Tính toán thiết kế trạm xử lý nước cấp khu dân cư mở rộng thành phố ninh bình tỉnh ninh bình với công suất 15 000 m3 ngàyđêm

Nguồn nước có tính đệm cao, nếu trong quá trình xử lý có dùng thêm các hóachất như phèn thì độ pH của nước cũng ít thay đổi nên sẽ tiết kiệm được các hóa chấtdùng để điều chỉnh pH.. Nước

Chương 1: ĐẶT VẤN ĐỀ1.1 Lý do hình thành đề tài

Thành phố Ninh Bình, một trung tâm của tỉnh Ninh Bình là thành phố đượcthành lập vào đầu năm 2007 trên nền của thị xã Ninh Bình và sắp tới sẽ sáp nhậpthêm 6 phường xã mới bao gồm: 3 phường Ninh Phong, Ninh Khánh, Ninh Sơn và 3

xã Ninh Nhất, Ninh Tiến, Ninh Phúc Dự kiến đến năm 2020 thành phố sẽ sát nhậpvới huyện Hoa Lư trở thành đơ thị loại II

Thành phố Ninh Bình được coi là 1 trong 10 thành phố đẹp nhất Việt Nam.Với vị trí địa lý đặc biệt thuận lợi, là cửa ngõ phía Nam của vùng kinh tế đồng bằngBắc Bộ, thành phố đang phát triển rất nhanh về cơng nghiệp, du lịch và dịch vụ trongnhững năm gần đây Ngồi ra thành phố Ninh Bình cũng cĩ lợi thế về phát triển cơngnghiệp, dịch vụ, vận chuyển hàng hải

Để phát triển đơ thị hồn chỉnh, một trong những hạng mục quan trọng là hệthống cung cấp nước sạch cần phải được hồn tất để đảm bảo cấp nước sạch đếntừng hộ dân Hiện tại thành phố đang cĩ một trạm cấp nước cơng suất 20.000

m3/ngày đêm nhưng thất thốt khoảng 25% nên lượng nước sạch đến các đơn vịdùng nước thực tế khơng đủ cấp nước cho khu vực nội thành cũ Trong khi đĩ, thànhphố lại đang cĩ kế hoạch sáp nhập thêm 6 phường xã mới Hiện tại cư dân tại 6phường xã này đang sử dụng nước của tư nhân chở bằng ghe hoặc xà lan từ nhà máy

xử lý nước về, ngồi ra cịn phải dự trữ nước mưa để sử dụng đồng thời song lượngnước vẫn chưa đủ cho các hoạt động sinh hoạt (nguồn nước ngầm của khu vực bịnhiễm phèn nặng) chưa kể đến việc phát triển khu cơng nghiệp và du lịch trongtương lai

Tính đến năm 2012, nhu cầu dùng nước của cả thành phố Ninh Bình khoảng30.000 m3/ ngày đêm, vì vậy cơng suất cần phải bổ sung thêm là 15.000 m3/ ngàyđêm Do vậy, nhu cầu xây dựng 1 trạm xử lý nước bổ sung với cơng suất tối thiểu dựtính là 15000 m3/ngđ trở nên thiết yếu và là điều kiện quan trọng trong bước pháttriển của thành phố Ninh Bình cả về mức độ và quy mơ Đĩ cũng là lý do để đề tài “Tính tốn thiết kế trạm xử lý nước cấp khu dân cư mở rộng, thành phố Ninh Bình,tỉnh Ninh Bình, cơng suất 15000m3/ngày đêm” được ra đời

1.2 Mục đích nghiên cứu

Tính tốn thiết kế trạm xử lý nước cấp khu dân cư mở rộng thành phố NinhBình tỉnh Ninh Bình với cơng suất 15.000 m3/ ngàyđêm từ nước nguồn là nước sơngĐáy

1.3 Phạm vi nghiên cứu

Đề tài giới hạn trong việc tính tốn thiết kế trạm xử lý nước cấp khu dân cư

mở rộng thành phố Ninh Bình tỉnh Ninh Bình cơng suất 15.000m3/ngàyđêm

1.4 Nội dung nghiên cứu

NGỌC DIỂM

Xác định công suất trạm xử lý.

Đề xuất dây chuyền công nghệ xử lý nước phù hợp với tính chất nguồn nước

và quy chuẩn nước đầu ra

Tính toán thiết kế các công trình đơn vị trong dây truyền công nghệ đề xuất

Dự toán chi phí xây dựng, thiết bị, hóa chất, chi phí vận hành trạm xử lý nướcthải

1.5 Phương pháp nghiên cứu

• Phương pháp thu thập số liệu: Thu thập các tài liệu về khu dân cư, tìm hiểuthành phần, tính chất nguồn nước thô và các số liệu cần thiết khác

• Phương pháp nghiên cứu lý thuyết: Tìm hiểu những công nghệ xử lý nước cấpcho khu dân cư qua các tài liệu chuyên ngành và các công nghệ hiện đang áp dụngtại Việt Nam

• Phương pháp so sánh: So sánh ưu, nhược điểm của công nghệ xử lý hiện có

và đề xuất công nghệ xử lý nước thải phù hợp

• Phương pháp toán: Sử dụng công thức toán học để tính toán các công trìnhđơn vị trong hệ thống xử lý nước cấp, dự toán chi phí xây dựng, vận hành trạm xử lý

• Phương pháp đồ họa: Dùng phần mềm AutoCad để mô tả kiến trúc các côngtrình đơn vị trong hệ thống xử lý nước cấp

1.6 Ý nghĩa khoa học và thực tiễn

Xây dựng trạm xử lý nước cấp giải quyết được vấn đề thiếu nước sạch trongsinh hoạt của người dân

Góp phần nâng cao đời sống của người dân, xúc tiến phát triển kinh tế củavùng

Khi trạm xử lý hoàn thành và đi vào hoạt động sẽ là nơi để các doanh nghiệp,sinh viên tham quan, học tập

Chương 2: TỔNG QUAN VỀ THÀNH PHỐ NINH BÌNH

2 1 Điều kiện tự nhiên

2.1.1 Vị trí địa lý

Thành phố Ninh Bình là trung tâm kinh tế, văn hĩa, chính trị của tỉnh NinhBình Cách thành phố thủ đơ Hà Nội 93 km về phía Nam, cĩ ranh giới hành chínhnhư sau:

+ Phía Bắc và phía Tây giáp huyện Hoa Lư

+ Phía Nam và Đơng Nam giáp huyện Yên Khánh

+ Phía Đơng Bắc giáp huyện Ý Yên (Nam Định)

NGỌC DIỂM

2.1.3 Địa hình và đất đai

Nhìn chung địa hình Thành phố tương đối bằng phẳng, là vùng đồng bằng cónúi và sông chảy qua, tô điểm và làm duyên dáng cho thành phố Đồng thời, gópphần điều hoà sinh thái và cảnh quan môi trường cho thành phố Núi lớn nhất là núiCánh Diều, Núi Lớ, còn hai núi nhỏ là núi Non Nước và núi Kỳ Lân

Thành phố Ninh Bình là một thành phố mới trên vùng đất cổ Đất thành phố làđất phù sa cổ, có tầng phèn tiềm tàng ở độ sâu

là 270cm, nhỏ nhất 2-5cm

Độ mặn lên tới 20 đến 25 phần nghìn do vậy làm ảnh hưởng nuôi trồng thủysản

2.1.4.1 Nguồn nước sông Đáy

Sông Đáy là một con sông miền Bắc Việt Nam rút nước từ sông Hồng ra vịnhBắc Bộ Sông Đáy chảy gọn trong vùng đồng bằng Bắc Bộ với dòng sông chảy songsong bên hữu ngạn hạ lưu sông Hồng

Sông Đáy có chiều dài khoảng 240 km và lưu vực (cùng với phụ lưu sôngNhuệ) hơn 7.500 km2 trên địa bàn các tỉnh thành Hà Nội, Hòa Bình, Hà Nam, NinhBình và Nam Định

Sông Đáy là sông lớn nhất chảy qua thành phố với chiều dài sông 85 km vớilưu lượng nước trung bình 350m3/s, mùa cạn 230m3/s

Chất lượng nguồn nước tương đối tốt có thể sử dụng làm nguồn cấp

2.1.4.2 Nguồn nước sông Vạc

Với chiều dài sông là 28.5km và lưu lượng nước trung bình là 260m3/s

Sông Vạc là một con sông nhỏ thuộc tỉnh Ninh Bình Theo phân loại của BanQuản lý Quy hoạch lưu vực sông Hồng-Thái Bình thì sông Vạc là một chi lưu củasông Đáy

Sông Vạc có chiều dài 14,6 km, do một số phân lưu của sông Hoàng Longnhư các sông Chanh, sông Luồn, sông Vo hợp lưu tại địa phận huyện Hoa Lư chảyqua ranh giới giữa hai huyện Yên Mô và Yên Khánh, chảy qua huyện Kim Sơn rồihội lưu vào sông Đáy

Sơng Vạc cĩ ảnh hưởng khá quan trọng đến hệ thống giao thơng đường thủy ởđồng bằng Bắc Bộ

