đồ án xử lý nước cấp

Vì thế con người cần phải biết cách xử lýcác nguồn nước mặt và nước ngầm để đáp ứng cả về số lượng và chất lượng cho cáchoạt động sinh sống và sản xuất của con người..

KHOA MÔI TRƯỜNG

KỸ THUẬT MÔI TRƯỜNG

ĐỒ ÁN XỬ LÝ NƯỚC CẤP

THIẾT KẾ HỆ THỐNG XỬ LÝ NƯỚC CẤP

SỬ DỤNG NGUỒN NƯỚC MẶT CHO

KHU DÂN CƯ CÓ DÂN SỐ 25.000 NGƯỜI

SVTH: NGÔ KIM TUYỀN MSSV: 0450201721

GVHD: PGS.TS LÊ HOÀNG NGHIÊM

TP HCM 12/2018

KHOA MÔI TRƯỜNG

KỸ THUẬT MÔI TRƯỜNG

ĐỒ ÁN XỬ LÝ NƯỚC CẤP

THIẾT KẾ HỆ THỐNG XỬ LÝ NƯỚC CẤP

SỬ DỤNG NGUỒN NƯỚC MẶT CHO

KHU DÂN CƯ CÓ DÂN SỐ 25.000 NGƯỜI

SVTH: HUỲNH KIM TUYỀN MSSV: 0450201721

GVHD: PGS.TS LÊ HOÀNG NGHIÊM

TP HCM 12/2018

VÀ MÔI TRƯỜNG TP.HCM

NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN

MÔN HỌC XỬ LÝ NƯỚC CẤP

Họ và tên sinh viên: Huỳnh Kim Tuyền MSSV: 04502017201

Lớp: 04_ĐHKTMT_2

Ngành: Kỹ Thuật Môi Trường

1 Ngày giao đồ án: 21/08/2018

2 Ngày hoàn thành đồ án: 15/12/2018

3 Đầu đề đồ án: Thiết kế hệ thống xử lí nước cấp sử dụng nguồn nước mặt cho khu dân cư

có dân số 25.000 người

4 Yêu cầu và số liệu ban đầu:

- Thành phần và tính chất nước cấp (Bảng: Số liệu chất lượng nước nguồn)

- Tiêu chuẩn nước sau xử lí đạt QCVN 01:2009/BYT Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về chấtlượng nước ăn uống

5 Nội dung các phần thuyết minh và tính toán:

Lập bản thuyết minh tính toán bao gồm:

 Tổng quan về nước cấp được cho trong đề tài và đặc trưng

 Đề xuất 2 phương án công nghệ xử lý nước cấp được yêu cầu xử lí, từ đó phân tích lựa chọn công nghệ thích hợp

 Tính toán các công trình phương án đã chọn

 Tính toán và lựa chọn thiết bị (bơm nước, bơm hoá chất, máy thổi khí, …) cho các công trình đơn vị tính toán trên

6 Các bản vẽ kỹ thuật:

- Vẽ bản vẽ mặt cắt công nghệ của phương án đã chọn: 01 bản vẽ khổ A2

- Vẽ chi tiết công trình đơn vị hoàn chỉnh (công trình chính): 02 bản vẽ khổ A2

- Vẽ mặt bằng bố trí công trình: 01 bản vẽ khổ A2

Bảng: Số liệu chất lượng nước nguồn

TP.HCM, Ngày 15 tháng 12 năm 2018

GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN

PGS.TS Lê Hoàng Nghiêm

TP.HCM, Ngày … tháng … năm 2018

GIẢNG VIÊN PHẢN BIỆN

Trên thực tế không có sự thành công nào mà không có sự giúp đỡ, hỗ trợ dù íthay nhiều, dù trực tiếp hay gián tiếp của người khác Trong suốt quá trình làm đồ án,

em đã nhận được rất nhiều sự quan tâm của quý thầy cô

Với lòng biết ơn sâu sắc, em xin gửi đến thầy Lê Hoàng Nghiêm – Giảng viênhướng dẫn đồ án nước cấp và các quý thầy cô Khoa Môi trường – Trường Đại học Tàinguyên và Môi trường thành phố Hồ Chí Minh lời cảm ơn chân thành vì đã tận tìnhchỉ dẫn em hoàn thành tốt đồ án

Tuy đã được các thầy cô giáo chỉ dẫn tận tình nhưng cũng khó để không tránhkhỏi những thiếu sót trong cách trình bày cũng như tính toán vì thế em rất mong nhậnđược những ý kiến đóng góp quý báu của quý thầy cô để kiến thức của em trong lĩnhvực này có thể hoàn thiện hơn và hoàn thành tốt những đồ án tiếp theo

Cuối cùng, em xin kính chúc quý thầy cô của Khoa Môi trường – Trường Đạihọc Tài nguyên và Môi trường thành phố Hồ Chí Minh luôn dồi dào sức khỏe đểtruyền đạt kiến thức cho chúng em và những thế hệ sau

Em xin chân thành cảm ơn các thầy cô!

