Thiết kế trạm xử lý nước cấp sinh hoạt cho một xã có 5000 dân, sử dụng nước mặt tại khu vực

Cùng với sự đổi mới và phát triển của đất nước trong giai đoạn hiện nay, nền kinh tế của nước nhà đang tăng trưởng mạnh. Đảng và chính phủ rất quan tâm mọi mặt của xã hội, trong đó vần đề nước mặt và vệ sinh môi trường nhận được sự quan tâm đặc biệt của nhà nước cũng như các tổ chức, thu hút nhiều dự án đầu tư và các chương trình phát triển nhằm giải quyết một cách tốt nhất các vần đề về nước sạch và vệ sinh môi trường nói chung và vấn đề cung cấp đấy đủ nước cho nhân dân cả về chất và lượng nói riêng. Song song với việc học lý thuyết ở trên lớp sinh viên phải thực hiện đồ án môn học, nhằm hoàn thành và nắm vững môn học “Xử lý nước cấp”. Em nhận được đồ án với đề tài: Thiết kế hệ trạm cấp nước cho một xã với số dân là 5000 người sử dụng nước nguồn là nước mặt.

MÔI TRƯỜNG TPHCM

Khoa Môi Trường

Bộ môn Kỹ thuật Môi trường

3 Đầu đề đồ án: Thiết kế trạm xử lý cấp nước sinh hoạt cho một xã có số dân

5000 dân, sử dụng nguồn nước mặt tại khu vực

4 Yêu cầu và số liệu ban đầu:

– Số liệu chất lượng nước nguồn cho trong bảng sau:

– Diện tích khu đất dự kiến xây dựng trạm xử lý cấp nước cho khu dân cư:

5 Nội dung các phần thuyết minh và tính toán:

Lập bảng thuyết minh tính toán bao gồm:

– Đề xuất hai phương án công nghệ xử lý nước cấp cho khu dân cư trên , từ đó phân tích lựa chọn công nghệ thích hợp

– Tính toán 3 công trìnhđơn vị chính của sơ đồ công nghệ

– Tính toán và lựa chọn thiết bị (bơm nước, thiết bị khuấy trộn,…) 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 chọn: 01 bản vẽ khổ A1

– Vẽ chi tiết 01 công trình đơn vị hoàn chỉnh: 01 bản vẽ khổ A1

LỜI MỞ ĐẦU

Cùng với sự đổi mới và phát triển của đất nước trong giai đoạn hiện nay, nền kinh tếcủa nước nhà đang tăng trưởng mạnh Đảng và chính phủ rất quan tâm mọi mặt của xãhội, trong đó vần đề nước mặt và vệ sinh môi trường nhận được sự quan tâm đặc biệtcủa nhà nước cũng như các tổ chức, thu hút nhiều dự án đầu tư và các chương trìnhphát triển nhằm giải quyết một cách tốt nhất các vần đề về nước sạch và vệ sinh môitrường nói chung và vấn đề cung cấp đấy đủ nước cho nhân dân cả về chất và lượngnói riêng

Song song với việc học lý thuyết ở trên lớp sinh viên phải thực hiện đồ án môn học,nhằm hoàn thành và nắm vững môn học “Xử lý nước cấp” Em nhận được đồ án với

đề tài: Thiết kế hệ trạm cấp nước cho một xã với số dân là 5000 người sử dụng nướcnguồn là nước mặt

Để hoàn thành tốt phần đồ án môn học này Em đã nhận được sự giúp đỡ của rấtnhiều người Em xin gửi lời cảm ơn tới thầy Tôn Thất Lãng đã giảng dạy em trongsuốt thời gian Đặc biệt là cô Lê Thị Ngọc Diễm đã tận tình hướng dẫn em trong suốtquá trình làm đồ án

Mặc dù đã rất cố gắng hoàn thành đồ án, nhưng khối lượng kiến thức khá lớn nênkhông tránh khỏi những thiếu sót, rất mong nhận được sự góp ý của thầy cô và các bạn

