốt nhất cho việc thiết kế hệ thống xử lý 37

4.3 Bản v và thuyết minh của mô hình thực nghiệm qui mô 0,15 m3/h 37

4.4 Kết quả thí nghiệm lắng ống nghiêng 39

4.5 Đánh giá mô hình thực nghiệm 40

4.6 Tính toán công suất hoạt động của mô hình 42

4.6.1 Trạm bơm 43

4.6.2 Bể trộn cơ khí 44

4.6.3 Bể tạo bông 46

4.6.4 Bể lắng ống nghiêng 48

4.6.5 Bể chứa sau lắng 49

4.6.6 Bể lọc 50

4.6.7 Bể chứa nước sau lọc 51

4.6.8 Tính toán lượng clorine khử trùng 51

4.7 Bản v chi tiết công nghệ (phụ lục) 52

4.8 Quản lý và vận hành hệ thống 52

4.8.1 Quản lý hệ thống thiết bị hóa chất: 53

4.8.2 Quản lý bể trộn, bể phản ứng 53

4.8.3 Quản lý của bể lắng 53

4.8.4 Quản lý bể lọc: 54

4.8.5 Quản lý bể chứa 54

4.8.6 Quản lý van, đường ống: 55

Sau khi sửa chữa từng công trình cần phải thử độ rò rỉ như các phương pháp thử khi bàn giao công trình mới 55

4.9 Tính toán dự toán công trình 55

CHƯƠNG 5 57

TÀI LIỆU THAM KHẢO 58 PHỤ LỤC 59

DANH SÁCH BẢNG

Bảng 2.1: Trích lục QCVN 08:2008/BTNMT 4

Bảng 2.2: Trích lụcQCVN 09:2008/BTNMT 4

Bảng 2.3: Trích lục QCVN 02:2009/BYT 5

Bảng 2.4: So sánh giữa quá trình lọc nhanh và lọc chậm 17

Bảng 2.5: Các chỉ tiêu cơ bản về tốc độ lọc và và vật liệu lọc cho bể lọc nhanh 18

Bảng 2.3: Cấu tạo của cột vật liệu lọc 2 và 3 lớp 18

Bảng 3.1: Phương tiện phân tích 29

Bảng 4.1: Kết quả pH tối ưu 31

Bảng 4.3: Thông số chất lượng nước đầu vào 33

Hình 4.6: Bản v mặt bằng mô hình hệ thống 38

Hình 4.7: Bản v mặt cắt mô hình hệ thống 38

Bảng 4.5: Quan trắc độ đục (NTU) qua từng công đoạn 39

Bảng 4.7: Đánh giá hiệu quả xử lý của mô hình 39

Bảng 4.8: So sánh lý thuyết và mô hình thực tế 41

Bảng 4.9 Hiệu suất xử lý của hệ thống 52

Bảng 1: Chi phí vật tư 55

Bảng 2: Chi phí thiết bị 56

Bảng 3: Chi phí hóa chất 56

DANH SÁCH HÌNH

Hình 2.1: Sơ đồ tổng quát xử lý nước bề mặt 7

Hình 2.2: Sơ đồ qui trình công nghệ xử lý nước hồ Zevenbergen (Hà Lan) 8

Hình 2.3: Sơ đồ dây chuyền công nghệ xử lý nước cấp của TP Donau 9

Hình 2.3: Sơ đồ dây chuyền xử lý nước hồ của CHLB Đức 9

Hình2.6: Sơ đồ công nghệ xử lý nước mặt tại nhà máy xử lý nước Vỏ Cạnh 11

Hình 3.1: Địa điểm lấy mẫu 23

Hình 3.2: Sơ đồ thể hiện tiến trình thực hiện 24

Hình 3.3: Sơ đồ bố trí thí nghiệm định hướng chọn liều lượng Xút NaOH 25

Hình 3.4: Sơ đồ bố trí thí nghiệm định hướng chọn liều lượng Phèn 27

Hình 4.1: Đồ thị xác định pH tối ưu 31

Hình 4.2: Đồ thi xác định lượng phèn tối ưu 32

Hình 4.3: Sơ đồ khối công nghệ xử lý 1 34

Hình 4.4: Sơ đồ khối công nghệ xử lý 2 35

Hình 4.5: Sơ đồ khối công nghệ xử lý 3 36

Hình 4.6: Bản v mặt bằng mô hình hệ thống 38

Hình 4.7: Bản v mặt cắt mô hình hệ thống 38

DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT

BOD Biochemical Oxygen Demand Nhu cầu oxy sinh hóa

NTU Nephelometric Turbidity Units Độ đục

CHƯƠNG 1 GIỚI THIỆU

Theo thống kê của Công ty TNHH MTV Cấp thoát nước Cần Thơ, năm 2010, tỷ lệ hộ dân sử dụng nước cấp từ nhà máy của toàn thành phố đạt từ 32 đến 33% Riêng ở 5 quận (Ninh Kiều, Bình Thủy, Cái Răng, Ô Môn, Thốt Nốt), đạt tỷ lệ 52% hộ dân Như vậy, khoảng 52% hộ gia đình không có điều kiện sử dụng nguồn nước sạch đã qua xử