Sơ đồ công nghệ 2

Bảng 2.1 So sánh các loại công trình thu nước 20

Bảng 3.1 Số liệu chất lượng nước nguồn và quy chuẩn

Bảng 3.2 So sánh ưu, nhược điểm hai công nghệ

Bảng 4.1 Thống số thiết kế bể pha phèn và vôi

Bảng 4.2 Thông số thiết kết bể trộn

Bảng 4.3 Thông số thiết kế bể bạo bông

Bảng 4.4 Thông số thiết kế bể lắng

Bảng 4.5 Thông số thiết kế bể lọc

Bảng 4.6 Thông số thiết kế bể chứa nước sạch

− QCVN: Quy chuẩn Việt Nam.

− TCXDVN: Tiêu chuẩn xây dựng Việt Nam

− BYT: Bộ y tế

− Bộ NN&PTNT: Bộ nông nghiệp và phát triển nông thôn

Nước trong sinh hoạt là một trong những yếu tố rất quan trọng bởi nó gắn liền vớinhững nhu cầu không thể thiếu của con người Nước giúp cho con người duy trì cuộcsống hàng ngày bởi con người sử dụng nước sạch để cung cấp cho các nhu cầu ănuống, hoặc sử dụng cho các hoạt động sinh hoạt như tắm rửa, giặt giũ, rửa rau, vogạo, … Để đáp ứng các nhu cầu vệ sinh cá nhân và sinh hoạt, mỗi người cần tớikhoảng 150 lít nước/ngày Nước sạch không chỉ trong, không màu, không mùi, khôngvị mà còn phải an toàn đối với sức khỏe của người sử dụng Nếu sử dụng nước khôngsạch thì sẽ ảnh hưởng rất lớn tới sức khỏe, vì nước là môi trường trung gian chuyểntải các chất hóa học và các loại vi khuẩn, vi rút, ký sinh trùng gây bệnh mà mắtthường không nhìn thấy được Ngoài vấn đề sinh hoạt thì trong công nghiệp đều sửdụng nước cấp để làm lạnh, sản xuất thực phẩm như đồ hộp, rượu, nước giải khát, ….

Và hầu như mọi ngành công nghiệp đều sử dụng nước cấp như một nguồn nguyênliệu không thể thay thế trong sản xuất

Ngày nay với sự phát triển của công nghiệp, đô thị và sự bùng nổ dân số thìnguồn nước ngày càng ô nhiễm và cạn kiệt Vì thế con người cần phải biết cách xử lýcác nguồn nước mặt và nước ngầm để đáp ứng cả về số lượng và chất lượng cho cáchoạt động sinh sống và sản xuất của con người

Và trong bài đồ án này em đã thiết kế hệ thống xử lý nước mặt để cấp nước sinh hoạt cho khu dân cư có dân số 25.000 người

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ NGUỒN NƯỚC CẤP

1.1 Hiện trạng nguồn nước cấp

1.1.1 Trữ lượng nước trên Thế Giới

Tổng lượng nước trên Trái đất khoảng 1.386 triệu km3 Trong đó, nước biểnchiếm một lượng lớn (97%), 3% còn lại là nước ngọt

Tổng số nước ngọt trên Trái Đất khoảng 40 triệu km3 chỉ chiếm có 3% tổnglượng nước trên Trái Đất Trong đó nước ngầm chiếm 30,1%, băng tuyết vĩnh cữuchiếm 68,7%, nước sinh vật 0,003%, nước trong khí quyển 0,04%, nước trong ao hồ,đầm lầy và trong lòng sông chỉ chiếm chưa đầy 0,3% (ao hồ 0,26%, đầm lầy 0,03% vàtrong sông 0,006%)

1.1.2 Trữ lượng nước mặt ở Việt Nam

Việt Nam là một nước có nguồn Tài nguyên nước vào loại trung bình trên thếgiới có nhiều yếu tố không bền vững

Nước ta có khoảng 830 tỷ m3 nước mặt trong đó chỉ có 310 tỷ m3 được tạo ra domưa rơi trong lãnh thổ Việt Nam chiếm 37% còn 63% do lượng mưa ngoài lãnh thôchảy vào Tổng trữ lượng tiềm tàng khả năng khai thác nước dưới đất chưa kể phầnhải đảo ước tính khoảng 60 tỷ m3/năm Trữ lượng nước ở giai đoạn tìm kiếm thăm dò

sơ bộ mới đạt khoảng 8 tỷ m3/năm (khoảng 13% tổng trữ lượng)

Bảng 1.1 Trữ lượng nước các sông ở Việt Nam.

Nhóm sông

Diện tích lưu vực (km 2 ) Tổng lưu lượng nước (km 3 /năm) Toàn bộ Trong nước Ngoài nước Toàn bộ Trong nước Ngoài nước Nhóm 1: Thượng

nguồn nằm trong lãnh

thổ 45.705 43.725 1.980 38,75 37,17 1,68

Nhóm 2: Trung và hạ

lưu nằm trong lãnh thổ

1.060.40

0 199.230 861.170 761,90 189,62 524,28

Nhóm 3: Các sông nằm

trong lãnh thổ 55.602 55.602 66,50 66,50

Nguồn: Báo cáo hiện trạng môi trường Bộ NN&PTNT

1.2 Tổng quan nguồn nước mặt

1.2.1 Phân loại nguồn nước mặt

− Nước sông: là loại nước mặt chủ yếu được dùng để cung cấp nước Nước sông dễ khaithác, trữ lượng lớn Tuy nhiên phần lớn nước sông thường dễ bị nhiễm bẩn (hàmlượng chất rắn lơ lửng cao, vi trùng, kim loại nặng, thuốc trừ sâu, …)

