Nghiên cứu bể lắng lớp mỏng kết hợp với bể phản ứng có lớp cặn lơ lửng áp dụng cho nhà máy nước thị xã hồng ngự (tt)

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ XÂY DỰNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC KIẾN TRÚC HÀ NỘI NGUYỄN VĂN CHU NGHIÊN CỨU BỂ LẮNG LỚP MỎNG KẾT HỢP VỚI BỂ PHẢN ỨNG CÓ LỚP CẶN LƠ LỬNG ÁP DỤNG CHO NHÀ MÁY NƯỚC THỊ

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ XÂY DỰNG

TRƯỜNG ĐẠI HỌC KIẾN TRÚC HÀ NỘI

NGUYỄN VĂN CHU

NGHIÊN CỨU BỂ LẮNG LỚP MỎNG KẾT HỢP VỚI BỂ PHẢN ỨNG CÓ LỚP CẶN

LƠ LỬNG ÁP DỤNG CHO NHÀ MÁY NƯỚC

THỊ XÃ HỒNG NGỰ

LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT CƠ SỞ HẠ TẦNG

Hà Nội - 2017

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ XÂY DỰNG

TRƯỜNG ĐẠI HỌC KIẾN TRÚC HÀ NỘI

NGUYỄN VĂN CHU KHÓA : 2015 - 2017

NGHIÊN CỨU BỂ LẮNG LỚP MỎNG KẾT HỢP VỚI BỂ PHẢN ỨNG CÓ LỚP CẶN

LƠ LỬNG ÁP DỤNG CHO NHÀ MÁY NƯỚC

THỊ XÃ HỒNG NGỰ

Chuyên ngành : Kỹ thuật cơ sở hạ tầng

Mã số : 60.58.02.10

LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT CƠ SỞ HẠ TẦNG

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC:

TS TRỊNH XUÂN LAI

Hà Nội - 2017

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ XÂY DỰNG

TRƯỜNG ĐẠI HỌC KIẾN TRÚC HÀ NỘI

NGUYỄN VĂN CHU KHÓA : 2015 - 2017

NGHIÊN CỨU BỂ LẮNG LỚP MỎNG KẾT HỢP VỚI BỂ PHẢN ỨNG CÓ LỚP CẶN

LƠ LỬNG ÁP DỤNG CHO NHÀ MÁY NƯỚC

THỊ XÃ HỒNG NGỰ

Chuyên ngành : Kỹ thuật cơ sở hạ tầng

Mã số : 60.58.02.10

LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT CƠ SỞ HẠ TẦNG

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC:

TS TRỊNH XUÂN LAI

XÁC NHẬN CỦA CHỦ TỊCH HỘI ĐỒNG CHẤM LUẬN VĂN

GS.TSKH TRẦN HỮU UYỂN

Hà Nội - 2017

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 cảm ơn chân thành đến TS Tịnh Xuân Lai đã

tận tình hướng dẫn, chỉ bảo em thực hiện luận văn tốt nghiệp, cũng như các Thầy, Cô trong Khoa Kỹ thuật hạ tầng và môi trường đô thị, Khoa Sau Đại học Trường Đại học Kiến trúc Hà Nội đã giảng dạy và truyền đạt kiến thức trong suốt quá trình học tập Ngoài ra, xin gửi lời cám ơn đến một số anh, chị và bạn

bè ở Công ty TNHH MTV Cấp thoát nước và môi trường đô thị Đồng Tháp

đã giúp đỡ tôi trong quá trình thực hiện luận văn

Xin gửi lời cám ơn tới các bạn trong lớp CH2015 D, khóa 2015 – 2017 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 10 tháng 03 năm 2017

Tác giả luận văn

Nguyễn Văn Chu

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

Nguyễn Văn Chu

MỤC LỤC

Lời cảm ơn

Lời cam đoan

Mục lục

Danh mục các chữ viết tắt

Danh mục các bảng biểu

Danh mục các hình vẽ

MỞ ĐẦU

Lý do chọn đề tài 1

Mục đích nghiên cứu 3

Đối tượng và phạm vi nghiên cứu 3

Phương pháp nghiên cứu 3

Ý nghĩa khoa học và thực tiễn 3

Cấu trúc luận văn 4

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ CÁC LOẠI BỂ LẮNG VÀ BỂ PHẢN ỨNG TRONG CÔNG NGHỆ XỬ LÝ NƯỚC MẶT 5

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

Nam 5

1.1.1 Công nghệ xử lý nước mặt 5

1.1.2 Ưu, nhược điểm 21

1.2 Các loại bể lắng và bể phản ứng trong công nghệ xử lý nước mặt 22

1.2.1 Các loại bể lắng 22

1.2.2 Các loại bể phản ứng tạo bông cặn 25

1.3.Tổngquan về nhà máy nước thị xã Hồng Ngự, công suất10.000m3/ng.đ 30

CHƯƠNG 2: CƠ SỞ KHOA HỌC CỦA VIỆC KẾT HỢP BỂ PHẢN ỨNG CÓ

LỚP CẶN LƠ LỬNG VỚI BỂ LẮNG LỚP MỎNG 36

2.1 Quá trình phản ứng tạo bông cặn 36

2.1.1 Cơ sở lý thuyết của quá trình phản ứng tạo bông cặn 36

2.1.2 Bể phản ứng tạo bông có lớp cặn lơ lửng 38

2.2 Quá trình lắng, lắng lớp mỏng và lắng trong có lớp cặn lơ lửng 41

2.2.1 Quá trình lắng 41

2.2.2 Lắng lớp mỏng (Lamella) 43

2.2.3 Lắng trong có lớp cặn lơ lửng 52

2.3 Cơ sở của việc nghiên cứu bể phản ứng có lớp cặn lơ lửng kết hợp bể lắng lớp mỏng áp dụng cho nhà máy nước Hồng Ngự 61

2.3.1 Cơ sở thực tiễn 61

2.3.2 Cơ sở lý thuyết 65

2.3.3 Cơ sở của sự lựa chọn bể phản ứng có lớp cặn lơ lửng kết hợp với bể lắng lớp mỏng thành một bể 71

CHƯƠNG 3: ÁP DỤNG BỂ PHẢN ỨNG CÓ LỚP CẶN LƠ LỬNG KẾT HỢP VỚI BỂ LẮNG LỚP MỎNG CHO NHÀ MÁY NƯỚC THỊ XÃ HỒNG NGỰ 72

3.1 Đề xuất về sự làm việc kết hợp giữa bể phản ứng có lớp cặn lơ lửng với bể lắng lớp mỏng 72

3.1.1 Các loại bể lắng tiên tiến được áp dụng trên thế giới 72

3.1.2.Sự kết hợp giữa bể phản ứng có lớp cặn lơ lửng với bể lắng lớp mỏng thành một bể 77

3.2 Phương pháp tính toán bể kết hợp 80

3.2.1 Xác định diện tích của ngăn phản ứng (ngăn cấu tạo bông) 80

3.2.2 Xác định diện tích mặt bằng của bể lắng 81

3.2.3 Xác định chiều dài (chiều cao) của ống lắng lớp mỏng 81

3.2.4 Xác định chiều cao của bể lắng kết hợp 83

3.3 Tính toán bể lắng lớp mỏng kết hợp với bể phản ứng có lớp cặn lơ lửng cho nhà máy nước thị xã Hồng Ngự, công suất 10.000m3/ng.đêm 83

3.3.1 Cơ sở tính toán 83

3.3.2 Tính toán kích thước của bể lắng lớp mỏng kết hợp với bể phản ứng có lớp cặn lơ lửng 84

3.3.3 Kiểm tra kết quả tính toán theo Reynoid (Re) và Froude (Fr) 87

3.4 Ưu, nhược điểm và phạm vi áp dụng của bể lắng lớp mỏng kết hợp với bể phản ứng có lớp cặn lơ lửng 88

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 90

Kết luận chung 90

Kiến nghị 90 TÀI LIỆU THAM KHẢO

PHỤ LỤC

DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT

Chữ viết tắt Tên đầy đủ

AFD Cơ quan phát triển Pháp

BTCT Bê tông cốt thép

NMXLNC Nhà máy xử lý nước cấp

NTU Nephelometric Turbidity Units -Đơnvịđođộđục

ODA Official Development Assistance - Hỗ trợ phát triển

chính thức

PAC Poly Aluminium Chloride - Phèn nhôm tồn tại ở dạng

cao phân tử

TCXDVN Tiêu chuẩn xây dựng Việt Nam

TNHH MTV Trách nhiệm hữu hạn một thành viên

DANH MỤC CÁC CÁC HÌNH

Số hiệu

hình

Tên hình

Hình 1.22 SơđồdâychuyềncôngnghệnhàmáynướcHồngNgự

ở một phía

lắng

làmtrongnướcmặtbằng 4 bểlắng PULSATOR 99,5 m x 27m

mặt gồm6 PULSATUBE Diện tích 551m2

tạo từ2SUPERPULSATOR

DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU

Sốhiệubảng Tênbảng

Tuy nhiên, bên cạnh các mục tiêu kinh tế - xã hội đạt được, việc xây dựng và quản lý, vận hành các nhà máy nước cũng có nhiều tồn tại khiến các nhà quản lý và chuyên môn phải quan tâm Một trong số đó là kiểm soát chất lượng xử lý nước trong các bể lắng Các loại bể lắng được thiết kế để loại trừ các hạt cặn lơ lửng có khả năng lắng xuống đáy bể bằng trọng lực

Do điều kiện kinh tế - xã hội ngày càng phát triển, dân số nước ta ngày càng tăng nhanh trong khi diện tích đất không thay đổi, vì vậy trong quá trình lập các dự án, ngoài việc quan tâm tới hiệu quả kinh tế, kỹ thuật và tính ưu việt của công nghệ, chúng ta cần quan tâm tới diện tích chiếm đất của dự án Tại hầu hết các nhà máy xử lý nước mặt ở nước ta hiện nay đều 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 được xuống khoảng giá

trị 7÷15NTU, trong khi TCXDVN 33-2006 khuyến cáo độ đục sau lắng phải nhỏ hơn 5NTU, 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

2 trong nguồn nước là trở ngại chính đối với công nghệ truyền thống keo tụ - lắng - lọc

Các nhà máy nước cũ đã xây dựng trước đây không đáp ứng đủ nhu cầu sử dụng nước của các đối tượng tiêu thụ Để đáp ứng được nhu cầu sử dụng nước cho các đối tượng trên, các công ty cấp nước bắt buộc phải nâng công suất trạm xử lý Việc mở rộng hoặc xây dựng thêm các nhà máy cấp nước mới đòi hỏi phải mất rất nhiều thời gian, tốn nhiều kinh phí đền bù giải phóng mặt bằng và chi phí đầu tư xây dựng Do vậy việc tìm ra các giải pháp kỹ thuật nhằm cải tạo, nâng công suất và hiệu quả xử lý của các nhà máy nước hiện có luôn là vấn đề được ưu tiên hàng đầu của các công ty cấp nước

Ở Việt Nam hiện nay tại các nhà máy xử lý nước mặt vẫn sử dụng các loại

bể lắng truyền thống là: bể lắng đứng, bể lắng ngang, bể lắng trong có lớp cặn

lơ lửng Trong những năm gần đây thì tại một số công ty cấp nước như Nam Định, Kiên Giang, An Giang đã cải tạo bể lắng ngang thành bể lắng lamen, tại công ty cấp thoát nước - môi trường Bình Dương cũng đã ứng dụng kết hợp bể lắng Accelator với bể lắng lamen làm việc hiệu quả và ổn định