để đề tài được hoàn thành tốt hơn

NHẬN XÉT CỦA GVHD

···

···

···

···

···

···

···

···

···

···

···

···

···

···

···

···

···

···

···

···

GVHD

NHẬN XÉT CỦA GVHD phản biện

···

···

···

···

···

···

···

···

···

···

···

···

···

···

···

···

···

···

···

···

GV phản biện

MỤC LỤC

DANH SÁCH BẢNG, HÌNH 7

CHƯƠNG I 8

TỔNG QUAN VỀ NƯỚC MẶT 8

1.1 TỔNG QUAN VỀ NGUỒN NƯỚC MẶT 8

1.2 CÁC CHỈ TIÊU CẤP NƯỚC 8

1.2.1 Chỉ tiêu về lí học 8

1.2.2 Chỉ tiêu về hoá học 9

1.2.3 Chỉ tiêu vi sinh vật 12

1.2.4 So sánh đặc tính nước mặt và nước ngầm 13

1.3 CÁC CHẤT ẢNH HƯỞNG ĐẾN Ô NHIỄM NƯỚC MẶT 14

1.3.1 Các chất gây ô nhiễm nước dạng vô cơ 14

1.3.2 Các chất gây ô nhiễm nước dạng hữu cơ 14

1.3.3 Các chất hữu cơ tổng hợp khác 15

CHƯƠNG II 16

TỔNG QUAN VỀ CÁC PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ NƯỚC 16

2.1 CÔNG TRÌNH THU VÀ VẬN CHUYỂN NƯỚC 16

2.2 CÁC PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ CƠ BẢN 17

2.2.1 Phương pháp cơ học 17

2.2.2 Biện pháp hóa học 20

2.2.3 Biện pháp lý học 22

2.3 MỘT SỐ CÔNG NGHỆ XỬ LÝ NƯỚC MẶT Ở VIỆT NAM 24

CHƯƠNG III 26

LỰA CHỌN CÔNG NGHỆ XỬ LÝ NƯỚC CẤP VÀ TÍNH TOÁN CÔNG TRÌNH ĐƠN VỊ .26

3.1 ĐỀ XUẤT CÔNG NGHỆ XỬ LÝ 26

3.2 PHÂN TÍCH VÀ LỰA CHỌN CÔNG NGHỆ XỬ LÝ 30

3.3 TÍNH TOÁN THIẾT KẾ CÔNG TRÌNH ĐƠN VỊ VÀ THIẾT BỊ 32

3.3.1 Bể trộn cơ khí 32

3.3.2 Bể lắng ngang 35

3.3.4 Bể lọc nhanh 40

3.3.5 Một số công trình đơn vị khác 50

CHƯƠNG IV 52

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 52

4.1 KẾT LUẬN 52

4.2 KIẾN NGHỊ 52

TÀI LIỆU THAM KHẢO 53

DANH SÁCH BẢNG, HÌNH

Bảng 1.1 Đặc tính của nước mặt và nước ngầm

Bàng 2.1 Các loại bể lắng

Bảng 2.2 Các loại bể lọc

Bảng 3.1 Thông số chất lượng nước mặt và nước ngầm

Bảng 4.1 Thông số thiết kế bể trộn cơ khí

Bảng 4.2 Thông số thiết kế bể lắng ngang

Bảng 4.3 Thông số thiết kế bể lọc nhanh

Hình 2.1 Bể lắng sơ bộ

Hình 2.2 Song chắn rác

CHƯƠNG I TỔNG QUAN VỀ NƯỚC MẶT

1.1 TỔNG QUAN VỀ NGUỒN NƯỚC MẶT

Nước trong thiên nhiên được dùng làm các nguồn nước cung cấp cho ăn uốngsinh hoạt rất khác nhau Đối với các nguồn nước mặt, thường có độ đục, độ màu và vitrùng cao Nước mặt bao gồm các nguồn nước trong các hồ chứa, sông suối Do kếthợp các dòng chảy trên bề mặt và thường xuyên tiếp xúc với không khí nên các đặctrưng của nước mặt là:

 Chứa khí hoà tan đặc biệt là oxy

 Chứa nhiều chất rắn lơ lửng (riêng trường hợp nước trong hồ, chứa ít chất rắn

lơ lửng và chủ yếu ở dạng keo)

 Có hàm lượng chất hữu cơ cao

 Có sự hiện diện của nhiều loại tảo

Có thể nói, hầu hết các nguồn nước thiên nhiên đều không đáp ứng được yêu cầu

về chất lượng cho các đối tượng dùng nước Chính vì vậy, trước khi đưa nước vào sửdụng, cần phải tiến hành xử lý chúng

độ trong các nguồn nước mặt ở miền Nam tương đối ổn định hơn từ 260C đến 290C

b Độ màu

Độ màu do các chất bẩn trong nước tạo nên Các hợp chất sắt và mangan khônghoà tan làm nước có màu nâu đỏ, các chất mùn humic gây ra màu vàng, các loại thuỷsinh tạo cho nước màu xanh lá cây, nước bị nhiễm bẩn bởi nước thải sinh hoạt haycông nghiệp thường có màu xanh hoặc đen

Đơn vị đo độ màu thường dùng là Platin – Coban Thường nước ao hồ có độ màucao Độ màu biểu kiến trong nước thường do các chất rắn lơ lửng trong nước tạo ra và

dễ dàng loại bỏ bằng phương pháp lọc Trong khi đó để loại bỏ độ màu thực của nước(do các chất hoà tan trong nước tạo nên) phải dùng các biện pháp lí hoá kết hợp

Hàm lượng chất rắn lơ lửng cũng là một đại lượng tương quan đến độ đục của nước

d Mùi và vị của nước

Mùi vị trong nước thường do các hợp chất hoá học chủ yếu là các hợp chất hữu cơhay sản phẩm các quá trình phân huỷ vật chất gây nên Nước thiên nhiên có thể có mùiđất, mùi tanh, mùi thối Nước sau khi tiệt trùng với các hợp chất Clo có thể nhiễm mùiClo hay Clo phênol