2.1.4.3 Nguồn nước sơng Vân

Sơng Vân là tên gọi tắt của sơng Vân Sàng - một chi lưu của sơng Đáy, chảy

từ thị xã Tam Điệp qua huyện Hoa Lư và hội lưu với sơng Đáy tại trung tâm thànhphố Ninh Bình Sơng cĩ chiều dài trên 20 km, chỗ rộng nhất tới 300 m

Lưu lượng nước trung bình của sơng là 260m3/s

2.2 Điều kiện kinh tế xã hội

2.2.1 Dân số

Thành phố bao gồm các phường: Vân Giang, Thanh Bình, Phúc Thành, ĐơngThành, Tân Thành, Nam Bình, Bích Đào, Nam Thành và 2 phường Ninh Phong,Ninh Khánh; 4 xã Ninh Nhất, Ninh Tiến, Ninh Sơn, Ninh Phúc chuẩn bị sát nhập vàothành phố

Diện tích tự nhiên 4.836,49 ha và 27.908 hộ dân với 111500 nhân khẩu, trong

đĩ cịn 545 hộ nghèo, 1.511 khẩu thuộc diện nghèo, chiếm tỷ lệ 1.95% số dân Đếnnăm 2020 sau khi sát nhập với huyện Hoa Lư trở thành Thành Phố Hoa Lư dự kiếntổng số dân của thành phố là 190.000 người

Trong những năm trở lại đây nhất là sau khi tái lập tỉnh; được mở rộng vớidiện tích 48,3 Km2, 14 đơn vị hành chính cấp xã với số dân 13 vạn người, thành phố

đã phát triển mạnh mẽ và nhanh chĩng trở thành trung tâm thương mại, dịch vụ của

Thành phố cĩ 4 con sơng chảy qua: sơng Đáy, sơng Vân , sơng Vạc, sơngTranh nên việc tưới tiêu nước rất thuận lợi Các dịng sơng này cũng gĩp phần điềuhồ sinh thái và cảnh quan mơi trường cho thành phố

Trong điều kiện đất trồng trọt thu hẹp do thực hiện nhiều dự án đầu tư pháttriển cơng nghiệp, dịch vụ, song thành phố vẫn được xác định nơng nghiệp là mộttrong ba lĩnh vực kinh tế mũi nhọn

Vụ đơng xuân 2007 - 2008, mặc dù thời tiết khơng thuận lợi, thành phố vẫnđạt năng suất lúa cao nhất từ trước đến nay (62,6 tạ/ha), tăng 1,49 tạ/ha so với vụđơng xuân năm trước Sản xuất vụ đơng tiếp tục được mở rộng trên đất hai lúa đạt

NGỌC DIỂM

792,5 ha, tăng 221,8 ha so với năm 2007 Chăn nuôi gia súc, gia cầm phát triểnmạnh.

2.2.3 Công nghiệp

So với các địa phương vùng kinh tế trọng điểm phía Bắc, thành phố NinhBình không phải là một trung tâm công nghiệp lớn và còn khá non trẻ Lĩnh vựccông nghiệp chủ yếu vẫn là xây dựng và vật liệu xây dựng Nằm ở vị trí khá thuậnlợi về giao thông thuỷ, sắt, bộ Thành phố là đầu mối phân phối cấp vùng và có đủđiều kiện để phát triển công nghiệp lâu dài

Tổng diện tích khu công nghiệp của thành phố là 217.4 ha

Các khu công nghiệp và cụm công nghiệp dự kiến phát triển thành phố NinhBình bao gồm:

 Khu công nghiệp Ninh Phúc

 Cụm công nghiệp Nam thành phố Ninh Bình

 Cụm công nghiệp Ninh Khánh

 Dự án 1: : Nhà máy gạch ốp lát

 Dự án 2: Cơ sở sản xuất sản phẩm Composite

 Dự án 3: Xây dựng Nhà máy lắp ráp ô tô tải

 Dự án 4: Lắp ráp, sửa chữa máy cơ khí nhỏ

 Dự án 5: Cơ sở sửa chữa đóng mới phương tiện thủy (nội địa)

 Dự án 6: Xây dựng Nhà máy phân đạm

 Dự án 7: Xây dựng nhà máy Dệt May…

2.2.4 Dịch vụ và du lịch

Trong quy hoạch phát triển kinh tế vùng duyên hải Bắc Bộ, thành phố NinhBình là một đầu mối thương mại, dịch vụ ở phía nam của vùng Thành phố phát triểnmạnh các dịch vụ lưu trú, điều hành, phân phối khách tham quan đi các khu du lịchlớn ở khu vực Ninh Bình cũng là đô thị giàu tiềm năng du lịch văn hoá, giải trí, ẩmthực, hội nghị và thể thao…

Thành phố có định hướng phát triển trở thành một trung tâm du lịch lớn Vớitìm năng du lịch dồi dào những thắng cảnh đẹp như núi Cánh Diều, núi Non Nước,

hồ Kỳ Lân, một phần danh thắng Tràng An bên cạnh các khu mới được đầu tư nhưcông viên sông Vân, công viên Thúy Sơn và các công trình mới đã và đang được đầu

tư xây dựng như các công trình thể thao quốc gia, các trung tâm thương mại và dịchvụ

2.2.5 Giao thơng

Thành phố Ninh Bình cĩ vị trí giao thơng, thơng tin liên lạc thuận lợi cho pháttriển thương mại và du lịch Thành phố cĩ quốc lộ 1A đi Phủ Lý ra thủ đơ Hà Nội, điTam Điệp vào các tỉnh phía Nam; theo quốc lộ 10 đi các tỉnh duyên hải đồng bằngBắc Bộ như: Nam Định, Thái Bình, Hải Phịng, Quảng Ninh; theo tỉnh lộ 477 đi cáchuyện Gia Viễn, Nho Quan rồi sang vùng Tây bắc (tỉnh Hồ Bình)

Thành phố nằm ở hữu ngạn sơng Đáy, chính giữa là ngã ba giao sơng Vân đổvào sơng Đáy, tại vị trí trung tâm của tỉnh Khoảng cách từ trung tâm thành phố tớicác huyện lỵ đều dưới 30 km Với hai cảng sơng là cảng Ninh Bình và cảng NinhPhúc trong đĩ cảng Ninh Phúc là cảng sơng cấp 1, cảng Ninh Bình là cảng sơng cấp

2 đều nằm trong danh sách cảng sơng được ưu tiên đầu tư xây dựng

2.2.6 Định hướng về cấp nước và vệ sinh mơi trường

Dự kiến ưu tiên phát triển mạng lưới cấp nước cho các khu vực Thành Phố,Thị xã, thị trấn hiện nay đảm bảo yêu cầu cấp nước sinh hoạt cho dân cư:

Nhu cầu dùng nước sinh hoạt:

 Đến năm 2012: Tiêu chuẩn dùng nước 120 l/ngày Tỷ lệ dân số cấpnước là 85%

 Đến năm 2015: Tiêu chuẩn dùng nước 120l/ngày Tỷ lệ dân số cấpnước là 90%

 Đến năm 2020: Tiêu chuẩn dùng nước 150 l/ngày Tỷ lệ dân số cấpnước là 99%

- Nước thất thốt rị rỉ:

 Khoảng 20% lượng nước cung cấp vào mạng đường ống

- Nhu cầu cho bản thân trạm cấp nước:

 Lượng nước dùng cho bản thân trạm xử lý lấy 8% tổng sản lượngnước sản suất

2.3 Hiện trạng sử dụng nước sinh hoạt tại khu vực

Thành phố cĩ 27.908 hộ dân với 111500 nhân khẩu, trong đĩ cịn 545 hộnghèo, 1.511 khẩu thuộc diện nghèo, chiếm tỷ lệ 1.95% số dân

Do khu vực nằm trong khu vực đồng bằng ven biển nên nước ngầm bị nhiễmmặn, do đĩ người dân chỉ cĩ nguồn nước chính sử dụng là nước mạng lưới cấp nướcchung

Tại thành phố hiện cĩ nhà máy xử lý nước với cơng suất 20.000 m3/ngày, tuynhiên lượng nước này vẫn khơng cung cấp đủ cho nhu cầu sử dụng nước tại thành

NGỌC DIỂM

phố và một phần do thành phố vừa được sát nhập vào 6 hiện chưa có hệ thống cấpnước sạch nên nhân dân khu vực này đang sử dụng nguồn nước mưa Tuy nhiên vàomùa khô nguồn nước này cạn kiệt, toàn khu vực đang bị thiếu nước sinh họat trầmtrọng đặc biệt vào mùa khô.

Chương 3: TỔNG QUAN VỀ NƯỚC CẤP VÀ CÁC BIỆN PHÁP XỬ

LÝ NƯỚC MẶT3.1 Tổng quan về chất lượng nước

3.1.1 Tính chất lý học của nước

 Nhiệt độ

Nhiệt độ của nước cĩ ảnh hưởng trực tiếp đến quá trình xử lí nước Sự thayđổi nhiệt độ của nước phụ thuộc vào từng loại nguồn nước Nhiệt độ của nguồn nướcmặt dao động rất lớn (từ 4  400C) phụ thuộc vào thời tiết và độ sâu nguồn nước.Nước ngầm cĩ nhiệt độ tương đối ổn định (từ 17  270C)

 Hàm lượng cặn khơng tan

Được xác định bằng cách lọc một đơn vị thể tích nước nguồn qua giấy lọc, rồiđem sấy khơ ở nhiệt độ (105  1100oC)

Hàm lượng cặn là một trong những chỉ tiêu cơ bản để chọn biện pháp xử lí đốivới các nguồn nước mặt Hàm lượng cặn của nước nguồn càng cao thì việc xử lí càngtốn kém và phức tạp

 Độ màu của nước

Đơn vị đo độ màu thường dùng là Platin – Coban Nước thiên nhiên thường

cĩ độ mầu thấp hơn 200PtCo Độ màu biểu kiến trong nước thường do các chất lơlửng trong nước tạo ra và dễ dàng loại bỏ bằng phương pháp lọc Trong khi đĩ, đểloại bỏ màu thực của nước (do các chất hịa tan tạo nên) phải dùng các biện pháp hĩa

lý kết hợp

 Mùi và vị của nước

Nước cĩ mùi là do trong nước cĩ các chất khí, các muối khống hồ tan, cáchợp chất hữu cơ và vi trùng, nước thải cơng nghiệp chảy vào, các hố chất hồ tan,…Nước cĩ thể cĩ mùi bùn, mùi mốc, mùi tanh, mùi cỏ lá, mùi clo, mùi phenol, … Vịmặn, vị chua, vị chát, vị đắng, …

Độ đục thường được đo bằng máy so màu quang học dự trên cơ sở thay đổicường độ ánh sáng khi đi qua lớp nước mẫu Đơn vị đo độ đục xác định theo phươngpháp này Là NTU (Nepheometric Turbidity Unit) 1NTU tương ứng 0.58 mgfoomazin trong một lít nước

NGỌC DIỂM

 Độ dẫn điện

Nước có độ dẫn điện kém Nước tinh khiết ở 20oC có độ dẫn điện là 4.2 µS/m(tương ứng điện trở 23.8 mΩ/cm Độ dẫn điện của nước tăng theo hàm lượng cácchất khoáng hòa tan trong nước và dao động theo nhiệt độ

3.1.2 Tính chất hóa học của nước

 Độ kiềm

Độ kiềm toàn phần là tổng hàm lượng của cá ion bicacbonat, cacbonat,hydroxyt và anion của các muối của các axit yếu Do hàm lượng các muối này cótrong nước rất nhỏ nên có thể bỏ qua

Độ kiềm bicacbonat và cacbonat góp phần tạo nên tính đệm cho dung dịchnước Nguồn nước có tính đệm cao, nếu trong quá trình xử lý có dùng thêm các hóachất như phèn thì độ pH của nước cũng ít thay đổi nên sẽ tiết kiệm được các hóa chấtdùng để điều chỉnh pH

 Độ cứng

Độ cứng của nước là đại lượng biểu thị hàm lượng các ion canxi và magie cótrong nước

Nước có độ cứng cao gây trở ngại cho sinh hoạt và sản xuất: giặt quần áo tốn

xà phòng, nấu thức ăn lâu chín, gây đóng cặn nồi hơi, giảm chất lượng sản phẩm, …

 Độ oxy hoá

Là lượng oxy cần thiết để oxy hoá hết các hợp chất hữu cơ có trong nước Chỉtiêu oxy hoá là đại lượng để đánh giá sơ bộ mức độ nhiễm bẩn của nguồn nước Độ

oxy hố của nguồn nước càng cao, chứng tỏ nước bị nhiễm bẩn và chứa nhiều vitrùng.

 Clorua

Clorua làm cho nươc cĩ vị mặn Ion này thâm nhập vào nước qua sự hịa tancác muối khống hoặc bọ ảnh hưởng từ quá trình nhiễm mặn các tầng chứa nướcngầm hay ở đoạn sơng gần biển Việc dùng nước cĩ hàm lượng clorua cao cĩ thể gây

ra mắc bệnh về thận Ngồi ra, nước chứa nhiều clorua cĩ tính xâm thực đối với bêtơng

 Sunfat

Ion sunfat thường cĩ trong nước cĩ nguồn gốc khống chất hoặc nguồn gốchữu cơ Với hàm lượng sunfat cao hơn 400 mg/l, cĩ thể gay mất nước trong cơ thể vàlàm tháo ruột Ngồi ra, nước cĩ nhiều ion clorua và sunfat sẽ làm xâm thực bê tơng

 Florua

Nước ngầm từ cá vùng đất chưa quặng apatit, đá alkalic, granit thường cĩ hàmlượng florua cao đến 10mg/l trong nước thiên nhiên, các hợp chất của florua khá bềnvững và khĩ loại bỏ trong quá trình xử lý thơng thường Ơ nồng độ thấp, từ 0.5 mg/ldến 1mg/l, florua giúp bảo vệ men răng

 Hàm lượng sắt

Sắt tồn tại trong nước dưới dạng sắt (II) hoặc sắt (III) Trong nước ngầm, sắtthường tồn tại dưới dạng sắt (II) hồ tan của các muối bicacbonat, sunfat, clorua, đơikhi dưới dạng keo của axit humic hoặc keo silic

Việc tiến hành khử sắt chủ yếu đối với các nguồn nước ngầm Khi trong nước

cĩ hàm lượng sắt > 0,5 mg/l, nước cĩ mùi tanh khĩ chịu, làm vàng quần áo khi giặt,làm hư hỏng sản phẩm của ngành dệt, giấy, phim ảnh, đồ hộp và làm giảm tiết diệnvận chuyển nước của đường ống

ĐOÀN NGỌC DIỂM

= 2.5÷4.5, sắt tồn tại chủ yếu là Fe2+ (có khi dến 300 mg/l), nhôm hòa tan ở dạng ion

Al3+ ( từ 5 ÷ 70mg/l)

Khi chứa niều nhôm hào tan nước thường có màu trong xanh và vị rất chua.Nhôm có đọc tính đối với sức khỏe con người Khi uống nước co chứa hàm lượngnhôm cao có thể gây t\ra các bênh về não như Alzheimer

 Các chất khí hoà tan

Các chất khí hoà O2, CO2, H2S trong nước thiên nhiên dao động rất lớn KhíH2S là sản phẩm của quá trình phân huỷ các chất hữu cơ, phân rác Khi trong nước

có H2S làm nước có mùi trứng thối khó chịu và ăn mòn kim loại

Hàm lượng O2 hoà tan trong nước phụ thuộc vào nhiệt độ, áp suất, đặc tínhcủa nguồn nước Nước ngầm có hàm lượng oxy hoà tan rất thấp hoặc không có, docác phản ứng oxy hoá khử xảy ra trong lòng đất đã tiêu hao hết oxy

Khí CO2 hoà tan đóng vai trò quyết định trong sự ổn định của nước thiênnhiên Trong kỹ thuật xử lý nước, sự ổn định của nước có vai trò rất quan trọng Việcđánh giá độ ổn định trong sự ổn định nước được thực hiện bằng cách xác định hàmlượng CO2 cân bằng và CO2 tự do Lượng CO2 cân bằng là lượng CO2 đúng bằnglượng ion HCO- 3 cùng tồn tại trong nước Nếu trong nước có lượng CO2 hoà tan vượtquá lượng CO2 cân bằng, thì nước mất ổn định và sẽ gây ăn mòn bêtông

3.1.3 Các chỉ tiêu vi sinh

Trong nước thiên nhiên có rất nhiều vi trùng, rong tảo và các đơn bào Chúngxâm nhập vào nước từ môi trường xung quanh hoặc sống và phát triển trong nước.Trong đó có một số sinh vật gây bệnh cần phải được loại bỏ khỏi nươc trước khi sửdụng

Trong thực tế không thể xác định tất cả các loại sinh vật gây bệnh qua đườngnước vì phức tạp và tốn thời gian Mục đích của việc kiểm tra vệ sinh nước là xácđịnh mức độ an toàn của nước đối với sức khỏe con người Do vậy có thể dùng vài visinh chỉ thị ô nhiễm phân để đánh giá ô niễm từ rác, phân người và động vật

Có 3 nhóm vi sinh chỉ thị ô nhiễm phân:

 Nhóm Coliform đặc trưng là Escherichia Coli ( E.coli)

 Nhóm Streptococci đặc trưng là Streptococcus faecalis

 Nhóm Clostridia khử sunfit đặc trưng là Clostridum perfringents

Đây là những nhóm vi khuẩn thường xuyên có mặt trong phân người Trong

đó E.Coli là loại trực khuẩn đường ruột, có thời gian bảo tồn trong nước gần giống

những vi sinh vật gây bệnh khác Sự cĩ mặt E.Coli chứng tỏ nguồn nước đã bị nhiễmbẩn phân rác và cĩ khả năng tồn tại các loại vi trùng gây bệnh khác.

3.2 Chất lượng nước cấp cho ăn uống và sinh hoạt

Theo tiêu chuẩn QCVN 01:2009/BYT “ Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về chấtlượng ăn uống” phải đạt được những chi tiêu về lí hĩa học và vi trùng như sau:

Bảng 3.1: Chất lượng nước cấp cho sinh hoạt ăn uống

TT Tên chỉ tiêu Đơn vị tính Giới hạn tối đa

ĐOÀN NGỌC DIỂM

Để thực hiện quá trỡnh keo tụ người ta cho vào nước các chất phản ứng thíchhợp như : phèn nhôm Al2(SO4)3; phốn sắt FeSO4 hoặc FeCl3 Các loại phèn này đượcđưa vào nước dưới dạng dung dịch hoà tan.

Trường hợp độ kiềm tự nhiên của nước thấp, không đủ để trung hoà ion H+thỡ cần phải kiềm hoỏ nước Chất dùng để kiềm hoá thông dụng nhất là vôi CaO.Một số trường hợp khỏc cú thể dựng là Na2CO3 hoặc xút NaOH Thông thường phènnhôm đạt được hiệu quả keo tụ cao nhất khi nước có pH = 5.57.5

Một số nhân tố cũng ảnh hưởng đến quá trỡnh keo tụ như: các thành phần ion

có trong nước, các hợp chất hữu cơ, liều lượng phèn, điều kiện khuấy trộn, môitrường phản ứng, nhiệt độ…

 Hấp phụ

Hấp phụ là quá trình tập trung chất lên bề mặt phân chia pha và gọi la hấp phụ

bề mặt Khi phân tử các chất bị hấp phụ đi sâu và trong lòng chất hấp phụ, người tagọi quá trình này là sự hấp phụ

Trong quá trình hấp phụ có tỏa ra một nhiệt lượng gọi là nhiệp hấp phụ Bềmặt càng lớn tức lòa độ xốp chất hấp phụ càng cao thì nhiệt hấp phụ tỏa ra cang lớn

Bản chất của quá trình hấp phụ: hấp phụ các chất hòa tan là kết quả của sựchuyển phân tử của những chất có từ nước vào bề mặt chất hấp phụ dưới tác dụngcủa trường bề mặt Trường lực bề mặt gồm có:

+ Hydrat hóa các phân tử chất tan, tức là tacvs dụng tương hỗ giữa cácphân tử chất rắn hòa tan với những phân tử nước

+ Tác dụng tương hỗ giữa các phân tử chất rắn bị hấp phụ thì đầu tiên

sẽ loại được các phân tử trên bề mặt chất rắn

+ Năng lượng hoạt hĩa thấp+ Năng lượng trạng thái của chất bị hấp phụ khơng thay đổi+ Thuận nghịch

 Hấp phụ hĩa học

Lực tương tác giữa phân tử bị hấp phụ và chất hấp phụ bằng lực hĩa họctạo nên những hợp chất bề mặt nào đĩ Nhiệt hấp phụ hĩa học lớn và vì vậy khĩ khửchất bị hấp phụ

Đặc trưng của hấp phụ hĩa học:

+ Xảy ra ở nhiệt độ cao

+ Lực tương tác: xảy ra lực liên kết cộng hĩa trị giữa chất bị hấp phụ

+ Chỉ xảy ra thuận nghịch ở nhiệt độ cao

ĐOÀN NGỌC DIỂM

3.3.2 Biện pháp hóa học

 Khử trùng

Ngoài các tạp chất hữu cơ và vô cơ, nước thiên nhiên còn chứa rất nhiều visinh vật, vi khuẩn và các loại vi trùng gây bênh như tả, lỵ , thương hàn mà các quátrình xử lý cơ học không thể loại trừ được Để ngăn ngừng các bệnh dịch, nước cấpcho sinh hoạt phải được diệt trùng

Với các hệ thống cấp nước công nghiệp cũng cần phải diệt trùng để ngăn ngừa

sự kết bám của các vi sinh vật lê thành ống dẫn nước trong các thiết bị làm lạnh, làmgiảm khả năng truyền nhiệt đồng thời làm tăng tổn thất thủy lực của hệ thống

Các quá trình khử trùng:

 Khử trùng bằng phương pháp hóa học

 Khử trùng bằng Clo và các hợp của Clo

Clo là một chất oxi hóa mạnh ở bất cứ dạng nào Khi Clo tác dụng với nướctạo thành axit hypoclorit (HOCl) có tác dụng diệt trùng mạnh Khi cho Clo vào nước,chất diệt trùng sẽ khuếch tán xuyên qua vỏ tế bào vi sinh vaatjvaf gây phản ứng vớimen bên trong của tế bào, làm phá hoại quá trình trao đổi chất dẫn đến vi sinh vật bịtiêu diệt

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

Cl2 + H2O -> HOCl + HCl

Hoặc có thể ở dạng phương trình phân li:

Cl2 + H2O -> H+ + OCl- + Cl

-Khi sử dụng Clorua vôi, phản ứng diễn ra nư sau:

Ca(OCl)2 + H2O -> CaO + 2HOCl

Thiết bị amoniac hĩa được bố trí trong buồng riêng, cách li với buồng địnhliều lượng Clo và phải được trang bị cơ gới hĩa để di chuyển các bình và thùng.

 Dùng ơzơn để khử trùng

Ơzơn là 1 chất khí cĩ màu ánh tím ít hịa tan trong nước và rất độc hại đối vớicon người Ở trong nước, ơzơn phân hủy rất nhanh thành ỗi phân tử và nguyên tử.Ơzơn cĩ tính hoạt hĩa mạnh hơm Clo, nên khả năng diệt trùng mạnh hơn Clo rấtnhiều lần

Lượng ozon cần thiết cho vào nước khơng lớn Thời gian tiếp xúc rất ngắn (5phút), khơng gây mùi khĩ chịu cho nước kể cả khi trong nước cĩ phenol

 Khử trùng nước bằng tia tử ngoại

Tia tử ngoại hay cịn gọi là tia cực tím, là các tia cĩ bước sĩng ngắn cĩ tácdụng diệt trùng rất mạnh

Dùng các đèn bức xạ tử ngoại, đặt trong dịng chảy của nước Các tia cực tímphát ra sẽ tác dụng lên các phân tử protit của tế bào vi sinh vật, phá vỡ cấu trúc vàmất khả năng trao đỏi chất, vì thế chúng bị tiêu diệt Hiệu quả khử trùng chit đạtđược triệt để khi trong nước khơng co các chất hữu cơ và cặn lơ lửng

Tuy nhiên, nhĩm vi khuẩn này chiếm tỉ lệ rất nhỏ Phương pháp đung sơinước tuy đơn giản, nhưng tốn nhiên liệu và cồng kềnh, nên chỉ dùng trong quy mơgian đình

 Khử trùng bằng Ion bạc

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

 Làm mềm nước

ĐOÀN NGỌC DIỂM

Nước có độ cứng cao thường gây nên nhiều tác hại cho người sử dụng làmlãng phí xà phòng và các chất tẩy, tạo ra cặn kết bám bên trong đường ống, thiết bịcông nghiệp làm giảm khả năng hoạt động và tuổi thọ của chúng.

Làm mềm nước thực chất là quá trình xử lý giảm hàm lượng canxi và magienhằm hạ độ cứng của nước xuống đến mức cho phép

Khi cho vôi vào nước, các phản ứng xảy ra theo trình tự sau:

2CO2 + Ca(OH)2 -> Ca(HCO3)2

Ca(HCO3)2 + Ca(OH)2 ->2CaCO3 + 2H2O

Mg(HCO3)2 + 2Ca(OH)2 ->Mg(HCO3)2 + 2CaCO3 + 2H2O2NaHCO3 + Ca(OH)2 ->CaCO3 + Na2CO3 + H2O

Để tăng cường cho quá trình lắng cặn CaCO3 và Mg(OH)2 khi làm mềmnước bằng vôi, pha thêm phèn vào nước Do phản ứng làm mềm nước diễn ra ở pHlớn hơn 9 nên không dùng được phèn nhôm, trong môi trường kiềm phèn nhôm tạo

ra aluminat hòa tan

Để kiểm tra hiệu quả của trình làm mềm bằng vôi, chỉ cần xác định giá trị pHsau khi pha vôi vào nước Phản ứng sẽ diễn ra triệt để khi đã đạt đến sự cân bằng bãohòa CaCO3 và Mg(OH)2 trong nước Tương ứng với trạng thái bão hòa đó, độ ổnđịnh của nước phải được thể hiện ở một giá trị pHo nào đó Tại trạng thái bão hòa tựnhiên ứng với pHs của nước, tốc độ phản ứng lắng cặn diễn ra rất chậm Để tăng tốc

độ lên, cần phải có một lượng dư ion OH biểu thị bằng giá trị pH Như vậy giá trịpHo sẽ có được biểu thị bằng công thức:

Trong đó

pHo: độ pH bão hòa của nước ở cuối quá trình làm mềm

pHs: có thể xác định bằng phương pháp Langlier để đánh giá độ ổn định củanước

 Làm mềm nước bằng vôi và sođa

Khi tổng hàm lượng các ion Mg2+ và Ca2+ lớn hơn tổng hàm lượng các ionHCO3- và CO32+ nếu sử dụng vơi được đọ cứng magie, nhưng độ cứng tồn phầnkhơng giảm Để khắc phục điều này, cho thêm sođa vào nước các phản ứng sẽ là:

MgSO4 + Ca(OH)2 -> Mg(OH)2 + CaSO4

MgCl2 + Ca(OH)2 -> Mg(OH)2 + CaCl2

Và

Như vậy ion CO32- của sođa đã thay thế ion của các axit mạnh tạo ra CaCO3kết tủa

 Làm mềm nước bằng photphat

Khi cần làm mềm triệt để, sử dụng vơi và sođa vẫn chưa hạ độ cứng của nướcxuống được đến mức tối thiểu Để đạt được điều này, cho vào nước Na3PO4 sẽ khửđược hết các ion Ca2+ và Mg2+ ra khỏi nước ở dạng muối khơng tan theo phản ứng:

3CaCl2 + 2Na3PO4 -> Ca3(PO4)2 + 6NaCl

3MgSO4 + 2Na3PO4 -> Mg3(PO4)2  + 3Na2 SO4

3Ca(HCO3)2+2Na3PO4 -> Ca3(PO4)2  + 6NaHCO33Mg(HCO3)2+2Na3PO4-> Mg3(PO4)2  + 6NaHCO3

Quá trình làm mềm nước bằng photphat chỉ diện ra ở nhiệt độ lớn hơn 100oC.Sau xử lý, độ cứng của nước giảm xuống cịn 0,04 đến 0,05 mđlg/l Do giá thành củaNa3PO4 cao nên thường chỉ dùng nĩ với liều lượng nhỏ sau khi đã làm mềm bằng vơi

và sođa

 Phương pháp nhiệt

Nguyên lý cơ bản của phương pháp là khu đun nĩng nước, khí cacbonic hịatan sẽ bị khử hết thơng qua sự bốc hơi, trạng thái cân bằng của các hợp chất cacbonic

sẽ chuyển dịch theo phương trình:

Tuy nhiên đun sơi nước chỉ khử hết khí CO2 và giảm độ cứng cabonat củanước, trong nước vẫn cịn một lượng CaCO3 hịa tan Đối với magie quá trình lắngcặn xảy ra qua hai bước, khi nhiệt độ nước đạt 18oC:

ĐOÀN NGỌC DIỂM

Khi tiếp tục tăng nhiệt độ thì MgCO3 bị thủy phân:

MgCO3 + H2O -> Mg(OH)2 + CO2 Như vậy khi đun nóng nước, độ cứng ccbonat sẽ giảm đi đáng kể Nếu kếthợp xử lý hóa chất với đun nóng, bông cặn tạo ra có kích thước lớn và lắng nhanh do

độ nhớt của nước giảm, đồng thời giảm được lượng hóa chất cần sử dụng

Làm mềm nước bằng đun nóng thường chỉ áp dụng cho các hệ thống cấp nướcnóng công nghiệp như nước nồi hơi vì kết hợp sử dụng nhiệt lượng nhiệt dư của nồihơi Các công trình làm mềm bao gồm: pha chế, và định lượng hóa chất, thiết bịđung nống nước, bể lắng và bể lọc

3.3.3 Biện pháp cơ học

 Lắng nước

Lắng nước là giai đoạn là sạch sơ bộ trước khi đưa nươc vào bể lọc để hoànthành quá trình làm trong nước Quá trình lắng xảy ra rất phức tạp, có thể tóm tắt là:

 Lắng ở trạng thái động ( nước luôn chuyển động)

 Các hạt cặn không tan không đồng nhất ( có hình dạn, kích thước khác nhau

Trường hợp lắng nước có dùng chất keo tụ, quỹ đạo chuyển động của cac hạtcặn là những đường cong có bán kính cong nhỏ hơn so với trường hợp lắng khôngdùng chất keo tụ Càng xa điểm xuất phát, kích thước hạt càng tăng lên do quá trình

va chạm, kết dính Do đó tốc độ lắng cũng tăng lên So với lắng không keo tụ, lắng

có keo tụ có hiệu quả lắng co hơn nhiều

 Bể lắng ngang

Là loại nước chuyển động theo chiều ngang

Có kích thước hình chữ nhật, làm bằng bê tông cốt thép

Sử dụng khi công suất lớn hơn 300m3/ngàyđêm

Cấu tạo bể lắng ngang: bộ phận phân phối nước vào bể; vùng lắng cặn; hệthống thu nước đã lắng; hệ thống thu nước xã cặn

Cĩ 2 loại bể lắng ngang: bể lắng ngang thu nước ở cuối và bể lắng ngang thunước đều trên bề mặt.

 Bể lắng đứng

Là loại nước chuyển động theo phương thẳng đứng từ dưới lên trên, cịn cáchạt cặn rơi ngược chiều với chiều chuyển động của dịng nước từ trên xuống

Khi xử lý nước khơng dùng chất keo tụ, các hạt keo cĩ tốc độ rơi lớn hơn tốc

độ dâng của dịng nước sẽ lắng xuống được Cịn các hạt keo cĩ tốc độ rơi nhỏ hơnhoặc bằng tốc độ dâng của dịng nước, sẽ chỉ lơ lửng hoặc bị cuốn theo dịng nướclên phía trên bể

Khi sử dụng nước cĩ dùng chất keo tụ, tức là trong nước cĩ các hạt cặn kếtdính, thì ngồi các hạt cặn cĩ tốc độ rơi bân đầu lớn hơn tốc độ rơi của dịng nướclắng xuống được, cịn các hạt cặn khác cũng lắng xuống được

Nguyên nhân là do quá trình các hạt cặn cĩ tốc độ rơi nhỏ hơn tốc độ dịngnước bị đẩy lên trên, chúng đã kết dính lại với nhau và tăng dần kích thước, cho đếnkhi cĩ tốc độ rơi lớn hơn tốc độ chuyển động của dịng nước sẽ rơi xuống Như vậylắng keo tụ trong bể lắng đứng cĩ hiệu quả lắng cao hơn nhiều so với lắng tự nhiên

Tuy nhiên hiệu quả lắng trong bể lắng đứng khơng chỉ phu thuộc vào chất keo

tụ, mà cịn phụ thuộc vào sự phân bố đều của dong nước đi lên và chiều cao vùnglắng phải đủ lớn thì các hạt cặn mới kết dính với nhau được

Bể thường cĩ dạng hình vuơng hoặc hình trịn được xây bằng gạch hoặc bêtơng cốt thép

Được sử dụng cho những trạm xử lý cĩ cơng suất nhỏ hơn 3000m3/ ngàyđêm.Ống trung tâm cĩ thể là thép cuốn hàn điện hay bê tơng cốt thép

Bể lắng đứng hay bố trí kết hợp với bể phản ứng xốy hình trụ

Cấu tạo bể: vùng lắng cĩ dạng hình trụ hoặc hình hộp ở phía trên và vùngchứa nến cặn ở dạng hình nĩn hoặc hinh chĩp ở phía dưới, Cặn tích lũy ở vùng chứanén cặn được thải ra ngồi theo chu kì bằng ống và van xả cặn

Nguyên tắc làm việc bể: đầu tiên nước chảy vào ống trung tâm ở giữa bể, rồi

đi xuống dưới qua bộ phận hãm là triệt tiêu chuẩn động xốy rồi vào bể lắng Trong

bể lắng đứng, nước chuyển động theo chiều đứng từ dưới lên trên, cặn rơi từ trênxuống đáy bể Nước đã lắng trong được thu vào máng vịng bố trí xung quanh thành

bể và được đưa sang bể lọc

 Bể lắng lớp mỏng

Bể lắng lớp mỏng cĩ cấu tạo giống như bể lắng ngang nhưng khác với langngang là trong vùng lắng của bể được đặt thêm các bảnh vách ngăn bằng thép khơng

ĐOÀN NGỌC DIỂM

rỉ hoặc bằng nhựa Các bản vách ngăn này nghiêng một góc 45o ÷ 60o so với mặtphẳng nằm ngang và song song với nhau.

Do có cấu tạo thêm các bản vách ngăn nghiêng, nên bể lắng lớp mỏng có hiệusuất lắng cao hơn so với bể lắng ngang Vì vậy kích thước bể lắng lớp mỏng nhỏ hơn

bể lắng ngang, tiết kiệm diện tích đất xây dựng và khối lượng xây dựng công trình

Tuy nhiên do phải đặc nhiều bản vách ngăn song song ở vùng lắng, nên việclắp ráp phức tạp và tốn vật liệu làm vách ngăn Mặt khác do bể có chế độ làm việc ổnđịnh, nên đòi hỏi nước đã hòa trộn chất phản ứng cho vào bể phải co chất lượngtương đối ổn định

Vì vậy, trước mắt nên xử dụng bể lắng lớp mỏng cho những trạm xử lý cócông suất không lớn, khi xây mới, hoặc có thể sử dụng khi cần cải tạo bể lắng ngang

cũ để nâng công suất trong điều kiện diện tích không cho phép xây dựng thêm côngtrình mới

Theo chiều của dòng chảy, bể lắng lớp mỏng được chia làm 3 loại: bể lắng lớpmỏng với dòng chảy ngang; bể lắng lớp mỏng với dòng chảy nghiêng cùng chiều; bểlắng lớp mỏng với dòng chảy ngược chiều

 Bể lắng trong có lớp cặn lơ lửng

Nước cần xử lí sau khi đã trộn đều với chất phản ứng ở bể trộn ( không qua bểphản ứng) đi theo đường ống dẫn nước vào, qua hệ thống phân phối với tốc độ thíchhợp vào ngăn lắng

Khi đi qua lớp cặn ở trạng thái lơ lửng, các hạt cặn tự nhiên có trong nước sẽ

va chạm và kết dính với các hạt cặn lơ lửng và được giữ lại Kết quả nước được làmtrong

Thông thường ở lắng trong, tầng cặn lơ lửng gồm 2 ngăn: ngăn lắng và ngănchứa nén cặn Lớp nước ở phía trên tầng cặn lơ lửng gọi là tầng bảo vệ Nếu không

có tầng bảo vệ, lớp cặn lơ lửng sẽ bị cuốn theo dòng nước qua máng tràn làm giảmhiệu quả lắng cặn

Mặc khác để bể lắng trong làm việc được tốt, nước đưa vào bể phải có lưulượng và nhiệt độ ổn định

Ngoài ra nước trước khi đưa vào bể lắng trong phải qua ngăn tách khí Nếukhông trong quá trình chuyển động từ dưới lên trên, các bọt khí sẽ kéo theo các hạtcặn tràn vào máng thu nước trong làm giảm chất lượng nước sau lắng

Bể lắng trong có ưu điểm là không cần xây dựng bể phản ứng, bởi vì quá trìnhphản ứng và tạo bông kết tủa xảy ra trong điều kiện keo tụ tiếp xúc, ngay trong lớpcặn lơ lửng của bể lắng

Hiệu quả xử lý cao hơn các bể lắng khác và tốn diện tích xây dựng hơn.Nhưng bể lắng trong có kết cấu phức tạp, chế độ quản lí chặc chẽ, đòi hỏi công trình

làm việc liên tục suốt ngày đêm và rất nhạy cảm với dao động lưu lượng và nhiệt độcủa nước.

Bể lắng trong chỉ sử dụng cho các trạm xử lý cĩ cơng suất đến 3000

m3/ngàyđêm

 Bể lắng li tâm

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 rangồi Ở đây cặn được lắng xuống đáy, nước trong thì được thu vào máng vịng vàtheo đường ống sang bể lọc

Bể lắng li tâm cĩ dạng hình trịn, đường kính cĩ thể tư 5m trở lên Bể lắng litâm thường được sử dụng sơ lắng các nguồn nước cĩ hàm lượng cặn cao ( lớn hơn2000mh/l) với cơng suất lớn hơn howcj bằng 30.000 m3/ngàyđêm và cĩ hoặc khơngdùng chất keo tụ

Bể lắng li tâm là loại trung gian giữ bể lắng ngang và bể lắng đứng Nước từvùng lắng chuyển động từ trong ra ngồi và từ dưới lên trên So với một số kiểu bểlắng khác, bể lắng li tâm cĩ một số ưu điểm sau: nhờ cĩ thiết bị gạt bùn, nên đáy bể

cĩ độ dốc nhỏ hơn so với bể lắng đứng ( 5 ÷ 8%), do đĩ chiều cao cơng tác bể nhỏ(1,5 ÷ 3,5 m) nên thích hợp xây dựng ở những khu vực cĩ mực nước ngầm cao

Bể vừa làm việc vừa xả cặn liên tục nên khi xả cặn bể vẫn làm việc bìnhthường Nhưng bể lắng li tâm cĩ kết quả lắng cặn kém hơn so với các bể lắng khác

do bể cĩ đường kính lớn, tốc độ dịng nước chuyển động chậm dần từ trong ra ngồi,

ở vùng trong do tốc độ lớn, cặn khĩ lắng đơi khi xuất hiện chuyển động khối

Mặc khác nước trong chỉ cĩ thể thu vào bằng hệ thống máng vong xungquanh bể nên thu nước khĩ đều Ngồi ra hệ thống gạt bùn cấu tạo phức tạp và làmviệc trong điều kiện ẩm ướt nên chống bị hư hỏng

 Loc nước

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 cĩ trong nước

Trong dây chuyền xử lý nước ăn uống sinh hoạt, lọc là giai đoạn cuối cùng đểlàm trong nước triệt để Hàm lượng cặn cịn lại trong nước sau khi qua bể lọc phảiđạt tiêu chuẩn cho phép

Sau một thời gian làm việc, lớp vật liệu lọc bị chít lại làm tốc độ lọc giảm dần

Để khơi phục lại khả năng làm việc của lọc, phải thổi rửa bể lọc bằng nước hoặc giĩ,nước kết hợp để loại bỏ cặn bẩn ra khỏi lớp vật liệu lọc Bể lọc luơn luơn phải hồnnguyên Chính vì vậy quá trình lọc nước được đặc trưng ởi hai thơng số cơ bản là:tốc độ lọc và chu kì lọc

ĐOÀN NGỌC DIỂM

Bể lọc chậm có dạng hình chữ nhật hoặc vuông, bề rộng mỗi ngăn của bểkhông được lớn hơn 6m và bề dày không lớn hơn 60m.

Số bể lọc không được ít hơn 2

Bể lọc chậm có thể xây bằng gạch hoặc làm bằng bê tông cốt thép Đáy bểthường có độ đốc 5% về phía xả đáy

Trước khi cho bể vào làm việc phải đưa nước vào bể qua ống thu nước ở phíadưới và dân dần lên, nhầm dồn hết không khí ra khỏi lớp cát lọc Khi mực nước dânglên trên mặt lớp cát lọc từ 20 ÷ 30 cm thìu ngừng lại và mở van cho nước nguồn vào

bể đến ngang cao độ thiết kế

Mở van điều chỉnh tốc độ lọc và điều chỉnh cho bể lọc làm việc đúng tốc độtính toán Trong quá trình làm việc, tổn thất qua bể lọc tăng dần lên, hàng ngày phảiđiều chỉnh van thu nước một vài lần để đảm bảo tốc độ lọc ổn định Khi tổn thất áplực đạt đến trị số giới hạn ( 1÷2m) thì ngừng vận hành để rửa lọc

 Bể lọc nhanh

Theo nguyên tắc cấu tạo và hoạt động, bể lọc nhanh bbao gồm bể lọc mộtchiều và bể lọ 2 chiều Trong bể lọc một chiều gồm 1 lớp vật liệu lọc hoặc hai haynhiều lớp vật liệu lọc

Khi lọc: nước được được dẫn từ bể lắng sang, qua máng phân phối vào bể lọc,qua lớp vật liệu ọc, lớp sỏi đỡ vào hệ thống thu nước trong và được đưa vào bể chứanước sạch

Khi rửa: Nước rửa do bơm hoặc đài nước cung cấp, qua hệ thống phân phốinước rửa lọc, qua lớp sỏi đỡ , lớp vật liệu lọc và kéo theo cặn bẩn tràn vào máng thunước rửa, thu về máng tập trung, rồi được xả ra ngoaig theo mương thốt nước.

Sau khi rửa, nước được đưa vào bể đến mực nước thiết kế, rồi cho bể làmviệc Do cát mới rửa chưa được sắp xếp lại, độ rỗng lớn, nên chất lượng nước lọcngay sau khi rửa chưa đảm bảo, phải xả lọc đầu, khơng đưa ngay vào bể chứa

Hiệu quả làm việc của bể lọc phụ thuộc vào chu kì cơng tác của bể lọc, tức làphụ thuộc vào khoảng thời gian giữa 2 lần rửa bể Chu kì cơng tác của bể lọc dài hayngắn phụ thuộc vào bể chứa Thời gian xả nước lọc đàu quy định là 10 phút

 Bể lọc nhanh 2 lớp

Bể lọc nhanh 2 lớp, cĩ nguyên tắc làm việc, cấu tạo và tính tốn hồn tồngiống bể lọc nhanh phổ thơng Bể này chỉ khác bể lọc nhanh phổ thơng là cĩ 2 lớpvật liệu lọc: lớp phía dưới là cát thạch anh, lớp phía trên là lớp than Angtraxit

Nhờ cĩ lớp vật liệu lọc phía trên cĩ cỡ hạt lớn hơn nên độ rỗng lớn hơn Do

đĩ sức chứa cặn bẩn của bể lắng lên từ 2 ÷ 2,5 lần so với bể lọc nhanh phổ thơng Vìvậy cĩ thể tăng tốc độ lọc của bể và kéo dài chu kì làm việc của bể

Tuy nhiên khi rửa bể lọc 2 lớp vật liệu lọc thì cát và than rất dễ xáo trộn lẫnnhau Do đĩ chỉ dùng biện pháp rửa nước thuần túy để rửa bể lọc nhanh 2 lớp vậtliệu lọc

 Bể lọc sơ bộ

Bể lọc sơ bộ cịn được gọi là bể lọc phá được sử dụng để làm sạch nước sơ bộtrước khi làm sạch triệt để trong bể lọc chậm

Bể lọc sơ bộ cĩ nguyên tắc làm việc giống như bể lọc nhanh phỏ thơng

Số bể lọc sơ bộ trong 1 trạm khơng được nhỏ hơn 2

Do bể làm việc dưới áp lực, nên nước cần xử lý được đưa trực tiếp từ trạmbơm cấp I vào bể, rồi đưa trực tiếp vào mạng lưới khơng cần trạm bơm cấp II

ĐOÀN NGỌC DIỂM

Bể lọc áp lực có thể chế tạo sẵn trong xưởng Khi không có điều kiện chế tạosẵn có thể dùng thép tấm hàn, ống thép … để chế tạo bể.

Nước được đưa vào bể qua 1 phễu bố trí ở đỉnh bể, qua lớp cát lọc, lớp đỡ vào

hệ thống thu nước trong, đi vào đáy bể và phát vào mạng lưới Khi rửa bể, nước từđường ống áp lực chảy ngược từ dưới lên trên qua lớp cát lọc và qua phễu thu, chảytheo ống thoát nước rửa xuống mương thoát nước dưới sàn

Trong bể lọc tiếp xúc, quá trình lọc xảy ra theo chiều từ dưới lên trên Nước

đã pha phèn theo ống dẫn nước vào bể qua hệ thống phân phối nước lọc, qua lớp cátlọc rồi tràn vào máng thu nước và theo đường ống dẫn nước sạch sang bể chứa

Bể lọc tiếp xúc có thể làm việc với tốc độ không đổi trong suốt một chu kì làmviệc hoặc với tốc độ lọc thay đổi giảm dần đến cuối chu kì sao cho tốc độ lọc trungbình phải bằng tốc độ lọc tính toán

Ưu điểm của bể lọc tiếp xúc: Khả năng chứa cặn cao, chu kì làm việc kéo dài.Đơn giản hóa dây truyền công nghệ xử lí

Nhược điểm: tốc độ lọc bị hạn chế nên diện tích bể lọc lớn Hệ thống phânphối hay bị tắt, nhất lad trường hợp nước chứa nhiều sinh vật và phù du rong tảo

3.4 Một số dây chuyền xử lý nước mặt hiện có tại Việt Nam

Bể lắngngang

Bể Lọcnhanh

Phèn, vôi

Clo, flo

Bể hòa tan thức

cấp

 Nhà máy xử lý nước BOO Thủ Đức

 Nhà máy xử lý nước Tam Hiệp

ĐOÀN NGỌC DIỂM

Trạm bơmcấp 2

Phèn, vơi

Bể trộn váchngăn

Bể lắng đáyphẳng cĩ tầngcặn lơ lửng

Bể lọcAquazurClo

Trạm bơmcấp 1Sơng Sài Gịn

Bể chứa

Ngăn tiếpnhận

Bể phản ứng cơkhí

Trạm bơm cấp 1

nhận

Phản ứng đứngPhèn, vơi

Nhận xét: Nói chung các dây chuyền xử lý nước mặt nêu trên đều có các hạng mục như bể trộn, bể phản ứng để tạo các bông keo, bể lắng để lắng các hạt lơ lửng và các bông cặn đã hình thành trong nước, bể trong để lọc loại nhỏ các hạt cặn có kích thước nhỏ không giữ lại được ở bể lắng, bể chứa cũng tiến hành châm hóa chất khử trùng vi sinh.

CHƯƠNG 4: ĐỀ XUẤT VÀ LỰA CHỌN CÔNG NGHỆ XỬ LÝ NƯỚC CẤP CHO KHU DÂN CƯ MỞ RỘNG THÀNH PHỐ NINH BÌNH

4.1 Tính toán lưu lượng trạm xử lý

Lưu lượng nước cấp cho sinh hoạt trung bình ngày

xf N







(m3/ ngđ)Trong đó:

qtc: Tiêu chuẩn dùng nước: qtc = 120 l/người ngày đêm (TCXDVN 33:2006)N: Số dân cư được cấp nước: N = 111500 người ( Quy hoạch tổng thể pháttriển hệ thống đô thị tỉnh Ninh Bình đến năm 2020 của Hội Kiến Trúc Sư Ninh BìnhCông Ty Tư Vấn Hữu Hạn Quy Hoạch Kiến Trúc Xây Dựng )

f: Tỷ lệ dân số đđược cấp nước : f = 90%

Lưu lượng nước cấp cho sinh hoạt ngày lớn nhất

4.144502

.112042

max sh

K : hệ số dùng nước không điều hòa ngày: K ngmax = 1.2

Lưu lượng nước cấp phục vụ công cộng ( tưới cây, rửa đường, cứu hỏa …)

Qcc = 10% Qsh = 10% x 14450.4 = 1445.04 (m3/ngày)Lưu lượng nước cấp cho công nghiệp dịch vụ trong đô thị:

Qdv = 10% Qsh = 10% x 14450.4 = 1445.04 (m3/ngày)Lưu lượng nước cấp cho khu công nghiệp:

Qcn = 40%.Qsh = 40% x 14450.4 =5780.16 (m3/ngày)Lưu lượng nước thất thốt

Qtt = 20%.( Qsh + Qcc + Qdv + Qcn ) = 20% x (14450.4+1445.04+1445.04+5780.16) = 4624.128 (m3/ngày)

Lưu lượng nước cho yêu cầu riêng trạm xử lý

Qtxl = 8% ( Qsh + Qcc + Qdv + Qcn + Qtt)

= 8% x (14450.4+1445.04+1445.04+5780.16+4624.128)

= 2219.581 (m3/ngày)Lưu lượng nước cần thiết thành phố

QT = Qsh + Qcc + Qdv + Qcn + Qtt + Qtxl

= 14450.4 + 1445.04 + 1445.04 + 5780 + 4624.13 + 2219.58

= 29964.35 (m3/ngày)Hiện tại thành phố đã cĩ một trạm xử lý nước cấp cơng suất 20.000 m3/ngày,nên cần thiết xây dựng thêm một nhà máy xử lý nước cấp cĩ cơng suất 15.000(m3/ngày) = 625 (m3/h) = 0.1736 (m3/s)

ĐOÀN NGỌC DIỂM

4.2 Đề xuất dây chuyền công nghệ xử lý

4.2.1 Chất lượng nước nguồn

Theo kết quả thí nghiệm của Viện Khoa Học Và Công Nghệ Việt Nam ViệnCông Nghệ Hóa Học Thực hiện ngày 19/9/2010 thì nước sông Đáy có chất lượngnhư sau:

Bảng 4.1 : Kết quả thí nghiệm chất lượng nước sông Đáy

QCVN01:2009/

BYT

Chi tiêucần xử lý

Nước + Phèn Vơi sữa

Dựa vào chỉ tiêu trên thì chất lượng nước nguồn rất tốt, cĩ 3 chỉ tiêu cần xử lý

là độ đục và độ oxy hĩa và thành phần lơ lửng

4.2.2 Lựa chọn cơng nghệ

Trong nước nguồn cĩ độ đục lớn phương pháp xử lý là keo tụ và hĩa chất sửdụng là phèn nhơm Hiện tại nước nguồn cĩ độ pH đạt tiêu chuẩn nhưng trong quátrình cho hĩa chất vào để keo tụ pH sẽ thay đổi ta sẽ cho vơi vào để ổn định pH trongqua trình xử lý và đồng thời ổn định nước

Sau khi cho hĩa chất ta cần bể trộn để trộn hĩa chất và nước hịa tan vào nhau.Sau khi trộn ta cần khoản thời gian để hĩa chất và nước phản ứng để tạo bơng cặn,khi cĩ bơng cặn sẽ được lắng ở bể lắng các hạt cặn lớn để làm sạch sơ bộ trước khiqua bể lọc để làm trong nước triệt để Sau đĩ nước được giữ trữ nước tại bể chứanhưng trước khi qua bể nước ta cho hĩa chất Clo để tiến hành khử trùng nước để tiêudiệt hồn tồn các vi trùng gây bệnh

Sơ đồ cơng nghệ 1 sử dụng bể phản ứng và bể lắng ngang

ĐOÀN NGỌC DIỂM

Sơng Đáy Trạm bơm cấp I Bể trộn đứng Bể phản ứng cĩ lớp cặn lơ lửng

Bể lắng ngang

Bể lọc nhanh 2 lớp vật liệu lọc

Bể chứa nước sạch

Trạm bơm

cấp II

Khử trùng bằng Clo

Bể hịa trộn phèn

Bể tiêu thụ phèn

Bể tiêu thụ phèn

Bể hịa trộn vơi

Bể tiêu thụ vơi

Bể tiêu thụ vơi

Nước + Phèn Vôi sữa

Sơ đồ công nghệ 2 sử dụng bể lắng trong có lớp cặn lơ lửng

 Ưu điểm của từng công nghệ:

Mạng lưới cấp

nước

Sông Đáy Trạm bơm cấp I Bể trộn đứng Bể lắng trong có lớp cặn lơ lửng

Trạm bơm cấp II

Mạng lưới cấp

nước

Bể lọc nhanh 2 lớp vật liệu lọc

Bể chứa nước sạch

Khử trùng bằng Clo

Bể hòa tan vôi

Bể hòa tan vôi

Bể tiêu thụ phèn

Bể tiêu thụ phèn

Bể hòa trộn

 Cơng nghệ 1 sử dụng bể phản ứng cĩ lớp cặn lơ lửng- bể lắng ngang: do bểlắng ngang sử dụng hệ thống thu nước bề mặt nên ở bể phản ứng xử dụng bểphản ứng cĩ lớp cặn lơ lửng : được sử dụng rất nhiều trong các nhà máy xử lýnước của nước ta hiện nay vì bể hoạt động ổn định, quy trình quản lý vậnhành đơn giản.

 Cơng nghệ 2 sử dụng bể lắng trong cĩ lớp cặn lơ lửng: cĩ ưu điểm khơng cầnxây bể phản ứng bởi vì quá trình phản ứng và tạo bơng kết tủa xảy ra trongđiều kiện keo tụ tiếp xúc, ngay trong lớp cặn lơ lửng của bể lắng Nhưng bểlắng trong cĩ kết cấu phức tạp, chế độ quản lý chặc chẽ, địi hỏi cơng trìnhlàm việc liên tục suốt ngày đêm và rất nhạy cảm với sự dao động lưu lượng vànhiệt độ của nước.Vì để bể lắng trong làm việc tốt thì nước đưa vào bể phải cĩnhiệt độ và lưu lượng ổn định Yêu cầu đội ngũ vận hành cĩ kỹ thuật và taynghề rất cao

=> Trên cơ sở so sánh trên ta chọn sơ đồ cơng nghệ dùng bể phản ứng cĩ lớpcặn lơ lửng và bể lắng ngang để đơn giản trong quá trình vạn hành nhưng hiệu quả

xử lý của 2 cơng nghệ tương đương nhau

4.3 Các chỉ tiêu cịn thiếu của nước nguồn

4.3.1 Tổng hàm lượng muối P (mg/l)

P =  Me+ +  Ae- + 1,4[Fe2+] + 0,5[HCO3-] + 0,13[SiO2-]

Trong đĩ:

Me+: Tổng hàm lượng các ion (+), khơng kể Fe2+ (mg/l)

Ae-: Tổng hàm lượng các ion (-), khơng kể HCO3-, SiO2-(mg/l)

4.3.2 Hàm lượng (CO2) 0 hịa tan tự do

+ Nhiệt độ của nước : t0 = 23.5 0C

ĐOÀN NGỌC DIỂM

4.3.3 Kiểm tra độ kiềm, đô cứng toàn phần

4.3.3.1 Kiểm tra độ kiềm

02 , 61

2 141 02

, 61

3



HCO k

4.3.3.2 Kiểm tra độ cứng toàn phần:

16,12

004

,20

8316

,1204

,20

2 2

Chương 5: TÍNH TỐN CÁC CƠNG TRÌNH ĐƠN VỊ

5.1 Tính tốn liều lượng hĩa chất cần dùng.

e

D K

Trong đĩ:

+ DP : Liều lượng phèn lớn nhất trong thời gian kiềm hĩa Dp = 35mg/l

+ e : Đương lượng của phèn (khơng chứa nước) tính bằng mgđl/l Dùng phènnhơm Al2(SO)3 => e = 57 mgđl/l

+K: Đương lượng gam của chất kiềm hĩa Đối với vơi ( theo CaO) => K =28

+ k0: độ kiềm của nước nguồn tính bằng (mgđl/l) K0 = 4 (mgđl/l)

57

35(

28   



K

Dk < 0 khơng cần phải kiềm hố

5.1.3 Kiểm tra sự ổn định của nước sau khi keo tụ bằng phèn.

Sau khi cho phèn vào độ kiềm và độ pH đều giảm, nên nước cĩ thể cĩ khảnăng xâm thực Vì vậy ta cần phải kiểm tra lại chỉ số ổn định J của nước theo cơngthức sau:

J  pH o - pH s

ĐOÀN NGỌC DIỂM

0

e

D k

0 2 1

e

D CO

f1(t0): là hàm số của nhiệt độ theo to

f2(Ca2+): là hàm số của nồng độ ion Ca2+

f3(k1): là hàm số của độ kiềm sau khi pha phèn k1

f4(P ): là hàm số của tổng hàm lượng muối P

Dựa vào hình 6-1: Đồ thị để xác định pH của nước đã bão hòa Canxi Cacbonat ta xácđịnh được

t0 =23.50C => f1(t0) = 2.03

Ca2+ = 83 (mg/l) => f2(Ca 2+) = 1.82

5.1.4 Lượng vơi (D v ) pha thêm vào để đưa nước về trạng thái ổn định (J=0)

100285085.0

100

C e D D

k v

Trong đĩ

e: đương lượng của hoạt chất trong kiềm mg/mgđl Đối với vơi tính theo CaO,e=28

Ck : hàm lượng hoạt chất trong sản phẩm kỹ thuật Ck = 80%

5.1.5 Hàm lượng cặn lớn nhất sau khi đưa hĩa chất vào

Cmax = C0max + 0.25 M + Kp Dp + D’ v (mg/l)Trong đĩ:

+ C0max: hàm lượng cặn ban đầu trong nước, C0max = 13.18 mg/l

+ M : độ màu của nước nguồn, M = 9 Pt-Co

+ Kp : là hệ số ứng với từng loại phèn, với phèn nhơm sạch, Kp = 0.55+ Dp : liều lượng phèn đưa vào nước, Dp = 35mg/l

ĐOÀN NGỌC DIỂM

+ D’ v : liều lượng vôi đưa vào nước, D ’ v = 17.703 (mg/l).

 Cmax = 13.18 + 0.25 x 9 + 0.55 x 35 + 17.703 = 52.4 (mg/l)

5.2 Tính toán các công trình trong dây chuyền công nghệ

5.2.1 Thiết bị hòa tan, tiêu thụ và định lượng phèn

Trước khi cho vào bể trộn đứng, phèn phải được hòa thành dung dịch trong bểhòa tan và bể tiêu thụ nhằm điều chỉnh đến nồng độ thích hợp (5%), rồi được dẫn vào

bể trộn đứng hòa trộn đều với nước cần xử lý

5.2.1.1 Bể hòa tan phèn

 Kích thước bể hòa tan :

Dung tích bể hòa tan :

b

D n Q

4

10WTrong đó:

Q : Lưu lượng nước xử lý (m3/h), Q = 15000 m3/ngày = 625 m3/h

Dp : Liều lượng phèn cần thiết lớn nhất (g/m3), Dp = 35 mg/L = 35g/m3

n : Thời gian giữa hai lần hòa trộn (giờ)

Công suất của trạm xử lý Q = 15000 m3/ngày => n = 8 giờ

bh : Nồng độ dung dịch phèn trong thùng hòa tan (%) (qui phạm 10 – 17%).Chọn bh = 10% tính theo sản phẩm không ngậm nước

 : Khối lượng riêng của dung dịch phèn (T/m3), 1T/m3

)(8.111010

358

Ta thiết kế 1 bể hòa tan phèn

Bể hòa tan có tiết diện hình tròn đường kính D = 1.4 m gồm 2 phần : phần trên hìnhtrụ, bên dưới hình chóp có góc tâm 600, bề rộng đáy a = 0,2m

Đáy bể đặt ống xả cặn D = 150mm

Chiều cao phần hình trụ :

)(2.14,114.3

8.14

.4

2 2

1

m D

  2  602 1( )

2,04,1260

a D

Chiều cao dự trữ : Hdt = 0,3m (qui phạm 0,3 – 0,4m )

Tổng chiều cao bể hịa tan : H = Ht + Hdt + Hch = 1.2 + 0,3 + 1 = 2.5 (m)

Thể tích xây dựng của bể :

)(1.23

13,02.14

2,1.3

4

dt t

Các thơng số thiết kế bể hịa tan : (chiều cao bảo vệ là 0,3m)

STT Thơng số Đơn vị Kích thước

 Khuấy trộn bằng máy trộn cánh quạt

Chọn số vịng quay cánh quạt là 30 vịng/phút (TCXDVN 33:2006 qui định 20 –

30 vịng/phút)

Chọn chiều dài cánh quạt bằng 0,45 đường kính bể (qui phạm : 0,4 – 0,45)

Chiều dài cánh quạt :

)(63,04.145,045

27,02

12

1

m L

f b

q

q

Cơng suất động cơ để quay cánh quạt :

ĐOÀN NGỌC DIỂM

z d n h W

hq : chiều cao cánh quạt, hq = bq = 00107m

n : số vòng quay của cánh quạt trong 1 giờ, n = 30 v/phút = 0.5v/s

d : đường kính của vòng tròn do đầu cánh quạt tạo ra khi quay

d = Lq = 1.26 m

z : số cánh quạt trên trục máy khuấy, z = 4

 : hệ số hữu ích của cơ cấu truyền động,  0,8

)(84426.15.0107.08,0

9975,

108.1)

m b

b W m W

t

h p

bt : Nồng độ dung dịch trong bể tiêu thụ bt = 5% (qui phạm 4 – 10%)

Số bể tiêu thụ không được nhỏ hơn 2 => ta thiết kế 2 bể, mỗi bể có dung tíchWp2 = 1.8 (m3)

Bể tiêu thụ có tiết diện hình tròn đường kính D = 1,4m, gồm 2 phần : phần trênhình trụ, bên dưới hình chóp có góc tâm 600, bề rộng đáy a = 0,2m

Đáy bể đặt ống xả cặn D = 150mm

Chiều cao phần hình trụ :