Đồ án xử lý nước cấp

Nước mặt là nước trong sông, hồ hoặc nước ngọt trong vùng đất ngập nước. Nước mặt được bổ sung một cách tự nhiên bởi giáng thủyvà chúng mất đi khi chảy vào đại dương, bốc hơi và thấm xuống đất.Hệ thống nước mặt Việt Nam với hơn 2.360 con sông, suối dài hơn 10km và hàng nghìn hồ, ao. Nguồn nước này là nơi cư trú và nguồn sống của các loài động, thực vật và hàng triệu người. Tuy nhiên, những nguồn nước này đang bị suy thoái và phá hủy nghiêm trọng do khai thác quá mức và bị ô nhiễm với mức độ khác nhau. Thậm chí nhiều con sông, đoạn sông, ao, hồ đang “chết”.Mức độ ô nhiễm nước đang ngày càng gia tăng do không kiểm soát nguồn gây ô nhiễm hiệu quả. Tình trạng này đang gây ra những ảnh hưởng đến sức khỏe của người, làm tăng nguy cơ ung thư, sảy thai và dị tật bẩm sinh, dẫn đến suy giảm nòi giống. Tại một số địa phương của Việt Nam, khi nghiên cứu các trường hợp ung thư, viêm nhiễm ở phụ nữ, đã thấy 40 50% là do từ sử dụng nguồn nước ô nhiễm.

CHƯƠNG 1

TỔNG QUAN

1 Hiện trạng nguồn nước mặt ở Việt Nam

Nước mặt là nước trong sông, hồ hoặc nước ngọt trong vùng đất ngập nước Nước mặt được bổ sung một cách tự nhiên bởi giáng thủyvà chúng mất đi khi chảy vào đại dương, bốc hơi và thấm xuống đất

Hệ thống nước mặt Việt Nam với hơn 2.360 con sông, suối dài hơn 10km và hàng nghìn hồ, ao Nguồn nước này là nơi cư trú và nguồn sống của các loài động, thực vật và hàng triệu người Tuy nhiên, những nguồn nước này đang bị suy thoái và phá hủy nghiêmtrọng do khai thác quá mức và bị ô nhiễm với mức độ khác nhau Thậm chí nhiều con sông, đoạn sông, ao, hồ đang “chết”.Mức độ ô nhiễm nước đang ngày càng gia tăng do không kiểm soát nguồn gây ô nhiễm hiệu quả Tình trạng này đang gây ra những ảnh hưởng đến sức khỏe của người, làm tăng nguy cơ ung thư, sảy thai và dị tật bẩm sinh, dẫnđến suy giảm nòi giống Tại một số địa phương của Việt Nam, khi nghiên cứu các trường hợp ung thư, viêm nhiễm ở phụ nữ, đã thấy 40 - 50% là do từ sử dụng nguồn nước ô nhiễm

2 Mục tiêu của đồ án

- Đề xuất được dây chuyền công nghệ cho một trạm xử lý nước mặt

- Biết tính toán các công trình chính trong một hệ thống xử lý nước mặt

- Lựa chọn được một phương án xử lý nước mặt đạt hiệu quả cao nhất, hợp lý nhất, phù hợp nhất

3 Nội dung thiết kế của đồ án

- Đề xuất, thuyết minh hai phương án công nghệ và lựa chọn 1 phương án

- Bản vẽ sơ đồ công nghệ

- Vẽ chi tiết một công trình chính

- Bản vẽ tổng mặt bằng khu xử lý

4 Các tiêu chuẩn môi trường liên quan

- Tiêu chuẩn thiết kế (TCXDVN 33: 2006 cấp nước-mạng lưới đường ống và côngtrình)

- Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về chất lượng nước sinh hoạt (QCVN

- Chương 2: Lựa chọn công nghệ xử lý

- Chương 3: Tính toán thiết kế

- Chương 4: kết luận

5 Tổng quan khu vực nghiên cứu

5.1 Điều kiện tự nhiên khu vực nghiên cứu

Huyện Ứng Hoà có 28 xã và 01 thị trấn, nằm trên đường quốc lộ 21B, cách quận Hà Đông 30km về phía Bắc và cách khu du lịch Chùa Hương 20

km về phía Nam Huyện có tỉnh lộ 428, tỉnh lộ 78 đi qua và các đường liên huyện, liên xã để giao lưu với thị trường bên ngoài và tiếp cận với tiến bộ khoa học kỹ thuật.