Tuỳ theo thành phần và các hàm lượng muối khoáng hoà tan nước có thể có vịđắng, ngọt, chát, mặn,…

e Độ nhớt

Độ nhớt là đại lượng biểu thị lực ma sát nội, sinh ra trong quá trình dịch chuyểngiữa các lớp chất lỏng với nhau Đây là yếu tố chính gây nên tổn thất áp lực và do vậyđóng vai trò quan trọng trong quá trình xử lí nước Độ nhớt tăng khi hàm lượng muốihoà tan trong nước tăng và giảm khi nhiệt độ tăng

f Độ dẫn điện

Nước có độ dẫn điện kém Nước tinh khiết ở 200C có độ dẫn điện là µS/m Độ dẫnđiện của nước tăng theo hàm lượng các chất khoáng hoà tan trong nước và dao độngtheo nhiệt độ

Tính chất này thường được sử dụng để đánh giá tổng hàm lượng chất khoáng hoàtan trong nước

1.2.2 Chỉ tiêu về hoá học

a Độ pH

Độ pH là chỉ số đặc trưng cho nồng độ ion H + có trong dung dịch, thường đượcdùng để biểu thị tính axit và tính kiềm của nước.

 Khi pH = 7: nước có tính trung tính

 Khi pH < 7: nước có tính axít

 Khi pH > 7: nước có tính kiềm

Độ pH của nước liên quan đến sự hiện diện của một số kim loại và khí hoà tan trongnước Ở độ pH < 5, tuỳ thuộc vào điều kiện địa chất, trong một số nguồn nước có thểchứa sắt, mangan, nhôm ở dạng hoà tan và một số loại khí như CO 2, H2S tồn tại ởdạng tự do trong nước Độ pH được ứng dụng để khử một số hợp chất Sunfua vàCacbonat có trong nước bằng biện pháp làm thoáng Ngoài ra khi tăng pH và thêm tácnhân oxy hoá, các kim loại hoà tan trong nước chuyển thành dạng kết tủa và dễ dàngtách khỏi nước bằng biện pháp lọc

Dùng nước có độ cứng cao trong sinh hoạt sẽ gây lãng phí xà phòng do Canxi vàMagiê phản ứng với các axit béo tạo thành các hợp chất khó tan Trong sản xuất, nướccứng có thể tạo nước cặn trong lò hơi hoặc gây kết tủa ảnh hưởng đến chất lượng sảnphẩm.

Tuỳ theo giá trị độ cứng, nước được phân loại thành:

 Độ cứng < 50 mgCaCO3/l : nước mềm

 Độ cứng 50 – 150 mgCaCO3/l : nước trung bình

 Độ cứng 150 – 300 mgCaCO3/l : nước cứng

 Độ cứng > 300 mgCaCO3/l : nước rất cứng

d Độ oxy hoá

Độ oxy hoá là một đại lượng để đánh giá sơ bộ mức độ nhiễm bẩn của nguồn nước

Đó là lượng oxy cần để oxy hoá hết các hợp chất hữu cơ có trong nước Chất oxy hoáthường dùng để xác định chỉ tiêu này là kali permanganat

Trong thực tế, nguồn nước có độ oxy hoá lớn hơn 10 mgO2/l đã có thể bị nhiễmbẩn Nếu trong quá trình xử lý có dùng Clo ở dạng tự do hay hợp chất hypoclorit sẽ tạothành các hợp chất Clo hữu cơ trihalometan (THM) có khả năng gây ung thư Tổ chức

Y tế thế giới quy định mức tối đa cùa THM trong nước uống là 0,1(mg/l)

e Các hợp chất chứa Nitơ

Quá trình phân huỷ các chất hữu cơ tạo ra amoniac, nitrit và nitrat Do đó, các hợpchất này thường được xem là những chất chỉ thị dùng để nhận biết mức độ nhiễm bẩncủa nguồn nước Khi mới bị nhiễm bẩn, ngoài các chỉ tiêu có giá trị cao như độ oxyhoá, amoniac, trong nước còn có một ít Nitrat Sau một thời gian, amoniac, nitric bịoxy hoá thành nitrat

Nồng độ nitrat cao là môi trường dinh dưỡng tốt cho tảo, rong phát triển, gây ảnhhưởng đến chất lượng nước dùng trong sinh hoạt Trẻ em uống nước có nồng độ nitratcao có thể ảnh hưởng đến máu Theo Tổ chức Y tế thế giới nồng độ nitrat trong nướcuống không được vượt quá 10 mg/l

f Các hợp chất Silic

Trong nước thiên nhiên thường có các hợp chất Silic Ở pH < 8, Silic tồn tại ở dạng

H2SiO3- và SiO32- trong quá trình xử lý nước, Silic có thể dùng loại bỏ một phần khidùng các hoá chất keo tụ để làm trong nước

g Clorua

Clorua làm nước có vị mặn Việc dùng hàm lượng Clorua cao có thể gây ra bệnh vềthận Ngoài ra, nước chứa nhiều Clorua có tính xâm thực đối với bê tông.

h Sắt

Nước mặt thường chứa sắt (Fe3+ ) tồn tại ở dạng keo hữu cơ hoặc cặn huyền phù.Với hàm lượng sắt cao hơn 0,5 (mg/l), nước có mùi tanh khó chịu, làm vàng quần áokhi giặt, làm hỏng sản phẩm các ngành dệt, giấy, phim ảnh Các cặn sắt kết tủa có thểlàm tắc hoặc giảm khả năng vận chuyển của các ống dẫn nước

i Khí hoà tan

Các loại khí hoà tan thường gặp trong nước thiên nhiên là: CO2, O2, H2S

Trong nước mặt, các hợp chất sunfua thường được oxy hoá thành dạng sunfat Dovậy, sự có mặt của khí H2S trong nguồn nước mặt, chứng tỏ nguồn nước đã bị nhiễmbẩn và có quá thừa chất hữu cơ chưa phân huỷ, tích tụ ở đáy các vực nước

Khi độ pH tăng, H2S chuyển thành dạng khác là HS- và S2-

j Hoá chất bảo vệ thực vật

Hiện nay, có hàng trăm hoá chất diệt sâu, rầy, nấm, cỏ được sử dụng trong nôngnghiệp Các nhóm hoá chất chính là: Photpho hữu cơ, Clo hữu cơ, Cacbonat

Hầu hết các chất này đều có độc tính cao đối với con người Đặc biệt là Clo hữu cơ,

có độ bền vực cao trong môi trường và khả năng tích luỹ trong cơ thể con người Việc

sử dụng hoá chất khối lượng lớn trên đồng ruộng đang đe doạ làm ô nhiễm các nguồnnước

k Chất hoạt động bề mặt

Một số chất hoạt động bề mặt như xà phòng, chất tẩy rửa, chất tạo bọt có trongnước thải sinh hoạt và nước thải một số ngành công nghiệp đang được xả vào nguồnnước Đây là những hợp chất khó phân huỷ sinh học nên ngày càng tích tụ nước đếnmức có thể gây hại cho cơ thể người khi sử dụng Ngoài ra, các chất này còn tạo thànhmột lớp màng phủ bề mặt các vực nước, ngăn cản sự hoà tan oxy vào nước và làmchậm quá trình tự làm sạch của nước

1.2.3 Chỉ tiêu vi sinh vật

Trong nước thiên nhiên có rất nhiều vi trùng, siêu vi trùng, rong, tảo và các đơnbào, chúng xâm nhập vào nước từ môi trường xung quanh hoặc sống và phát triểntrong nước, trong đó có một số sinh vật gây bệnh cần phải được loại bỏ khỏi nướctrước khi sử dụng

Trong thực tế không thể xác định tất cả các loại sinh vật gây bệnh qua đường nước

vì phức tạp và tốn thời gian Mục đích của việc kiểm tra vệ sinh nước là xác dịnh mức

an toàn của nước đối với sức khoẻ con người Do vậy, có thể dùng vài vi sinh chỉ thị ônhiễm phân để đánh giá sự ô nhiễm từ rác, phân người và động vật

1.2.4 So sánh đặc tính nước mặt và nước ngầm

Bảng 1.1 Đặc tính của nước mặt và nước ngầm ST

T

3 Độ màu Gây ra do đất séc, các chất lơ

lững, rong tảo và do nước thải

Thường thì không màu, độ màu gây ra do có chứa các chất cửa acid humic

7 Ôxi hòa tan Thường xuyên có, đôi khi nhỏ

hoặc không có do ô nhiễm

Không có

8 Vi sinh vật Nhiều loại vi trùng, virut gây

bệnh và tảo

Chủ yếu là các vi trùng do sắt gây ra

1.3 CÁC CHẤT ẢNH HƯỞNG ĐẾN Ô NHIỄM NƯỚC MẶT

1.3.1 Các chất gây ô nhiễm nước dạng vô cơ

a Các loại phân bón vô cơ

Các chất này được đưa vào đất nhằm bổ sung chất dinh dưỡng cho cây trồng, thànhphần của chúng có chứa N, P, K dưới dạng các hợp chất vô vơ Phân bón khi đưa vàođất sẽ được nước tưới cho cây trồng cuốn theo, ngấm xống đất, một phần được câytrồng hấp thụ và một phần được cuốn trôi theo dòng nước, đưa vào các thuỷ vực gâynên hiện tượng phú nhưỡng, tạo nên các sản phẩm trung gian của quá trình oxy hoánhư CH4, NH3, CO,… Mặc khác, một số quá htrình hoá học khác cũng có thể diễn ratạo nên sự tăng hoặc giảm nồng độ một số chất trong nước Các hiện tượng trên gâyảnh hưởng rất lớn đến chất lượng nguồn nước

b Các khoáng axit

Các khoáng axit có thể đi vào trong nguồn nước ở khu vực khai thác mỏ, nhất là khi

đã khai thác xong Quá trình oxi hoá FeS2 có mặt phổ biến trong các quặng với sựtham gia của một số loại vi khuẩn có thể hình thành lớp cặn vàng Fe(OH)3 trong cácdòng suối nhận nước từ các mỏ chảy ra, H2SO4 tạo thành có thể ảnh hưởng tới hệ sinhthái

c Các chất lắng

Các chất lắng thường có mặt trong nước sông, ao, hồ vì quá trình xói mòn, rửa trôidiễn ra thường xuyên khi có mưa Các chất lắng này là nguồn quan trọng sinh ra cácdạng chất vô cơ, hữu cơ… trong nước sông suối Thành phần của các chất này thườngrất phong phú, đồng thời chúng có thể tham gia vào quá trình trao đổi cation với nước,góp phần đáng kể trong việc thay đổi thành phần nước

1.3.2 Các chất gây ô nhiễm nước dạng hữu cơ

a Các hoá chất bảo vệ thực vật

Hiện nay trên thị trường có khoảng trên 1000 chất khác nhau, được phân thành cácdạng như thuốc trừ sâu, thuốc diệt cỏ, … việc sử dụng các thuốc này làm giảm sâubệnh, tăng năng suất cây trồng nhưng nếu sử dụng không đúng quy định có thể gâyảnh hưởng lâu dài đến môi trường mà chúng tồn tại Trong qua trình phân huỷ, cácchất bảo vệ thực vật có thể sinh ra các sản phẩm trung gian, các sản phẩm này có thể

có độc tính yếu hơn nhưng có thể xảy ra theo chiều hướng ngược lại, tức nồng độ caohơn

b Xà phòng và các chất tẩy rửa

Xà phòng là những muối của các axit béo bậc cao, có khả năng tạo nhũ tương hoặclàm lơ lững vật chất hữu cơ trong nước, nó còn có tác dụng làm giảm sức căng bề nặtcủa nước, tạo cho nước có khả năng thấm ướt tốt hơn

Chất tẩy rửa có tính năng giống xà phòng nhưng tính khác cơ bản là chúng khôngtạo muối không tan với ion Ca2+ và Mg2+ do chúng có khả năng tạo muối của các axittương đối mạnh Trong thành phần của chất tẩy rửa có khoảng 10% đến 30% chấthoạt động bề mặt, 12% chất phụ gia và một số chất độn khác Sự có mặt của chất hoạtđộng bề mặt sẽ gây cản trở cho quá trình xử lí nước do những hạt huyền phù nhỏ, bềnvững dưới dạng keo và làm giảm hoạt tính của các tầng lọc sinh học

1.3.3 Các chất hữu cơ tổng hợp khác

Tất cả các chất hữu cơ có mặt trong nước đều là những chất làm tiêu hao oxy, ảnhhưởng đến chất lượng nước Sự phân huỷ của các hợp chất hữu cơ phụ thuộc nhiềuvào cấu tạo phân tử của chúng, những hợp chất có độ dài mạch không lớn, cấu trúcđơn giản có thể được chuyển hoá nhờ vi sinh vật tạo ra các sản phẩm bậc thấp nhưrượu, metan Ngược lại, chất hữu cơ có mạch dài, cấu tạo phức tạp quá trình chuyểnhoá rất chậm chạp và tạo ra bezen, xylen…

CHƯƠNG II TỔNG QUAN VỀ CÁC PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ NƯỚC

Công trình thu nước mặt phải đạt được các tiêu chí sau:

 Vị trí đặt phải chọn ở thượng nguồn so với các khu dân cư và công nghiệp

 Lưu lượng thu vào không nên quá 15% lưu lượng nhỏ nhất của dòng sông

 Bờ sông và lòng sông phải ổn định bị lở rất ít và đặc biệt là không bị bồi

 Cửa thu nước phải có đủ độ sâu cần thiết và chất lượng thu nước đảm bảo

 Các tài liệu địa chất của bờ sông và lòng sông phải được thu thập đầy đủ

 Các mục đích sử dụng nước cần được kết hợp một cách hài hòa với nhau

Công trình thu nước mặt gồm 2 bộ phận chính: Cửa thu, trạm bơm

Phân loại công trình thu nước mặt:

– Theo vị trí thu nướcCông trình thu nước ven bờ: Cửa lấy nước đặt ở ngay sát bờ sông Loại này sử dụngkhi bờ sông tương đối dốc, ven bờ có đủ độ sâu cần thiết để thu nước, chất lượng nướcven bờ tốt

Công trình thu nước xa bờ: cửa lấy nước đặt ngay giữa lòng sông Loại này sử dụngkhi các yêu cầu trên không thỏa, trong nhiều trường hợp tiết kiệm hơn nhưng khó quản

lý về mùa lũ

– Theo đặc điểm kết cấuCông trình thu nước kiểu kết hợp: cửa thu và trạm bơm đặt cùng một nơi

Công trình thu nước kiểu phân ly: cửa thu và trạm bơm đặt tách riêng ra

Công trình thu nước kiểu vịnh: hình thành vịnh nhân tạo nhằm thu nước

Công trình thu nước kiểu đập chắn: sử dụng để thu nước ở các sông cạn

Công trình thu nước ven bờ

 Song chắn rácDiện tích: w= Q/v.n K K K  1 2 3

Trong đó:

Q: lưu lượng tính toán của công trình (m3/s)v: Vận tốc nước chảy qua song chắn(m/s)

Trong đó: Q: lưu lượng tính toán của công trình (m3/s).

v: vận tốc nước chảy qua lưới chắn (m/s)

