Đề xuất dây chuyền công nghệ xử lý nước mặt, trình bày quy trình vận hành

Đề xuất dây chuyền công nghệ xử lý nước mặt, trình bày quy trình vận hành và các giải pháp khắc phục sự cố các công trình xử lý trong công nghệ đề xuất tại khu vực tỉnh Thừa Thiên Huế giai đoạn 2021 - 2030

TRƯỜNG ĐẠI HỌC TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƯỜNG HÀ NỘI

KHOA MÔI TRƯỜNG

KỲ THI KẾT THÚC HỌC PHẦN HỌC KỲ 2 NĂM HỌC 2020 - 2021

Đề tài bài tập lớn: Đề xuất dây chuyền công nghệ xử lý nước ngầm, trình bày quy trình vận hành và các giải pháp khắc phục sự cố các công trình

xử lý trong công nghệ đề xuất tại khu vực quận Tây Hồ, Thành phố Hà

Nội

Họ và tên học viên/sinh viên: Ngô Thanh Hằng

Mã học viên/sinh viên: 1811071979

Lớp: ĐH8M2

Tên học phần: Thiết kế vận hành công trình môi trường

Giáo viên hướng dẫn: TS Đoàn Thị Oanh

Hà Nội, ngày 24 tháng 9 năm 2021

MỤC LỤC

MỤC LỤC 1

CHƯƠNG I: TỔNG QUAN CHUNG VỀ TỈNH THÁI NGUYÊN 3

1.1 GIỚI THIỆU CHUNG VỀ TỈNH THÁI NGUYÊN 3

1.2 ĐIỀU KIỆN TỰ NHIÊN VÀ KINH TẾ XÃ HỘI 5

1.2.1 Điều kiện tự nhiên 5

1.2.2 Hiện trạng kinh tế xã hội 7

1.3 Dự báo tình hình quy mô dân số khu vực 8

CHƯƠNG II ĐỐI TƯỢNG, PHẠM VI VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 8

2.1 Đối tượng nghiên cứu 8

2.2 Phạm vi nghiên cứu 8

2.3 Phương pháp nghiên cứu 8

CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU 9

3.1 Xác định công suất cấp nước 9

3.2 Lựa chọn nguồn cấp nước và thành phần tính chất nước cấp 9

3.3 Đề xuất dây chuyền công nghệ 9

3.4 Quy trình vận hành các công trình 10

3.5 Các giải pháp khắc phục sự cố 10

MỞ ĐẦU

1 Lý do chọn đề tài

Song song với sự phát triển của các ngành kinh tế, đời sống của con người được nâng cao và nhu cầu sinh hoạt ngày càng được cải thiện Bên cạnh đó, gắn liền với

sự phát triển là ô nhiễm môi trường và nhu cầu bảo vệ môi trường là vô cùng cần thiết, nhất là với môi trường nước Hệ thống cấp nước đã được hình thành từ rất lâu

ở các Thành phố, khu đô thị nhưng vẫn còn nhiều tồn tại cà chưa đáp ứng được với nhu cầu sinh hoạt ngày càng cao của con người

Hệ thống cấp nước của vực tỉnh Thừa Thiên Huế được hình thành

từ nhiều năm nay, qua nhiều đợt phục hồi, cải tạo và mở rộng, công suất được nâng lên từ từ 82.500 lên 200.000m3/ngày Tuy nhiên, công suất này chỉ đáp ứng được nhu cầu dùng nước tổi thiểu hiện nay của Thành phố Trong giai đoạn 2015-2025, cùng với sự phát triển gia tăng dân số đô thị và khu công nghiệp, để đảm bảo phát triển kinh tế và ổn định đời sống nhân dân, cần mở rộng, cải tạo và nâng công suất của mạng lưới cấp nước của thành phố lên mức phù hợp với quy hoạch chung và chiến lược phát triển kinh tế đến năm 2025

