kỹ thuật xử lý nước cấp compressed

Trịnh Xuân Lai, Tính toán thiết kế các công trình trong hệ thống cấp nước sạch, NXB Khoa học và Kỹ thuật, 2003 4...  Trữ lượng nguồn nước đảm bảo khai thác nhiều năm  Chất lượng nước đ

KỸ THUẬT XỬ LÝ NƯỚC CẤP

1

CAO THỊ THÚY NGA

Suppy water treatment technology

NỘI DUNG MÔN HỌC

NỘI DUNG MÔN HỌC

MỤC TIÊU MÔN HỌC

1 Giới thiệu về các nguồn nước dùng để cấp nước và các

tiêu chuẩn hiện hành có liên quan để định hướng cho việc lựa chọn nguồn cấp nước, tính toán nhu cầu dùng nước

2 Cung cấp kiến thức về các phương pháp xử lý nước cấp

3 Phân tích, đánh giá và lựa chọn quy trình xử lý nước

4 Vận hành hệ thống xử lý nước

4

TÀI LIỆU THAM KHẢO

1 Trịnh Xuân Lai , Cấp nước – Tập 2 Xử lý nước thiên nhiên cấp

cho sinh hoạt và công nghiệp, NXB Khoa học và Kỹ thuật, 2002

2 Nguyễn Ngọc Dung , Xử lý nước cấp, NXB Xây dựng, 2003

3 Trịnh Xuân Lai, Tính toán thiết kế các công trình trong hệ thống

cấp nước sạch, NXB Khoa học và Kỹ thuật, 2003

4 Hoàng Văn Huệ, Công nghệ Môi trường – Tập 1 Xử lý nước,

NXB Xây dựng, 2004

5 Nguyễn Ngọc Dung , Cấp nước đô thị, NXB Xây dựng, 2003

6 Nguyễn Thống , Cấp thoát nước, NXB Xây dựng, 2005

5

NGUỒN NƯỚC DÙNG ĐỂ CẤP

NƯỚC

6

Vòng tuần hoàn tự nhiên của nước

Ước tính phân bố nước toàn cầu

Nguồn nước

Thể tích nước tính bằng km 3

Thể tích nước tính bằng dặm khối

Phần trăm của nước ngọt

Phần trăm của tổng lượng nước

Ước tính phân bố nước toàn cầu

Nguồn nước Thể tích nước

tính bằng km 3

Thể tích nước tính bằng dặm khối

Phần trăm của nước ngọt

Phần trăm của tổng lượng nước

Nguồn: Gleick, P H., 1996: Tài nguyên nước Bách khoa từ điển về khí hậu và thời tiết S.H Scheneide, Nhà xuất bản Đại học OXford, New york, quyển 2, trang 817 - 823.

Nguồn nước mặt (Surface water)

Nước mặt là nước từ sông, suối,

ao, hồ…

Đặc điểm:

- Chứa khí hòa tan, đặc biệt là O 2

- Chứa chất rắn lơ lửng

- Hàm lượng chất hữu cơ cao

- Có nhiều loại tảo

- Chứa nhiều vi sinh vật

 Nước sông

 Nước sông là nguồn nước mặt chủ yếu

 Lưu lượng lớn, dễ khai thác, độ cứng và hàm lượng sắt

nhỏ

 Thay đổi lớn theo mùa về độ đục, lưu lượng, mực

nước, nhiệt độ:

 Mùa khô: nước trong, độ đục thấp, trữ lượng thấp

 Mùa lũ: độ đục cao, trữ lượng lớn

 Là nguồn tiếp nhận nước mưa và nước thải → mức độ

nhiễm bẩn cao

Nguồn

 Nước hồ

 Tương đối trong, thường nhiễm đục ven bờ

 Thường có độ màu cao do ảnh hưởng của rong rêu,

các loài thủy sinh

 Hồ ao tự nhiên hoặc nhân tạo

Nguồn

 Nước suối

 Không ổn định về chất lượng nước, mức nước, lưu

lượng, vận tốc dòng chảy giữa mùa lũ và mùa khô

 Mùa lũ: thường bị đục, dao động đột biến về mức nước

Nước ngầm tồn tại trong các lỗ hổng và các khe nứt của đất đá, được tạo thành trong giai đoạn trầm tích đất đá hoặc do sự thẩm thấu của nguồn nước mặt, nước mưa…