Chiều rộng: chiều rộng lưới chắn rác: 0,8 – 1,2(m)

Mép dưới cửa thu nước đến đáy sông: 0,7 – 1(m)

 Ngăn hút nước:

Chiều dài: 1,5 – 3(m)

Chiều rộng: lớn hơn hay bằng 3 lần đường kính phễu hút

Đáy ngăn hút đền miệng vào phễu hút: >=0,5(m)

Công trình vận chuyển: Trạm bơm cấp I có nhiệm vụ đưa nước thô từ công trình thulên trạm xử lý nước Trạm bơm cấp I thường đặt riêng biệt bên ngoài trạm xử lý nước,

có trường hợp lấy nước từ xa, khoảng cách đến trạm xử lý có thể tới vài kilomet thậmchí hàng chục kilomet Trường hợp sử dụng nguồn nước mặt, trạm bơm cấp I có thểkết hợp với công trình thu hoặc xây dựng riêng biệt Công trình thu nước sông hoặc hồ

có thể dùng cửa thu và ống tự chảy, ống xiphông hoặc cá biệt có trường hợp chỉ dùngcửa thu và ống tự chảy đến trạm xử lý khi mức nước ở nguồn nước cao hơn cao độ ởtrạm xử lý Khi sử dụng nước ngầm, trạm bơm cấp I thường là các máy bơm chìm có

áp lực cao, bơm nước từ giếng khoan đến trạm xử lý

2.2 CÁC PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ CƠ BẢN

2.2.1 Phương pháp cơ học

a Hồ chứa và lắng sơ bộ

Chức năng của hồ chứa và lắng sơ bộ nước thô (nước mặt) là: tạo điều kiện thuậnlợi 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 giữa dòngchảy từ nguồn nước vào và lưu lượng tiêu thụ do trạm bơm nước thô bơm cấp cho nhàmáy xử lý nước.

Hình 2.1 Bể lắng sơ bộ.

b Song chắn rác

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

Hình 2.2 Song chắn rác.

c Bể lắng cát

Nhiệm vụ của bể lắng cát là tạo điều kiện tốt để lắng các hạt cát có kích thước lớnhơn hoặc bằng 0,2 mm và tỷ trọng lớn hơn hoặc bằng 2,5; để loại trừ hiện tượng bào

mòn các cơ cấu chuyển động cơ khí và giảm lượng cặn nặng tụ lại trong bể tạo bông

và bể lắng

d Lắng

Bể lắng có nhiệm vụ làm sạch sơ bộ trước khi đưa nước vào bể lọc để hoàn thànhquá trình làm trong nước Theo chiều dòng chảy, bể lắng được phân thành: bể lắngngang, bể lắng đứng, bể lắng lớp mỏng và bể lắng trong có lớp cặn lơ lửng

Tốn nhiều diện tích xâydựng

Bể lắng đứng

Thuận tiện cho việc xãcặn

Ít tốn diện tích xây dựng,khả năng ứng dụng thực tếcao

Chiều cao xây dựng lớnlàm tăng giá thành xâydựng, số lượng bể nhiều ,hiệu suất thấp

Đòi hỏi nước đã hòa trộnchất phản ứng cho vào bểphải có chất lượng ổn định

Kết cấu phức tạp, chế độquản lý chặt chẽ

Công trình làm việc suốtngày đêm, nhạy cảm với sựdao động của nhiệt độ vàlưu lượng

e Lọc

Bể lọc được dùng để lọc một phần hay toàn bộ cặn bẩn có trong nước tùy thuộc vàoyêu cầu đối với chất lượng nước của các đối tượng dùng nước Quá trình lọc nước làcho nước đi qua lớp vật liệu lọc với một chiều dày nhất định đủ để giữ lại trên bề mặthoặc giữa các khe hở của lớp vật liệu lọc các hạt cặn và vi trùng có trong nước

Áp dụng cho công suất lớn

Nếu ngừng thời gian hoạt độngliên tục quá 1 ngày đêm, xảy ra hiệntượng phân hủy yếm khí màng lọc,tạo bọt khí và mùi hôi làm xấu chấtlượng nước

2.2.2 Biện pháp hóa học

a Làm thoáng

Bản chất của quá trình làm thoáng là hòa tan oxy từ không khí vào nước để oxy hóasắt hóa trị II, mangan hóa trị II thành sắt hóa trị III, mangan hóa trị IV tạo thành cáchợp chất hydroxyl sắt hóa trị III và hydroxyl mangan hóa trị IV Mn(OH)4 kết tủa dễlắng đọng để khử ra khỏi nước bằng lắng, lọc

Có hai phương pháp làm thoáng:

 Đưa nước vào trong không khí: cho nước phun thành tia hay thành màng mỏngchảy trong không khí ở các dàn làm thoáng tự nhiên, hay cho nước phun thànhtia và màng mỏng trong các thùng kín rồi thổi không khí vào thùng như ở cácdàn làm thoáng cưỡng bức

 Đưa không khí vào nước: dẫn và phân phối không khí nén thành các bọt nhỏtheo dàn phân phối đặt ở đáy bể chứa nước, các bọt khí nổi lên, nước được làmthoáng.

