Nghiên cứu áp dụng tuyển nổi áp lực trong dây chuyền công nghệ xử lý nước mặt nhà máy nước bắc giang số 2 thành phố bắc giang (tt)

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ XÂY DỰNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC KIẾN TRÚC HÀ NỘI ĐÀO DUY KHƠI NGHIÊN CỨU ÁP DỤNG TUYỂN NỔI ÁP LỰC TRONG DÂY CHUYỀN CÔNG NGHỆ XỬ LÝ NƯỚC MẶT NHÀ MÁY NƯỚC BẮC GIANG SỐ 2

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ XÂY DỰNG

TRƯỜNG ĐẠI HỌC KIẾN TRÚC HÀ NỘI

ĐÀO DUY KHƠI

NGHIÊN CỨU ÁP DỤNG TUYỂN NỔI ÁP LỰC TRONG DÂY CHUYỀN CÔNG NGHỆ XỬ LÝ NƯỚC MẶT NHÀ MÁY NƯỚC BẮC GIANG SỐ 2 – THÀNH

PHỐ BẮC GIANG

LUẬN VĂN THẠC SĨ

KỸ THUẬT CƠ SỞ HẠ TẦNG ĐÔ THỊ

Hà nội – Năm 2015

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ XÂY DỰNG

TRƯỜNG ĐẠI HỌC KIẾN TRÚC HÀ NỘI

ĐÀO DUY KHƠI KHÓA: 2013 – 2015

NGHIÊN CỨU ÁP DỤNG TUYỂN NỔI ÁP LỰC TRONG DÂY CHUYỀN CÔNG NGHỆ XỬ LÝ NƯỚC MẶT NHÀ MÁY NƯỚC BẮC GIANG SỐ 2 – THÀNH

PHỐ BẮC GIANG

Chuyên ngành: Kỹ thuật cơ sở hạ tầng đô thị

Mã số: 60.58.02.10

LUẬN VĂN THẠC SĨ

KỸ THUẬT CƠ SỞ HẠ TẦNG ĐÔ THỊ

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC:

PGS.TS NGUYỄN THỊ NGỌC DUNG

Hà nội – Năm 2015

LỜI CẢM ƠN

Trong thời gian học tập và nghiên cứu tại Trường Đại học Kiến trúc Hà Nội, em nhận được sự quan tâm giúp đỡ của quí thầy giáo, cô giáo và Khoa Sau Đại học để hoàn thành khóa học

Trước hết cho em gửi lời cám ơn chân thành đến cô giáo PGS.TS Nguyễn Thị Ngọc Dung đã tận tình hướng dẫn, chỉ bảo em thực hiện luận văn

tốt nghiệp, cũng như các Thầy, Cô trong khoa Đô thị, khoa Sau Đại học đã giảng dạy và truyền đạt kiến thức trong suốt quá trình học tập Ngoài ra, em xin gửi lời

cám ơn đến Anh, Chị ở Công ty TNHH một thành viên Cấp thoát nước Bắc Giang đã giúp đỡ em trong quá trình thực hiện luận văn

Xin gửi lời cám ơn tới các bạn trong lớp CH2013D, khóa 2013 – 2015 đã nhiệt tình giúp đỡ tôi trong suốt thời gian học tập và nghiên cứu

Cuối cùng xin gửi lời cám ơn đến gia đình, những người thân, đồng nghiệp, bạn bè đã luôn tin tưởng, động viên, khuyến khích tôi trong suốt quá trình học tập

Mặc dù đã rất cô gắng, nhưng do trình độ kiến thức và thời gian có hạn, nội dung luận văn không tránh khỏi thiếu xót Rất mong nhận được sự chỉ bảo của quí Thầy, Cô để các nghiên cứu sau được hoàn thiện hơn

Em xin trân trọng cám ơn!