5.1.2 Địa hình

Ứng Hoà có dạng địa hình đồng bằng, với độ dốc thoải từ Bắc xuống Nam, từ Tây sang Đông Độ cao so với mực nước biển trung bình đạt ÷ 1,6 m Theo đặc điểm địa hình, lãnh thổ huyện Ứng Hoà có thể được chia làm 2 vùng:

- Vùng ven sông đáy gồm 13 xã: Viên An, Viên Nội, Cao Thành, Sơn Công, Đồng Tiến, Thị trấn Vân Đình, Vạn Thái, Hòa Xá, Hòa Nam, Hòa Phú, Phù Lưu, Lưu Hoàng, Hồng Quang Các xã vùng ven sông Đáy thường trồng cây công ngiệp ngắn ngày phía ngoài đê và trồng lúa phía trong đê.

- Vùng vàn và trũng gồm 16 xã: Hoa Sơn, Trường Thịnh, Quảng Phú Cầu, Liên Bạt, Phương Tú, Tảo Dương Văn, Trung Tú, Đồng Tân, Minh Đức, Kim Đường, Đông Lỗ, Đại Hùng, Đại Cường, Hòa Lâm, Trầm Lộng, Đội Bình Do điều kiện địa hình vàn thấp và trũng, không được phù sa bồi đắp hàng năm nên đất đai có độ chua cao.

5.1.3 Đặc trưng khí hậu, thủy văn

- Khí hậu: Khí hậu của huyện Ứng Hòa mang tính chất khí hậu nhiệt đới, chịu

ảnh hưởng lớn của hai hướng gió chính là gió mùa Đông Bắc và gió mùa Đông

- Chế độ nhiệt: Nhiệt độ trung bình tháng trong năm dao động từ 16,0 đến

29,00C (trạm Ba Thá) Mùa lạnh từ tháng 11 đến tháng 3 năm sau, thời tiết lạnh và khô Tháng lạnh nhất là tháng 1 và tháng 2 Mùa nóng từ tháng 4 đến tháng 10, nhiệt độ trung bình tháng thường trên 230C, tháng nóng nhất là tháng 7

- Chế độ ẩm: Độ ẩm tương đối trung bình từ 83% - 86% Tháng có độ ẩm

trung bình cao nhất là tháng 3 và tháng 4 độ ẩm lên tới 88%, các tháng có độ

ẩm trung bình thấp nhất là tháng 11, tháng 12 (80 - 81%).

- Chế độ gió: Gió theo mùa, mùa đông thường là gió Đông Bắc, mùa hè

thường là Đông Nam.

Chế độ bức xạ: Huyện Ứng Hòa nằm trong vùng mang tính chất chung

của vùng đồng bằng Bắc Bộ, hàng năm có từ 120 - 140 ngày nắng Số

giờ nắng trong năm từ 1.163 giờ đến 1.867 giờ Số giờ nắng thường xuất hiện nhiều đợt không có

nắng kéo dài 2 - 5 ngày Tháng 2, 4 có số giời nắng thấp nhất, độ ẩm cao sẽ làm phát sinh nhiều dịch bệnh cho cây trồng, vật nuôi.

- Chế độ mưa: Lượng mưa trung bình năm 1.900mm, cá biệt năm mưa nhiều

nhất đạt 2.200mm (1997), năm ít mưa nhất 1.124mm (1998) Tuy nhiên, lượng mưa phân bố không đồng đều theo không gian và thời gian Do hoạt đông của gió mùa đã phân hoá chế độ mưa thành 2 mùa :

+ Mùa mưa: Từ tháng 5 đến tháng 10 với lượng mưa trung bình 1.200mm, chiếm 70 - 80% tổng lượng mưa năm Mưa lớn thường tập trung vào các tháng 6,7,8 với lượng mưa xấp xỉ 300mm/tháng.