 Hỗn hợp hai phương pháp trên: làm thoáng bằng máng tràn nhiều bậc và phuntrên mặt nước

b Clo hóa sơ bộ

Clo hóa sơ bộ là quá trình cho clo vào nước trước bể lắng và bể lọc Clo hóa sơ bộ

có tác dụng tăng thời gian khử trùng khi nguồn nước nhiễm bẩn nặng, oxy hóa sắt hòatan ở dạng hợp chất hữu cơ, oxy hóa mangan hòa tan để tạo thành các kết tủa tươngứng, oxy hóa các chất hữu cơ để khử màu, ngăn chặn sự phát triển của rong, rêu, pháhủy tế bào của các vi sinh sản ra chất nhầy nhớt trên mặt bể lọc

c Keo tụ - tạo bông

Quá trình keo tụ tạo bông cặn dùng để khử các chất lơ lửng, chất phân tán dạng keotrong nước thải Các hạt keo lơ lửng có kích thước khoảng từ 10-8cm đến 10-7cm, nếukhông có hóa chất keo tụ không thể loại bỏ các hạt keo này ra khỏi nước thải bằngphương pháp lắng lọc thông thường

d Chất trợ keo tụ

Để tăng hiệu quả quá trình keo tụ tạo bông, người ta thường sử dụng các chất trợkeo tụ (flucculant) Việc sử dụng chất trợ keo tụ cho phép giảm liều lượng chất keo tụ,giảm thời gian quá trình keo tụ và tăng tốc độ lắng của các bông keo Các chất trợ keo

tụ nguồn gốc thiên nhiên thường dùng là tinh bột, dextrin (C6H10O5)n, các ete,cellulose, dioxit silic hoạt tính (xSiO2.yH2O) Các chất trợ keo tụ tổng hợp thườngdùng là polyacrylamit (CH2CHCONH2)n.

 Khử trùng bằng Clo và các hợp chất của Clo

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

diệt trùng sẽ khuyếch tán xuyên qua vỏ tế bào vi sinh vật và gây phản ứng với men bêntrong của tế bào, làm phá hoại quá trình trao đổi chất dẫn đến vi sinh vật bị tiêu diệt.Khi cho Clo vào nước, phản ứng diễn ra như sau:

f Muối sắt và muối nhôm

Các muối sắt được sử dụng làm chất keo tụ có nhiều ưu điểm hơn so với các muốinhôm do:

Trong điều kiện kiềm hóa:

a Khử trùng bằng phương pháp nhiệt

Đây là phương pháp khử trùng cổ truyền Đun sôi nước ở nhiệt độ 1000C có thể tiêudiệt phần lớn các vi khuẩn có trong nước Chỉ trừ nhóm vi khuẩn khi gặp nhiệt độ cao

sẽ chuyển sang dạng bào tử vững chắc Tuy nhiên, nhóm vi khuẩn này chiếm tỉ lệ rấtnhỏ Phương pháp đun sôi nước tuy đơn giản, nhưng tốn nhiên liệu và cồng kềnh, nênchỉ dùng trong quy mô gia đình

b Khử trùng bằng tia cực tím (UV)

Tia cực tím là tia bức xạ điện từ có bước sóng khoảng 4 – 400 (nm), có tác dụngdiệt trùng rất mạnh Dùng các đèn bức xạ tử ngoại, đặt trong dòng chảy của nước Cáctia cực tím phát ra sẽ tác dụng lên các phân tử protit của tế bào vi sinh vật, phá vỡ cấutrúc và mất khả năng trao đổi chất, vì thể chúng sẽ bị tiêu diệt Hiệu quả khử trùng chỉđạt được triệt để khi trong nước không có các chất hữu cơ và cặn lơ lửng Sát trùngbằng tia cực tím không làm thay đổi mùi, vị của nước

c Khử trùng bằng siêu âm

Dòng siêu âm với cường độ tác dụng không nhỏ hơn 2 (W/cm2) trong khoảng thờigian trên 5 phút có khả năng tiêu diệt toàn bộ vi sinh vật trơ

d Khử trùng bằng ion bạc

Ion bạc có thể tiêu diệt phần lớn vi trùng có trong nước Với hàm lượng 2 – 10 iong/l đã có tác dụng diệt trùng Tuy nhiên, hạn chế của phương pháp này là: nếu trongnước có độ màu cao, có chất hữu cơ, có nhiều loại muối,…thì ion bạc không phát huyđược khả năng diệt trùng

 Ngoài ra còn có một số phương án xử lý đặc biệt:

Khử mùi bằng làm thoáng: dựa trên nguyên tắc các công trình làm thoáng có thểlàm bay hơi các loại khí gây mùi cho nước và đồng thời ôxi hóa các chất có nguồn gốchữu cơ và vô cơ gây mùi Các công trình làm thoáng khử mùi cũng tương tự như cáccông trình làm thoáng để khử sắt như: dàn mưa, phun mưa, bể làm thoáng cưỡngbức…

Khử Flo trong nước: trong nước ăn uống sinh hoạt, nếu hàm lượng Flo lớn hơn giớihạn cho phép, sẽ gây ra hỏng men răng Vì vậy phải khử bớt Flo trong nước