Trên thế giới loại bể lắng lamen (bể lắng lớp mỏng) kết hợp với bể phản

ứng có lớp cặn lơ lửng còn được gọi là bể “ PULSATOR”đã được áp dụng

khá phổ biến ở các nước châu Âu như Pháp, Đức và nhiều nước châu Mỹ như Hoa Kỳ, Argentina,…cho thấy việc xử lý nước của loại bể này rất hiệu quả và kinh tế Còn ở Việt Nam loại bể lắng này hiện nay vẫn chưa được nghiên cứu

và áp dụng

Vấn đề nghiên cứu áp dụng các ứng dụng mới để nâng công suất

và chất lượng nước xử lý, tiết kiệm chi phí xây dựng và quản lý hệ thống cấp nước là rất cần thiết Trong đó giải pháp kết hợp bể phản ứng có lớp cặn lơ lửng với bể lắng lớp mỏng (bể lắng lamen) thành một bể cùng làm việclà một giải pháp hoàn toàn có thể nghiên cứu và áp dụng cho các nhà máy xử lý

3 nguồn nước mặt ở nước ta hiện nay Chính vì vậy, luận văn thực hiện việc nghiên cứu bể lắng lớp mỏng kết hợp với bể phản ứng có lớp cặn lơ lửng áp dụng cho nhà máy nước thị xã Hồng Ngự để đảm bảo đồng thời yêu cầu về chất lượng nước và các yêu cầu khác (kinh tế, quản lý, vận hành ) là cần thiết

* Mục đích nghiên cứu

Dựa vào, cấu tạo, nguyên lý hoạt động, ưu nhược điểmcủa bể phản ứng có lớp cặn lơ lửng và bể lắng lớp mỏng, đề xuất phương án phối hợp sự làm việc của bể phản ứng có lớp cặn lơ lửng và bể lắng lớp mỏng cùng hoạt động trong một bể Tính toán bể lắng lớp mỏng kết hợp với bể phản ứng có lớp cặn lơ lửng để áp dụng cho nhà máy nước thị xã Hồng Ngự

* Đối tượng và phạm vi nghiên cứu

- Đối tượng nghiên cứu: Là nguồn nước mặt

- Phạm vi nghiên cứu: Công nghệ xử lý độ đục của nước tại nhà máy nước thị xã Hồng Ngự

* Phương pháp nghiên cứu

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

- Vận dụng những kiến thức khoa học kỹ thuật tiên tiến đã có trên thế giới

áp dụng phù hợp với điều kiện thực tiễn của Việt Nam, nhằm góp phần hiện đại hóa ngành nước của chúng ta

- Việc áp dụng kết hợp bể lắng lớp mỏng với bể phản ứng có lớp cặn lơ lửng vào một bể trong công nghệ xử lý nước mặt sẽ đem lại hiệu quả kinh tế,

4

kỹ thuật phù hợp với nhà máy nước thị xã Hồng Ngự và có thể áp dụng cho các nhà máy xử lý nước mặt của Việt Nam

* 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 các loại bể lắng và bể phản ứng trong công nghệ

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

Email: digilib.hau@gmail.com

TRUNG TÂM THÔNG TIN THƯ VIỆN

- Việc kết hợp bể phản ứng có lớp cặn lơ lửng với bể lắng lamen làm cho hiệu

quả lắng tăng lên rõ rệt vì có u0nhỏ hơn các bể lắng khác rất nhiều

- Khi hiệu suất lắng cao thì bể lọc cũng làm việc đạt hiệu quả tốt hơn, kéo dài chu kỳ lọc, giảm chi phí điện, nước cho việc rửa lọc và chất lượng nước thương phẩm sẽ tốt hơn