Vì vậy đề tài: ‘Đề xuất dây chuyền công nghệ xử lý nước mặt, trình bày quy trình vận hành và các giải pháp khắc phục sự cố các công trình xử lý trong công nghệ đề xuất tại khu vực tỉnh Thừa Thiên Huế giai đoạn 2021 - 2030’ là cần thiết,

nhằm cung cấp đủ lượng nước sử dụng cho nhân dân toàn tỉnh mà còn đảm bảo chất

lượng vệ sinh theo tiêu chuẩn cho người sử dụng

2 Mục tiêu đề tài

- Tìm hiểu về điều kiện tự nhiên, kinh tế xã hội của khu vực tỉnh Thừa Thiên Huế

- Tính toán được công suất của nhà máy xử lý cấp nước cho tỉnh Thừa Thiên Huế giai đoạn 2021-2030

- Đề xuất được dây chuyền công nghệ xử lý nước mặt cho nhà máy

- Tìm hiểu được quy trình vận hành và các giải pháp khắc phục sự cố các công trình xử lý trong công nghệ đề xuất

CHƯƠNG I: TỔNG QUAN CHUNG VỀ TỈNH THỪA THIÊN HUẾ

1.1 GIỚI THIỆU CHUNG VỀ TỈNH THỪA THIÊN HUẾ

Tỉnh Thừa Thiên Huế nằm ở duyên hải miền trung Việt Nam bao gồm phần đất liền và phần lãnh hải thuộc thềm lục địa biển Đông

Hình: Bản đồ hành chính tỉnh Thừa Thiên Huế 1.2 ĐIỀU KIỆN TỰ NHIÊN VÀ KINH TẾ XÃ HỘI

1.2.1 Điều kiện tự nhiên

a Vị trí địa lý

Thừa Thiên Huế giáp tỉnh Quảng Trị về phía Bắc, biển Đông về phía Đông, thành phố Đà Nẵng về phía Đông Nam, tỉnh Quảng Nam về phía Nam, dãy Trường Sơn và các tỉnh Saravane và Sekong của Cộng hòa Dân chủ Nhân dân Lào về phía Tây Thừa Thiên Huế cách thủ đô Hà Nội 660 km về phía Bắc, cách thành phố Đà Nẵng 94 km và cách Thành phố Hồ Chí Minh 1.050 km về phía Nam theo đường Quốc lộ 1A Tỉnh lỵ đặt tại thành phố Huế

Tỉnh Thừa Thiên Huế nằm ở duyên hải miền trung Việt Nam bao gồm phần đất liền và phần lãnh hải thuộc thềm lục địa biển Đông Phần đất liền Thừa Thiên Huế có tọa độ địa lý như sau:

 Điểm cực Bắc: 16°44' 30'' vĩ Bắc và 107° 23' 48'' kinh Đông tại thôn Giáp Tây,

xã Điền Hương, huyện Phong Điền

 Điểm cực Nam: 15° 59' 30'' vĩ Bắc và 107° 41' 52'' kinh Đông ở đỉnh núi cực nam, xã Thượng Nhật, huyện Nam Đông

 Điểm cực Tây: 16° 22' 45'' vĩ Bắc và 107° 00' 56'' kinh Đông tại bản Paré,

xã Hồng Thủy, huyện A Lưới

 Điểm cực Đông: 16° 13' 18'' vĩ Bắc và 108° 12' 57'' kinh Đông tại bờ phía Đông đảo Sơn Chà, thị trấn Lăng Cô, huyện Phú Lộc

b Đặc điểm khí hậu

Khí hậu Thừa Thiên Huế gần giống như Quảng Trị với kiểu khí hậu nhiệt đới gió mùa Những tháng đầu năm có nắng ấm Thỉnh thoảng lụt vào tháng 5 Các tháng 6, 7 và 8 có gió mạnh Mưa lũ và

có gió đông vào tháng 9 và 10 Tháng 11 thường có lụt Cuối năm mưa kéo dài Nhưng hiện nay do chịu tác động của biến đổi khí hậu nên từ tháng 3 đến tháng 8 nắng nóng lên đến đỉnh điểm Các tháng

9, 10, 11 thường xuyên có bão Từ tháng 12 đến tháng 2 năm sau là giai đoạn gió mùa đông bắc kéo về gây mưa to kèm theo đó lũ trên các sông tăng nhanh

c Tài nguyên môi trường

Vùng ven biển tỉnh Thừa Thiên Huế trải dài trên 21 xã thuộc các huyện Phong Điền, Quảng Điền, Hương Trà, Phú Vang và Phú Lộc Là vùng có tài nguyên phong phú và đa dạng, cho phép phát triển

nhiều lĩnh vực kinh tế quan trọng như giao thông - cảng, du lịch - dịch vụ, công nghiệp, khai khoáng, nông lâm ngư nghiệp

1.2.2 Hiện trạng kinh tế xã hội

Thừa Thiên Huế là một cực tăng trưởng của vùng kinh tế trọng điểm miền trung Cơ cấu kinh tế chuyển dịch theo hướng dịch vụ – công nghiệp – nông nghiệp (năm 2008, tỷ trọng ngành Công nghiệp – Xây dựng chiếm 36,5%, ngành dịch vụ 45,3%, ngành nông nghiệp giảm còn 18,2%) Thu ngân sách tăng bình quân đạt 18,3%/năm Tỷ lệ huy động ngân sách từ GDP đạt trên 12%, xếp thứ 20/63 tỉnh, thành

cả Việt Nam Thu hút vốn đầu tư trực tiếp nước ngoài nằm trong nhóm 20 tỉnh, thành

dẫn đầu toàn quốc Chỉ số năng lực cạnh tranh cấp tỉnh từ vị thứ 15 (năm 2007) đã vươn lên đứng thứ 10 toàn quốc trong năm 2008 Quy mô doanh nghiệp trên địa bàn tỉnh còn nhỏ, và siêu nhỏ Ngân sách đạt thấp, thu ngân sách chưa bền vững, đến nay chưa cân đối được ngân sách, hằng năm ngân sách nhà nước phải bù vào ngân sách địa phương khoảng 1.500 (tỷ đồng)

1.3 Dự báo tình hình quy mô dân số khu vực

Theo Tổng cục Thống kê, tỉnh Thừa Thiên Huế có diện tích 4902,44 km2, dân số năm

2020 là 1.102.464 người, mật độ dân số đạt 231 người/km2 Tỉ lệ gia tăng dân số là 0,37%

Dân số tỉnh Thừa Thiên Huế trong năm 2030:

N2030 = N2020 x (1 + 0,37% )10 = 1.133.713 người

CHƯƠNG II ĐỐI TƯỢNG, PHẠM VI VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 2.1 Đối tượng nghiên cứu

- Nước mặt sông Cầu khu vực thành phố Thái Nguyên

2.2 Phạm vi nghiên cứu

- Thành phố Thái Nguyên tỉnh Thái Nguyên

- Nghiên cứu được thực hiện tại trường Đại học Tài nguyên và Môi trường Hà Nội

2.3 Phương pháp nghiên cứu

2.3.1 Phương pháp luận

Nắm vững kiến thức về quy trình xử lý nước mặt

2.3.2 Phương pháp phân tích và tổng hợp tài liệu

Phân tích tài liệu là phương pháp nghiên cứu các văn bản,tài liệu bằng cách phân tích chúng thành nhiều mặt, từng bộ phận để hiểu vấn đề một cách đầy đủ và toàn diện, từ đó chọn lựa những thông tin cho khóa luận nghiên cứu Phân tích tài liệu chuẩn bị cho tổng hợp nhanh và chọn lọc đúng thông tin cần thiết, tổng hợp giúp cho phân tích sâu sắc hơn

2.3.3 Phương pháp khảo cứu tài liệu

Thừa kế thông tin và số liệu các nhà khoa học, các cơ quan môi trường, trung

tâm nghiên cứu và một số tài liệu liên quan như: giáo trình Xử lý nước cấp cho sinh

hoạt và công nghiệp, TCVN 4512:1998, TCXDVN 33:2006,

2.3.4 Phương pháp cụ thể

Khảo sát thông tin khu vực nhằm thu thập các số liệu về điều kiện tự nhiên, kinh tế - xã hội, môi trường và nắm rõ tình hình cấp nước sạch trên địa bàn thành phố Thái Nguyên

CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU 3.1 Xác định công suất cấp nước

Tính toán lưu lượng nước cấp sinh hoạt cho khu vực

- Lưu lượng nước sinh hoạt trung bình:

Q sh tb= q × N × f1000 Trong đó:

 q : Tiêu chuẩn cấp nước là 150 (l/người.ngày) 5, Bảng 3.1

 N : Số dân tính toán Theo quy hoạch, số dân của khu vực là 1.133.713 người

 f : tỉ lệ dân số được cấp nước là 99%

=>

tb

sh

Q = q1000Nf =150× 1.133.713 × 99 %1000 = 168356 (m3/ng.đ)

- Lưu lượng nước tính toán cho ngày dùng nước lớn nhất và ngày dùng nước nhỏ nhất:

Q sh max=K ngày max ×Q tb sh

Q sh min

=K ngày min ×Q tb sh

Trong đó:

K ngày max,K ngày min : Hệ số dùng nước không điều hoà ngày kể đến cách tổ chức đời sống

xã hội, chế độ làm việc của các cơ sở sản xuất, mức độ tiện nghi, sự thay đổi nhu cầu dùng nước theo mùa cần lấy như sau:

K ngày max= 1,2  1,4.Ta chọnK ngày max= 1,3

K ngày max= 0,7  0,9 Ta chọn K ngày max= 0,8

=>Q sh max=K ngày max ×Q tb sh= 1,3 x 168356 = 218862,8 (m3/ng.đ)

=>Q sh min=K ngày min ×Q tb sh= 0,8 x 168356 = 134684,8 (m3/ng.đ)

Q h max= Q ng max

24 = 134684,824 = 9119,3 (m3/h) ; Q h min= Q ng min

24 = 134684,824 = 5611,8 (m3/h) Bảng 3.1 : Tính toán công suất cấp nước

Qmầm non 204 Trường

63.844 học sinh Qmầm non =

N × q tc

1000

qtc =100 (l/hs.ngđ) 6384,4

m3/ ng.đ

QTH 196 trường tiểu học

114 trường trung

học cơ sở

36 trường trung học

phổ thông

16 trường Đại học,

trường cao đẳng,

trường trung cấp

nghề

Tổng cộng có

259657 hs

QTH = N × q1000 Tiêu chuẩn cấp nước 20 (l/hs.ngđ)

5193,1 4

m3/ ng.đ

Qthương mại -

dịch vụ

Qthương mại - dịch vụ =Q sh max

× 10%

16835, 6

Qtưới cây - rửa

đường

Diện tích cây: 15,1 ha =

151000 m2

Qtưới cây = S × q1000= 604 Tiêu chuẩn cho 1 lần tưới: 3÷4 l/m2

qtc =4 l/m2

1693,2 m3/ng.đ Diện tích mặt đường

778.000 m2

Qrửa đường =S × 1,41000 =1089,2 Tiêu chuẩn cho 1 lần rửa: 1,2 ÷ 1,5 l/m2

qtc = 1,4 l/m2

Qcông nghiệp Diện tích khu công

nghiệp: 540 ha= 5400000

m2

Qcông nghiệp= qtc× Scông nghiệp

qtc =22 (m3/ha.ngđ)

11880 m3/ngđ

Qbv 23 bệnh viện

7.777 giường bệnh QBV =

NBV× qBVtc

1000

qtc = 300 (l/hs.ngđ)

2333,1 m3/ng.đ

∑ Q = (Qsh×1,1+Qmầm non+ QTH + Qthương mại - dịch vụ + Qtưới cây - rửa đường +Qcông nghiệp + Qbv) × 1,2

Trong đó :

a: hệ số kể đến lượng nước dùng trong sự phát triển công nghiệp địa phương a = 1,05 – 1,1 Chọn a = 1,1

b: hệ số kể đến những yêu cầu chưa dự tính hết và lượng nước hao hụt do rò rỉ trong quá trình vận hành b= 1,2- 1,3 Chọn b =1,2

∑Q= (168356×1,1 + 6384,4+ 5193,14 + 16835,6+ 1693,2+ 11880 + 2333,1)=

212675.4 (m3/ng.đ)

 Lưu lượng nước dùng cho chữa cháy

Theo tiêu chuẩn tính toán mạng lưới dựa vào lưu lượng nước chữa cháy kéo dài trong 3 giờ liền, lưu lượng dùng cho chữa cháy được tính như sau:

Q cc=q cc × n ×3 ×3.600 × k

1000 =30× 3 ×3 ×3.600 ×11000 = 972 (m3/ngđ) Trong đó:

qcc: Tiêu chuẩn nước chữa cháy (l/s), qcc = 30 l/s 5, Bảng 2.6

n: Số đám cháy xảy ra đồng thời, với số dân 433147 người, ta chọn số đám cháy xảy ra đồng thời n = 3 [5, Bảng 2.6

Thời gian để khắc phục đám cháy, 3 giờ

k: Hệ số xác định theo thời gian phục hồi nước dự trữ chữa cháy, k =1 đối với khu dân dụng

 Theo quy phạm thì lưu lượng nước chữa cháy không tính vào tổng nhu cầu

mà chỉ được xem như là một trong những trường hợp bất lợi nhất, xảy ra trong khi mạng lưới làm việc

QII = QML ×b (m 3 /ngđ)

- Hệ số kể đến lượng nước thất thoát, rò rỉ trên mạng lưới 1,2 1,3 (đối với

hệ thống cấp nước mới) chọn b = 1,2

QTB(II) = 212675.4 × 1,2 = 255210.5 (m3 /ngđ)

 Công suất trạm xử lý:

QTXL= QTB(II) c + Qcc = 255210.5× 1,05+ 972 = 268943.1 (m3/ngđ) c: Hệ số kể đến lượng nước dùng cho bản thân trạm xử lý (rửa bể

lọc, bể lắng…) c =1,05 1,1 chọn c = 1,05 Công ty TNHH Xây dựng và Cấp nước Thừa Thiên Huế có 10 nhà máy trực thuộc và các Nhà máy nước sạch Bạch Mã, Hòa Bình Chương, Tứ Hạ…, với tổng công suất đạt 200.000 m3/ngày vậy ta thiết kế nhà máy xử lý nước công suất là 68943,1 m3/ngđ

3.2 Lựa chọn nguồn cấp nước và thành phần tính chất nước cấp

Thiết kế trạm xử lý nước cấp cho tỉnh Thừa Thiên Huế với công suất với nguồn nước mặt lấy từ sông Hương

Chất lượng nguồn nước: mẫu nước mặt sông Hương

3.2 Lựa chọn nguồn cấp nước và thành phần tính chất nước cấp

Thông số quan trắc Đơn vị đo Kết quả

quan trắc 1:2018/BYQCVN

3.3 Đề xuất dây chuyền công nghệ

 Sơ đồ dây chuyền công nghệ

Khử trùng bằng Clo

Phèn nhôm, chất kiềm hóa

Bể lắng ly tâm

Bể lọc nhanh 2 lớp vật liệu lọc

Bể chứa

Trạm bơm

cấp II

Mạng lưới

phân phối

Bể trộn đứng Bể phản ứng có lớp cặn lơ lửng

Trạm bơm cấp I Nguồn

Sân phơi bùn

 Thuyết minh dây chuyền công nghệ:

- Nước từ sông sẽ được bơm lên trạm bơm cấp 1, tại miệng thu nước lắp đặt song chắn rác để cản lại những vật rắn trôi nổi trong nước sau đó nước được bơm đến

bể trộn đứng

- Tại bể trộn nước sẽ được tiếp xúc trực tiếp với chất phèn để tạo kết tủa Nhờ có

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

- Sau khi nước được tạo bông cặn lắng ở bể trộn sẽ được đến bể phản ứng có lớp cặn lơ lửng

- Sau đó các bông cặn đó sẽ được lắng ở bể lắng ly tâm Tiếp theo nước sẽ chảy vào mương phân phối và được đưa vào bể lọc nhanh