Phương pháp này áp dụng khi nước có hàm lượng cặn trước khi đi vào bể lọc  8(mg/l), tổng hàm lượng muối  1000 (mg/l) Hạt vật liệu hấp phụ có d = 2 – 3 (mm),chiều dày lớp vật liệu hấp phụ trong bể lọc áp lực lấy như sau: Hvl = 2 (m) khi hàm

Bể trộn

Bể phản ứng

Lọc nhanh

Bể chứa nước sạch

Từ trạm bơm

cấp I

Hóa chất keo tụ

Bể lắng

Bể lắng trong có lớp cặn lơ lững

Bể chứa nước sạnh

Chất khử trùngChất keo tụ- kiềm hóa

lượng Flo trong nước đến 5mg/l; Hvl = 3 (m) khi hàm lượng Flo từ 8 – 10 (mg/l).Trong bể lọc hở : khi hàm lượng Flo đến 5mg/l thì Hvl = 2 (m), khi hàm lượng Flo từ

8 – 10 (mg/l) thì Hvl = 2,5 (m)

2.3 MỘT SỐ CÔNG NGHỆ XỬ LÝ NƯỚC MẶT Ở VIỆT NAM

Sau đây là một số dây chuyền công nghệ xử lý nước ăn uống, sinh hoạt từ nguồnnước mặt được sử dụng phổ biến ở Việt Nam hiện nay

Sơ đồ 1 :

Sơ đồ 2 :

( theo Trường ĐH Kiến Trúc Hà Nội, Ts Nguyễn Ngọc Dung )

 Thuyết minh sơ đồ công nghệ :

- Sơ đồ 1: Nước mặt từ nguồn ( sông, suối, ao, hồ….) được trạm bơm cấp I, đưa qua

bể trộn để hòa tan hóa chất keo tụ, sau đó được đưa sang bể phản ứng nắm trong bểlắng để hoàn thành quá trình keo tụ tạo điều kiện thuận lợi cho bể lắng thực hiện quátrình lắng, tiếp đến nước được đưa sang bể lọc nhanh để làm trong triệt để và cuốicùng chuyển sang bể chứa nước sạnh trên đường đi đến bể chứa nước sạch là giai đoạnkhử trùng

- Sơ đồ 2 : Nước mặt từ nguồn ( sông, suối, ao, hồ….) được trạm bơm cấp I, đưa qua

bể trộn để hòa tan hóa chất keo tụ, sau đó được đưa sang bể lắng trong có lớp cặn lơlững tại đây thực hiện quá trình lắng cà cuối giai đoạn làm trong triệt để là quá trìnhlọc tại bể lọc tiếp xúc trước khi, được khử trùng và đưa đến bể chứa nước sạch

 Phạm vi sử dụng của mỗi loại sơ đồ dây chuyền công nghệ trình bày trên đâylấy theo tiêu chuẩnTCXD 33: 2006 Căn cứ vào chỉ tiêu chất lượng của từng loạinguồn nước, có thể có biện pháp xử lý hóa học khác nhau, kết hợp với biện pháp xử lý

cơ học để có thể tạo nên một sở đồ dây chuyền xử lý nước cho phù hợp Thành phầncác công trình trong dây chuyền công nghệ xử lý nước có thể lấy theo tiêu chuẩnTCXD 33: 2006

CHƯƠNG III LỰA CHỌN CÔNG NGHỆ XỬ LÝ NƯỚC CẤP VÀ TÍNH TOÁN

CÔNG TRÌNH ĐƠN VỊ

3.1 ĐỀ XUẤT CÔNG NGHỆ XỬ LÝ

Giả sử, thiết kế trạm xử lý cấp nước sinh hoạt cho một xã có dân số 5000 dân, sử dụng nguồn nước mặt tại khu vực.

Tính theo tiêu chuẩn cấp nước sinh hoạt TCXD 33 : 2006

3 tc

ngày.tb

q N.f

1000

Trong đó: qtc: tiêu chuẩn cấp nước sinh hoạt lấy theo TCXD 33:2006 (200 l/người)

N : số dân tính toán ứng với tiêu chuẩn cấp nước

f : tỷ lệ dân được cấp nước lấy theo TCXD 33:2006 (100%)

D: Lượng nước tưới cây, rữa đường, dịch vụ đô thị, khu công nghiệp,thất thoát nước cho bản thân nhà máy xử lý nước được tính theo bảng 3.1 trong tiêuchuẩn TCXD 33: 2006 và lượng nước dự phòng cho phát triển công nghiệp, dân cư vàcác lượng nước khác chưa tính được cho phép lấy them 5 – 10% tổng lưu lượng nướccho ăn uống sinh hoạt của điểm dân cư; Khi có lý do xác đáng được phép lấy thêmkhông quá 15%

Lượng nước cấp cho sinh hoạt:

3 tc

Lượng nước khu công nghiệp: 0 (m3)

Lượng nước thất thoát:

3

sh cc dv cn

q =15%(q +q +q +q )=180 (m /ngày)tt

Lượng nước dùng cho nhà máy xử lý nước: