Nghiên cứu bể lọc hai bậc áp lực nâng cao hiệu quả xử lý nước nhà máy nước thị trấn vân đình ứng hòa hà nội (tt)

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ XÂY DỰNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC KIẾN TRÚC HÀ NỘI --- NGUYỄN TRUNG ĐỨC NGHIÊN CỨU BỂ LỌC HAI BẬC ÁP LỰC NÂNG CAO HIỆU QUẢ XỬ LÝ NƯỚC NHÀ MÁY NƯỚC THỊ TRẤN VÂN ĐÌNH -

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ XÂY DỰNG

TRƯỜNG ĐẠI HỌC KIẾN TRÚC HÀ NỘI

-

NGUYỄN TRUNG ĐỨC

NGHIÊN CỨU BỂ LỌC HAI BẬC ÁP LỰC NÂNG CAO HIỆU QUẢ XỬ LÝ NƯỚC NHÀ MÁY NƯỚC

THỊ TRẤN VÂN ĐÌNH - ỨNG HÒA – HÀ NỘI

LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT CƠ SỞ HẠ TẦNG

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ XÂY DỰNG

TRƯỜNG ĐẠI HỌC KIẾN TRÚC HÀ NỘI

THỊ TRẤN VÂN ĐÌNH - ỨNG HÒA – HÀ NỘI

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

PGS.TS VŨ VĂN HIỂU

Hà Nội – 2018

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ XÂY DỰNG

TRƯỜNG ĐẠI HỌC KIẾN TRÚC HÀ NỘI

THỊ TRẤN VÂN ĐÌNH - ỨNG HÒA – HÀ NỘI

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

PGS.TS VŨ VĂN HIỂU

XÁC NHẬN CHỦ TỊCH HỘI ĐỒNG

CHẤM LUẬN VĂN

PGS.TS TRẦN THANH SƠN

Hà Nội – 2018

LỜI CẢM ƠN

Sau thời gian học tập tại trường Đại học Kiến Trúc Hà Nội, với vốn kiến thức đã được trang bị, sự hiểu biết của bản thân đến nay tác giả đã hoàn thành Luận văn tốt nghiệp Nhân dịp này tác giả xin trân trọng bày tỏ lời cám ơn tới: PSG.TS Vũ Văn Hiểu là người hướng dẫn khoa học đã hướng dẫn tận tình, trách nhiệm, khoa học và hiệu quả

Thầy, Cô giáo giảng viên khoa SĐH – trường Đại học Kiến trúc Hà Nội đã giảng dạy, giúp tác giả tiếp thu những kiến thức quý báu, nhiệt tình hướng dẫn, tạo điều kiện để tác giả hoàn thành tốt khóa học và Luận văn Thạc sỹ

UBND thị trấn Vân Đình, Công ty TNHH MTV Nước sạch Hà Đông, đã nhiệt tình giúp đỡ, hỗ trợ tài liệu phục vụ nghiên cứu để tác giả hoàn thành luận văn Thạc sỹ

Gia đình của tác giả, cùng bạn bè đồng nghiệp những người đã chia sẻ khó khăn, động viên, tạo mọi điều kiện giúp đỡ tác giả trong quá trình nghiên cứu và hoàn thành luận văn Thạc sỹ

Tuy đã cố gắng rất nhiều nhưng do điều kiện thời gian, kiến thức của bản thân còn hạn chế nên nội dung của Luận văn cũng không tránh khỏi còn những thiếu sót Tác giả rất mong được sự chia sẻ, thông cảm và đặc biệt sự đóng góp những ý kiến quý báu của hội đồng trường Đại học Kiến trúc Hà Nội cùng các Nhà khoa học, Thầy Cô giáo, đồng nghiệp và bạn bè

Xin trân trọng cảm ơn

Hà Nội, tháng 4 năm 2018

Tác giả luận văn

Nguyễn Trung Đức

LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan về toàn bộ nội dung và kết quả nghiên cứu luận văn này

là của riêng tôi tự tìm tòi nghiên cứu dưới sự hướng dẫn của PGS.TS Vũ Văn Hiểu, không sao chép mà trên cơ sở nhận thức về khoa học - kỹ thuật - xã hội, kết hợp với kinh nghiệm trong thực tiễn quản lý, hoạt động nghề nghiệp

Luận văn là sản phẩm nghiên cứu ứng dụng tạo ra kết quả mang tính khả thi có thể áp dụng thực tiễn, đóng góp cho sự nghiệp quản lý đô thị

Tác giả luận văn

MỤC LỤC

Lời cảm ơn

Lời cam đoan

Mục lục

Danh mục các ký hiệu chữ viết tắt

Danh mục các hình vẽ

PHẦN I: MỞ ĐẦU 1

* Lý do chọn đề tài 1

* Mục đích nghiên cứu 2

* Đối tượng và phạm vi nghiên cứu 4

* Phương pháp nghiên cứu 4

* Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài 4

* Cấu trúc của luận văn: 4

PHẦN II: NỘI DUNG NGHIÊN CỨU 6

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN HIỆN TRẠNG VỀ CẤP NƯỚC, DÂY CHUYỀN CÔNG NGHỆ XỬ LÝ NƯỚC HIỆN TẠI NHÀ MÁY NƯỚC THỊ TRẤN VÂN ĐÌNH VAI TRÒ CỦA BỂ LỌC TRONG CÔNG NGHỆ XỬ LÝ NƯỚC 6

1.1 Giới thiệu chung về thị trấn Vân Đình, Ứng Hòa, Hà Nội 6

1.1.1 Vị trí địa lý 6

1.1.2 Khí hậu 7

1.1.3 Địa hình, địa chất, thủy văn 7

1.1.4 Các điều kiện kinh tế xã hôi 7

1.2 Nhu cầu sử dụng nước của thị trấn 9

1.3 Hiện trạng cấp nước 9

1.3.1 Hiện trạng hệ thống cấp nước 9

1.3.2 Trạm xử lý nước 10

1.3.2.1 Trạm cấp nước Quang Trung 10

1.3.2.2 Trạm cấp nước Tân Phương 13

1.4 Đánh giá chung 16

1.4.1 Đánh giá chung 16

1.4.2 Kết luận 16

1.5 Vai trò của bể lọc trong công nghiệp xử lý nước cấp 17

1.5.1 Vai trò của bể lọc 17

1.5.2 Giới thiệu chung về quá trình lọc nước 18

1.5.3 Giới thiệu chung về quá trình rửa lọc 19

CHƯƠNG 2: CƠ SỞ KHOA HỌC CỦA QUÁ TRÌNH LỌC NƯỚC, BỂ LỌC, PHÂN LOẠI BỂ LỌC, ĐẶC ĐIỂM CỦA VẬT LIỆU LỌC DẠNG HẠT 21

2.1 Nguyên lý thủy động học của quá trình lọc nước 21

2.1.1 Động học của quá trình lọc nước 22

2.1.2 Quá trình phân phối nước rửa lọc 26

2.1.3 Khối lượng lọc qua bể lọc dạng hạt 29

2.1.4 Quy luật tăng tổn thất áp lực qua bộ lọc dạng hạt 40

2.2 Vật liệu lọc dạng hạt 42

2.2.1 Đặc điểm của vật liệu lọc 42

2.2.2 Yêu cầu vật liệu lọc 43

2.2.3 Đường kính tương đương của hạt VLL 44

2.2.4 Hệ số không đồng nhất của lớp VLL 44

2.2.5 Độ bền cơ học 44

2.2.6 Độ bền hóa học 45

2.3 Cấu tạo chung bể lọc, phân loại bể lọc 46

2.3.1 Cấu tạo chung của bể lọc 46

2.3.2 Phân loại bể lọc 47

CHƯƠNG 3: NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG BỂ LỌC HAI BẬC ÁP LỰC VỚI TỐC ĐỘ LỌC THAY ĐỔI ĐỂ NÂNG CAO HIỆU QUẢ XỬ LÝ NƯỚC TẠI NHÀ MÁY NƯỚC THỊ TRẤN VÂN ĐÌNH, ỨNG HÒA, HÀ NỘI 50

3.1 Giới thiệu bể lọc hai bậc để nâng cao hiệu quả xử lý nước tại nhà máy nước thị trấn Vân Đình - Ứng Hòa - Hà Nội 50

3.1.1 Cơ sở lý thuyết của bể lọc hai bậc 50

3.1.2 Phương pháp tính toán bể lọc hai bậc áp lực tốc độ lọc thay đổi 58

3.1.3 Đề xuất ứng dụng bể lọc hai bậc cho nhà máy nước thị trấn Vân Đình, Ứng Hòa, Hà Nội 61

3.1.4 Kinh nghiệm ở Việt Nam và thế giới, lý do áp dụng bể lọc hai bậc áp lực với tốc độ lọc thay đổi tại nhà máy nước thị trấn Vân Đình, Ứng Hòa, Hà Nội 65

3.2 Tính toán kỹ thuật cho bể lọc hai bậc áp lực với tốc độ lọc thay đổi tại nhà máy nước thị trấn Vân Đình - Ứng Hòa - Hà Nội 67

3.3 Chi phí đầu tư, vận hành 69

3.4 Đánh giá hiệu quả kinh tế kỹ thuật 70

PHẦN KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 72

1 Kết luận 72

2 Kiến nghị 72

TÀI LIỆU THAM KHẢO 74

DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU CHỮ VIẾT TẮT

DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ

Hình 1.1 Trạm bơm cấp nước nhìn từ ngoài vào

Hình 1.2 Giếng khoan trong khuôn viên trạm xử lý

Hình 2.3 Hiện tượng tạo màng trên đỉnh lớp lọc và tổn thất áp lực qua màng

Hình 2.4 Tạo dòng tuần hoàn khi rửa lọc bằng gió đơn thuần

Hình 2.5 Quá trình lọc nước trong bể lọc nhanh

Hình 2.6 Hình thành các vân nhỏ

Hình 2.7 Đặc tính của quá trình tích lũy cặn trong lỗ rỗng

Hình 2.8 Cấu tạo của bể lọc

Hình 2.9 Phân loại bể lọc theo hướng dòng chảy

Hình 3.1 Các sơ đồ nguyên tắc cơ bản của bể lọc hai bậc

Hình 3.2 Sơ đồ dây chuyền công nghệ hệ thống cấp nước áp dụng cho bể lọc

hai bậc áp lực với tốc độ lọc thay đổi

Hình 3.3 Sơ đồ thiết bị bể lọc hai bậc áp lực với tốc độ lọc thay đổi Hình 3.4 Sơ đồ kích thước bể lọc hai bậc áp lực với tốc độ lọc thay đổi

Trong những năm qua, công nghệ xử lý nước ở các đô thị của Việt Nam đã

có những bước phát triển đáp ứng tốt yêu cầu về chất lượng của các đối tượng dùng nước Tuy nhiên, 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

Mỗi công trình trong dây chuyền công nghệ đều có chức năng nhiệm vụ riêng biệt nhưng chúng đều có các mối liên hệ, hỗ trợ cho nhau tạo thành một hệ thống hoàn chỉnh

Lọc nước là một quá trình xử lý, dùng để tách các tạp chất ra khỏi dung dịch, được sử dụng rộng rãi trong các ngành kỹ thuật khác nhau Trong lĩnh vực xử lý nước cấp cho sinh hoạt và cho công nghiệp Lọc nước là công đoạn cực kỳ quan trọng được sử dụng để tách các hạt lơ lửng nhỏ và các vi sinh vật không loại được trong quá trình lắng ra khỏi nước Đây cũng là giai đoạn kết thúc của quá trình làm trong và khử màu nước

2

Trên cơ sở định hướng phát triển, nhằm đảm bảo yêu cầu về chất lượng, kinh

tế, từng bước hiện đại hoá ngành cấp nước, tiết kiệm chi phí quản lý, vận hành, nâng cao hiệu quả lọc về mặt chất lượng cũng như tối ưu khả năng lọc nước Do vậy sự cần thiết phải hoàn thiện cả về lý thuyết và thực tế về việc nghiên cứu ứng dụng bể lọc áp lực hai bậc với vận tốc lọc thay đổi để nâng cao hiệu quả xử lý nước nhà máy nước thị trấn Vân Đình, Ứng Hòa, Hà Nội đem lại hiệu quả cao

và đáp ứng được hai chỉ tiêu: Hiệu quả lọc tính theo chất lượng nước và hiệu quả lọc tính theo khả năng lọc nước

Trong thời gian qua, tốc độ phát triển kinh tế xã hội ở Thành phố Hà Nội nói chung và khu vực thị trấn Vân Đình, huyện Ứng Hòa nói riêng diễn

ra rất nhanh, các khu đô thị mới, khu cây xanh công viên, thể thao, trung tâm công cộng lớn đang dần dần được hình thành, mở rộng và phát triển Nhu cầu sử dụng nước sạch ngày càng tăng Hệ thống mạng lưới đường ống cấp nước ngày càng mở rộng theo tốc độ mở rộng và phát triển của thị trấn Chất lượng nước cũng như lưu lượng nước sản xuất cũng vì thế cần phải gia tăng

để đáp ứng đầy đủ nhu cầu sử dụng nước ngày càng tăng của thị trấn Vân Đình

Nhà máy cấp nước Thị trấn Vân Đình được đầu tư xây dựng và đưa vào

sử dụng từ năm 1993, được vận hành quản lý bởi UBND thị trấn Vân Đình Hiện tại nhà máy nước ngày càng xuống cấp, chất lượng nguồn nước ngầm hiện khai thác ngày càng nhiều tạp chất phức tạp Qua kiểm tra trạm xử lý nước hiện không xử lý được triệt để các tạp chất trong nước Công nghệ xử lý nước hiện tại của trạm xử lý nước không còn đảm bảo để xử lý và sản xuất nước phục vụ nhân dân

Năm 2015 UBND thành phố Hà Nội bàn giao cho Công ty TNHH MTV Nước sạch Hà Đông vận hành và quản lý nhà máy nước thị trấn Vân

3

Đình Dự án cải tạo nâng cấp công nghệ xử lý nước nhà máy nước thị trấn Vân Đình là một trong các dự án trọng điểm nhằm đảm bảo nhu cầu sử dụng nước sạch của nhân dân thị trấn Vân Đình, được UBND Thành phố Hà Nội chỉ đạo, yêu cầu Công ty TNHH MTV Nước sạch Hà Đông nghiên cứu, khảo sát, lên phương án, triển khai cải tạo chất lượng nước cấp, mở rộng phạm vi cấp nước cho toàn bộ thị trấn Vân Đình, đảm bảo đáp ứng đầy đủ nhu cầu sử dụng nước sạch của nhân dân thị trấn Vân Đình Mục tiêu của dự án:

- Nâng cao điều kiện, môi trường sống của người dân trong thị trấn Vân Đình, đảm bảo nhu cầu sử dụng nước sạch cho toàn bộ người dân trong thị trấn

- Nâng cao chất lượng nước sạch, đảm bảo cấp nước đầy đủ cho toàn

Xây dựng cơ sở lý luận và thực tiễn để đề xuất giải pháp nâng cao hiệu quả xử lý nước, đảm bảo chất lượng nước đáp ứng nhu cầu sử dụng nước của nhân dân thị trấn Vân Đình

4

* Đối tượng và phạm vi nghiên cứu

Đối tượng nghiên cứu: Bể lọc hai bậc với tốc độ lọc thay đổi Cụ thể là: Nghiên cứu ứng dụng bể lọc hai bậc áp lực với vận tốc lọc thay đổi vào công nghệ xử lý nước để nâng cao hiệu quả xử lý nước nhà máy nước thị trấn Vân Đình

Phạm vi nghiên cứu: công nghệ xử lý nước nhà máy nước thị trấn Vân Đình; công suất nhà máy nước: 3.000 m3/ngđ

Thời gian nghiên cứu: Đến năm 2018, tầm nhìn đến năm 2030

* Phương pháp nghiên cứu

Phương pháp thu thập; kế thừa tài liệu, kết quả đã nghiên cứu;

Phương pháp điều tra khảo sát thực địa, xử lý thông tin;

Phương pháp phân tích tổng hợp, so sánh, tiếp cận hệ thống;

Phương pháp chuyên gia, đúc rút kinh nghiệm, đề xuất giải pháp mới

* Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài

Ý nghĩa khoa học: Nghiên cứu đề xuất giải pháp nâng cấp công nghệ

xử lý nước trạm xử lý nước nhằm đảm bảo chất lượng nước, công suất khai thác nước sạch của nhà máy nước thị trấn Vân Đình

Ý nghĩa thực tiễn: Đảm bảo chất lượng nước sau xử lý, đáp ứng nhu cầu sử dụng nước sạch của nhân dân thị trấn Vân Đình, huyện Ứng Hòa, thành phố Hà Nội

* Cấu trúc luận văn

Ngoài các phần Mở đầu, Kết luận và kiến nghị, Tài liệu tham khảo và Phụ lục, nội dung chính của Luận văn gồm ba chương:

5

Chương 1: Tổng quan hiện trạng về cấp nước, dây chuyền công nghệ

xử lý nước hiện tại nhà máy nước thị trấn Vân Đình Vai trò của bể lọc trong công nghệ xử lý nước hiện nay

Chương 2: Cơ sở khoa học của quá trình lọc nước, bể lọc nước, phân loại bể lọc nước, đặc điểm của vật liệu lọc dạng hạt

Chương 3: Nghiên cứu ứng dụng bể lọc hai bậc áp lực với tốc độ lọc thay đổi để nâng cao hiệu quả xử lý nước tại nhà máy nước thị trấn Vân Đình

- Ứng Hòa - Hà Nội

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

Có thể sản xuất Bể lọc áp lực hai bậc với vận tốc lọc thay đổi theo phương pháp công nghiệp trong các xí nghiệp công nghiệp để lắp ghép cho các dự án cấp nước

Công suất mối bể LHBVTĐ có thể thiết kế từ 600 đến 1800 m3/ngày đêm thuận lợi để các modul lắp ghép cho các điểm dân cư đô thị- nông thôn và các cụm công nghiệp (với 10 modul có thể đạt công suất 18.000 m3/ngày đêm)

2 Kiến nghị

Kiến nghị Bộ xây dựng nghiên cứu ứng dụng công nghệ mới: “ Nghiên cứu ứng dụng Bể lọc hai bậc áp lực với vận tốc lọc thay đổi cấp nước cho đô thị - nông thôn và công nghiệp”

Đề nghị các cấp có thẩm quyền có những chính sách ưu đãi phù hợp để việc tiến hành ứng dụng bể lọc hai bậc áp lực với tốc độ lọc thay đổi được thuận lợi nhanh chóng

Việc bảo vệ thành công đề tài, cũng như khả năng đề tài có thể áp dụng vào thực tế sẽ tạo cơ sở lý thuyết và phương pháp luận cho việc ứng dụng bể lọc hai bậc áp lực với tốc độ lọc thay đổi được áp dụng cho một số nhà máy nước vừa và nhỏ trong khu vực

Trong thời gian ngắn, đề tài mới chỉ dừng lại trong phạm vi nghiên cứu lý thuyết, chưa có điều kiện nghiên cứu thực nghiệm Do vậy, để đánh giá

73

đầy đủ và chính xác hiệu quả của việc ứng dụng bể lọc hai bậc áp lực với tốc

độ lọc thay đổi nhằm đáp ứng nhu cầu dùng nước của người dân trong vùng cần phải được tiếp tục nghiên cứu trong thời gian tới

74

TÀI LIỆU THAM KHẢO

1 Quyết định số 104/2000/QĐ-TTg ngày 25/08/2000 của Thủ tướng chính phủ về việc phê duyệt Chiến lược Quốc gia Cấp nước sạch và Vệ sinh nông thôn đến năm 2020

2 Quyết định số 366/2012/QĐ-TTg ngày 31/03/2012 của Thủ tướng Chính phủ về việc phê duyệt Chương trình mục tiêu Quốc gia Nước sạch và Vệ sinh môi trường nông thôn giai đoạn 2012 – 2015

3 Quyết định số 499/2013/QĐ-TTg ngày 21/03/2013 của Thủ tướng Chính phủ về việc phê duyệt đồ án Quy hoạch cấp nước Thủ đô Hà Nội đến năm

2030, tầm nhìn đến năm 2050

4 Quyết định số 2691/QĐ-UBND ngày 18/04/2013 của UBND thành phố

Hà Nội về việc Quy hoạch cấp nước và vệ sinh môi trường nông thôn Thành phố Hà Nội đến năm 2020, định hướng đến năm 2030

5 Quy hoạch cấp nước thị trấn Vân Đình đến năm 2030

6 Văn bản số 523/UBND-VP ngày 16/09/2015 của UBND huyện Ứng Hòa

về việc bàn giao hai nhà máy nước trên địa bàn thị trấn Vân Đình cho Công ty TNHH MTV Nước sạch Hà Đông

7 Vũ Văn Hiểu (2011), Bài giảng về Cấp nước và vệ sinh nông thôn, Đại

học Kiến Trúc Hà Nội, Hà Nội

8 Phạm Song, Nguyễn Bá Trinh, Vũ Văn Hiếu (1996), Công nghệ cung cấp

nước sạch và vệ sinh môi trường, NXB khoa học và kỹ thuật Hà Nôi, Hà

Nội

9 TCXDVN 33:2006 Cấp nước - Mạng lưới đường ống và công trình – Tiêu chuẩn thiết kế NXB Xây dựng Hà Nội