Hà Nội, ngày … tháng … năm 2015

Tác giả luận văn

Đào Duy Khơi

LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan Luận văn thạc sĩ này là công trình nghiên cứu khoa học độc lập của Tôi Các số liệu khoa học, kết quả nghiên cứu của Luận văn trung thực và có nguồn gốc rõ ràng

TÁC GIẢ LUẬN VĂN

Đào Duy Khơi

MỤC LỤC

Trang

Lời cám ơn

Lời cam đoan

Mục lục

Danh mục bảng biểu và hình vẽ

PHẦN MỞ ĐẦU Lý do chọn đề tài 1

Mục tiêu nghiên cứu 2

Đối tượng và phạm vi nghiên cứu 2

Phương pháp nghiên cứu 3

Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài 3

Cấu trúc luận văn 3

PHẦN NỘI DUNG CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ ÁP DỤNG TUYỂN NỔI ÁP LỰC TRONG CÔNG NGHỆ XỬ LÝ NƯỚC MẶT TẠI NHÀ MÁY NƯỚC BẮC GIANG SỐ 2 – THÀNH PHỐ BẮC GIANG

1.1 Tổng quan về công nghệ xử lý nước mặt tại các nhà máy nước của Việt Nam 4

1.1.1 Công nghệ xử lý nước mặt 4

1.1.2 Ưu nhược điểm 17

1.2 Tổng quan về công nghệ tuyển nổi áp lực trên Thế giới và Việt Nam

1.2.1 Công nghệ tuyển nổi áp lực trên Thế giới 19

1.2.2 Công nghệ tuyển nổi áp lực ở Việt Nam 20

1.3 Hiện trạng hệ thống cấp nước thành phố Bắc Giang 22

1.3.1 Hiện trạng nguồn nước sông Thương tại thành phố Bắc Giang 22

1.3.2 Hiện trạng nhà máy nước và công nghệ xử lý nước thành phố Bắc Giang

29

1.3.3 Giới thiệu dự án đầu tư xây dựng công trình nhà máy nước Bắc Giang số 2 giai đoạn 2015 – 2020 32

1.3.4 Đánh giá hiệu quả bể lắng sử dụng trong các nhà máy xử lý nước mặt tại Bắc Giang và lý do áp dụng công nghệ tuyển nổi áp lực cho nhà máy nước Bắc Giang số 2 35

CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ LUẬN VÀ THỰC TIỄN NGHIÊN CỨU ÁP DỤNG TUYỂN NỔI ÁP LỰC TRONG CÔNG NGHỆ XỬ LÝ NƯỚC MẶT TẠI NHÀ MÁY NƯỚC BẮC GIANG SỐ 2 – THÀNH PHỐ BẮC GIANG 2.1 Khái niệm về công nghệ tuyển nổi và tuyển nổi áp lực 40

2.1.1 Khái niệm về tuyển nổi 40

2.1.2 Khái niệm về tuyển nổi áp lực 40

2.2 Cơ sở lý luận của tuyển nổi áp lực 42

2.2.1 Cơ sở lý thuyết của tuyển nổi áp lực 42

2.2.2 Các quá trình trong tuyển nổi áp lực 45

2.3 Các sơ đồ công nghệ và thông số kỹ thuật về tuyển nổi áp lực đã được nghiên cứu áp dụng 60

2.3.1 Các dây chuyền công nghệ về tuyển nổi áp lực 60

2.3.2 Các thông số thiết kế về tuyển nổi áp lực 61

2.4 Kinh nghiệm áp dụng công nghệ tuyển nổi áp lực trên thế giới và Việt Nam 70

2.4.1 Kinh nghiệm áp dụng công nghệ tuyển nổi áp lực trên thế giới 70

2.4.2 Kinh nghiệm áp dụng công nghệ tuyển nổi áp lực ở Việt Nam 72

CHƯƠNG 3: ĐỀ XUẤT ÁP DỤNG TUYỂN NỔI ÁP LỰC TRONG DÂY CHUYỀN CÔNG NGHỆ XỬ LÝ NƯỚC MẶT TẠI NHÀ MÁY NƯỚC BẮC GIANG SỐ 2 – THÀNH PHỐ BẮC GIANG

3.1 Đề xuất lựa chọn sơ đồ dây chuyền công nghệ tuyển nổi áp lực xử lý

nước mặt nhà máy nước Bắc Giang số 2 – Thành phố Bắc Giang 77

3.1.1 Sơ đồ dây chuyền công nghệ tuyển nổi áp lực 77

3.1.2 Nguyên tắc làm việc của tuyển nổi áp lực 78

3.2 Thiết kế sơ đồ dây chuyền công nghệ tuyển nổi áp lực nhà máy nước Bắc Giang số 2 - Thành phố Bắc Giang 79

3.2.1 Tính toán công trình trong dây chuyền công nghệ tuyển nổi áp lực 79

3.2.2 Mặt bằng nhà máy nước Bắc Giang số 2 – TP Bắc Giang 90

3.2.3 Sơ đồ cao trình công nghệ tuyển nổi áp lực 92

3.3 Đánh giá hiệu quả kinh tế - kỹ thuật 92

3.3.1 Hiệu quả kỹ thuật 92

3.3.2 Hiệu quả kinh tế 94

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ Kết luận 108

Kiến nghị 110 TÀI LIỆU THAM KHẢO

PHỤ LỤC

DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT

BOD Biochemical Oxygen Demand – Nhu cầu oxy sinh hóa BTNMT Bộ Tài nguyên Môi trường

CBCNV Cán bộ công nhân viên

COD Chemical Oxygen Demand – Nhu cầu oxy hóa học

ĐBBB Đồng bằng bắc bộ

DO Dissolved Oxygen – Oxy hòa tan

NMXLNC Nhà máy xử lý nước cấp

QCVN Quy chuẩn Việt Nam

TCVN Tiêu chuẩn Việt Nam

TNHH MTV Trách nhiệm hữu hạn một thành viên

UBND Ủy ban nhân dân

DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU

Số hiệu

Bảng 1.1 Chất lượng nước thải các nguồn thải

Bảng 2.1 Độ hòa tan của oxy, nitơ và không khí trong nước tại áp suất khí

quyển Bảng 2.2 Bảng thông số kỹ thuật của công nghệ tuyển nổi áp lực

Bảng 2.3 Một số nhà máy áp dụng công nghệ tuyển nổi DAF trên Thế giới

Bảng 2.4 So sánh hiệu suất xử lý nước theo chất hữu cơ và vi sinh vật

Bảng 3.1 Các công trình đơn vị đề xuất trong dây chuyền công nghệ tuyển

nổi áp lực so với công nghệ của dự án

Bảng 3.2 Diện tích hạng mục công trình trong công nghệ tuyển nổi áp lực

so với công nghệ xử lý nước theo dự án đề xuất

Bảng 3.3 Khái toán phần xây dựng công nghệ xử lý nước mặt theo dự án

đề xuất tại nhà máy nước Bắc Giang số 2 – TP Bắc Giang

Bảng 3.4 Khái toán phần xây dựng đề xuất công nghệ tuyển nổi áp lực

nhà máy xử lý nước mặt Bắc Giang số 2 – TP Bắc Giang Bảng 3.5 So sánh kinh phí xây dựng công nghệ xử lý nước mặt

Bảng 3.6 Chi phí điện năng vận hành nhà máy nước mặt Bắc Giang số 2

– TP Bắc Giang theo dự án đề xuất

Bảng 3.7 Chi phí điện năng vận hành nhà máy nước mặt Bắc Giang số 2

– TP Bắc Giang theo công nghệ tuyển nổi áp lực đề xuất

Bảng 3.8 So sánh chi phí điện năng vận hành nhà máy nước mặt Bắc

Giang số 2 – TP Bắc Giang

DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ

Số hiệu

Hình 1.1 Dây chuyền công nghệ xử lý nước mặt điển hình

Hình 1.2 Dây chuyền công nghệ xử lý nhà máy nước Bắc Ninh

Hình 1.3 Khái quát sơ đồ dây chuyền công nghệ xử lý NMN An

Hình 1.6 Sơ đồ dây chuyền công nghệ xử lý nhà máy nước Tam Kỳ

Hình 1.7 Sơ đồ dây chuyền công nghệ xử lý nhà máy nước Đankia

Hình 1.8 Sơ đồ dây chuyền công nghệ xử lý nhà máy nước Thủ Đức

Hình 1.9 Sơ đồ dây chuyền công nghệ xử lý nhà máy nước Trường

An Hình 1.10 Sơ đồ vị trí nguồn nước sông thương

Hình 1.11 Sơ đồ các nguồn tác động và vị trí quan trắc

Hình 1.12 Sơ đồ công nghệ nhà máy nước Bắc Giang

Hình 1.13 Vị trí nhà máy nước thành phố Bắc Giang

Hình 1.14 Phạm vi cấp nước của nhà máy nước số 2 TP.Bắc Giang

Hình 1.15 Sơ đồ công nghệ theo dự án nhà máy nước số 2 TP.Bắc

Giang

Hình 2.1 Sơ đồ dây chuyền xử lý nước bằng công nghệ tuyển nổi

Hình 2.2 Sơ đồ trực tiếp trạm tuyển nổi dùng áp lực để hòa tan

không khí

Hình 2.3 Sơ đồ hoàn lưu trạm tuyển nổi dùng áp lực để hòa tan

không khí

Hình 2.4 Sơ đồ bể tuyển nổi áp lực

Hình 2.5 Nồng độ không khí hòa tan vào dòng nước tuần hoàn trong

thùng bão hòa ở nhiệt độ 5 0 C và 20 0 C

Hình 2.6 Mặt cắt ngang bể tuyển nổi

Hình 2.7 Vận tốc dâng của bọt khí và tổ hợp bông cặn – bọt khí

Hình 2.8 Vận tốc dâng của tổ hợp bông cặn – bọt khí

Hình 2.9 Sơ đồ dây chuyền xử lý nước áp dụng công nghệ tuyển nổi

Hình 2.10 Hệ thống tuyển nổi áp lực pilot tại Nhà máy nước Thái

Bình Hình 2.11 Kết quả tại Nhà máy nước Thái Bình

Hình 2.12 Kết quả tại Nhà máy nước Trường An

Hình 2.13 Kết quả tại Nhà máy nước Hòa Phú

Hình 3.1 Sơ đồ dây chuyền xử lý nước mặt áp dụng công nghệ tuyển

nổi áp lực đề xuất cho nhà máy nước số 2 Bắc Giang

Hình 3.2 Cấu tạo bể trộn cơ khí

Hình 3.3 Cấu tạo bể phản ứng kiểu cơ khí

Hình 3.4 Cấu tạo bể tuyển nổi áp lực

Hình 3.5 Máy bơm khí con sò Dargang DG – 200- 16 – 0,4kW

Hình 3.6 Bình bão hòa khí

Hình 3.7 Đường đặc tính của bơm tuần hoàn Bombas

Hình 3.8 Bơm tuần hoàn Bombas – Bình bão hòa khí

Hình 3.9 Bố trí mặt bằng nhà máy nước Bắc Giang số 2 – TP Bắc

Giang

Hình 3.10

Sơ đồ Cao trình dây chuyền công nghệ tuyển nổi áp lực đề xuất xử lý nước mặt sông Thương nhà máy nước số 2 Bắc Giang

đã được cải thiện, đặc biệt là ở Hà Nội và Thành phố Hồ Chí Minh Tuy nhiên, cấp nước đô thị đang gặp phải rất nhiều bất cập như tình trạng mạng lưới đường ống cũ, rò rỉ nhiều, quản lý hệ thống cấp nước chưa được quan tâm đúng mức,

… Đặc biệt, tình trạng khai thác nguồn nước ngầm quá mức, không theo quy hoạch, nguồn bổ cập bị hạn chế và ô nhiễm trầm trọng, dẫn đến cạn kiệt nguồn nước ngầm Nhiều nhà máy xử lý nước ngầm đã phải tính đến chuyển đổi công nghệ từ xử lý nước ngầm sang nước mặt để đảm bảo cấp nước cho đô thị như Hải Dương, Vĩnh Phúc, Hà Nội, …

Nguồn nước mặt (sông, hồ, suối, kênh, rạch .) đang và sẽ là nguồn cấp nước chủ đạo hiện nay và trong tương lai cho hệ thống cấp nước ở nhiều đô thị Quy mô sử dụng nước ngày càng tăng, trong khi chất lượng nước của các nguồn nước mặt lại có xu thế ngày càng suy giảm do tiếp nhận nhiều nguồn thải khác nhau chảy vào trong lưu vực Trên thực tế, với các công nghệ đang áp dụng hiện nay tại các nhà máy nước, ở cả các quy mô công suất khác nhau, theo cách tiếp cận truyền thống như keo tụ - lắng - lọc nhanh - khử trùng, hoặc sơ lắng - keo tụ

- lắng - lọc nhanh - khử trùng, chất lượng nước đầu ra của các nhà máy nước ngày càng có nhiều nguy cơ không đáp ứng được tiêu chuẩn hoặc phải xử lý với chi phí rất tốn kém

Tại hầu hết các nhà máy nước mặt sử dụng công nghệ keo tụ - lắng - lọc,

dù độ đục trong nước đầu vào bằng bao nhiêu, nhưng độ đục trong nước sau lắng

thường chỉ hạ thấp nhất được xuống khoảng giá trị 7 - 15 NTU, trong khi TCXDVN 33-2006 khuyến cáo độ đục sau lắng dưới 5 NTU, để kéo dài chu kỳ làm việc của các bể lọc và tiết kiệm chi phí vận hành nhà máy nước Do hiệu suất lắng không cao, nhiều nhà máy nước phải tiến hành rửa lọc liên tục, có nhà máy rửa 2 lần/ngày Hiệu suất lắng thấp, đặc biệt với hệ keo tự nhiên bền vững, khó keo tụ và có kích thước nhỏ trong nguồn nước là trở ngại chính đối với công nghệ truyền thống keo tụ - lắng Đối với nguồn nước mặt có độ đục, hàm lượng cặn lơ lửng cao và dao động lớn theo thời gian, sơ lắng luôn là giải pháp an toàn, hiệu quả cao, cho phép các công trình phía sau làm việc ổn định, ít tốn hóa chất

Vấn đề nghiên cứu áp dụng các giải pháp xử lý mới để nâng cao chất lượng nước, tiết kiệm chi phí xây dựng và quản lý hệ thống cấp nước là rất cần thiết Những khó khăn và nguy cơ đang đối mặt tại các nhà máy nước trong khu vực như đã trình bày ở trên có khả năng giải quyết được bằng một số giải pháp công nghệ mới, trong đó có tuyển nổi áp lực thay cho quá trình lắng thông thường

*Mục tiêu nghiên cứu

Lựa chọn dây chuyền xử lý nước cấp áp dụng công nghệ tuyển nổi áp lực với nguồn nước mặt sông Thương cho Nhà máy nước Bắc Giang số 2

*Đối tượng và phạm vi nghiên cứu

*Phương pháp nghiên cứu

Phương pháp điều tra thu thập số liệu, khảo sát hiện trạng, điều tra xã hội học

Phương pháp kế thừa các kết quả nghiên cứu

Phương pháp phân tích, tổng hợp

Phương pháp so sánh đối chiếu

Phương pháp chuyên gia

*Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài

Lựa chọn dây chuyền công nghệ xử lý nước mặt phù hợp với Nhà máy nước Bắc Giang số 2 – Thành phố Bắc Giang

Áp dụng công nghệ tuyển nổi áp lực trong xử lý nước mặt sẽ mang lại hiệu quả kinh tế, phù hợp với mục tiêu hiện đại hóa ngành nước

*Cấu trúc luận văn

Ngoài phần mở đầu, kết luận, tài liệu tham khảo và phụ lục; cấu trúc luận văn gồm 3 chương:

Chương 1 Tổng quan về áp dụng tuyển nổi áp lực trong dây chuyền công nghệ xử lý nước mặt tại Nhà máy nước Bắc Giang số 2 – Thành phố Bắc Giang

Chương 2 Cơ sở lý luận và thực tiễn nghiên cứu áp dụng tuyển nổi áp lực trong công nghệ xử lý nước mặt tại Nhà máy nước Bắc Giang số 2 – Thành phố Bắc Giang

Chương 3 Nghiên cứu đề xuất áp dụng tuyển nổi áp lực trong dây chuyền công nghệ xử lý nước mặt tại Nhà máy nước Bắc Giang số 2 – Thành phố Bắc Giang

THÔNG BÁO

Để xem được phần chính văn của tài liệu này, vui lòng liên hệ với Trung Tâm Thông tin Thư viện – Trường Đại học Kiến trúc Hà Nội

Địa chỉ: T.13 – Nhà H – Trường Đại học Kiến trúc Hà Nội Đ/c: Km 10 – Nguyễn Trãi – Thanh Xuân Hà Nội

TRUNG TÂM THÔNG TIN THƯ VIỆN

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ Kết luận chung

1 Công nghệ xử lý nước mặt đang áp dụng ở các NMXLNC hiện nay chủ yếu là công nghệ lắng truyền thống Công nghệ này tuy đã phát huy được hiệu quả nhưng vẫn còn một số hạn chế khó khắc phục được như; khó điều chỉnh công suất xử lý, gặp khó khăn trong xử lý khi chất lượng nước thô đầu vào thay đổi Đặc biệt là đối với các nguồn nước có hàm lượng cặn, chất hữu cơ và độ màu cao thì công nghệ lắng truyền thống không thể đem lại hiệu quả chất lượng nước như mong muốn Công nghệ tuyển nổi áp lực đã được áp dụng khá phổ biến trong lĩnh vực xử lý nước cấp và nước thải ở trên thế giới Tại Việt Nam, tuyển nổi áp lực mới được áp dụng để xử lý nước thải công nghiệp và bước đầu

đã được nghiên cứu áp dụng trong lĩnh vực xử lý nước cấp Hiện tại, dự án cấp nước Nhà máy nước Bắc Giang số 2 mới tiến hành triển khai cho mời gói thầu

BG CS01; Tư vấn thiết kế bản vẽ thi công – Dự toán, lập hồ sơ mời thầu các gói thầu xây lắp Dự án nhà máy sẽ triển khai thi công vào quý I năm 2016, đến năm

2020 nhà máy sẽ chính thức đi vào hoạt động Trong gói thầu này, công ty TNHH một thành viên cấp thoát nước Bắc Giang có thể kết hợp với đơn vị tư vấn thiết kế để thực hiện dự án nhà máy nước sạch Bắc Giang số 2 áp dụng công nghệ tuyển nổi áp lực

2 Công nghệ tuyển nổi áp lực áp dụng cho xử lý nước cấp sinh hoạt với nguồn nước mặt bước đầu đã được nghiên cứu thành công ở Việt Nam, ở quy mô phòng thí nghiệm và quy mô pilot ngoài hiện trường Căn cứ vào các kết quả nghiên cứu thực tế cho thấy đã làm chủ được công nghệ tuyển nổi áp lực để

xử lý nước cấp cho sinh hoạt với nguồn nước mặt phù hợp với điều kiện Việt Nam Nghiên cứu đã mở ra một hướng đi mới để nâng cao chất lượng nước cấp