- Những hạt cặn còn sót lại sau quá trình lắng sẽ được giữ lại trong vật liệu lọc, còn nước sau lọc thì sẽ tiếp tục qua các công trình xử lý tiếp theo

- Nước sau khi được làm sạch các cặn lắng thì cần phải được khử trùng để tiêu diệt vi khuẩn và vi trùng trước khi đưa vào sử dụng

- Nước sau khi khử trùng sẽ được đưa vào bể chứa sau một thời gian nước sẽ được bơm ra mạng lưới để đáp ứng nhu cầu của người dân

3.4 Quy trình vận hành các công trình

3.4.1 Bể trộn

 Khởi động bể: Việc khởi động bể hoặc các thiết bị khuấy trộn thường diễn ra đồng thời với việc đưa nước vào trạm xử lý và việc bắt đầu đưa vào các hoá chất xử lý nước Một số công việc cần tiến hành trước khi khởi động: Trục động cơ có quay bình thường hay không? Có cần bất kỳ sự bôi trơn nào hay không? Điều kiện để vận hành có an toàn hay không?

 Vận hành bể trộn: Khuấy trộn là một quá trình liên tục mà không cần đòi hỏi phải việc kiểm soát cũng như giám sát đặc biệt nào Tuy nhiên, một điều quan trọng trong quản lý vận hành bể trộn là xác định đúng được liều lượng hoá chất

nước thô Cần xác định đúng thứ tự và khoảng cách về thời gian để cho các hoá chất khác nhau vào bể trộn đều với nước cần xử lý

 Giám sát vận hành: Việc giám sát bằng mắt thường sự hoạt động của các công trình khuấy trộn có thể cho biết được hiệu quả hoạt động của chúng Nếu chúng được vận hành đúng đắn, sẽ có khả năng tạo ra sự chảy rối trong nước

3.4.2 Bể phản ứng

 Khởi động bể: Các bể phản ứng tạo bông cặn thường được khởi động tại cùng một thời điểm với việc đưa các hoá chất xử lý vào thời điểm khởi động của bể trộn Trước khi khởi động, cần tiến hành kiểm tra bằng mắt thường các hư hỏng có khả năng làm ảnh hưởng đến quá trình vận hành của bể

 Vận hành: Thông thường, các bể tạo bông thường hoạt động với các tốc độ quay của cánh khuấy được quy định sẵn bởi nhà sản xuất hoặc của cán bộ phụ trách vận hành Không nên thay đổi tốc độ quay nếu không có sự chỉ dẫn của người phụ trách Nếu thấy bể hoạt động không có hiệu quả, cần tiến hành phân tích kỹ quá trình xảy ra trong bể bằng cách tiến hành thí nghiệm Jar-test với các liều lượng hoá chất khác nhau và ở các tốc độ khuấy trộn thay đổi nhằm xác định liều lượng và tốc độ khuấy trộn tối ưu cho quá trình xử lý diễn ra trong bể Tất cả các kết quả phân tích này cần ghi chép và lưu lại cẩn thận

 Giám sát vận hành

- Cần tiến hành quan sát thường xuyên sự hình thành các bông cặn, kích thước

và độ đều chắc của các hạt bông trong quá trình hoạt động của bể

- Đối với sự hình thành các bông cặn có thể dễ dàng quan sát bằng mắt thường

Ở đầu vào của bể, các hạt bông cặn thường rất nhỏ, mịn và thường có ánh sáng Khi các hạt bông cặn lớn dần, nó sẽ trở lên nặng hơn và có hình dạng giống như các bông tuyết Tại thời điểm đó, màu của các bông cặn sẽ trở nên sẫm

- Một cách định kỳ, tiến hành lấy các mẫu nước tại các điểm khác nhau trong quá trình xử lý và cho vào cốc thuỷ tinh làm Jar Test để quan sát sự hình thành các bông cặn Kinh nghiệm trong việc quan sát hình dáng của bông cặn tại các thời kỳ khác nhau trong quá trình xử lý sẽ rất có ích trong việc đánh giá chính xác hiệu quả của quá trình xử lý