+ Mùa khô: Từ tháng 11 đến tháng 4 năm sau, lượng mưa mùa này khoảng

300 - 500mm, chiếm 20 - 30% lượng mưa năm Các tháng có lượng mưa ít nhất thường là tháng 12, 1 và 2.

- Thuỷ văn

- Mạng lưới sông ngòi

Huyện Ứng Hoà có mạng lưới sông ngòi, hồ, ao phong phú và đa dạng, với

2 hệ thống sông chủ yếu là sông Đáy ở phía Tây Nam và sông Nhuệ ở phía Đông Nam cùng với kênh Ngoại Độ là nguồn cung cấp nước chủ yếu để phát triển một nền nông nghiệp nhiều thành phần.

+ Sông Đáy có chiều dài khoảng 240km và lưu vực (cùng với phụ lưu sông Nhuệ) Sông Đáy chảy qua địa phận huyện với tổng chiều dài 31km.

+ Sông Nhuệ là một con sông nhỏ dài khoảng 76km, chảy ngoằn ngoèo gần như theo hướng Tây Bắc – Đông Nam Đoạn chảy qua địa bàn huyện Ứng Hoà có chiều dài 11km.

5.1.4 Điều kiện kinh tế-xã hội khu vực nghiên cứu

Tổng giá trị sản xuất toàn huyện năm 2013 đạt 7.405 tỷ đồng, bình quân tăngtrưởng giai đoạn 2009 - 2013 đạt 11,34%/năm Ngành nông nghiệp chiếm tỷ trọng lớn:42,7%, ngành công nghiệp – xây dựng chiếm 36,4%, ngành thương mại - dịch vụchiếm 20,9% Thu nhập bình quân đầu người ngày càng tăng: năm 2009 đạt

8,7 triệu đồng/người/năm đến năm 2013 là 16,46 triệu đồng/người/năm

Dân số: Tính đến năm 2018 là 210463 nười toàn huyện Tốc độ phát triển

dân số bình quân thời kỳ 2010 – 2014 là 1.32 %

Y tế - Văn hoá:

Tính đến năm 2014, toàn huyện có 425 cán bộ y tế; tuyến xã, thị trấn có 158 cán bộ y tế; 100% trạm y tế đều có y sỹ đa khoa Trên địa bàn toàn huyện có 01 bệnh viện đa khoa cấp 2, 03 phòng khám khu vực và trung tâm y tế, 29/29 xã, thị trấn có trạm y tế

CHƯƠNG 2 LỰA CHỌN CÔNG NGHỆ XỬ LÝ

1 Yêu cầu thiết kế

Đề xuất công nghệ và tính toán các công trình chính trong một hệ thống xử lí nước thải sinh hoạt theo các số liệu dưới đây:

Nguồn nước thải : loại nước thải sinh hoạt

Dân số: 210463 người

Tiêu chuẩn cấp nước: 100 l/ng.ngày

Công suất thải nước: Q=210463 x 100 x 10-3 = 21000 m3/ ngày đêm

Chỉ tiêu chất lượng nước mặt :

1.1 Phương án 1:

• Thuyết minh:

- Nước từ ao, hồ, sông suối được đưa vào bể trộn đứng nhờ có công trình thu nước

đi qua song chắn rác để loại bỏ những vật có kích thước lớn nhằm bảo vệ cho côngtrình xử lý phía sau

Mạng lưới

- Định lượng phèn, châm hóa chất vào bể trộn mục đích cho nước và hóa chất tiếpxúc với nhau tạo keo tụ Quá trình trộn trong thời gian ngắn từ 1-2 phút trước lúctạo thành những bông kết tủa.

- Sau đó nước được đưa qua bể phản ứng có vách ngăn ngang để tạo bông kết tủa cókích thước lớn (vì Bể phản ứng có vách ngăn ngang thường được sử dụng cho cáctrạm xử lý có công suất hớn hơn hoặc bằng 30.000 m3/ngày đêm.)