- Giảm đượcdiện tích đất xây dựng cho nhà máyxử lý nước vì hai bể riêng rẽ đã được kết hợp thành một bể

- Giảm được chi phí vật liệu xây dựng, chi phí về nhân côngdo hai bể được xây dựng kết hợp thành một bể

- Giảm được chi phí và nhân công cho việc quản lý vận hành

- Giảm được một lượng nước sạch thất thoát cho việc rửa bể phản ứng, do đó cũng là giảm được một phần chi phí xử lý nước

Kiến nghị:

1 Theo kết quả nghiên cứu của đề tài thì với độ đục và chất lượng nước của

nguồn nước sông Tiền cấp cho nhà máy nước thị xã Hồng Ngự thì việc áp dụng

bể phản ứng có lớp cặn lơ lửng kết hợp (hợp khối) với bể lắng lớp mỏng là hoàn toàn phù hợp Kiến nghị Công ty TNHH MTV Cấp thoát nước và môi trường đô

91

thị Đồng Tháp cho phép áp dụng loại bể này trong dây chuyền công nghệ xử lý nước mặt cho nhà máy nước thị xã Hồng Ngự

2 Loại bể lắng này đã được các nước trên thế giới áp dụng rất nhiều do nó có

hiệu quả nổi bật về kỹ thuật và kinh tế trong công nghệ xử lý nước mặt Cho nên, kiến nghị các công ty cấp nước có xử lý nguồn nước mặt, nhất là ở các đô thị khu vực Nam bộ là nơi có nhiệt độ trung bình trong ngày dao động ít thì nên áp dụng loại bể này

3 Loại bể mới này trong tương lai sẽ được đưa vào áp dụng trong các nhà

máy có xử lý nguồn nước mặt ở nước ta Chính vì vậy, cần tiếp tục nghiên cứu, kiểm chứng, ứng dụng ở các công trình thực tế, để hoàn thiện các thông số thiết

kế và quản lý, vận hành, tiến tới đưa vào tiêu chuẩn thiết kế chuyên ngành, làm tài liệu hướng dẫn cho việc thiết kế và lập dự án trong các dự án cấp nước đô thị

TÀI LIỆU THAM KHẢO

1 Báo cáo Môi trường quốc gia năm 2012 – “Môi trường nước mặt”

2 Nguyễn Ngọc Dung (2005), Xử lý nước cấp, NXB Xây dựng, Hà Nội

3 Hoàng Văn Huệ (2004), Công nghệ môi trường, Tập 1: Xử lý nước, NXB

Xây dựng

4 Đào Duy Khơi (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, Luận văn thạc sĩ Kỹ thuật cơ sở hạ tầng, Trường Đại học

Kiến trúc Hà Nội

5 Trịnh Xuân Lai (2002), Cấp nước , Tập 2 – Xử lý nước thiên nhiên cấp

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

6 Trịnh Xuân Lai (2004), Xử lý nước cấp cho sinh hoạt và công nghiệp,

NXB Xây dựng

7 Trịnh Xuân Lai - Đồng Minh Thu (1988), Xử lý nước cấp cho sinh hoạt

và công nghiệp - Tập I, NXB Khoa học Kỹ thuật, Hà Nội

8 Trịnh Xuân Lai (2003), Tính toán thiết kế các công trình trong hệ thống

cấp nước sạch, NXB Khoa học Kỹ thuật, Hà Nội

9 Trịnh Xuân Lai (2008), Tính toán các công trình xử lý và phân phối nước

cấp, NXB Xây dựng

10 Trịnh Xuân Lai (2014), Quản lý vận hành và thiết kế nâng cấp nhà máy

nước, NXB Xây dựng

11 Nguyễn Tài - Lưu Công Đào (2012), Sổ tay tính toán thủy lực (Dịch từ

tiếng Nga), NXB Xây dựng

12 QCVN 08:2008/BYT “Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về chất lượng nước

mặt”