lý Trong đó, có một số hộ sử dụng nước ngầm nhưng phần nhiều lại sử dụng nước trực tiếp dưới sông rạch để sinh hoạt, ăn uống trực tiếp không qua xử lý Do đó, ảnh hưởng đến sức khỏe, sinh kế của cộng đồng dân cư, các bệnh có liên quan tới nước như tiêu chảy, giun, đường ruột rất phổ biến và chiếm tỷ lệ cao nhất trong các bệnh thường gặp

Để góp phần cải thiện tình trạng sử dụng nước sạch, nâng cao sức khỏe và chất lượng sống cho người dân thông qua việc thiết kế hệ thống cấp nước Do đó , đây là lý do

chọn đề tài “ Thiết kế – lắp đặt hệ thống cấp nước qui mô hộ gia đình “

1.2 Mục tiêu của đề tài

Thiết kế mô hình cấp nước phục vụ cho nhu cầu sử dụng qui mô hộ gia đình công suất

xử lý Q = 2 m3

/ngày

1.3 Nội dung nghiên cứu

Tổng quan tài liệu về chất lượng nước sinh hoạt và công nghệ xử lý nước cấp phục vụ

cho sinh hoạt

Tiến hành thí nghiệm Jartest trong phòng thí nghiệm để xác định liều lượng phèn

nhôm và xút (NaOH) phục vụ cho việc vận hành mô hình xử lý nước cấp

Thiết kế, lắp đặt mô hình xử lý nước cấp đặt tại 01 hộ gia đình với qui mô 0,15 m3/h

đạt tiêu chuẩn QCVN 02:2009/BYT với một công đoạn được bố trí ống lắng nghiêng Tiến hành vận hành mô hình để xác định thí nghiệm lắng ống nghiêng

Lấy mẫu và phân tích nồng độ các chỉ tiêu trong nước trước và sau khi vận hành mô

hình thí nghiệm

Đánh giá hiệu quả mô hình thực nghiệm

Dựa trên các kết quả nghiên cứu thực nghiệm trên, tiến hành thiết kế hệ thống xử lý nước mặt thành nước sinh hoạt theo QCVN 02:2009/BYT với qui mô hộ gia đình 2,0

m3/ngày

Tính dự toán hệ thống xử lý mặt

CHƯƠNG 2 LƯỢC KHẢO TÀI LIỆU

2.1 Các loại nguồn nước cấp

Các nguồn cung cấp nước sạch ở ĐBSCL gồm có:

Nước mặt gồm các nước trong các hồ chứa, sông suối Các đặc trưng: chứa khí hòa tan, đặc biệt là oxy, chứa nhiều chất rắn lơ lửng, hàm lượng chất hữu cơ cao, có sự hiện diện của nhiều loại tảo

Nước ngầm được khai thác từ các tầng chứa dưới đất Các đặc trưng: độ đục thấp, nhiệt độ và thành phần hóa học tương đối ổn định, không có oxy, nhưng có thể chứa nhiều khí H2S, CO2, chứa nhiều chất khoáng hòa tan, đáng kể đến là sắt, mangan, fluor, không có hiện diện của vi sinh vật

2.2 Tính chất của nước

Chất lượng nước được đặc trưng bởi các chỉ tiêu sau đây:

Tính chất lý học gồm: nhiệt độ, độ màu, độ đục, mùi vị, độ nhớt, độ dẫn điện, tính phóng xạ

Tính chất hóa học gồm: độ kiềm, độ cứng, độ oxy hóa, các hợp chất chứa nitơ, các hợp chất photpho, các hợp chất sulic, clorua, sunfat, florua, sắt, mangan, nhôm, khí hòa tan, hóa chất bảo vệ thực vật, chất hoạt động bề mặt

Tính chất vi sinh: không thể xác định tất cả các loại vi sinh gây bệnh qua đường nước

Để đánh giá mức độ nhiễm bẩn của nguồn nước có thể xác định số lượng vi sinh chỉ thị ô nhiễm phân, vi khuẩn hiếu khí và kỵ khí

2.3 Tiêu chuẩn chất lượng nước thô làm nước cấp

2.3.1 Tiêu chuẩn chất lượng nguồn cấp nước:

Để dùng làm nguồn cấp nước, nguồn nước cần đảm bảo một số yêu cầu nhất định, cụ thể nguồn cấp nước được lựa chọn theo QCVN 08:2008/BTNMT – Quy chuẩn kỹ thuật Quốc gia về chất lượng nước mặt và QCVN 09:2008/BTNMT – Quy chuẩn kỹ thuật Quốc gia về chất lượng nước ngầm do Bộ Tài nguyên & Môi trường hành (phụ lục A)

2.3.2 Tiêu chuẩn vệ sinh nước sạch:

QCVN 02:2009/BYT do Cục Y tế dự phòng và Môi trường biên soạn và được Bộ trưởng Bộ Y tế ban hành theo Thông tư số: 05/2009/TT - BYT ngày 17 tháng 6 năm

Giới hạn cho phép tối đa

Phương pháp thử

Mức

độ giám sát

TCVN 6185 - 1996 ( ISO 7887 - 1985) hoặc SMEWW 2120

2160 B

A

TCVN 6184 - 1996 (ISO 7027 - 1990) hoặc SMEWW 2130

B

A

Tong khoảng 6,0 - 8,5

Tong khoảng 6,0 - 8,5

TCVN 6492: 1999 hoặc SMEWW 4500

B

7 Coliform

tổng số

Vi khuẩn/

100ml

1,2:1996 (ISO 9308 - 1,2 - 1990) hoặc SMEWW 9222

A

Quy chuẩn này quy định mức giới hạn các chỉ tiêu chất lượng đối với nước sử dụng cho mục đích sinh hoạt thông thường không sử dụng để ăn uống trực tiếp hoặc dùng cho chế biến thực phẩm tại các cơ sở chế biến thực phẩm (gọi tắt là nước sinh hoạt)

2.4 Các biện pháp xử lý nước mặt

2.4.1Một số dây chuyền công nghệ xử lý nước mặt đã và đang xử lý trên thế giới

và Việt nam

Bể chứa Lọc

Phân phối sử dụng

Oxy hóa sơ bộ

Lựa chọn hóa chất keo tụ

Khử trùng sau xử lý

Hóa chất Ca(OH) hoặc HCl

Thuyết minh qui trình:

Nguồn nước thô được đưa qua lưới chắn tách rác mảnh vụn thô vật nổi, diệt khuẩn gây bệnh (oxy hóa chất hữu cơ), hạn chế mùi vị Tạo hạt kết tinh kích thước nhỏ nhằm thúc đẩy quá trình xử lý tiếp theo Sau đó vào bể khuấy trộn hóa chất với nước thô chứa hạt kích thước nhỏ chưa thể lắng lọc được, phá vỡ trạng thái bền của hệ keo trong nước Qua bể keo tụ tạo bông làm kết dính các hạt keo nhỏ tạo thành bông cặn kích thước lớn có khả năng tách lắng lọc Giai đoạn lắng để lắng tách bông cặn Giai đoạn lọc để lọc tách bông cặn còn lại Sau đó thêm hóa chất Ca(OH) hoặc HCl để khử trùng

và ngăn ngừa lắng cặn rỉ trong đường ống Cuối cùng nước được đưa vào bể chứa để

ổn định nước, tăng thời gian lưu, khử trùng hoàn toàn và điều hòa lưu lượng giữa các giờ cao điểm được phân phối sử dụng (Nguyễn Thị Thu Thủy, 2003)

a Một số dây chuyền công nghệ xử lý nước mặt đã và đang xử lý trên thế giới

Hình 2.2: Sơ đồ qui trình công nghệ xử lý nước hồ Zevenbergen (Hà Lan)

Phân phối

Bể dự trữ nước thô Keo tụ tạo bông Tuyển nổi

Bể lọc nhanh

2 lớp

Hồ chứa trung gian

Bể lọc than hoạt tính

Bể chứa nước sạch

FeCl3 NaOH

Khử trùng NaClO

Hình 2.3: Sơ đồ dây chuyền công nghệ xử lý nước cấp của TP Donau

(CHLB Đức)

Hình 2.3: Sơ đồ dây chuyền xử lý nước hồ của CHLB Đức

Phản ứng Lọc II

Lắng Phân phối

Hồ chứa

Chất keo tụ Trợ keo tụ

Trạm bơm

Bể keo tụ Ozon hóa

Bể lọc than hoạt tính

Bể chứa nước lọc

Bể chứa nước sạch

Ozone FeSO4

FeSO4

Phân phối

b Một số dây chuyền công nghệ xử lý nước mặt đã và đang xử lý ở Việt Nam

Hình 2.5: Sơ đồ hệ thống cấp nước DanKia

Hình2.6: Sơ đồ công nghệ xử lý nước mặt tại nhà máy xử lý nước Vỏ Cạnh 2.5.2 Trạm bơm và công trình thu nước mặt

Chọn vị trí đặt công trình thu nước mặt cần phải đảm bảo các yêu cầu: ở đầu nguồn nước so với khu dân cư và khu vực sản xuất; bờ sông và lòng sông ổn định; thu được lượng nước có chất lượng tốt và đủ lưu lượng và gần nơi cung cấp điện

Trộn là đưa các phần tử hóa chất vào trạng thái phân tán đều trong môi trường nước khi phản ứng xảy ra, đồng thời tạo điều kiện tiếp xúc tốt nhất của chúng với phần tử tham gia phản ứng Hiệu quả của quá trình phụ thuộc vào cường độ và thời gian khuấy trộn (Trịnh Xuân Lai, 2003)

Đại lượng gardien vận tốc để biểu thị cường độ khuấy trộn:

P: năng lượng tiêu hao tổng cộng (J/s) (kW = 1000 J/s)

So với phương pháp trộn thủy lực, trộn cơ khí có nhiều ưu điểm hơn: có thể điều chỉnh cường độ khuấy theo ý muốn, thời gian khuấy trộn ngắn nên dung tích bể nhỏ, tiết kiệm vật liệu xây dựng (Trịnh Xuân Lai, 2003)

Các quá trình hình thành bông cặn thường có cường độ khuấy trộn với giá trị gradien vận tốc trung bình 30 – 70 s-1 và thời gian phản ứng 15 – 35 phút (Trịnh Xuân Lai, 2003)

Tùy thuộc vào phương pháp khuấy trộn, bể phản ứng tạo bông cặn được phân thành năm loại: thủy lực, cơ khí, khí nén, có lớp hạt tiếp xúc và tuần hoàn lại cặn (Trịnh Xuân Lai, 2003)

Theo Trung tâm đào tạo ngành nước và môi trường (1999) có 2 loại máy kết bông: Thiết bị kết bông có bộ phận khuấy: bể kết bông kiểu thanh, bể kết bông kiểu cánh khuấy

Thiết bị kết bông kiểu tĩnh: thiết bị này dùng để lắp đặt ở các vùng nông thôn Chúng chỉ làm việc với các dòng chảy chịu sự thay đổi hướng đột ngột Tổn thất tạo ra một năng lượng cần thiết để kết bông

2.5.5 Bể lắng

Lắng là phương pháp thường dùng nhất để tách huyền phù và chất keo tụ

Bể lắng trong có lớp cặn lơ lững: nước đi từ dưới lên qua lớp cặn lơ lững được hình thành trong quá trình lắng, cặn dính bám vào lớp cặn, trong trong thu trên bề mặt, cặn thừa đưa sang ngăn nén cặn, từng thời kỳ xả ra ngoài Bể lắng trong có lớp cặn lơ lững dùng để lắng có khả năng keo tụ

Theo Trịnh Xuân Lai, (2004) cho rằng lắng các ống tròn hoặc trong các hình trụ vuông, trục lắng đặt nghiêng so với phương ngang 600 Nước đi từ dưới lên, cặn trượt theo đáy ống từ trên xuống gọi là bể lắng nghiêng hay còn goi là lắng lớp mỏng, dùng chủ yếu để lắng nước đã trộn phèn

Theo Trung tâm đào tạo ngành nước và môi trường, (1999) lắng tầng là việc tăng lên diện tích tách nước bùn trong một công trình Vị trí của các tầng (các ống hay các mặt song song) trong vùng lắng tạo ra một số đông các phần tử tách

Các loại bể lắng khác nhau:

Bể lắng đứng

Các hạt mà tốc lắng cặn lớn hơn tốc độ dâng lên của chất lỏng được giữ lại

Có dạng một bể chứa đáy vuông hoặc tròn bằng gạch hay bê tông cốt thép gồm 3 phần:

Bể phản ứng xoáy hình trụ ở giữa còn goi là ống trung tâm làm nhiệm vụ keo tụ và hình thành bông cặn

Chiều cao phản ứng bằng 0,9 chiều cao bể lắng ( Lê Long, 1980)

Thời gian nước lưu lại 15 – 20 phút ( Lê Long, 1980)

Tính diện tích của bể lắng đứng ( Lê Long, 1980)

p tb

pn

H

t q V

q f

f

60

.6

,3

vtb tốc độ nước đi lên trong vùng lắng (mm/s)

t: thời gian nước giữ lại trong phần phản ứng

Hp: 0,9H chiều cao ngăn phản ứng bằng 0,9 chiều cao bể lắng Người ta thường chọn

H = 4-5m, và chiều cao bể so với đường kính hay bề rộng của bể có tỷ lệ 1,5

Theo Lê Long, (1980) thì bể lắng ngang có dạng một bể chứa đáy hình chữ nhật bằng gạch hay bê tong cốt thép, gồm 4 phần: ngăn phân phối nước, gồm 4 phần: ngăn phân phối nước, ngăn lắng, ngăn chứa cặn và ngăn thu nước

Bể phản ứng có bề rộng 0,7-2,0m phụ thuộc vào công suất ( Lê Long, 1980)

Các lỗ của ngăn phân phối tròn hặc vuông đường kính hay kích thước cạnh 50-150mm ( Lê Long, 1980)

Tổng diện tích lỗ được tính theo tốc độ 0,2-0,3m/s

Hàng lỗ cuối cùng nằm cao hơn vùng đọng cặn 0,3-0,5

Theo Lê Long, (1980) thì tính toán bể lắng ngang như sau:

Tổng diện tích mặt bằng của bể lắng ngang

B : bề rộng bể lắng (m)

Q : lưu lượng nước vào bể lắng (m3/h)

Vtb : vận tốc trung bình của dòng nước trong bể lắng mm/s

H : chiều cao vùng lắng (m) có thể lấy 1,5-3,5m

N : số lượng bể lắng

Chiều dài bể lắng L xác định theo công thức

Ký hiệu theo các công thức

Khi dùng máy cào cặn thì dung tích vùng chứa cặn xác định theo kích thước máy cào Khi xả cặn bằng phương pháp thủy lực thì dung tích chứa cặn xác định

Trong đó:

Q : lưu lượng nước vào bể lắng m3/h

C0 : lượng cặn ban đầu của nước đưa vào bể lắng

T : thời gian giữa 2 lần xả từ 12-24 giờ

 : nồng độ cặn được nén

C : lượng cặn sau lắng

Các loại bể lắng khác:

Theo Lê Long, (1980) cho rằng nhiều loại bể lắng có hiệu suất cao như bể

ac-ce-lê-ra-tơ, bể fluo rapit hay bể lắng kiểu la-mel…

2.5.6 Bể lọc

Lọc là một quá trình làm sạch nước thông qua lớp vật liệu lọc nhằm tách các hạt cặn lơ lửng, các thể keo tụ và ngay cả vi sinh vật trong nước

Vật liệu lọc có thể sử dụng ở dạng như cát, sỏi, than, sỉ, thủy tinh,

Tùy theo tốc độ lọc và thời gian giữa hai lần hoàn nguyên vật liệu lọc, người ta chia thành lọc nhanh và lọc chậm (Nguyễn Thị Thu Thủy, 2003)

Bảng 2.4: So sánh giữa quá trình lọc nhanh và lọc chậm

Làm sạch – rửa lọc Làm sạch 3 đến 5 cm phần trên vật liệu lọc Dùng dòng chảy ngược

Tác dụng

Tách có hiệu quả vi sinh, tạp chất hữu cơ

Giảm DOC Tách được các chất có kích thước nhỏ

Tách các chất gây dục

Có tính hấp phụ khi dùng than hoạt tính

Tách đươc axit khi dùng cột lọc CaCO3

Oxy hóa tách được sắt và mangan

Ứng dụng lọc nhanh sinh học

Nguồn: (Nguyễn Thị Thu Thủy, 2003)

Bảng 2.5: Các chỉ tiêu cơ bản về tốc độ lọc và và vật liệu lọc cho bể lọc nhanh

Kích thước hạt lọc, mm Hệ số

không đồng nhất

Chiều dày lớp vật liệu lọc

Tốc độ lọc: theo chế độ làm việc, m/h

Tối thiểu

Tối

đa

Tương đương

Bình thườ

ng

Tăng cường

Một lớp

cát thạch

anh

0,5 0,7 0,9

0,5 1,5 1,8

0,7 ÷ 0,8 0,9 ÷ 1,0 1,1 ÷ 1,2

2,0 ÷ 2,2 1,8 ÷ 2,0 1,5 ÷ 1,7

0,7 1,2 ÷ 1,3 1,8 ÷ 2,0

1,2 1,8

0,8 1,1

2

2

0,4 ÷ 0,5 0,4 ÷ 0,5 10 12

Nguồn: (Nguyễn Thị Thu Thủy, 2003)

Bảng 2.3: Cấu tạo của cột vật liệu lọc 2 và 3 lớp

m

Khối lượng riêng, kg/ m 3

500 ÷ 700

1000

1,7 ÷ 2,5 0,8 Than hoạt tính

Than antraxit

Cát

0,3 ÷ 0,6 0,6 ÷ 1,2 0,5 ÷ 0,8

250 ÷ 350

500 ÷ 370

1000

3,0 ÷ 5,0 1,5 ÷ 2,5 0,6 ÷ 0,8

Nguồn: (Nguyễn Thị Thu Thủy, 2003)

Thông thường lớp đệm cuối cùng dùng sỏi với bề dày 0,25 m (Nguyễn Thị Thu Thủy,

v nt v nt nwt Tv

Q F

3 2 1

Q1: Công suất của hệ thống có hệ số rò rỉ K hay Q1 = KQ m3/ngày

T: Số giờ làm việc của trạm trong 1 ngày

V: Tốc độ lọc tính toán trung bình m/h

n: Số lần rửa mỗi bể lọc trong 1 ngày n =1 – 3 lần

W: Cường độ rửa lọc l/sm2

t1: Thời gian rửa lọc tính bằng giờ

Q: Công suất hữu ích của hệ thống cấp nước m3/ngày

t2: Thời gian bể lọc ngưng làm việc để rửa t = 0,33 – 0,5 giờ

t3: Thời gian xả lọc dầu t3 = 0,17 giờ

Tích số thứ hai ở mẫu số chỉ lượng nước sạch mất đi để rửa lọc Tích số thứ ba ở mẫu

số chỉ lượng nước bị hút do bể lọc ngừng làm việc để rửa Tích số thứ tư ở mẫu chỉ lượng nước mất đi khi xả lọc đầu trong tất cả các lần rửa trong 1 ngày

Số bể lọc tham khảo có thể tính theo công thức:

Đối với bể lọc thường và loại có 2 lớp lọc = 2

Số bể lọc tối thiểu lớn hơn hoặc bằng 2 để khi thau rửa hay sửa chữa không phải cắt nước Để an toàn cần tính khi 1 bể lọc sửa chữa, 1 bể tháo rửa

Bể lọc chậm

Thường được áp dụng cho xử lý nước uống , đôi khi được áp dụng cho xử lý nước cấp

Bể lọc chậm có thể dùng để xử lý nước có độ đực dưới 50mg/l, độ màu 40 -50 độ, thường không dùng hóa chất để keo tụ

Bể lọc chậm có dạng một bể chứa thường là hình chữ nhật bên trên có các máng tràn dẫn nước vào bể, bên dưới có hệ thống thu nước lọc để dẫn sang bể chứa Ở trên hệ thống thu nước có lớp sỏi đỏ và lớp cát lọc dày 800 – 1200 mm có cỡ hạt 0,3 – 1mm Tốc độ lọc trong bể lọc chậm phụ thuộc vào nước nguồn Nếu nước nguồn có độ đục cao hơn 50mg/l cần xử lý ở bể lọc sơ bộ trước khi vào bể lọc chậm Khi dùng nước của bể lọc chậm cũng phải sát trùng vì bể lọc chậm chỉ giữ được tối đa là 97 – 99% vi trùng có trong nước

Bể lọc tiếp xúc

Bể lọc tiếp xúc dùng để lọc nước có hàm lượng sau khi keo tụ Co150 mg/l, độ màu

≤150 độ dùng bê lọc tiếp xúc giảm được khối lượng xây dựng vì không cần bể lắng và giảm thiểu liều lượng phèn đến 15 – 20% Khi nước chuyển động qua lớp vật liệu hạt xảy ra hiện tượng hấp thụ các chất keo, chất lơ lửng không bền vững và bám lên bề mặt hạt vật liệu lọc Bể lọc tiếp xúc về kết cấu không khác bể lọc nhanh bình thường, chỉ có lớp lọc là có kích thước nhỏ từ dưới lên trên Nước đi từ dưới lên, phần lớn cặn được giữ lại trong những lớp hạt lớn hơn bên dưới, phù hợp với độ ỗng khá to của chúng Chiều dày lớp cát lọc 2 – 2,5m, đường kinh tương đối 0,9 – 1,3 mm và hệ số không đồng đều K = 2,5, đường kính tối đa 32mm và tối thiểu 2mm Rửa bể lọc tiếp xúc bằng dòng nước ngược 15 – 17 l/sm3

trong 7 – 8 phút Độ giãn nở tương đối của lớp lọc là 25 – 30% Khi rửa có thể dùng nước chưa lọc có hàm lượng cặn ≤ 10mg/l Tốc độ lọc tính toán thường lấy ≤ 5m/h, thời gian mỗi chu kỳ lọc không quá 8 giờ, khi làm việc tăng cường tốc độ không quá 6 m/h và chu kỳ lọc không ít hơn 6 giờ

Lọc bằng lưới (Micro – Fil)

Đó là loại lưới bằng kim loại không rỉ hay bằng ni lông có sườn thép hình trụ quay chung quanh trục nằm ngang; mắt lưới 20 – 60 micron (1 micron = 0,001 mm), có cường độ lọc 10 – 25 l/sm2 Vòng quay của Micro – Fil 1,25 – 5 vòng/phút tốc độ tương ứng 0,3 m/, lượng nước rửa 5% và tổn thất áp lực qua Micro – Fil 0,1 – 0,5 m Micro – Fil có thể giữ lại được 25 – 30 % hàm lượng cặn, 45 – 90% rong tảo và 100% phù du Dùng Micro – Fil có thể giảm một nửa lượng nước rửa lọc, giảm 25% tổn thất

bể lọc, tăng chu kỳ làm việc của bể lọc lên 25 – 40%, giảm lượng phèn đến 2,5 lần

2.5.7 Khử trùng

Theo Trịnh Xuân Lai (2004) cho rằng ngoài các hợp chất vô cơ và hữu cơ, nước thiên nhiên chứa rất nhiều vi sinh vật, vi khuẩn và các loại vi trùng gây bệnh như tả, lỵ, thương hàn Để ngăn ngừa các bệnh dịch nước cấp chi sinh hoạt phải được khử trùng Theo nguyên lý, các quá trình khử trùng có thể là lý học hay hóa học

Iod là chất oxy hóa mạnh và thường được dùng để khử trùng nước ở các vể bơi Là chất khó hòa tan nên iod được dùng ở dạng bão hòa Độ hòa tan của iod phụ thuộc vào nhiệt độ nước Ở 00C hòa tan 100 mg/L Ở 200C độ hòa tan là 300 mg/L Khi độ pH của nước nhỏ hơn 7, liều lượng iod sử dụng từ 0,3 đến 1 mg/L Nếu sử dụng liều lượng hơn 1,2 mg/L s làm cho nước có mùi vị iod

Khử trùng bằng ozon

Ozon có công thức hóa học là O3, ở điều kiện thường, ozon là chất không bền vững và

bị phân hủy rất nhanh thành khí oxy dạng bền vững

Ozon có khả năng khử chất rắn trong nước thô bằng tác dụng oxy hóa và tuyển nổi, bọt cặn nổi lên khi cho ozon vào nước thô, các bọt này trong quá trình nổi lên hấp phụ

Khử trùng nước bằng ion của các kim loại nặng

Với nồng độ rất nhỏ của ion kim loại nặng có thể tiêu diệt được các vi sinh vật và rêu tảo sống trong nước

Phương pháp vật lý

Khử trùng bằng tia cực tím

Tia cực tím (UV) là tia bức xạ điện từ có bước song khoảng 4 – 400 nm Độ dài song của tia cực tím nằm ngoài vùng phát hiện, nhận biết của mắt thường Dùng tia cực tím

để khử trùng không làm thay đổi tính chất hóa học và lý học của nước

Sát trùng bằng phương pháp vật lý khác: sóng siêu âm, bức xạ phóng xạ,

CHƯƠNG 3 PHƯƠNG PHÁP VÀ PHƯƠNG TIỆN NGHIÊN CỨU

3.1 Thời gian, địa điểm thực hiện:

- Thời gian thực hiện: tháng 8 năm 2015 đến tháng 11 năm 2015

- Địa điểm:

+ Địa điểm lấy mẫu: Rạch Ngỗng thuộc phường An Hòa, quận Ninh Kiều, Tp Cần Thơ

Hình 3.1: Địa điểm lấy mẫu

+ Địa điểm phân tích: Phòng thí nghiệm thuộc Bộ môn Kỹ Thuật Môi Trường - Khoa Môi Trường và Tài Nguyên Thiên Nhiên - Trường Đại Học Cần Thơ

3.2 Phương pháp thực hiện:

3.2.1 Tiến trình thực hiện

Hình 3.2: Sơ đồ thể hiện tiến trình thực hiện

Thuyết minh tiến trình thực hiện

Bước 1: Lấy mẫu: thí nghiệm Jartest

Nghiên cứu trong phòng thí nghiệm để xác định các thông số thiết kế cho mô hình xử

lý nước sạch: thí nghiệm Jartest nhằm xác định lượng phèn nhôm Al2(SO4)3 và xút

Xác định góc nghiêng ống lắng

Chuẩn bị sẵn sàng thể tích dung dịch NaOH 5% (tương ứng với các pH khác nhau 5,5; 6,0; 6,5; 7,0; 7,5; 8,0)

Cho cùng một lúc dung dịch NaOH vào các mẫu đang khuấy nhanh (200 vòng/phút) trong 1 phút

Tiếp tục khuấy chậm (60 vòng/phút) trong 20 phút

Xút NaOH

Phân tích Độ đục

Xử lý số liệu Kết quả (X ml Xút)

b Xác định lượng phèn tối ưu của quá trình keo tụ bông bằng cách thay đổi lượng phèn trong quá trình keo tụ, tạo bông và thực hiện lắng:

Sau khi xác định được pH tối ưu, việc lựa chọn hàm lượng phèn tối ưu được tiến hành dựa trên pH đó

Hàm lượng phèn thay đổi từ 50mg/L đến 150mg/L (50; 75; 100; 125; 150mg/L) Vì hàm lượng phèn đưa vào mỗi cốc khác nhau nên để giữ giá trị pH cố định khoảng pH tối ưu thì phải thay đổi lượng NaOH cho phù hợp

Cho vào 6 cốc thủy tinh mỗi cốc 1lít nước thải và đặt các cốc thủy tinh vào thiết bị Jatest

Chuẩn bị sẵn sàng thể tích dung dịch phèn nhôm 5% (tương ứng với các pH khác nhau như trên

Cho cùng một lúc dung dịch Phèn vào các mẫu đang khuấy nhanh (200 vòng/phút) trong 1 phút

Tiếp tục khuấy chậm (60 vòng/ phút) trong 20 phút

Bước 2: Tính toán lý thuyết kích thước mô hình, chọn vật liệu chế tạo mô hình:

Tìm hiểu về công nghệ xử lý tương ứng với các qui mô khác nhau trong việc xử lý nước mặt

Vật liệu chế tạo được chọn là các vật liệu phổ biến, phù hợp kinh tế như: thùng nhựa, ống nhưa,

Do các vật liệu được chọn có thể không hoàn toàn phù hợp với kích thước tính toán nên sau khi lựa chọn thiết kế cần tính toán lại

Bước 3: Lắp đặt theo tính toán lý thuyết thiết kế

Bước 4: Vận hành mô hình thực tế: sau khi có kết quả Jartest tiến hành bố trí thí

nghiệm lắng nghiêng để tìm góc nghiêng thích hợp nhất của ống lắng, được bố trí như sau:

Thí nghiệm 1: Thí nghiệm với bể lắng không có ống lắng Sau khi mô hình chạy ổn định ghi nhận thông số độ đục trước và sau bể lắng để đánh giá hiệu quả xử lý của bể lắng tại các thời điểm 15 phút , 30 phút , 45 phút

Thí nghiệm 2: Thí nghiệm với bể lắng có ống lắng nghiêng 30o Sau khi mô hình chạy

ổn định ghi nhận thông số độ đục trước và sau bể lắng để đánh giá hiệu quả xử lý của

bể lắng tại các thời điểm 15 phút , 30 phút , 45 phút

Thí nghiệm 3: Thí nghiệm với bể lắng có ống lắng nghiêng 60o Sau khi mô hình chạy

ổn định ghi nhận thông số độ đục trước và sau bể lắng để đánh giá hiệu quả xử lý của

bể lắng tại các thời điểm 15 phút , 30 phút , 45 phút

Đánh giá so sánh với QCVN 02: 2009/BYT – Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về chất lượng nước sinh hoạt

Phân tích các chỉ tiêu đầu vào và đầu ra của mô hình như: pH, độ đục, Fe, Colifrom, E.coli, để đánh giá hiệu quả xử lý của hệ thống

Bước 5: Thiết kế thực tế mô hình cho hộ dân: Sau khi có kết quả thí nghiệm lắng

nghiêng tiến hành thiết kế mô hình

Phương pháp thu mẫu và bảo quản mẫu đầu vào

Đối với mẫu được lấy để phân tích các chỉ tiêu lý hóa được lấy tại địa điểm đặt máy bơm cho vào can nhựa thể tích 30L chứa mẫu gộp (cứ 1 giờ lấy 1 lít, vận hành mô hình từ 6h đến 20h00)

Phương pháp thu mẫu và bảo quản mẫu đầu ra

Đối với mẫu được lấy để phân tích các chỉ tiêu lý hóa được lấy tại địa điểm vận hành cho vào chai nhựa thể tích 20L chứa mẫu gộp (cứ 15 phút lấy 1 L, vận hành mô hình