- Sau đó các bông cặn sẽ được lắng ở bể lắng ngang

- Tiếp theo nước được đưa vào bể lọc trọng lực Những hạt cặn còn sót lại sau quátrình lắng sẽ được giữ lại trong lớp vật liệu lọc, còn nước sẽ được đưa sang cáccông trình xử lý tiếp theo

- Nước sau khi lọc được khử trùng bằng clo để tiêu diệt vi khuẩn và vi trùng trướckhi đưa vào sử dụng

- Sau khi khử trùng nước được đưa vào bể chứa Sau đó nước được cung cấp ramạng lưới nhờ trạm bơm cấp 2

- Rửa lọc bể lọc nhanh: bơm nước từ bể chứa nước sạch để rửa bể lọc, nước rửa bể lọc sẽ được đưa ra cống thoát nước chung

1.2 Phương án 2:

Sân phơi bùn Bể lắng ngang

Nước, gió, rửa

lọc Bể lọc trọng lực

Clo

Bể chứa nước sạch

Trạm bơm cấp II

Mạng lưới

- Tại bể trộn cơ khí nước sẽ tiếp xúc với hóa chất phèn để tạo keo tụ Nhờ có bể trộn

mà hóa chất được phân phối nhanh và đều trong nước, nhằm đạt hiệu quả xử lý cao nhất

- Sau thời gian trộn nước được đưa sang bể phản ứng xoáy hình phễu để tạo bông cặn có kích thước lớn Tiếp đó nước được chuyển sang bể lắng ngang, tại đây các bông cặn có kích thước lớn được giữ lại trong nước

- Tiếp theo nước được đưa sang bể lọc nhanh trọng lực để lọc loại bỏ các cặn có kích thước nhỏ còn sót lại

- Sau khi lọc xong nước được khử trùng bằng clo được chứa tại bể chứa nước sạch

và được cung cấp qua trạm bơm cấp 2

- Rửa lọc bể lọc nhanh: bơm nước từ bể chứa nước sạch để rửa bể lọc, nước rửa bể lọc sẽ được đưa ra cống thoát nước chung

TÍNH TOÁN- THIẾT KẾ HỆ THỐNG XỬ LÝ NƯỚC MẶT THEO

SƠ ĐỒ CÔNG NGHỆ CỦA PHƯƠNG ÁN 1

1 Một số thông số đầu vào

ngaydem m

Q tb = 21000 3 /

h m

Q tbs 0 243 /

3600 24

K0 max 2,5 2,1 1,9 1,7 1,6 1,55 1,5 1,47 1,44

K0 min 0,38 0,45 0,5 0,55 0,59 0,62 0,66 0,69 0,71 Nguồn : TCVn 7957 : 2008

- Với lưu lượng 11,57 l/s , tra bảng 2 Kết quả sau khi tra là

k Q

Q ngay tbngay 21000 1.55 32550 3/

max max = × = × =

ngaydem m

k Q

Q ngay tbngay 21000 0.62 13020 3/

min min = × = × =

Lưu lưong theo h

h m k

h m k

Lưu lượng theo s

s m k

Q

Q s tbs 1 55 0 377 /

3600 24

Q

Q s tbs 0 62 0 151 /

3600 24

Nhiệm vụ của song chắn rác

Song chắn rác giữ lại các tạp chất có kích thước lớn như: xương cá, các loại vỏ ngêu, tôm, cua Lượng rác thải được tách

ra ở song chắn rác sẽ được đưa đi làm thức ăn cho gia súc hoặc

có thể đem đi chôn lấp Đây là công trình đầu tiên trong thành phần của trạm xử lý nươc thải.

Nội dung tính toán SCR

 Kích thước mương đặt song chắn

- Sau khi qua ngăn tiếp nhận nước thải dẫn đến song chắn rác theo mương dẫn tiết diện hình chữ nhật Kết quả tính như sau :

- Diện tích tiết diện ướt :

W ==

: lưu lượng nước thải theo giây lớn nhất , m3 / s

V : Vận tốc chuyển động của nước thải trước song chắn rác m/s , phạm vi 0.7 – 1.0 m/s , chọn v = 0.8 m/s

v : Vận tốc nước thải qua song chắn rác , lấy bằng

vận tốc nước thải trong mương dẫn , v = 0,9 m/s

K : Hệ số tính đến mức độ cẩn trở của dòng chảy do hệ thống cào rác , với

K= 1,05

b : Khoảng cách giữa các khe hở của song chắn rác

( Theo giáo trình xử lý nước thải của PGS – TS Trần Đức Hạ ) b = 0,016 m

h1 : Độ sâu nước ở chân song chắn rác , lấy bằng

độ sâu mực nước trong mương dẫn , h1 = 0,6 m

Chọn số khe song chắn rác là 46 khe, số thanh chắn rác là 45 thanh.