Nguồn nước ngầm (Groundwater)

 Đặc điểm

- Độ đục thấp

- Nhiệt độ và thành phần hóa học tương đối ổn định

- Không có oxy nhưng có thể có nhiều khí CO2, H2S…

- Chứa nhiều khoáng chất hòa tan như Fe2+, Mn2+, Ca2+,

Mg2+…

- Không có vi sinh vật

- Trữ lượng khai thác ít biến động theo mùa

Nguồn nước ngầm (Groundwater)

 Nước ngầm mạch nông hay nước ngầm không áp

 Ở độ sâu 3-10 m

 Trữ lượng nước không ổn định, chịu ảnh hưởng trực

tiếp của thời tiết

 Chất lượng nước không ổn định và dễ bị ô nhiễm

 Chủ yếu cấp nước cho khu vực nông thôn

Nguồn

 Chất lượng nước tốt hơn, không bị ảnh

hưởng bởi khí hậu thời tiết

 Cấp nước ở quy mô lớn

Nguồn

 Ưu điểm:

 Nước rất trong sạch, hàm lượng cặn nhỏ, ít vi trùng → xử lý

đơn giản, giá thành rẻ.

 Chất lượng nước ngầm ở Việt Nam khá tốt, chỉ cần khử trùng

(Thái Nguyên, VĩnhYên ) hoặc chỉ cần khử sắt, khử trùng (Hà Nội, Sơn Tây, Quảng Ninh, Tuyên Quang).

 Đảm bảo an toàn cấp nước

Nguồn

 Nhược điểm:

 Thăm dò lâu, khai thác khó khăn

 Thường chứa nhiều sắt, mangan và bị nhiễm mặn ở

Độ mặn cao

Hàm lượng muối thay đổi theo tùy theo vị trí địa lý

Chứa nhiều chất lơ lửng, chủ yếu là phiêu sinh động-thực vật

Nguồn nước trong tương lai do trữ lượng cực lớn nhưng độ mặn cao Phương pháp xử lý: Chưng cất, bốc hơi: ít kinh tế; Cơ chế sinh học

Nguồn Nguồn nước nước biển biển

 2/3 trong số đó là băng tuyết ở các cực

 Đại bộ phận của phần còn lại là nước ngầm ở độ sâu từ

Trữ

Trữ lượng lượng nước nước cấp cấp

 Trữ lượng nguồn nước đảm bảo khai thác nhiều năm

 Chất lượng nước đảm bảo yêu cầu vệ sinh về nguồn cấp nước,

ưu tiên lựa chọn nguồn nước nào dễ xử lý và ít dùng hóa chất

 Ưu tiên chọn nguồn nước gần nơi tiêu thụ, có sẵn thế năng để tiết kiệm năng lượng, có địa chất công trình phù hợp với yêu cầu xây dựng, có điều kiện đảm bảo vệ sinh nguồn nước

 Cần ưu tiên chọn nguồn nước ngầm nếu lưu lượng đáp ứng yêu cầu sử dụng vì nước ngầm kinh tế trong khai thác, quản lý và có nhiều ưu điểm khác

Lựa

Lựa chọn chọn nguồn nguồn nước nước

Hệ thống cấp nước là tổ hợp các công

trình làm nhiệm vụ thu nhận nước từ

nguồn, làm sạch nước, điều hòa, dự trữ,

vận chuyển và phân phối nước đến nơi

tiêu thụ.

Khái niệm niệm Hệ Hệ thống thống cấp cấp nước nước

Hệ thống cấp nước là tổ hợp các công

trình:

 Công trình thu nước

 Hệ thống vận chuyển nước thô

TRẠM XỬ LÝ

HT VẬN CHUYỂN NƯỚC SẠCH

MẠNG LƯỚI PHÂN PHỐI

 Mục tiêu

Thu nước từ nguồn nước lựa chọn

 Nguồn nước

 Nước mặt (sông, suối, ao, hồ…)

 Nước ngầm (mạch sâu, mạch nông, có áp hoặc không

Công

Công trình trình thu thu nước

Công trình thu nước mặt:

 CT thu và trạm bơm kết hợp đặt ở lòng sông

 CT thu đặt ở lòng sông, trạm bơm đặt trên bờ

 CT thu đặt ở lòng sông, ngăn lắng cát và buồng thu đặt trên bờ,

trạm bơm tách riêng

 CT thu và trạm bơm hợp khối đặt sát bờ

Công trình thu nước ngầm:

 CT thu nước ngầm mạch sâu (giếng khoan)

 CT thu nước ngầm mạch nông (giếng khơi, giếng ngang)

Công trình thu nước

Công trình thu nước bờ sông

Công trình thu nước lòng sông

 TRẠM BƠM CẤP I (Trạm bơm nước thô)

 Đưa nước từ công trình thu lên trạm xử lý nước

Trạm bơm cấp nước (Pump station)

 TRẠM BƠM CẤP II (Trạm bơm nước sạch)

 Bơm nước từ bể chứa nước sạch vào mạng lưới cấp nước đô

 Làm nhiệm vụ điều hòa lưu lượng

nước giữa trạm bơm cấp II và mạng

lưới cấp nước

 Hệ thống vận chuyển nước thô

Vận chuyển nước từ công trình thu về trạm xử lý

 Hệ thống vận chuyển nước sạch

Vận chuyển nước từ trạm xử lý tới bể chứa nước sạch

 Mạng lưới phân phối nước

Bao gồm các đường ống dẫn và phân phối nước cung cấp tới đối tượng dùng nước

Phân loại: Mạng lưới cụt; Mạng lưới vòng; Mạng lưới kết hợp cả hai dạng trên

Hệ thống vận chuyển (Conveyance)

Ô

N G

1 CÔNG TRÌNH THU NƯỚC

 Cung cấp đủ lượng nước cho các nhu cầu:

 Nước cấp cho ăn uống, sinh hoạt của dân cư

 Nước cấp cho các công trình công cộng

 Nước cấp cho công nghiệp

 Nước cấp cho tưới cây và rửa đường phố

 Nước cấp cho việc tưới tiêu và nuôi trồng thủy sản

 Nước cấp chữa cháy

 Nước cấp cho yêu cầu riêng của trạm xử lý nước

 Nước dự phòng

Mục tiêu hệ thống cấp nước

Áp suất đạt yêu cầu

Giá thành xây dựng và quản lý rẻ

Việc xây dựng và quản lý phải dễ dàng, thuận tiện

Có khả năng cơ giới hóa và tự động hóa từng công đoạntrong hệ thống cấp nước

Mục tiêu hệ thống cấp nước

Khi xây dựng mới HTCN hoặc mở rộng hệ thống sẵn có,quy hoạch tổng thể cần được thực hiện trước khi thiết kế

và thi công công trình

Nội dung quy hoạch bao gồm xác định:

 Mức độ cấp nước: trang thiết bị vệ sinh, sử dụng vòi nước công cộng…

 Quy mô công trình: diện tích phục vụ, niên hạn thiết kế, lượng nước cấp

Quy hoạch cơ bản hệ thống cấp nước

Nội dung quy hoạch bao gồm xác định:

 Nguồn nước: loại nguồn nước, công trình thu, số lượng công trình thu

 Quy hoạch công trình: mặt bằng, kết cấu công trình chính, tính toán thủy lực, khái toán công trình

 Khảo sát cơ bản: nghiên cứu điều kiện kinh tế xã hội, số liệu về lượng nước cấp, các nguồn nước sẵn có, quy hoạch phát triển tổng thể quốc gia

Quy hoạch cơ bản hệ thống cấp nước

Dự đoán lượng nước

Quy hoạch cơ bản hệ thống cấp nước

 Nếu lượng nước phục vụ > công suất khai thác của nguồn

 Kiểm tra nhu cầu dùng nước

 Sử dụng lại nước thải

 Thay đổi nguồn nước khác cho đối tượng phục vụ khác (công

nghiệp, nông nghiệp…)

CLEAN

Niên hạn hạn thiết thiết kế kế

Thời gian sử dụng công trình → quyết định công suất HTCN

Cơ sở xác định niên hạn thiết kế:

 Tỷ lệ gia tăng dân và nhu cầu dùng nước trong tương

5 25-50

HT vận chuyển nước thô Mức độ phát triển chậm, lợi tức

Công trình điều hòa (bể

chứa, đài nước)

Mức độ phát triển chậm, lợi tức thấp (≤3%)

25-50

ML phân phối nước sạch

Ống chính (D>300 mm)

Ống phụ (D≤300 mm)

Không kinh tế khi thay thế

Dễ thay thế khi có yêu cầu

> 15 Theo yêu cầu

Niên hạn hạn thiết thiết kế kế

 Chất lượng nước luôn đảm bảo:

 An toàn sức khỏe con người

 Chấp nhận về mặt mỹ quan

 Chất lượng nước ăn uống:

 Không có vi sinh gây bệnh

 Không chứa độc tố

 Trong sạch (độ màu, độ đục thấp)

 Không mặn (TDS thấp)

 Không chứa các hợp chất gây mùi, vị

 Không gây ăn mòn, đóng cặn trong các thiết bị vệ sinh, đường ống,

gây ố quần áo

Chất

Chất lượng lượng nước nước

Chất dinh dưỡng

Nitơ Phospho

VSV gây bệnh

VSV chỉ thị

Một số tiêu chuẩn/quy chuẩn cần thiết phục

vụ cho việc tính toán nhu cầu dùng nước và

thiết kế hệ thống xử lý

1 Quy chuẩn về chất lượng nguồn nước sử dụng làm nguồncấp nước

2 Tiêu chuẩn dùng nước

3 Tiêu chuẩn chất lượng nước cấp

 Tiêu chuẩn chất lượng nước cấp cho ăn uống, sinh

hoạt

 Tiêu chuẩn chất lượng nước cấp cho sản xuất

TIÊU CHUẨN CHẤT LƯỢNG NƯỚC NGUỒN

Standards for quality of water resources

 QCVN về chất lượng nguồn nước dùng để cấp nước do Ban

soạn thảo quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về chất lượng nước

biên soạn, Tổng cục Môi trường và Vụ Pháp chế trình duyệt, ban hành theo Quyết định số 16/2008/QĐ-BTNMT ngày 31 tháng 12 năm 2008 của Bộ trưởng Bộ Tài nguyên và Môi trường.

 Chất lượng nước mặt: áp dụng QCVN 08:2008/BTNMT

 Chất lượng nước ngầm: áp dụng QCVN 09:2008/BTNMT

Quy chuẩn chất lượng nước nguồn

TIÊU CHUẨN DÙNG NƯỚC

Standards for water consumption

 Tiêu chuẩn dùng nước (TCDN) là lượng nước cần thiết

cung cấp cho một đơn vị dùng nước trong những điều kiệnnhất định

 Đối với người: TCDN được tính theo đơn vị là lít/người/ngày

đêm

 Đối với sản phẩm: TCDN được tính theo đơn vị là lít/đơn vị

sản phẩm/ngày đêm

Tiêu chuẩn dùng nước

 Tiêu chuẩn dùng nước là gì?

 Mục tiêu của việc đề ra tiêu chuẩn dùng nước?

 Tùy theo các đối tượng dùng nước khác nhau sẽ có tiêu

chuẩn dùng nước khác nhau

 Một số loại tiêu chuẩn dùng nước:

 TC dùng nước sinh hoạt

 TC dùng nước sản xuất

 TC nước tắm cho công nhân xí nghiệp

 TC nước tưới cây, rửa đường

 TC nước chữa cháy

…

Tiêu chuẩn dùng nước

TC dùng nước tổng hợp tính theo đầu người

Đối tượng dùng nước Tiêu chuẩn cấp nước tính theo đầu

người (ngày trung bình trong năm)

Thị trấn, trung tâm công - nông nghiệp,

công - ngư nghiệp, điểm dân cư nông

thôn

80 - 150

Nguồn: TCXD 33:2006

(l/người.ngày

đêm)

1 Khu vực dùng nước công cộng 40 – 60

2 Nhà có máy nước riêng nhưng không có thiết

bị vệ sinh, không có hệ thống thoát nước bên trong CT

Tiêu chuẩn dùng nước sinh hoạt

 Khi có số liệu về mật độ dân cư và phân loại theo mức độ

tiện nghi:

Rửa bằng cơ giới, mặt đường và quảng

trường đã hoàn thiện

Tưới bằng cơ giới, mặt đường và quảng

trường đã hoàn thiện.

Tưới bằng thủ công (bằng ống mềm) vỉa

hè và mặt đường hoàn thiện

Tưới cây xanh đô thị

TC nước tưới, rửa trong khu dân cư và khu CN

Nguồn: TCXD 33:2006

(l/người.ca)

Hệ số không điều hòa giờ

Đặc điểm vệ sinh của quá trình sản xuất Số người sử dụng tính

cho 1 nhóm hương sen a) Không làm bẩn quần áo và tay chân

b) Làm bẩn quần áo và tay chân

c) Có dùng nước

d) Thải nhiều bụi hay các chất bẩn độc

30 14 10 6

 Lưu lượng giờ một nhóm vòi tắm hương sen trong cơ sở sản xuất

công nghiệp cần lấy bằng 300l/h.

 Thời gian dùng vòi tắm hương sen kéo dài 45 phút sau khi hết ca.

 Số vòi tắm hương sen tính theo số công nhân trong ca đông nhất và

theo đặc điểm vệ sinh của quá trình sản xuất.

TC nước cho nhu cầu SH trong cơ sở SXCN

Hệ thống cấp nước chữa cháy trong các khu dân cư, các

cơ sở sản xuất công-nông nghiệp kết hợp với hệ thống cấpnước sinh hoạt hoặc HT cấp nước sản xuất

phòng cháy và chữa cháy (TCVN-2622:1995).

Thời gian để dập tắt đám cháy cho phép kéo dài trong 3giờ liền

Trong khu công nghiệp, số đám cháy xảy ra đồng thời:

 Diện tích KCN<150 ha: lấy 01 đám cháy

 Diện tích KCN>150 ha: lấy 02 đám cháy xảy ra đồng thời

Tiêu chuẩn nước chữa cháy

Lưu lượng nước cho một đám cháy (l/s)

Nhà 2 tầng trở xuống với bậc chịu lửa

Nhà hỗn hợp các tầng không phụ thuộc bậc chịu lửa

Nhà 3 tầng trở lên không phụ thuộc bậc chịu

Bậc chịu

lửa

Hạng sản xuất

Lưu lượng nước tính cho một đám cháy (l/s) và khối

 Lượng nước tiêu thụ thay đổi theo giờ trong ngày, thàng

hoặc mùa trong năm → lưu lượng cực trị

 Lưu lượng giờ lớn nhất và nhỏ nhất

 Lưu lượng ngày lớn nhất và nhỏ nhất

Qngày,max

Qngày,TB

Qngày,min

Lưu lượng, m3/ngày

Thời gian, ngày

 Hệ số không điều hòa giờ lớn nhất (cao điểm):

 Hệ số không điều hòa ngày lớn nhất:

 Hệ số không điều hòa ngày nhỏ nhất:

TB , h

max , h max

, h

q

q

TB , ngày

max , ngày max

, ngày

Q

Q

TB , ngày

min , ngày min

, ngày

 Hệ số không điều hòa ngày phụ thuộc vào:

 Quy mô đô thị

 Cách tổ chức đời sống xã hội

 Phong tục tập quán

 Mức độ tiện nghi

 Sự thay đổi nhu cầu theo mùa

 Chế độ làm việc của xí nghiệp

Hệ số không điều hòa

K ngày min = 0,8  0,9

 Hệ số không điều hòa ngày lớn nhất là tỷ số giữa lưu

lượng ngày dùng nước lớn nhất và lưu lượng ngày dùng nước trung bình.

Hệ số không điều hòa

Hệ số dùng nước không điều hòa K giờ xác định theo biểu thức:

Kgiờ max = max x bmax

Kgiờ min = min x bmin

 α: Hệ số kể đến mức độ tiện nghi của công trình, chế độ làm

việc của các cơ sở sản xuất và các điều kiện địa phương khác như sau: max = 1,2 1,5;  min = 0,4  0,6

 b: Hệ số kể đến số dân trong khu dân cư lấy theo bảng 3.2

(TCXD33:2006).

Hệ số không điều hòa

Lưu lượng Mục tiêu thiết kế và vận hành

Lưu lượng ngày TB Đánh giá chi phí bơm (điện) và hóa chất

Lưu lượng ngày max Xác định kích thước bể chứa, trạm xử lý

Lưu lượng ngày min Kiểm tra sự lắng cặn trong mương dẫn

Lưu lượng giờ max Tính toán thủy lực mạng lưới cấp nước

Lưu lượng giờ min − Dãy lưu lượng của thiết bị đo lưu lượng

− Thời gian nghỉ của công trình bơm

− Kiểm tra áp lực giờ dùng nước ít nhất cho MLCN

Hệ số không điều hòa

 Lượng nước cấp cho ăn uống, sinh hoạt

 Lượng nước cấp cho công nghiệp

 Lượng nước cấp cho công cộng

 Lượng nước tưới cây, rửa đường

 Lượng nước cho bản thân TXL

 Lượng nước thất thoát

 Lượng nước chữa cháy

TÍNH TOÁN QUY MÔ DÙNG NƯỚC

Lượng nước cấp cho ăn uống, SH

) ngày /

m (

K 1000

N q

Q SH    ngày , max 3

) h / m

( 24

Q

q h , max  ngày , max 3

) s / l

( 6 , 3

Lượng nước cấp cho CN tập trung

) ngày /

m ( M q

Q SX   3

 M : Số lượng sản phẩm được SX, đvsp/ngày

 q : TCCN cho đơn vị sản phẩm, m 3 /đvsp

Lưu lượng nước cho sản xuất:

Lượng nước cấp cho CN tập trung

Khi không có số liệu về lượng sản phẩm và nhu cầu cấpnước cho một sản phẩm, có thể dựa vào phân loại phânxưởng nóng/nguội (TCXD 33:2006)

) ngày /

m

( 1000

N

q

Q SHCN TC   3

 N : Số công nhân, người

 q : TCCN cho CN khi làm việc, l/người.ngày

Lượng nước cho nhu cầu SHCN trong thời gian làm việc

Lượng nước cấp cho CN tập trung

) ngày /

m

( n 60

1000

45 N

 N : Số công nhân tắm hoa sen, người

 q : TC nước cho một lần tắm hoa sen, q=300 l/h

 n : Số người sử dụng tính cho một nhóm hoa sen

Lưu lượng nước cho tắm hoa sen sau mỗi ca làm việc

) ngày /

m

( 1000

F q

Q t   3

 q : TC nước tưới cây/rửa đường, l/m 2 -1 lần tưới

 F : DT cây xanh hoặc đường cần tưới/rửa, m 2

 t : Thời gian tưới trong một ngày đêm, h

) h / m

( t

Q

Q t , h  t 3

Lượng nước tưới cây, rửa đường