Đề xuất giải pháp nâng cao hiệu quả tái sử dụng nước thải rửa lọc nhà máy nước nam dư (tt)

Hiện trạng thu hồi, xử lý và tái sử dụng nước thải rửa lọc ở một số nhà máy xử lý nước ngầm tại Việt Nam .... Đối với một số nhà máy nước mới được xây dựng hoặc cải tạo, đã có những công

TRƯỜNG ĐẠI HỌC KIẾN TRÚC HÀ NỘI

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ XÂY DỰNG

TRƯỜNG ĐẠI HỌC KIẾN TRÚC HÀ NỘI

LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT CƠ SỞ HẠ TẦNG ĐÔ THỊ

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC:

PGS.TS MAI LIÊN HƯƠNG

Hà Nội – 2015

LỜI CẢM ƠN

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

Trước hết, em gửi lời cảm ơn chân thành đến cô giáo PGS.TS Mai Liên Hương 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 thời gian học tập Ngoài ra, em xin gửi lời cảm ơn đến các bạn trong lớp CH2013Đ, khóa 2013 - 2015 đã nhiệt tình giúp đỡ tôi trong suốt thời gian học tập và nghiên cứu Cuối cùng, xin gửi lời cảm ơn đến gia đình, người thân, đồng nghiệp, bạn bè đã luôn tin tưởng, động viên, khuyến khích tôi trong suốt quá trình học tập

Do trình độ kiến thức và thời gian có hạn, nội dung luận văn không tránh khỏi những thiếu xót, rất mong nhận được sự chỉ bảo của các thầy, các cô

Em xin trân trọng và cảm ơn!

Hà Nội, ngày tháng năm 2015

Tác giả

Vũ Thị Ngân

LỜI CAM ĐOAN

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

Hà Nội, ngày tháng năm 2015

Tác giả

Vũ Thị Ngân

MỤC LỤC LỜI CẢM ƠN

LỜI CAM ĐOAN

MỤC LỤC

DANH MỤC CÁC HÌNH

DANH MỤC CÁC BẢNG

PHẦN MỞ ĐẦU 1

CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀ THU HỒI, XỬ LÝ VÀ TÁI SỬ

DỤNG NƯỚC THẢI RỬA LỌC 5

1.1 Đặc điểm nước thải rửa lọc tại các nhà máy xử lý nước ngầm ở Việt Nam 5

1.1.1 Sự hình thành nước thải rửa lọc 5 1.1.2 Số lượng, thành phần và tính chất nước thải rửa lọc 13

1.2 Hiện trạng thu hồi, xử lý và tái sử dụng nước thải rửa lọc ở một số nhà máy xử lý nước ngầm tại Việt Nam 15

1.2.1 Hiện trạng thu hồi, xử lý và tái sử dụng nước thải rửa lọc tại các trạm xử lý nước ngầm 15 1.2.2 Một số sơ đồ dây chuyền thu hồi, xử lý và tái sử dụng nước thải rửa lọc tại các trạm xử lý nước ngầm 17

1.3 Tổng quan về tình hình thu hồi, xử lý và tái sử dụng nước thải rửa lọc tại nhà máy xử lý nước Nam Dư – Hà Nội 20

1.3.1 Giới thiệu chung về nhà máy xử lý nước Nam Dư – Hà Nội 20 1.3.2 Dây chuyền công nghệ nhà máy xử lý nước Nam Dư 22

1.3.3 Một số công trình chính trong dây chuyền công nghệ nhà máy xử

lý nước Nam Dư 22

1.3.4 Đánh giá công tác thu hồi, xử lý và tái sử dụng nước thải rửa lọc tại nhà máy nước Nam Dư 28

CHƯƠNG II: CƠ SỞ LÝ THUYẾT CỦA QUÁ TRÌNH KEO TỤ VÀ LẮNG CẶN 31

2.1 Quá trình keo tụ cặn bẩn 31

2.1.1 Bản chất lý hóa của quá trình keo tụ 31

2.1.2 Các phương pháp keo tụ 33

2.1.3 Cơ chế của quá trình keo tụ tạo bông 38

2.1.4 Động học của quá trình keo tụ 39

2.1.5 Keo tụ tiếp xúc 43

2.2 Cơ sở lý thuyết của quá trình lắng 45

2.2.1 Động học của quá trình lắng 45

2.2.2 Các yếu tố ảnh hưởng tới quá trình lắng 53

2.3 Quá trình làm khô bùn 55

2.3.1 Đặc điểm của bùn cặn nước thải rửa lọc 55

2.3.2 Các phương pháp làm khô bùn 56

2.3.3 Sử dụng bùn cặn khô 59

CHƯƠNG III: ĐỀ XUẤT GIẢI PHÁP NÂNG CAO HIỆU QUẢ TÁI SỬ DỤNG NƯỚC THẢI RỬA LỌC NHÀ MÁY NƯỚC NAM DƯ – HÀ NỘI 61

3.1 Đề xuất công nghệ xử lý nước thải rửa lọc 61

3.1.1 Nguyên tắc chung 61

3.1.2 Các cơ sở lựa chọn quy trình xử lý 62

3.1.3 Dây chuyền công nghệ xử lý nước thải rửa lọc 65

3.2 Các công trình chính trong dây chuyền 68

3.2.1 Bể chứa điều hòa nước thải 68

3.2.2 Trạm bơm và máy bơm nước thải 69

3.2.3 Bể lắng bùn 70

3.2.4 Làm khô bùn cặn 70

3.3 Tính toán hệ thống thu hồi, xử lý nước thải rửa lọc cho nhà máy xử lý nước Nam Dư 71

3.3.1 Công trình thu hồi nước xả lọc đầu 72

3.3.2 Công trình xử lý bùn 72

3.4 Một số kiến nghị nâng cao hiệu quả tái sử dụng nước rửa lọc nhà máy nước Nam Dư 76

3.4.1 Thu hồi, xử lý và tái sử dụng nước rửa lọc 76

3.4.2 Đánh giá kinh tế kỹ thuật 78

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 81

TÀI LIỆU THAM KHẢO

Một số nhà mỏy nước ngầm ở Hà Nội cú xõy dựng hệ thống

Bảng 1 – 3 Các thông số kỹ thuật cơ bản của nhà máy nước Nam Dư 27 Bảng 2 – 1 Lượng phốn cần thiết theo hàm lượng cặn của nước 36 Bảng 3 – 1 Bảng 3-1 Chất lượng nước thụ nhà mỏy nước Nam Dư 63

Bảng 3 – 2 Lượng bựn xả ra từ cỏc bể lọc đợt 1 và 2 73 Bảng 3 – 3 Cỏc thụng số kỹ thuật Mỏy ộp băng tải NBD-L125 76 Bảng 3 – 4

Khỏi toỏn chi phớ xõy dựng nõng cao cụng suất dõy chuyền

xử lý nước rửa bể lắng, bể lọc nhà mỏy nước Nam Dư 78

Sơ đồ dây chuyền này chủ yếu áp dụng với nguồn nước thô

có hàm lượng sắt thấp thông thường dưới 10 mg/l 10

Hình 1 – 3

Dây chuyền công nghệ xử lý nước thải rửa lọc NMN Nam

Dư, NMN KCN điện tử Hanel 17

Tương quan giữa liều lượng phèn với hiệu quả lắng trong

và khử màu trong keo tụ tiếp xúc 44

Hình 2 – 2

Chuyển động của cặn ở bể lắng đứng trong môi trường

Hình 2 – 4 Sơ đồ cấu tạo của bể lắng li tâm 53

Hình 3 – 1 Sơ đồ dây chuyền công nghệ 1 65 Hình 3 – 2 Sơ đồ dây chuyền công nghệ 2 68

72

PHẦN MỞ ĐẦU Tính cấp thiết của đề tài:

Cấp nước là một ngành thuộc cơ sở kỹ thuật hạ tầng đô thị giữ vai trò quan trọng đối với hoạt động sản xuất và sinh hoạt của xã hội Trong những năm qua, cùng với quá trình phát triển kinh tế xã hội, nhu cầu sử dụng nước sạch cũng tăng lên, đặc biệt tại các đô thị Đối tượng sử dụng nước sạch gồm nhiều thành phần: các hoạt động sinh hoạt, dịch vụ, thương mại, sản xuất công nghiệp, các hoạt động xã hội, Để đáp ứng nhu cầu sử dụng nước sạch, nhiều dự án cải tạo, mở rộng và xây dựng các nhà máy nước đã

và đang được đầu tư theo các quy mô công suất khác nhau Tuy nhiên, bên cạnh các mục tiêu kinh tế xã hội đạt được, việc xây dựng và vận hành các nhà máy nước có những tồn tại đang được các nhà quản lý, chuyên môn quan tâm Một trong số đó là vấn đề quản lý và kiểm soát lượng nước thải được xả ra từ quá trình sản xuất trong các khu xử lý

Hiện nay khoảng 30% các đô thị Việt Nam sử dụng nước ngầm làm nguồn cấp nước Tại khu vực Hà Nội cũ có các máy nước ngầm: Nam Dư 60.000 m3/ngđ; Cáo Đỉnh 60.000 m3/ngđ; Gia Lâm GĐ1 30.000m3/ngđ; Yên Phụ 120.000 m3/ngđ; Ngọc Hà 30.000 m3/ngđ; Mai dịch 30.000

m3/ngđ; Pháp Vân 30.000 m3/ngđ; Tương Mai 30.000 m3/ngđ; Hạ Đình 30.000m3/ngđ; Đông Anh 20.000m3/ngđ; Đồn Thuỷ 12.000m3/ngđ Tại phần lớn các nhà máy nước, nước thải rửa lọc cùng với các loại nước thải

từ các công trình khác, không qua xử lý, được xả trực tiếp ra nguồn xả, gây tác động xấu đến môi trường xung quanh Theo các số liệu có được từ thực

tế, các chỉ số lý, hóa, của nước thải rửa lọc : hàm lượng cặn lơ lửng, độ màu, thường vượt quá quy định cho phép xả ra nguồn nước mặt theo QCVN 24:2009/BTNMT Thêm vào đó, lượng nước thải rửa lọc, nước xả cặn bể lắng xả ra ngoài đã làm mất đi một lượng nước lớn, thông thường từ

2

5% ÷ 10% (riêng nước thải rửa lọc từ 3% ÷ 7%) công suất nhà máy Điều này thực sự gây lãng phí, đặc biệt tại những nơi hạn chế về nguồn cung cấp nước thô, như : nguồn nước ngầm có trữ lượng ít, thiếu nguồn bổ cập, nguồn nước mặt về mùa kiệt, hoặc công trình thu cách xa khu xử lý nước Các nhà máy nước trước đây không xây dựng các công trình xử lý nước thải rửa lọc hoặc nếu có thì ở mức rất sơ bộ, hoặc không hoạt động do nhiều nguyên nhân : công nghệ xử lý, quy mô công trình không hợp lý, chi phí xây dựng và vận hành cao, hiệu quả kinh tế thấp, Như vậy, nhiều công trình xử lý nước thải rửa lọc được đầu tư xây dựng với kinh phí không nhỏ, nhưng không phát huy được hiệu quả trong quá trình vận hành nhà máy nước Đối với một số nhà máy nước mới được xây dựng hoặc cải tạo,

đã có những công trình xử lý nước thải rửa lọc, nhưng mới chỉ dừng lại ở mức xử lý sơ bộ theo các quy định về môi trường và xả ra nguồn xả

Công tác nghiên cứu xử lý, thu hồi và tái sử dụng nước thải rửa lọc khi

đi vào hoạt động sẽ mang lại nhiều hiệu quả trước mắt và lâu dài:

 Giảm thiểu những tác động xấu đối với môi trường nước, đất xung quanh, hạn chế đáng kể các rủi ro có thể xảy ra đối với môi trường;

 Tiết kiệm nguồn nước thô, đặc biệt tại những nơi nguồn nước thô khan hiếm, hoặc công trình thu cách xa nhà máy nước xử lý Do

đó tiết kiệm được điện năng khai thác nước và có thể giảm chi phí đầu tư ban đầu Ngoài ra, việc giảm bớt lượng nước khai thác từ nguồn có tác dụng bảo vệ nguồn nước khỏi bị ô nhiễm;

 Góp phần nâng cao chất lượng quản lý các nhà máy nước;

 Phù hợp với mục tiêu hiện đại hóa các nhà máy nước

Hướng đến phát triển đô thị bền vững, đề tài: “Đề xuất giải pháp nâng cao hiệu quả tái sử dụng nước thải rửa lọc nhà máy nước Nam Dư” là

thực sự cần thiết có ý nghĩa khoa học và thực tiễn, phục vụ yêu cầu của đời sống và phát triển kinh tế của thành phố

Mục tiêu:

- Đề xuất được công nghệ thu hồi và tái sử dụng nước thải rửa lọc cho

nhà máy nước Nam Dư - Hà Nội

- Đề xuất được công nghệ xử lý và thu hồi tái sử dụng nước thải rửa lọc các nhà máy xử lý nước ngầm phù hợp với điều kiện Việt Nam

Đối tượng và phạm vi nghiên cứu:

Đối tượng nghiên cứu: nước thải rửa lọc tại nhà máy xử lý nước Nam Dư – Hà Nội

Phạm vi nghiên cứu : nghiên cứu công nghệ xử lý, thu hồi và tái sử dụng nước thải rửa lọc tại nhà máy xử lý nước Nam Dư – Hà Nội

Phương pháp nghiên cứu:

- Nghiên cứu cơ sở lý thuyết;

- Thu thập số liệu về một số công trình hiện có;

- Thu thập tham khảo một số công trình nghiên cứu đã được công bố

để kế thừa trong phần nghiên cứu tổng quan;

- Tổng hợp, phân tích và đánh giá số liệu, sử dụng các phương pháp thống kê toán để xử lý số liệu

Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài:

- Cụ thể hóa các giải pháp thu hồi và tái sử dụng nước thải rửa lọc tại nhà máy xử lý nước Nam Dư – Hà Nội;

- Kết quả nghiên cứu góp phần xây dựng và phát triển bền vững thành phố

Hà Nội trong tương lai

4

Cấu trúc đề tài:

Ngoài phần mở đầu, kết luận và kiến nghị luận văn gồm 3 chương:

Chương 1 : Tổng quan về thu hồi, xử lý và tái sử dụng nước thải rửa lọc Chương 2 : Cơ sở lý thuyết của quá trình keo tụ và lắng cặn

Chương 3: Đề xuất công nghệ thu hồi, xử lý và tái sử dụng nước thải rửa lọc tại nhà máy xử lý nước Nam Dư – Hà Nội

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

Email: digilib.hau@gmail.com

TRUNG TÂM THÔNG TIN THƯ VIỆN

81

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ

Cùng với việc xây dựng, mở rộng, nâng cao công suất các nhà máy nước, một lượng lớn nước rửa bể lắng, bể lọc tại các nhà máy nước hiện nay đang được xả thẳng ra các hệ thống thoát nước, sông ngòi, ao hồ đang

là một sự lãng phí, ảnh hưởng xấu đến môi trường và sức khỏe của con người Việc xử lý và thu hồi lượng nước rửa bể lắng, bể lọc là một việc làm cần thiết hiện nay nhằm mục đích xây dựng một môi trường phát triển bền vững và giảm bớt một phần chi phí khai thác nguồn nước Đề tài nghiên cứu tập trung vào nâng cao hiệu quả tái sử dụng nước rửa bể lắng, bể lọc nhà máy nước Nam Dư, kiến nghị các thông số công trình để tăng lượng nước thu hồi nhằm giảm chi phí khai thác nguồn nước thô

Đánh giá hiệu suất làm việc của từng công trình đơn vị, đánh giá từng mặt mạnh, mặt yếu của từng dây chuyền thu hồi và xử lý khi hoạt động trong điều kiện thực tế của mỗi nhà máy Thấy được rằng, vẫn như phần lớn các công trình cấp nước trên phạm vi cả nước dây chuyền này làm việc còn chưa đạt hiệu quả cao cả về quy mô và chất lượng xử lý Lưu lượng nước rửa bể lắng, bể lọc được thu hồi xử lý vẫn chiếm một phần rất nhỏ so với tổng lưu lượng nước rửa bể lắng, bể lọc được hình thành cũng như so với công suất cấp nước của nhà máy Đó cũng là lý do chúng ta chưa có những nhìn nhận đánh giá về vai trò và vị trí của vấn đề thu hồi, xử lý nước rửa bể lắng, bể lọc Từ đó, cần có những nghiên cứu chuyên sâu hơn, được triển khai trên phạm vi rộng lớn hơn làm cơ sở thiết kế cho các công trình

sẽ được xây dựng trong tương lai cũng như để phục hồi sự hoạt động của các công trình xử lý nước rửa bể lắng, bể lọc hiện có

Đề tài cũng đề xuất các dây chuyền công nghệ thu hồi xử lý nước rửa bể lắng, bể lọc theo hướng hiện đại, khắc phục những hạn chế thấy được tại thực tế hoạt động của nhà máy nước Nam Dư Tuy nhiên, việc áp dụng dây

chuyền công nghệ nào hay khối tích của từng công trình sẽ phụ thuộc vào điều kiện hoạt động cụ thể của từng nhà máy và cần được xác định bằng nghiên cứu cụ thể trên mô hình đồng dạng

Một dây chuyền thu hồi và xử lý nước rửa bể lắng, bể lọc hoàn chỉnh với hiệu quả xử lý thu hồi cao sẽ là nhân tố thúc đẩy không chỉ riêng ngành cấp nước đạt được mà còn góp phần nâng cao chất lượng cuộc sống con người, duy trì một môi trường xanh sạch đẹp mà mỗi cá nhân, cộng đồng cũng như toàn xã hội đang góp sức xây dựng, đáp ứng được các quy định của nhà nước về môi trường

Kiến nghị các nhà máy xử lý nước ngầm, đặc biệt là các nhà máy có công suất lớn Q > 10.000 m3/ngđ, các nhà máy có nguồn nước thô ít, thiếu nguồn bổ cập, buộc phải xây dựng hệ thống thu hồi, xử lý và tái sử dụng nước thải rửa lọc

Đề tài được hoàn thành dưới sự hướng dẫn của PGS.TS Mai Liên Hương, nhưng trong thời gian có hạn nên còn nhiều thiếu xót Kính mong

sự chỉ dạy, nhận xét từ các thầy cô và hội đồng bảo vệ luận văn để đề tài được hoàn thiện hơn

TÀI LIỆU THAM KHẢO

1 TS.Nguyễn Ngọc Dung (2003), Xử lý nước cấp, NXB Xây Dựng, Hà

Nội

2 Ths Nguyễn Trường Giang (2009), Báo cáo tổng kết đề tài “ Xử lý

thu hồi tái sử dụng nước thải rửa lọc”, Hà Nội

3 PGS.TS Trần Đức Hạ, Đỗ Văn Hải, (2002), Cơ sở hóa học quá trình

xử lý nước cấp và nước thải, NXB Khoa học và Kỹ Thuật, Hà Nội

4 PGS.TS Trần Đức Hạ, (2006), Xử lý nước thải đô thị, NXB Khoa

học và Kỹ Thuật, Hà Nội

5 GS.TS Hoàng Huệ (2004), Công nghệ môi trường, tập 1: Xử lý

nước, NXB Xây dựng

6 Http://megaenco.com/may-ep-bun-bang-tai.html

7 Hướng dẫn vận hành lắp đặt chạy thử nhà máy nước Nam Dư

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

cấp nước sạch, NXB Khoa Học Kỹ Thuật, Hà Nội

9 TS Trịnh Xuân Lai (2002), Xử lý nước thiên nhiên cấp cho sinh hoạt

và công nghiệp, NXB Khoa học Kỹ Thuật, Hà Nội

10 TS Trịnh Xuân Lai (2009), Xử lý nước cấp cho sinh hoạt và công

nghiệp, NXB xây dựng, Hà Nội

11 GS TSKH Trần Hiếu Nhuệ, PGS.TS Trần Đức Hạ, PGS.TS Ưng

Quốc Dũng, PGS TS Nguyễn Văn Tín, KS Đỗ Hải (1996), “Cấp

thoát nước”, NXB Khoa học và Kỹ thuật

12 QCVN 01:2009/BYT “Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về chất lượng

nước ăn uống”

13 TCXDVN 33 – 2006: “Cấp nước – Mạng lưới đường ống và công

trình, Tiêu chuẩn thiết kế”