S : Chiều dày mỗi thanh , S= 0.008m

b : Chiều rộng mỗi khe hở , b= 0.016 m Góc nghiêng so với mặt phẳng ngang =600

hs =0.83 3 = 0.1m

Chiều dài ngăn mở rộng trước song chắn :

L1 =

Chọn L1= 0,3 m

Bs : Chiều rộng của song chắn rác

Bm : Chiều rộng của mương dẫn

Chiều dài phần mở rộng sau song chắn rác L2 :

L2 = = = 0,15 m

Chiều dài xây dựng phần mương đặt song chắn rác :

L = L1 + L2 +Ls = 0,3 + 0,15 + 1,5 = 1,95 (m)

Trong đó :

Ls : Chiều dài cần thiết của ô đặt song chắn rác ,chọn Ls =1.5 m

Chiều sâu xây dựng của mương đặt song chắn :

H = Hmax + hs + Hbv = 0,6 + 0,1 + 0.5= 1,2 m

Chiều dài mỗi thanh:

Chiều dài phần mở

rộng sau thanh chắn

2. Tính liều lượng hóa chất đưa vào

a) Xử lý ổn định nước.

Vì không có số liệu phân tích công nghệ nên ta áp dụng công thức sau để tính chỉ số bão hòa J

J = pH0 - pHs

pH0: Độ pH của nước xác định bằng máy đo pH

pHs: Độ pH của nước sau khi bão hòa cacbonat đến trạng thái cân bằng tính theo côngthức sau:

pHs = f1(t) – f2(Ca2+) – f3(K) + f4(P)

Trong đó: f1(t) – f2(Ca2+) – f3(K) + f4(P) là những trị sộ phụ thuộc vào nhiệt độ, nồng độ caxi, độ kiềm, tổng hàm lượng muối trong nước xác định theo đồ thị H 6.1 TCXDVN 33:2006

b) Xác định mức độ kiềm hóa:

Kiểm tra độ kiềm của nước theo yêu cầu keo tụ xác định theo công thức 6-15 TCXDVN 33:2006:

= K.( - + 1) (mg/l)Trong đó:

e: đương lượng của phèn không chứa nước Đối với (), e= 57 (Theo TCVN

33:2006)

: liều lượng hóa chất để kiềm hóa (mg/l)

: liều lượng phèn lớn nhất trong thời gian kiềm hóa = 35 mg/l (Theo bảng 6.3 TCXDVN 33:2006)

K: đương lượng gam đối với đá vôi (Theo CaO) K= 28 (Theo 6.15 TCXDVN 33:2006)

: độ kiềm nhỏ nhất của nước = 1.5 mgđ/l

= 28x( – 1.5 + 1) = 3,19 mg/l

c) Bể trộn đứng

Công suất trạm xử lí là Q = 21.000 m3/ ngđ = 875 m3/h = 0,243 m3/s = 243 l/s

Diện tích tiết diện ngang ở phần trên của bể trộn tính với vận tốc nước dâng vd=25 mm/s=0,025 m/s là:

ft= = = 9,72 m2

Nếu mặt bằng phần trên của bể trộn có hình dạng vuông thì chiều dài mỗi cạnh là:

bt== = 3,12 m.

Chọn đường kính trong ống dẫn nước nguồn vào bể là: D =350mm

Ứng với Q= 243l/s thì v=1,07 m/s tức nằm trong giới hạn cho phép từ 1 1,5m/s Đường kính ngoài của ống dẫn nước vào bể sẽ là 377mm

Do đó diện tích đáy bể (chỗ nối với ống) sẽ là :

= = = 0,243 (m2)

Chọn đường kính lỗ dl= 30(mm) thì diện tích của mỗi lỗ sẽ là: fl = 0.0007 m2 Tổng số lỗ trên thành máng sẽ là:

n = = = 347 (lỗ)

Các lỗ được bố trí ngập trong nước 70(mm)(tính đến tâm lỗ), chu

vi phía trong của máng là:

Bảng thông số và kích thước xây dựng bể trộn đứng

2 Đường kính ngoài của

- Chiều cao bể phản ứng lấy bằng chiều cao bể lắng ngang H= 3.9 m

- Trong ngăn phản ứng đặt 3 tấm chắn hướng dòng, khoảng cách giữa các tấm chắn là: = 1,75 m

- Đáy ngăn phản ứng đặt ống khoan lỗ để phân phối nước mỗi ngăn đặt 2 ống tốc độ nước chảy trong ống theo quy phạm v = 0,5 – 0,6 m/s, lấy v = 0,6 m/s

- Tiết diện ống phân phối: f = = = 0,1 m2

K: tỉ số tất cả các lỗ của ống phân phối trên tiết diện

ngang của ống phân phối 30% = 0,3

h = = 0,47 m

- tốc độ nước từ ngăn phản ứng sang bể lắng vt = 0,05 m/s

- chiều cao lớp nước trên vách tràn:

ht = = = 0,3 m

- khoảng cách giữa tường bể phản ứng và tấm ngăn bể lắng tính với tốc độ nước chảy ở đây là vn = 0,03 m/s

l = = 0,5 m

Bảng thông số và kích thước xây dựng bể phản ứng

- Công suất của 1 bể là 10500 /ngày đêm = 437,5 /h = 0.12 /s

- Dựa vào nguồn gốc của nước có hàm lượng căn SS = 328mg/l, = 0.5 (Theo bảng 3-2 giáo trình ‘’ Xử lý nước cấp – Nguyễn Ngọc Dung’’)

- Chọn tỷ lệ = 10, được k = 7.5, = 1.33 (Theo bảng 3-1 giáo trình ‘’ Xử lý nước cấp – Nguyễn Ngọc Dung’’)

- Một bể chia 4 ngăn (do B>3m), b= B:4 = 11:4 = 2.75m

- Vách ngăn phân phối vào bể đặt cách đầu bể là 1,5m

= b x ( – 0.3) = 2.75 x (3 – 0.3) = 7,425

- Hàng lỗ cuối cùng lằm cao hơn mức cặn tính toán là 0.3m (quy phạm là 0.3 – 0.5 m) Để phân phối đều trên toàn bộ diện tích mặt cắt ngang của bể lắng cần đặt các vách ngăn có lỗ ở đầu bể cách tưởng 1.5m ( Theo TCXDVN 33:2006 1 – 2m)

- Lưu lượng tính toán qua mỗi ngăn của bể:

= = 0.06 /s

- Diện tích cần thiết của các lỗ ở vách ngăn phân phối nước vào

∑ = = = 0.24

(Theo tiêu chuẩn = 0.2-0.3mm/s))

- Diện tích cần thiết của các lỗ ở vách ngăn thu nước ở cuối bể đặt cách tường 1.5m

∑ = = = 0.12

(Theo tiêu chuẩn = 0.5mm/s)

- Lấy đưởng kính lỗ ở vách ngăn phân phối = 0.06 (tiêu chuẩn d = 0.05-0.15m)

Khoảng cách giữa trục lỗ theo hàng dọc: (10 – 0.3):6 = 1,6 m

Khoảng cách giữa trục lỗ theo hàng ngang: 8 :9 = 0,89 m

Thể tích vùng nến chứa cặn của 1 bể lắng:

=

Trong đó:

T : Thời gian xả cặn giữa 2 chu kỳ xả cặn T = 24h ( T: 6-24h)

C: hàm lượng nước còn lại sau lắng (10-12mg/l) chọn C = 12mg/l

: là nồng độ trung bình của cặn đã nén lấy = 30000 g/

= + KP + 0.25M + v

Với:

: hàm lượng cặn có trong nước = 328 mg/l

M: độ màu của nước M = 50

K: hệ số phụ thuộc vào độ tinh khiết của phèn Chọn K = 1