BÁO cáo đồ án nước NGẦM

Nước ngầm được tạo thành trong giai đoạn trầm tích đất đá hoặc do sự thẩm thấu củanguồn nước mặt, nước mưa.Ở giai đoạn trầm tích đất đá nước được sinh ra trong điều kiện nhiệt độ cao và

BÁO CÁO ĐỒ ÁN XỬ LÝ NƯỚC THẢI

ĐỀ TÀI: TÍNH TOÁN, THIẾT KẾ HỆ THỐNG XỬ LÝ NƯỚC NGẦM CÓ CÔNG SUẤT 7000 m3 /ngày.

GVHD: Cao Thị Thúy Nga

Lớp: ĐHMT7A

SVTH: Huỳnh Thị Tuyết Hoa 11033221

Võ Hoàng Lan Châu 11051551

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP TP.HCM VIỆN KHOA HỌC CÔNG NGHỆ & QUẢN LÝ MÔI

TRƯỜNG



TP Hồ Chí Minh, tháng 10 năm 2014

LỜI CẢM ƠN

MỤC LỤC

DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT

TN&MT Tài Nguyên và Môi Trường

BOD Biochemical Oxygen Demand (Nhu cầu oxy hóa sinh học)COD Chemical Oxygen Demand (Nhu cầu oxy hóa học)

UNDP Chương trình phát triển Liên Hiệp Quốc

UNEP Chương trình môi trường Liên Hiệp Quốc

ĐBSCL Đồng bằng sông Cửu Long

DANH MỤC BẢNG

DANH MỤC HÌNH VÀ SƠ ĐỒ

LỜI NÓI ĐẦU

1 Đặt vấn đề

Theo đường lối của Đảng và Nhà nước về phát triển kinh tế và nâng cao đời sốngcủa nhân dân, cùng với việc đô thị hoá đang phát triển nhanh, mạnh nên các công trình kỹthuật và cơ sở hạ tầng cần được xây dựng với quy mô tương xứng, trong đó có công trìnhcấp nước

Chúng ta ai cũng biết nước là một nhu cầu không thể thiếu trong đời sống sinhhoạt hàng ngày và nó đóng vai trò quan trọng trong sản xuất Xã hội càng văn minh pháttriển thì đòi hỏi sử dụng nước ngày càng cao Việc cung cấp nước với số lượng đầy đủ vàchất lượng đảm bảo cho các đối tượng dùng nước khác nhau là một trong những nhiệm

vụ cơ bản rất quan trọng của nền kinh tế quốc dân Nhiệm vụ đặt ra hàng đầu của ngànhcấp nước là giải quyết tốt vấn đề cấp nước nhằm thoả mãn nhu cầu sinh hoạt của conngười, tránh được các bệnh truyền nhiễm, nâng cao sức khoẻ cho nhân dân, góp phầnphát triển sản xuất, tăng thêm nhiều của cải vật chất cho xã hội

Vì vậy, việc xây dựng một hệ thống cấp nước sinh hoạt đảm bảo hợp tiêu chuẩn vệsinh, cấp nước ổn định và đầy đủ hơn trong những năm sắp tới là một việc làm cấp thiết

phù hợp với đường lối của Nhà nước và nguyện vọng của dân nhân Với đồ án “Tính

toán, thiết kế hệ thống xử lý nước ngầm có công suất 7000m 3 /ngày” hy vọng sẽ đưa ra

hướng xử lý nước ngầm thích hợp để có thể cấp nước sạch cho người dân tại TP.HCM

2 Mục tiêu và nội dung nghiên cứu

⁻ Tầm quan trọng của nguồn nước ngầm

⁻ Tìm hiểu nguồn gốc, thành phần và tính chất của nguồn nước ngầm

⁻ Đề xuất quy trình xử lý cho nguồn nước

 Nội dung 2:

⁻ Tìm hiểu các phương pháp xử lý nước cấp

⁻ Tính toán thiết kế hệ thống xử lý nước ngầm tại TP.HCM

⁻ Thái toán chi phí xây dựng và vận hành công trình thiết kế.

 Nội dung 3:

⁻ Tập hợp số liệu

⁻ Hoàn thành đồ án

⁻ Đề xuất phương án khi gặp sự cố khi lắp đặt, vận hành

3 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu

3.1 Đối tượng nghiên cứu

Nguồn nước ngầm cung cấp nước cho TP.HCM

3.2 Phạm vi nghiên cứu

Tại Thành phố Hồ Chí Minh

4 Phương pháp nghiên cứu

⁻ Phương pháp nghiên cứu tài liệu: thu thập thông tin, số liệu dựa trên những nguồnthông tin thu được từ các tài liệu liên quan đến đề tài tìm hiểu đã có trước đây Từ

đó phân tích nội dung và tổng hợp lại tài liệu

⁻ Phương pháp trao đổi ý kiến: trong quá trình làm đồ án và tìm hiểu đề tài có sự traođổi và tham khảo ý kiến với giáo viên hướng dẫn

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN CHUNG1.1 Tổng quan về nguồn nước ngầm

1.1.1 Tầm quan trọng của nguồn nước ngầm

Tất cả chúng ta đều biết rằng, nước là một dạng tài nguyên đặc biệt quan trọng,

là thành phần thiết yếu của sự sống và môi trường, quyết định sự tồn tại, phát triển của mỗi quốc gia

Nguồn nước ngầm mặc dù chỉ chiếm 30.1% lượng nước ngọt trên thế giới nhưng nó có ý nghĩa sống còn đối với sự tồn tại của con người và thế giới tự nhiên Nguồn nước có vai trò đặc biệt quan trọng đối với hầu hết các hoạt động phát triển kinh

tế - xã hội :

• Cấp nước cho sinh hoạt

• Cấp nước cho công nghiệp và dịch vụ

• Tưới cho các vùng đất canh tác nông nghiệp

• Phát triển thuỷ điện

• Nuôi trồng và đánh bắt thuỷ sản

• Du lịch sinh thái

• Giao thông vận tải thuỷ

• Chuyển tải nước sang các khu vực thiếu nước

Hình 1.1 Trữ lượng nước cấp

Chất lượng nước ngầm tốt, hàm lượng độc tố thấp, ít bị ô nhiễm nên dễ xử lý,chi phí xử lý thấp, là nguồn cấp nước quan trọng, thiết yếu đối với cuộc sống conngười

1.1.2 Nguồn gốc nước ngầm

Nước ngầm được tạo thành trong giai đoạn trầm tích đất đá hoặc do sự thẩm thấu củanguồn nước mặt, nước mưa.

Ở giai đoạn trầm tích đất đá nước được sinh ra trong điều kiện nhiệt độ cao và áp suấtlớn của các hoạt động xâm nhập nông các núi lửa trẻ Nguồn nước này một phần đượcphun lên mặt đất khi núi lửa hoạt động, phần còn lại được lưu giữ trong lòng đất tạothành nước ngầm

Ngoài ra nước ngầm được hình thành do nước trên bề mặt ngấm xuống, không thểngấm qua tầng đá mẹ nên nước sẽ tập trung phía trên bề mặt tầng đá mẹ, tùy từng kiếntạo địa chất mà hình thành nên các túi nước có hình dạng khác nhau, nước tập trungnhiều sẽ bắt đầu di chuyển và liên kết với các khoang, túi nước khác, dần dần hìnhthành mạch ngước ngầm lớn nhỏ, tuy nhiên việc hình thành nước ngầm phụ thuộc vàolượng nước ngấm xuống và phụ thuộc vào lượng mưa và khả năng trữ nước của đất

Hình 1.2 Vị trí mạch nước ngầm 1.1.3 Thành phần, tính chất nước ngầm

Nước ngầm là một dạng nước dưới đất, tích trữ trong các lớp đất đá trầm tích bở rời như cặn, sạn, cát bột kết trong các khe nứt có thể khai thác cho các hoạt động sống của con người Đặc điểm chung của nước ngầm là khả năng di chuyển nhanh trong các lớp đất xốp, tạo thành dòng chảy ngầm theo địa hình Chất lượng nước ngầm thường tốt hơn nước mặt

Đặc trưng chung của nước ngầm:

- Độ đục thấp

- Nhiệt độ thành phần hóa học tương đối ổn định

- Không có oxi nhưng chứa nhiều H2S và CO2 …

- Chứa nhiều chất khoáng hòa tan chủ yếu là Fe, Mn, Ca, Mg, Flo…

- Ít sự hiện diện của vi sinh vật.

Bảng 1.1 Thành phần có trong nước ngầm, nước mặt.

Nhiệt độ Thay đổi theo mùa Tương đối ổn địnhHàm lượng chất

rắn lơ lửng Thường cao và thay đổi theo mùa Thấp hoặc hầu như không cóChất khoáng hòa

tan

Thay đổi theo chất lượng đất, lượng mưa

Ít thay đổi, cao hơn nước mặt ở cùng một vùng

Hàm lượng sắt

(Fe2+) và mangan

(Mn2+)

Rất thấp, trừ dưới đáy hồ

Thường xuyên có

Khí CO2 hòa tan Thường rất thấp

hoặc gần bằng không

Thường xuất hiện ở nồng độ cao

Khí Oxi hòa tan Thường gần bão

hòa

Thường không tồn tại

azotobacter, vi khuẩn amon hóa, nitrat hóa

Các vi khuẩn sắt như leptothrix ochracea…

Nguồn: Nguyễn Thị Thu Thủy, Xử Lý Nước Cấp Sinh Hoạt Và Công Nghiệp, Nhà Xuất

Bản Khoa Học Và Kỹ Thuật, 2000.

1.1.4Phân loại nước ngầm

Theo độ sâu phân bố, có thể chia nước ngầm thành nước ngầm tầng nông và nước ngầmtầng sâu

- Nước ngầm tầng nông: sâu 3-10 mét, mặt nước ngầm là mặt nước tự do, áp lực tại mựcnước ngầm chính bằng áp lực khí trời Nước ngầm tầng nông phân bố khắp hầu hết mọinơi, trừ một số vùng cá biệt Nước ngầm tầng nông thường hay thay đổi về trữ lượng

cũng như mực nước theo thời kỳ trong năm, vì chịu ảnh hưởng trực tiếp của điều kiện khíhậu thuỷ văn như lượng mưa, nhiệt độ, độ ẩm, tốc độ bốc hơi mặt đất,… mực nước sông,

ao, hồ gần đó Loại nước ngầm tầng nông rất dễ bị ô nhiễm Nguồn nước cung cấp chủyếu là nước mưa ngấm vào đất Mùa mưa nước ngầm tầng nông được dâng cao do được

bổ sung từ nguồn nước mưa và nguồn nước mặt ở ao, hồ, sông, suối Ngược lại, về mùakhô do bị bốc hơi mặt đất, mặt khác mực nước các ao, hồ, sông, suối hạ thấp thì nướcngầm lại theo dòng thấm bổ sung dòng chảy cơ bản cho các sông, suối Vì vậy mực nướcngầm và trữ lượng nước ngầm tầng nông đều giảm Nước ngầm tầng nông có thể khaithác bằng các cách tương đối đơn giản, ít tốn kém chi phí nhưng chất lượng nước ở nhiềunơi không cao Chủ yếu cấp nước cho khu vực nông thôn

- Nước ngầm tầng sâu: thường nằm trong lớp đất đá xốp được ngăn cách bên trên vàphía dưới bởi các lớp không thấm nước Theo không gian phân bố một lớp nướcngầm tầng sâu thường có 3 vùng chức năng: vùng thu nhận nước, vùng chuyển tảinước, vùng khai thác nước có áp Nước ngầm tầng sâu có thể nằm dưới mặt đất từvài chục mét tới hàng trăm, hàng ngàn mét Chất lượng nước tốt hơn nước ngầmmạch nông do không bị ảnh hưởng bởi khí hậu, thời tiết Để khai thác nước ngầm ởtầng sâu người ta thường dùng giếng ống, khoan xuống tới độ sâu có mực nước đểkhai thác Nước ngầm mạch sâu dùng để cấp nước ở quy mô lớn

Ngoài hai loại trên còn có nước ngầm khe nứt và nước ngầm hang động

- Nước ngầm khe nứt: là nước chứa trong các khe nứt của nham thạch, những khe nứtnày được tạo ra do quá trình kiến tạo địa chất hoặc do động đất núi lửa làm cho cáctầng nham thạch bị đứt gãy hoặc nứt nẻ Nước ngầm trong các khe nứt có thể đượchình thành cùng với sự hình thành của các khe nứt hoặc được cung cấp từ nguồnnước mưa, nguồn nước ở các ao, hồ, sông suối thông qua dòng thấm vào các khenứt

- Nước ngầm hang động: Các hang động xuất hiện do sự xâm thực của nước vàonham thạch tạo thành các hang động Nước từ các nguồn nước mặt, nước mạch hoặcnước ngầm từ các nơi khác tập trung về các hang động thành các dòng chảy ngầmhoặc các hồ chứa nước ngầm trong các hang động nằm sâu trong lòng đất Nước

trong hang động thường xuất hiện ở vùng núi đá vôi, bạch vân, thạch cao, muối mỏ,

… trữ lượng nước ngầm trong hang động tuỳ thuộc vào khả năng tập trung nước,kích thước của hang động và phụ thuộc vào các nguồn nước cung cấp vào các hangđộng có thể có dạng có áp hoặc không áp, thông thường nước ngầm trong hangđộng có độ khoáng khá cao

1.1.5 Ưu và nhược điểm khi sử dụng nước ngầm

 Ưu điểm:

- 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

- Chủ động hơn trong vấn đề cấp nước cho các vùng hẻo lánh, dân cư thưa, nhất là trong hoàn cảnh hiện nay bởi vì nước ngầm có thể khai thác với nhiều công suất khác nhau

- Để khai thác nước ngầm có thể sử dụng các thiềt bị điện như bơm ly tâm, máy nén khí, bơm nhúng chìm hoặc các thiết bị không cần điện như các loại bơm tay Ngoài

ra nước ngầm còn đươc khai thác tập trung tại các nhà máy nuớc ngầm, các xí nghiệp, hoặc khai thác phân tán tại các hộ dân cư Đây là ưu điểm nổi bật của nước ngầm trong vấn đề cấp nước nông thôn

- Giá thành xử lý nước ngầm nhìn chung rẻ hơn so với nước mặt

 Nhược điểm:

- Một số nguồn nước ngầm ở tầng sâu được hình thành từ hàng trăm, hàng nghìn năm và ngày nay nhận được rất ít sự bổ cập từ nước mưa Và tầng nước này nói chung không thể tái tạo hoặc khả năng tái tạo rất hạn chế Do vậy trong tương lai cần phải tìm nguồn nước khác thay thế khi các tầng nước này bị cạn kiệt

- Việc khai thác nước ngầm với qui mô và nhịp điệu quá cao cũng sẽ làm cho hàm lượng muối trong nước tăng lên từ đó dẫn đến việc tăng chi phí cho việc xử lý nước trước khi đưa vào sử dụng

- Khai thác nước ngầm với nhịp điệu cao sẽ làm cho mực nước ngầm hạ thấp xuống,một mặt làm cho quá trinh nhiễm mặn tăng lên, mặt khác làm cho nền đất bị võng xuống gây hư hại các công trình xây dựng-một trong các nguyên nhân gây hiện tượng lún sụt đất

- Khai thác nước ngầm một cách bừa bãi cũng dễ dẫn tới tình trạng ô nhiễm nguồn nước ngầm

1.1.6 Tình hình khai thác nước ngầm ở Việt Nam

Việt Nam là quốc gia có Tài nguyên nước ngầm khá lớn, đứng thứ 34 so với 155quốc gia và vùng lãnh thổ theo liệt kê của 4 tổ chức quốc tế WRI, UNDP, UNEP, WBđăng trên sách World Resources XB 2001 nhưng việc khai thác sử dụng nước ngầm ởViệt Nam còn ở mức thấp nhiều so với nước mặt (dưới 2%)

Theo TS Đặng Đình Phúc, nguyên Trưởng phòng quản lý - của Cục quản lý Tàinguyên nước Bộ TN-MT thì tổng lượng nước ngầm mà Việt Nam khai thác đến nay đạtkhoảng 1,85 tỷ m3, trong đó:

- Cấp nước cho các đô thị, các khu công nghiệp: 650 triệu m3

- Cấp nước cho sinh hoạt nông thôn: 650 triệu m3

- Tưới nước: 550 triệu m3

Riêng tưới cho cà phê ở Đắc Lắc: 350 triệu m3

Do nhu cầu khai thác nước ngầm để cấp nước sinh hoạt, công nghiệp, nuôi trồngthủy sản (đặc biệt là ở ven biển miền Trung) tăng nhanh dễ dẫn đến nguy cơ cạn kiệt ônhiễm các nguồn NDĐ, và làm cho nhiều nguồn NDĐ ở ven biển đang dễ có nguy cơ bịxâm nhập mặn

Dù tài nguyên nước ngầm tại Việt Nam khá dồi dào, trữ lượng các tầng chứa nước

có tiềm năng khai thác ước 60 tỷ m3 mỗi năm, nhưng chỉ có chưa đến 5% tổng trữ lượngnước ngầm được khai thác Đáng chú ý là một số vùng Tây Nguyên, để phục vụ tưới câycông nghiệp, nước ngầm dưới đất đang bị khai thác quá mức gây thiếu nước trên một sốđịa bàn Các vùng đồng bằng sông Hồng, ĐBSCL, phụ cận thành phố Hồ Chí Minh và

Hà Nội, việc khai thác nước ngầm dưới đất đã vượt khả năng tái nạp của tầng chứa dẫnđến giảm mạch nước ngầm gây lún, sụt đất

1.2 Tiêu chuẩn, quy chuẩn chất lượng nước ngầm

Bảng 1.2 QCVN 09:2008/BTNMT Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về chất lượng nước

4 COD (KMNO4) mg/l 4

8 Nitrit (NO2-) (tính theo N) mg/l 1,0

9 Nitrat (NO3-) (tính theo N) mg/l 15

TT Tên chỉ tiêu Đơn vị

tính tối đa cho phépGiới hạn giám sátMức độ

A

Vi khuẩn/

100ml

Ghi chú: (*) là chỉ tiêu cảm quan

Giới hạn tối đa cho phép I: áp dụng đối với các cơ sở cung cấp nước

Giới hạn tối đa cho phép II: áp dụng đối với các hình thức khai thác nước của cá nhân, hộ gia đình ( Các hình thức cấp nước bằng đường ống chỉ qua xử lý đơn giản như giếng khoan, giấng đào, bể mưa, máng lần, đường ống tự chảy)

Bảng 3 QCVN01:2009/BYT Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về chất lượng nước ăn

uống

1.3 Các phương pháp xử lý nước ngầm

Về nguyên tắc nước chứa hàm lượng tạp chất ở dạng nào lớn hơn giới hạn cho phép thì phải xử lý trước khi đem sử dụng Cho đến nay người ta xử lý nước theo các phương pháp sau:

1.3.1 Phương pháp cơ học

Nước từ nguồn được bơm cấp 1 phun qua giàn mưa thành những tia nhỏ để ôxy của không khí tác dụng với Fe2+ thành Fe3+ Nước dàn mưa được dẫn đi lắng lọc ở các bể lọc chứa chất lọc (cát, đá, than hoạt tính…)

1.3.2 Phương pháp hóa học

Là phương pháp dùng hóa chất, các phản ứng hóa học trong quá trình xử lý nước

Nếu nước có độ đục lớn chứng tỏ chứa nhiều chất hữu cơ và sinh vật phù du thì dùng phèn và chất tạo keo tụ để ngưng tạp chất.

Nước chứa nhiều ion kim loại (độ cứng lớn) xử lý bằng vôi, sôđa hoặc dùng phương pháp trao đổi ion Nước chứa nhiều độc tố H2S xử lý bằng phương pháp oxy hóa, clo hóa, phèn

Nước chứa nhiều vi khuẩn thì phải khử trùng bằng các hợp chất chứa clo, ozon

Nước chứa Fe thì oxy hóa Fe2+ bằng oxy không khí (làm thóang giàn mưa) hoặc dùng chất oxy hóa để xử lý…

Độ kiềm của nước nhỏ làm cho quá trình keo tụ khó khăn, nước có mùi vị thì phải kiềmhóa bằng amoniac (NH3) Sau khi cacbon hóa, clo hóa sơ bộ rồi thêm KMnO4

Nước có nhiều oxy hòa tan thì phải xử lý bằng cách dùng các chất khử để liên kết oxy

Đó là hydrazin, natrithisunfat…

Nhìn chung các phương pháp xử lý hóa học thường đạt năng suất và có hiệu quả cao

1.3.3 Phương pháp vi sinh

Trên thế giới hiện nay phương pháp xử lý nước bằng vi sinh đang được nghiên cứu và

có một số nơi đã áp dụng Trong phương pháp này một số chủng loại vi sinh đặc biệt đãđược nuôi cấy và được đưa vào trong quá trìng xử lý nước với liều lượng rất nhỏ nhưngđạt hiệu quả cao Tuy nhiên cho đến nay những kết quả nghiên cứu của phương pháp này chưa được công bố rộng rãi

1.4 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: như cầu cấp nước, tiêu chuẩn dùng nước, đặc diểm 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:

- Làm thoáng: Lấy oxy từ không khí để oxy hóa sắt và mangan hóa trị II hòa tan

trong nước Khử khí CO2 nâng cao pH của nước để đẩy mạnh quá trình oxy hóa và thủy phân sắt và mangan trong dây chuyền công nghệ khử sắt và mangan Làm giàu