Chất lượng nước sông thay đổi theo điều kiện thổ nhưỡng, thảm thực vật baophủ, chất ô nhiễm từ công đồng dân cư, …

Nước sông có khả năng tự làm sạch chất ô nhiễm: được đánh giá bằng cách xácđịnh diễn biến nồng độ oxy hòa tan (DO) dọc theo dòng sông

• Tự làm sạch lý họ: pha loãng, khuếch tán, xáo trộn, lắng, hấp thụ, thoáng khí,…

• Tự làm sạch hóa học: oxy khóa, khử Fe2+ → Fe3+

• Sinh hóa: phân hủy sinh học (do các vi khuẩn hiếu khí, tùy tiện và kỵ khí)

− Nước ao hồ: hồ tự nhiên, hay nhân tạo (hồ hình thành do xây đập thủy điện, …)

− Nước suối: thường bắt gặp ở vùng đồi núi, trữ lượng ít và bị ảnh hưởng bởi thời tiết,khi mưa to, nước suối thường bị đục và cuốn theo nhiều cặn, sỏi và đá

1.2.2 Thành phần và tính chất nguồn nước mặt

− Có nhiều khí hòa tan, chủ yếu là Ôxi → có ý nghĩa rất quan trọng

− Có nhiều chất rắn lơ lửng

− Có nhiều chất hữu cơ do sinh vật bị phân hủy

− Có nhiều rong tảo, thực vật nổi, động vật nổi

− Chất lượng nước thay đổi theo mùa

− Các nguồn nước tiếp nhận nguồn thải sinh hoạt thường chứa nhiều chất hữu cơ và vikhuẩn gây bệnh

− Nguồn nước tiếp nhận chất thải công nghiệp có thể bị ô nhiễm bởi các chất độc hạinhư kim loại nặng, chất hữu cơ, …

− Nguồn nước chảy qua khu vực núi đá vôi thường có hàm lượng Ca, Mg cao

− Nước chảy qua khu vực đầm lầy thường chứa nhiều chất hữu cơ có nguồn gốc sinhvật

− Nước chảy qua vùng đồi trọc có thể cuốn theo các khoáng chất hòa tan, lượng phù sa

lơ lửng trong nước sẽ cao

Nguồn chủ yếu của nước mặt là nước sông Chất lượng nước sông phụ thuộc vàocác yếu tố như tốc độ phát triển công nghiệp, hiệu quả của công tác quản lý nguồnthải, … Ngoài ra, chất lượng nước sông còn phụ thuộc vào các yếu tố tự nhiên nhưđiều kiện khí tượng thủy văn, tốc độ dòng chảy, địa hình địa chất của khu vực

1 Các chỉ tiêu đánh giá chất lượng nước

a) Các chỉ tiêu vật lí

 Nhiệt độ

Nhiệt độ của nước là một đại lượng phụ thuộc vào điều kiện môi trường và khíhậu Nhiệt độ có ảnh hưởng không nhỏ đến các quá trình xử lý nước và nhu cầu tiêuthụ Nước mặt thường có nhiệt độ thay đổi theo nhiệt độ môi trường.

 Độ màu

Độ màu thường do các chất bẩn trong nước tạo ra Các hợp chất sắt, mangankhông hòa tan làm nước có màu nâu đỏ, các chất humic gây ra màu vàng Còn các loạithủy sinh tạo cho nước màu xanh lá cây Đơn vị đo độ màu thường dùng là theo thangmàu platin – coban Nước có độ màu 150 Pt_Co Độ màu biểu kiến trong nước thường

do các chất lơ lửng trong nước tạo ra và dễ dàng loại bỏ bằng phương pháp lọc

 Độ đục

Nước là môi trường truyền ánh sáng tốt, khi trong nước có các vật lạ như cácchất huyền phù, các hạt cặn đất cát, các vi sinh vật… khả năng truyền ánh sáng bịgiảm đi Nó có độ đục lớn chứng tỏ có nhiều cặn bẩn Đơn vị đo độ đục thường là mgSiO2/l, NTU, FTU Trong đó đơn vị NTU và FTU là tương đương nhau Nước mặt có

độ đục 41,4 NTU Nước dùng để ăn uống thường có độ đục không vượt quá 5 NTU

 Mùi vị

− Mùi trong nước thường do các hợp chất hóa học, chủ yếu là các hợp chất hữu cơ haycác sản phẩm từ quá trình phân hủy vật chất gây nên

− Nước thiên nhiên có thể có mùi đất, mùi tanh, mùi thối

− Nước sau khi khử trùng với các hợp chất clo có thể bị nhiễm mùi clo hay clophenol

− Tính phóng xạ của nước là do sự phân hủy của các chất phóng xạ có trong nước tạonên.

− Khi nguồn bị nhiễm bẩn phóng xạ từ nước thải và không khí thì tính phóng xạ củanước có thể vượt ngưỡng cho phép

b) Các chỉ tiêu hoá học

 Độ pH

Độ pH là chỉ số đặt trưng cho nồng độ ion H+ có trong dung dịch, nó có ứngdụng để khử các hợp chất sunfua và cacbonat và khi tăng pH có thêm tác nhân oxyhóa, các kim loại hòa tan trong nước chuyển thành dạng kết tủa và dễ dàng tác ra khỏinước bằng biện pháp lắng lọc

− Độ cứng của nước là đại lượng biểu thị các ion canxi và magiê có trong nước Dùng

độ cứng cao trong sinh hoạt sẽ gây lãng phí xà phòng do canxi và magiê phản ứng vớicác axit béo tạo thành các hợp chất khó tan

− Độ cứng có thể phân ra thành các loại: độ cứng tạm thời, độ cứng vĩnh cửu và độ cứngtoàn phần

− Khi sử dụng nguồn nước cứng để nấu ăn sẽ gây nhiều trở ngại, tốn nhiên liệu khi đunnấu, có khi làm nổ nồi hơi do nước cứng khi đun sôi sẽ lắng cặn CaCO3 xuống đáy nồi

và đường ống, trong giặt giũ nước cứng thường cần nhiều xà phòng hơn để tạo bọt,đối với sức khỏe con người, nước cứng là nguyên nhân gây ra các bệnh sỏi thận vàmột trong các nguyên nhân gây tắc động mạch do đóng cặn vôi ở thành trong củađộng mạch

 Cặn sấy khô

− Bao gồm tất cả các chất vô cơ và hữu cơ có trong nước, không kể các chất khí

− Cặn sấy khô biểu thị hàm lượng cặn hoà tan không bay hơi trong nước, song thực tếmột vài hợp chất ở 105 – 1200C vẫn còn giữ một lượng nước kết tinh chưa bay hơitrong cấu trúc của nó

− Tuy nhiên để tính toán các công trình xử lí nước thì hàm lượng cặn sấy khô được sửdụng như hàm lượng cặn toàn phần

 Độ oxy hóa của nước

− Là lượng oxy để oxy hóa hết các hợp chất hữu cơ và một số chất vô cơ dễ bị oxy hóatrong nước.

− Lượng để đánh giá sơ bộ mức độ ô nhiễm nguồn nước

− Độ oxy hóa càng cao chứng tỏ nguồn nước bị nhiễm bẩn và chứa nhiều vi trùng, …

 Hàm lượng Sunfat và Clorua

− Tồn tại trong nước thiên nhiên dưới dạng các muối của natri, magiê và axit H2SO4,HCl

− Hàm lượng ion Cl- có trong nước lớn (> 250 mg/l) làm cho nước có vị mặn

− Nước có hàm lượng sunfat cao (> 250 mg/l) có tính độc hại cho sức khoẻ con người

− Hàm lượng Na2SO4 trong nước cao có tính xâm thực đối với bê tông và xi măngpooclăng

 Các hợp chất chứa nitơ

− Tồn tại trong nước thiên nhiên dưới dang Nitrit (HNO2), nitrat (HNO3) và ammoniac(NH3)

− Các hợp chất nitơ có trong nước chứng tỏ nguồn nước mới bị nhiễm bởi nước thảisinh hoạt

− Khi mới bị nhiễm bẩn trong nước có cả nitrit, nitrat, amoniac Sau một thời gian Nitrit

và amoniac bị oxy hóa thành nitrat

− Việc sử dụng các loại phân bón hóa học cũng làm tăng hàm lượng amoniac có trongnước thiên nhiên

 Các hợp chất của axit silic

− Thường gặp trong nước ở dạng keo hay ion hòa tan tùy thuộc vào độ pH của nước

− Sự có mặt của hợp chất axit silic trong nước cấp cho các nồi hơi áp lực cao gây ranguy hiểm do tạo nên lắng đọng silicat trên thành nồi hơi và cánh quạt của tuabin

 Iốt và Fluo

Thường gặp trong nước dưới dạng ion và chúng ảnh hưởng trực tiếp đến sứckhoẻ con người

 Các chất khí hoà tan

− Các chất khí O2, CO2, H2S trong nước thiên nhiên dao động rất lớn

− Khí H2S là sản phẩm của quá trình phân huỷ các chất hữu cơ, phân rác Khí H2S gây

ra mùi trứng thối khó chịu và ăn mòn kim loại

− Hàm lượng O2 trong nước phụ thuộc vào nhiệt độ, áp suất, đặc tính của nguồn nước

− Khí CO2 hoà tan đóng vai trò quyết định trong sự ổn định của nước thiên nhiên Trong

kỹ thuật xử lý nước, sự ổn định của nước có vai trò rất quan trọng

 Hàm lượng sắt

− Sắt tồn tại dưới dạng sắt II hoặc sắt III.

− Nước mặt thường chứa sắt III dưới dạng keo hữu cơ hoặc huyền phù, thường có hàmlượng không cao và có thể khử sắt kết hợp với khử đục

− Khi trong nước có hàm lượng sắt lớn hơn 0,5 mg/l, nước có mùi tanh làm vàng quần

áo và thiết bị vệ sinh, gây nên hiện tượng đóng cặn trên đường ống cấp nước

− Công nghệ xử lý mangan thường kết hợp với công nghệ xử lý sắt

c) Các chỉ tiêu vi sinh

 Vi khuẩn

− Thường thấy ở dạng đơn bào

− Tế bào có cấu tạo đơn giản so với các sinh vật khác

− Vi khuẩn trong nước gây nên bệnh kiết lị, viêm đường ruột và các bệnh tiêu chảykhác

 Vi rút

− Không có hệ thống trao đổi chất nên không sống độc lập được

− Chúng thường chui vào tế bào của cơ thể khác và lấy sự tổng hợp các chất của tế bàochủ theo hướng cần thiết cho sự phát triển của virut

− Gây ra bệnh viêm gan và viêm đường ruột

 Nguyên sinh động vật

− Là những cơ thể đơn bào di chuyển trong nước

− Chúng bao gồm các nhóm amoebas, flagellated protozoans, cillates và sporozoans

− Nguyên sinh động vật gây ra ở người

 Các loại rong, tảo

− Tảo đơn bào thuộc quang tự dưỡng, chúng tổng hợp được các chất cần thiết cho cơ thểtừ những chất vô cơ đơn giản nhờ ánh sáng mặt trời

− Tảo không bệnh trực tiếp cho con người mà có thể sản sinh ra độc tố

1.2.3 Tiêu chuẩn cấp nước

 Tiêu chuẩn cấp nước cho ăn uống sinh hoạt

− QCVN 01:2009/BYT Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về chất lượng nước ăn uống

− QCVN 02:2009/BYT Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về chất lượng nước sinh hoạt

− QCVN 08:2009/BTNMT Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về chất lượng nước mặt.

 Tiêu chuẩn cấp nước cho sản xuất

Chất lượng nước cấp cho hoạt động sản xuất phụ thuộc vào yêu cầu về chấtlượng nước của mỗi ngành sản xuất khác nhau

Nước cấp cho các ngành công nghiệp như thực phẩm, dệt, giày da, phim ảnh, hóachất, … đều cần chất lượng nước rất cao, tương tự như nước cấp cho sinh hoạt, ngoài

ra còn đòi hỏi riêng về các thông số độ cứng, hàm lượng sắt, mangan, …

Nước cấp cho lò hơi đòi hỏi chất lượng rất cao như không có cặn, độ cứng toànphần thấp ( tùy thuộc vào áp lực của nồi mà đòi hỏi độ cứng khác nhau, nhưng khôngquá 0,10 dH), ngoài ra phải hạn chế tới mức thấp nhất sự có mặt của các hợp chất củasilic

 Tiêu chuẩn thiết kế và tính toán công suất trạm xử lý

TCXDVN 33:2006 Cấp nước – Mạng lưới đường ống và công trình tiêu chuẩnthiết kế

CHƯƠNG 2 CÁC PHƯƠNG PHÁP XỬ LÍ NƯỚC CẤP

1 Các công trình thu nước và giữ nước

1 Công trình thu nước

NỔI Trung bình,

thấp

Thu nước ởmột độ sâunhất định

Chế tạo dễdàng, hoạtđộng ở mựcnước thấp

Bị ảnh hưởngbởi gió, sóng chỉthu được ở độ sâunhất định

CHÌM Thấp

Thu nước ởmột độ sâunhất định Đơn giản, rẻ

Chất lượngnước không cao,

dễ bám cặn, khósửa chữa

THÁP

THU

Trung bình,cao

Có nhiềucửa thu → thu

ở nhiều độsâu khác nhau

Chọn đượcnước tốt nhất,đặt nơi nướcsâu, có thểtháo nước đểsửa chữa

Chi phí cao, đặt

xa bờ, khó tiếpcận

GẦN BỜ Trung bình

Có nhiềucửa thu → thu

ở nhiều độsâu khác nhau

Chọn đượcnước tốt nhất,

dễ tiếp nhậnsửa chữa

Đắt hơn loạinổi và chìm, cóthể cần đàomương dẫn nước

2 Công trình vận chuyển nước

Trạm bơm cấp I có nhiệm vụ đưa nước thô từ công trình thu nước lên trạm xử lí.Trạm bơm cấp I thường đặt riêng biệt bên ngoài trạm xử lí nước, có trường hợp lấynước từ xa, khoảng cách đến trạm xử lí có thể vài kilomet thậm chí là vài chụckilomet Trường hợp sử dụng nguồn nước mặt, trạm bơm cấp I có thể kết hợp vớicông trình thu hoặc xây riêng biệt Công trình thu nước sông hoặc hồ có thể dùng cửathu và ống tự chảy hoặc ống xiphong hoặc cá biệt có trường hợp chỉ dùng cửa thuhoặc ống tự chảy đến trạm xử lí khi mức nước ở nguồn nước cao hơn độ cao của trạm

xử lí Khi sử dụng nước ngầm, trạm bơm cấp I thường là các máy bơm chìm có áp lựccao, bơm nước từ giếng lên trạm xử lí.

2 Xử lí nước cấp bằng phương pháp cơ học

Dùng các công trình và thiết bị để làm sạch nước: song chắn rác, lưới chắn rác,

bể lắng, bể lọc

1 Hồ chứa và lắng sơ bộ

Chức năng của hồ chứa và lắng sơ bộ nước thô (nước mặt) là: tạo điều kiệnthuận lợi cho các quá trình tự làm sạch như: lắng bớt cặn lơ lửng, giảm lượng vi trùng

do tác động của các điều kiện môi trường, và làm nhiệm vụ điều hòa lưu lượng giữadòng chảy từ nguồn nước vào và lưu lượng tiêu thụ do trạm bơm nước thô bơm cấpcho nhà máy xử lý nước

2 Song chắn rác và lưới chắn rác

Song chắn và lưới chắn đặt ở cửa dẫn nước vào công trình thu làm nhiệm vụ loạitrừ vật nổi, vật trôi lơ lửng trong dòng nước để bảo vệ các thiết bị và nâng cao hiệuquả làm sạch của các công trình xử lý

Song chắn rác được nâng thả nhờ ròng rọc hoặc tời quay tay bố trí trong ngănquản lý Song chắn rác có cấu tạo gồm các thanh thép tiết diện tròn cỡ 8 hoặc 10, hoặctiết diện hình chữ nhật kích thước 6x50 mm đặt song song với nhau và hàn vào khungthép Khoảng cách giữa các thanh thép từ 40 - 50 mm Vận tốc nước chảy qua songchắn khoảng 0,4 - 0,8 m/s

Lưới chắn rác phẳng có cấu tạo gồm một tấm lưới căng trên khung thép Tấmlưới đan bằng các dây thép đường kính 1 - 1,5 mm, mắt lưới 2x2 - 5x5 mm Lưới chắnquay được sử dụng cho các công trình thu cỡ lớn, nguồn nước có nhiều cặn

(1) Ngăn phản ứng xoáy (2) Vùng lắng (3) Vùng chứa c n ă (4) Ống dẫn nước vào (5) Vòi phun (6) Máng thu (7) Ống nước ra (8) Ống xả c n ă Sang bể lọc

Hình 2.1 Song chắn rác.

3 Bể lắng cát

Ở các nguồn nước mặt có độ đục lớn hơn hoặc bằng 250 mg/l sau lưới chắn, cáchạt cặn lơ lửng vô cơ, có kích thước nhỏ, tỷ trọng lớn hơn nước, cứng, có khả nănglắng nhanh được giữ lại ở bể lắng cát Nhiệm vụ của bể lắng cát là tạo điều kiện tốt đểlắng các hạt cát có kích thước lớn hơn hoặc bằng 0,2 mm và tỷ trọng lớn hơn hoặcbằng 2,5; để loại trừ hiện tượng bào mòn các cơ cấu chuyển động cơ khí và giảmlượng cặn nặng tụ lại trong bể tạo bông và bể lắng

4 Bể lắng

Mục đích của bể lắng là nhằm lắng cặn nước, làm sạch sơ bộ trước khi đưa nướcvào bể lọc để hoàn thành quá trình làm trong nước Trong thực tế thường dùng cácloại bể lắng sau tùy thuộc vào công suất và chất lượng nước mà người ta sử dụng.Theo chiều dòng chảy, bể lắng được phân thành: bể lắng ngang, bể lắng đứng, bể lắnglớp mỏng và bể lắng trong có lớp cặn lơ lửng

2.1.1.1 Bể lắng đứng

Bể lắng đứng nước chuyển động theo phương thẳng đứng từ dưới lên trên, còncác hạt cặn lắng ngược chiều với chiều chuyển động của của dòng nước từ trên xuống

Bể lắng đứng thường có mặt bằng hình vuông hoặc hình tròn

Ứng dụng cho trạm có công suất nhỏ (Q ≤ 5.000 m3/ngđ)

Hình 2.2 Cấu tạo bể lắng đứng.

 Nguyên lí hoạt động: Nước đi vào ngăn phản ứng qua ống phun theo hướng tiếptuyến, đi xuống dưới bể lắng đứng Nước chuyển động theo chiều từ dưới lên trên, cặnrơi từ trên xuống đáy bể Nước đã lắng trong được thu vào máng vòng bố trí xungquanh thành bể và đưa sang bể lọc Cặn tích luỹ ở vùng chứa nén cặn được thải rangoài theo chu kì bằng ống và van xả cặn.

Hình 2.3 Bể lắng ngang.

 Nguyên lí hoạt động: Nước đi vào vùng phân phối nước đặt ở đầu bể lắng, qua váchphân phối Nước chuyển động đều dọc theo chiều dài bể còn các hạt cặn rơi dầnxuống đáy bể Các hạt cặn được gom vào vùng chứa cặn và xả thải ra ngoài

2.1.1.3 Bể lắng li tâm

Bể lắng li tâm có dạng hình tròn, đường kính từ 5m trở lên Thường dùng để sơlắng nguồn nước có hàm lượng cặn cao C0 > 2.000 mg/l Áp dụng cho trạm có côngsuất lớn Q ≥ 30.000 m3/ngđ và có hoặc không dùng chất keo tụ

Hình 2.4 Bể lắng li tâm.

 Nguyên tắc hoạt động : Nước ở vùng lắng chuyển động từ trong ra ngoài và từ dướilên trên Nước cần xử lí theo ống trung tâm vào giữa ngăn phân phối, rồi được phânphối vào vùng lắng Trong vùng lắng nước chuyển động chậm dần từ tâm bể ra ngoài

Ở đây cặn được lắng xuống đáy, nước trong thì được thu vào máng vòng và theođường ống sang bể lọc

2.1.2 Bể lọc

Quá trình lọc nước là cho nước đi qua lớp vật liệu lọc với một chiều dày nhấtđịnh đủ để giữ lại trên bề mặt hoặc giữ lại trên bề mặt hoặc giữa các khe hở của lớpvật liệu lọc các hạt cặn và vi trùng có trong nước Trong dây chuyền xử lý nước ănuống sinh hoạt, lọc là giai đoạn cuối cùng để làm trong nước triệt để Hàm lượng cặncòn lại trong nước sau khi qua bể lọc phải đạt tiêu chuẩn cho phép (SS ≤ 3 mg/l).Quá trình lọc nước được đặc trưng bởi hai thông số cơ bản là: tốc độ lọc và chukì lọc Dựa vào tốc độ lọc, chế độ dòng chảy, chiều của dòng nước, số lượng lớp vậtliệu mà có thể chia bể lọc thành nhiều loại khác nhau

2.1.2.1 Bể lọc nhanh

Tốc độ lọc từ 4 – 15 m/h; Vật liệu lọc dày từ 0,6 – 3m (tuỳ nguyên lí làm việc);Kích thước hạt từ 0,6 – 1,2 mm; Độ đồng nhất từ 1,2 – 1,8; Có từ 2 – 5 lớp

Hình 2.5 Bể lọc nhanh.

 Có ba nguyên lí lọc: lọc xuôi, lọc ngược, lọc 2 chiều

− Lọc xuôi: nước được phân phối từ đỉnh và di chuyển qua các lớp vật liệc lọc

− Lọc ngược: nước được phân phối từ đáy bể và di chuyển qua các lớp vật liệu lọc

− Lọc hai chiều: nước được phân phối từ đỉnh lẫn đáy bể và di chuyển qua các lớp vậtliệu lọc Ống thu nước đặt ở giữa

 Rửa lọc: Cho khí, nước hoặc dòng khí + nước qua hệ thống phân phối nước rửa lọcngược chiều với chiều lọc Quá trình rửa được thực hiện đến khi nước trong rồi dừnglại Cường độ rửa từ 2 – 20 l/s.m2 Xả bỏ lượng nước ban đầu trong khoảng 10 phút vìchất lượng nước lọc sau khi rửa lọc không được đảm bảo

2.1.2.2 Bể lọc chậm

Tốc độ lọc từ 0,1 – 0,5 m/h; Vật liệu lọc dày từ 0,8 – 2m; Kích thước hạt từ 0,4 –0,6mm; Độ đồng nhất từ 1,5 – 1,8; Có từ 2 – 3 lớp

Hình 2.6 Bể lọc chậm.

 Nguyên lí hoạt động: Nước từ máng phân phối đi vào bể qua lớp cát lọc vận tốc rấtnhỏ (0,1 – 0,5 m/h) Lớp cát lọc được đổ trên lớp sỏi đỡ, dưới lớp sỏi đỡ là hệ thốngthu nước đã lọc đưa sang bể chứa

 Ưu và nhược điểm của bể

− Ưu điểm của bể lọc chậm: cấu tạo, quản lý và vận hành đơn giản, giá thành thấp, chấtlượng nước tốt và luôn ổn định

− Nhược điểm: đòi hỏi diện tích xây dựng lớn do vận tốc lọc nhỏ, khó cơ khí hóa và tựđộng hóa quá trình rửa lọc vì vậy phải quản lý bằng thủ công nặng nhọc

2.1.2.3 Bể lọc áp lực

Bể lọc áp lực là một loại bể lọc nhanh kín, thường được chế tạo bằng thép códạng hình trụ đứng (cho công suất nhỏ) và hình trụ ngang (cho công suất lớn)

a) Khi lọc b) Khi rửa

Hình 2.7 Bể lọc áp lực.

 Nguyên lý hoạt động: Nước được đưa vào bể qua một phễu bố trí ở đỉnh bể, qua lớpcát lọc, lớp đỡ vào hệ thống thu nước trong, đi vào đáy bể và phát vào mạng lưới Khirửa bể, nước từ đường ống áp lực chảy ngược từ dưới lên trên qua lớp cát lọc và quaphễu thu, chảy theo ống thoát nước rửa xuống mương thoát nước dưới sàn

2.1.2.4 Bể lọc tiếp xúc

Sử dụng trong xử lí nước mặt có dùng chất phản ứng đối với nguồn nước có hàmlượng cặn đến 150 mg/l, độ màu đến 150 Pt-Co (thường là nước hồ) với công suất bấtkì hoặc khử sắt trong nước ngầm cho trạm xử lí có công suất đến 10.000 /ngàyđêm.Khi dùng bể lọc tiếp xúc, dây chuyền công nghệ xử lý nước mặt sẽ không cần có

bể phản ứng và bể lắng Trong bể lọc tiếp xúc, quá trình lọc xảy ra theo chiều từ dướilên trên Nước đã pha phèn theo ống dẫn nước vào bể qua hệ thống phân phối nướclọc, qua lớp cát lọc rồi tràn vào máng thu nước và theo đường ống dẫn nước sạch sang

3 Xử lí nước cấp bằng phương pháp hóa học

1 Quá trình keo tụ

− Trong nước sông suối, hồ ao, thường chứa các hạt cặn có nguồn gốc thành phần vàkích thước rất khác nhau Đối với các loại cặn này dùng các biện pháp xử lý cơ họctrong công nghệ xử lý nước như lắng lọc có thể loại bỏ được cặn có kích thước lớnhơn mm Cũng như hạt có kích thước nhỏ hơn 10 mm không thể tự lắng được mà

luôn tồn tại ở trạng thái lơ lửng Muốn loại bỏ các hạt cặn lơ lửng phải dùng biện pháp

cơ học kết hợp với biện pháp hoá học, tức là cho vào nước cần xử lí các chất phản ứng

để tạo ra các hạt keo có khả năng kết lại với nhau và dính kết các hạt cặn lơ lửng cótrong nước, tạo thành các bông cặn lớn hơn có trọng lượng đáng kể

− Để thực hiện quá trình keo tụ người ta cho vào nước các chất phản ứng thích hợp như:phèn nhôm , phèn sắt hoặc Các loại phèn này được đưa vào nước dưới dạng dungdịch hoà tan

− Trường hợp độ kiềm tự nhiên của nước thấp, không đủ để trung hoà ion H thì cần phảikiềm hoá nước Chất dùng để kiềm hoá thông dụng nhất là vôi CaO Một số trườnghợp khác cụ thể là hoặc xút NaOH Thông thường phèn nhôm đạt được hiệu quả keotụ cao nhất khi nước có pH = 5,5 7,5

− Một số nhân tố cũng ảnh hưởng đến quá trình keo tụ như: các thành phần ion có trongnước, các hợp chất hữu cơ, liều lượng phèn, điều kiện khuấy trộn, môi trường phảnứng, nhiệt độ, …

− Phương pháp tia cực tím (UV): Tia tử ngoại hay còn gọi là tia cực tím, là các tia cóbước sóng 4 - 400 nm có tác dụng diệt trùng rất mạnh Tia cực tím làm thay đổi ADNcủa tế bào vi khuẩn, tia cực tím có bước bóng 254 nm có khả năng diệt khuẩn caonhất Tuy nhiên phương pháp này có chi phí vận hành cao

− Phương pháp siêu âm: Dòng siêu âm với cường độ tác dụng không nhỏ hơn 2W/ trongkhoảng thời gian trên 5 phút có khả năng tiêu diệt toàn bộ vi sinh vật trong nước.b) Khử trùng bằng clo và các hợp chất của nó

Clo là một chất oxi hóa mạnh ở bất cứ dạng nào Khi Clo tác dụng với nước tạothành axit hypoclorit (HOCl) có tác dụng diệt trùng mạnh

Quá trình diệt khuẩn xảy ra qua hai giai đoạn: chất diệt trùng sẽ khuếch tánxuyên qua vỏ tế bào vi sinh và gây phản ứng với men bên trong của tế bào, làm pháhoại quá trình trao đổi chất dẫn đến vi sinh vật bị tiêu diệt

Khi cho Clo vào nước, phản ứng diễn ra như sau:

+ → HOCl + HClHoặc có thể ở dạng phương trình phân li:

+ → + + Khi sử dụng Clorua vôi, phản ứng diễn ra như sau:

+ → CaO + 2HOCl → +

Khi pH của nước càng cao, nồng độ HOCl giảm Hiệu quả khử trùng bằng Clocao khi có pH thấp, trước khi xử lý ổn định hóa nước

c) Khử trùng bằng ozone

Ozone là một chất khí có màu ánh tím ít hòa tan trong nước, có mùi cay và rấtđộc hại đối với con người ở nồng độ 0,25 mg/l, cực đại ở C = 1mg/l Ozone có tínhhoạt hóa mạnh hơn Clo, nên khả năng diệt trùng mạnh hơn Clo rất nhiều lần

2.2 Một số sơ đồ dây chuyền công nghệ xử lý nước mặt

 Khi nguồn nước có hàm lượng 2500 mg/l

Sơ đồ 1:

Sơ đồ 2:

Sơ đồ 3:

(T.13/[3])

 Khi nguồn nước có hàm lượng cặn vượt quá 2500 mg/l

(T.14/[3])

CHƯƠNG 3 ĐỀ XUẤT CÔNG NGHỆ XỬ LÝ

3.1 Các thông số thiết kế

Tính toán thiết kế hệ thống xử lý nước mặt cho cho khu dân cư thuộc Đô thị loại

I vùng nội đô với số dân 25.000 người

Bảng 3.1 Số liệu chất lượng nước nguồn và quy chuẩn

- Dựa vào việc so sánh với QCVN 01:2009/BYT ta thấy được với chất lượng nguồnnước như trên thì hệ thống cần xử lý chủ yếu là chất rắn lơ lửng, độ đục, độ màu vàcoliform tổng số.

3.2 Tính toán công suất cấp nước

Lưu lượng ngày tính toán (trung bình trong năm) cho hệ thống cấp nước tập trung được xác định theo công thức:

[1]

• Trong đó:

+ qi: tiêu chuẩn cấp nước sinh hoạt (lấy theo bảng 3.1 của TCXDVN 33:2006)

qi = 200 l/người.ngày+ Ni: số dân tính toán ứng với tiêu chuẩn cấp nước qi

+ fi: tỷ lệ dân được cấp nước lấy theo bảng 3.1 của TCXDVN 33:2006

fi = 99%

+ D: Lượng nước tưới cây, rửa đường, dịch vụ đô thị, khu công nghiệp, thất thoát, nướccho bản thân nhà máy xử lý nước được tính theo bảng 3.1 và lượng nước dự phòng.Lượng nước dự phòng cho phát triển công nghiệp, dân cư và các lượng nước khácchưa tính được cho phép lấy thêm 5 - 10% tổng lưu lượng nước cho ăn uống sinh hoạtcủa điểm dân cư; Khi có lý do xác đáng được phép lấy thêm nhưng không quá 15%

− Lưu lượng nước cấp cho sinh hoạt: