i.vietnamdoc.neti.vietnamdoc.net/data/file/2015/thang05/05/do_an_xu_ly_nuoc_cap.pdf · 51 ?@! a b!...
TRANSCRIPT
Đồ án môn học: Xử lý nước cấpThiết kế hệ thống xử lý nước cấp sử dụng nguồn nước ngầm cho khu dân cư
SVTH: Võ Hùng CườngGVHD: Biện Văn Tranh 1
MỤC LỤC
DANH MỤC TỪ VIỆT TẮT........................................................................................... 3
DANH MỤC HÌNH..........................................................................................................4
DANH MỤC BẢNG.........................................................................................................4
LỜI TỰA...........................................................................................................................5
CHƯƠNG I TỔNG QUAN VỀ TÌNH HÌNH NƯỚCMẶT...................................... 5
1.1) TỔNG QUAN VỂ NƯỚC MẶT.........................................................................5
1.2) THÀNH PHẦN, TÍNH CHẤT NƯỚC MẶT.....................................................6
1.3) CÁC THÔNG SỐ, CHỈ TIÊU ĐÁNH GIÁ CHẤT LƯỢNG NƯỚC MẶT..... 7
1.3.1) Thông số chất lượng nước mặt.....................................................................7
a) Chỉ tiêu lí học.................................................................................................... 7
b) Chỉ tiêu hóa học.................................................................................................8
c) Chỉ tiêu vi sinh.................................................................................................13
1.3.2) Tiêu chuẩn đánh giá................................................................................... 14
1.4) CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG TỚI MÔI TRƯỜNG NƯỚC MẶT.............. 15
CHƯƠNG II TỔNG QUAN VỀ PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ NƯỚC MẶT.............17
2.1) CÁC CÔNG TRÌNH THU NƯỚC MẶT......................................................... 17
2.2) CÁC CÔNG TRÌNH VẬN CHUYỂN NƯỚC MẶT.......................................18
2.3) CÁC PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ NƯỚC MẶT..................................................18
2.3.1) Phương pháp cơ học...................................................................................18
a) Hồ chứa và lắng sơ bộ.....................................................................................18
b) Lắng................................................................................................................. 18
c) Lọc................................................................................................................... 21
2.3.2) Phương pháp hóa lý....................................................................................23
a) Clo hóa sơ bộ.....................................................................................................23
Đồ án môn học: Xử lý nước cấpThiết kế hệ thống xử lý nước cấp sử dụng nguồn nước ngầm cho khu dân cư
SVTH: Võ Hùng CườngGVHD: Biện Văn Tranh 2
b) Keo Tụ - Tạo Bông.............................................................................................23
c) Khử trùng nước..................................................................................................26
2.3.3) Các phương pháp khác............................................................................... 28
a) Caʛc phương phaʛp laʚm mêʚm nươʛc......................................................................28
b) Phương pháp trao đổi ion IE (Ion Exchange).................................................. 30
CHƯƠNG III ĐỀ XUẤT CÔNG NGHỆ XỬ LÝ VÀ TÍNH TOÁN CÔNG
TRÌNH ĐƠN VỊ............................................................................................................ 32
3.1) CƠ SỞ LỰA CHỌN CÔNG NGHỆ.................................................................32
3.2) TOÁN SỐ DÂN VÀ LƯU LƯỢNG CẤP NƯƠC CHO KHU DÂN CƯ A...34
3.2.1) Tính toán số dân.............................................................................................34
3.2.1) Lưu lượng nước cấp cho khu dân cư.............................................................35
3.3) ĐỀ XUẤT PHƯƠNG ÁN XỬ LÝ................................................................... 37
a) Phương án 1:..................................................................................................... 37
b) Phương án 2:..................................................................................................... 38
c) Thuyết minh sơ đồ..............................................................................................39
3.4) PHÂN TÍCH PHƯƠNG ÁN XỬ LÝ................................................................40
3.5) TÍNH TOÁN CÔNG TRÌNH XỬ LÝ.............................................................. 41
3.5.1) Bể trộn cơ khí............................................................................................. 41
3.5.2) Bể lắng đứng...............................................................................................45
3.5.3) Bể lọc nhanh: Một lớp vật liệu lọc.............................................................51
3.5.4) Tính toán các thiết bị liên quan..................................................................59
a) Lượng hóa chất Clo khử trùng........................................................................59
b) Thiết bị bơm nước thải.................................................................................... 59
CHƯƠNG IV KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ.............................................................62
4.1) KẾT LUẬN......................................................................................................... 62
Đồ án môn học: Xử lý nước cấpThiết kế hệ thống xử lý nước cấp sử dụng nguồn nước ngầm cho khu dân cư
SVTH: Võ Hùng CườngGVHD: Biện Văn Tranh 3
4.2) KIẾN NGHỊ........................................................................................................ 62
TÀI LIỆU THAM KHẢO.............................................................................................. 63
DANHMỤC TỪ VIỆT TẮTNTSH: Nước thải sinh hoạt
BYT: Bộ y tế
BOD (Biological Oxygen Demand): Nhu cầu oxy sinh học.
COD (Chemical Oxygen Demand): Nhu cầu oxy hoá học.
SS (Suspended Solids): Chất rắn lơ lửng.
NTU: Đơn vị đo độ đục
TCVN: Tiêu chuẩn Việt Nam
TCXD: Tiêu chuẩn xây dựng
IE (Ion Exchange): Phương pháp trao đổi ion
Đồ án môn học: Xử lý nước cấpThiết kế hệ thống xử lý nước cấp sử dụng nguồn nước ngầm cho khu dân cư
SVTH: Võ Hùng CườngGVHD: Biện Văn Tranh 4
DANHMỤC HÌNH
Hình Trang
Hình 1.1: Vòng tuần hoàn nước cấp 5
Hình 2.1: Công trình thu nước bờ sông 17
Hình 2.2: Công trình thu nước lòng sông 17
Hình 2.3: Bể lắng đứng 19
Hình 2.4: Bể lắng ngang 20
Hình 2.5: Bể lắng ly tâm 21
Hình 2.6: Bể lọc chậm 22
Hình 2.7: Quá trình keo tụ và tạo bông 24
Hình 2.8: Hóa chất keo tụ 26
Hình 3.1 Sơ đồ công nghệ 1 37
Hình 3.2 Sơ đồ công nghệ 2 39
DANHMỤC BẢNG
Bảng Trang
Bảng 1.1: Mức giới hạn các chỉ tiêu chất lượng đối với nước ăn
uống(cơ bản)
14
Bảng 1.2: Các nhóm nguồn và nguồn xả nước thải 15
Bảng 3.1: Số liệu chất lượng nước nguồn 32
Bảng 3.2: Số dân ở các năm trong tương lai 34
Bảng 3.3: So sánh 2 công nghệ 41
Bảng 3.4 Các thông số tham khảo thiết kế bể trộn cơ khí 42
Bảng 3.5 Thông số bể trộn cơ khí 45
Bảng 3.6 Thông số thiết kế bể lắng đứng 48
Bảng 3.7 Thông số thiết kế máng thu nước 50
Bảng 3.8: Thông số thiết kế bể lọc nhanh 58
Đồ án môn học: Xử lý nước cấpThiết kế hệ thống xử lý nước cấp sử dụng nguồn nước ngầm cho khu dân cư
SVTH: Võ Hùng CườngGVHD: Biện Văn Tranh 5
LỜI TỰA
Trong quá trình hình thành sự sống trên trái đất thì nước và môi trường nước đóng
một vai trò rất quan trọng. Chính vì vậy mà việc bảo vệ nguồn nước, khai thác nguồn
nước hợp lí, hiệu quả phục vụ cho nhu cầu sinh hoạt và sản xuất là một vấn đề đã và
đang được quan tâm hiện nay. Nước trong thiên nhiên được dùng làm các nguồn nước
cung cấp cho ăn uống sinh hoạt và công nghiệp có chất lượng rất khác nhau. Có thể
nói, hầu hết các nguồn nước thiên nhiên đều không đáp ứng được yêu cầu, về mặt chất
lượng cho các đối tượng dùng nước.
Mục tiêu của đồ án này là tính toán, lựa chọn phương án tối ưu để thiết kế và xây
dựng hệ thống cấp nước nhằm đảm bảo cung cấp nước sạch cho nhu cầu dùng nước
đến năm 2032 của Khu Dân Cư A, góp phần cải thiện, nâng cao sức khoẻ của người
dân, hổ trợ phát triển kinh tế xã hội.
CHƯƠNG I
TỔNG QUAN VỀ TÌNH HÌNH NƯỚCMẶT
1.1) TỔNG QUAN VỂ NƯỚCMẶT
Hình 1.1: Vòng tuần hoàn nước cấp
Nước mặt là nhu cầu không thể thiếu được trong cuộc sống sinh hoạt hàng ngày
cũng như trong quá trình sản xuất công nghiệp. trong sinh hoạt, nước cấp dùng cho
nhu cầu ăn uống, vệ sinh, các hoạt động giải trí, các hoạt động công cộng như cứu hỏa,
phun nước, tưới cây, rửa đường,…
Các nguồn nướctự nhiên
Khai thác và xửlý
Phân phối và sửdụng
Thu gom và xửlý
Đồ án môn học: Xử lý nước cấpThiết kế hệ thống xử lý nước cấp sử dụng nguồn nước ngầm cho khu dân cư
SVTH: Võ Hùng CườngGVHD: Biện Văn Tranh 6
Trong các hoạt động công nghiệp, nước cấp được dùng cho các quá trình làm lạnh,
sản xuất thực phẩm như đồ hộp, nước giải khát, rượu, bia… Hầu hết mọi ngành công
nghiệp đều sử dụng nước cấp như là một nguồn nguyên liệu không gì thay thế được
trong sản xuất. Với sự phát triển công nghiệp, đô thị và sự bùng nổ dân số đã làm cho
nguồn nước mặt tự nhiên bị cạn kiệt và ô nhiễm dần.
Vì thế, con người phải biết xử lý các nguồn nước cấp để có được đủ số lượng và
đảm bảo đạt chất lượng cho mọi nhu cầu sinh hoạt và sản xuất công nghiệp.
1.2) THÀNH PHẦN, TÍNH CHẤT NƯỚCMẶT
Nước mặt dùng để chỉ các loại nước lưu thông hoặc chứa trên bề mặt lục địa, mặt
nước tiếp xúc với không khí: nước sông, suối, ao, hồ…
Thành phần hóa học của nước mặt phụ thuộc vào tính chất đất đai nơi mà dòng
nước chảy qua đến các thủy vực, chất lượng nước mặt còn chịu ảnh hưởng bởi các quá
trình tự nhiên (mưa lũ, hoạt động sống và chết đi của hệ sinh vật nước…) cũng như
hoạt động của con người. Trên cùng một con sông, chất lượng nước thường xuyên
thay đổi đáng kể theo thời gian và không gian.
Thành phần và tính chất của nước mặt
Trong nước thường xuyên có các chất khí hòa tan, chủ yếu là ôxy. Ôxy hòa tan
trong nước có ý nghĩa quan trọng đối với đời sống của các thủy sinh vật.
Nước mặt thường có hàm lượng chất rắn lơ lửng đáng kể với các kích thước khác
nhau, một số trong chúng có khả năng lắng tự nhiên, chất lơ lửng có kích thước hạt
keo thường gây ra độ đục của nước sông, hồ.
- Có nhiều chất hữu cơ do sinh vật bị phân hủy
- Có nhiều rong tảo, thực vật nổi, động vật nổi
- Chất lượng nước thay đổi theo mùa
- Bị ảnh hưởng mạnh mẽ bởi hoạt động hai bên bờ của con người (công
nghiệp, nông nghiệp…)
Đồ án môn học: Xử lý nước cấpThiết kế hệ thống xử lý nước cấp sử dụng nguồn nước ngầm cho khu dân cư
SVTH: Võ Hùng CườngGVHD: Biện Văn Tranh 7
1.3) CÁC THÔNG SỐ, CHỈ TIÊU ĐÁNH GIÁ CHẤT LƯỢNG NƯỚC MẶT
1.3.1) Thông số chất lượng nước mặt
a) Chỉ tiêu lí học
Nhiệt độ
Nhiệt độ nước là đại lượng phụ thuộc vào điều kiện môi trường và khí hậu.Nhiệt độ
có ảnh hưởng không nhỏ đến các quá trình xử lí nước. Nước mặt có nhiệt độ thay đổi
theo nhiệt độ môi trường.
Độ màu
Độ màu thường do các chất bẩn trong nước tạo nên: hợp chất sắt, mangan không
hòa tan làm nước có màu đỏ; các chất mùn humic gây ra màu vàng; nước bị nhiễm bẩn
bởi nước thải sinh hoạt hay công nghiệp thường có màu xanh hoặc đen.
Đơn vị đo độ màu thường dùng là độ theo màu Platin - Coban.
Nước thiên nhiên có độ màu thấp hơn 200 độ. Độ màu biểu kiến trong nước thường
do các chất lơ lững trong nước tạo ra và dễ dàng loại bỏ bằng phương pháp lọc. Để
loại bỏ màu thực của nước (do các chất hòa tan tạo nên) phải dùng các biện pháp hóa lí
kết hợp.
Độ đục
Nước có độ đục lớn chứng tỏ nước có nhiều cặn bẩn. Đơn vị đo độ đục thướng là
mgSiO2/l, NTU, FTU.Nước đục thường có độ đục 20-100 NTU. Nước dùng ăn uống
thường có độ đục không vượt quá 5 NTU. Hàm lượng chất rắn lơ lững cũng là một đại
lượng tương quan đến độ đục của nước.
Mùi vị
Mùi trong nước thường do các hợp chất hóa học chủ yếu là các hợp chất hữu cơ hay
sản phẩm từ quá trình phân hủy vật chất gây nên. Nước thiên nhiên thường có mùi đất,
mùi tanh, mùi thối. Nước sau khi khử trùng thường nhiễm mùi clo hay clophenol.
Tùy theo thành phần và hàm lượng các muối khoáng hòa tan nước có thể có các vị
mặn, ngọt, chát ,đắng.
Đồ án môn học: Xử lý nước cấpThiết kế hệ thống xử lý nước cấp sử dụng nguồn nước ngầm cho khu dân cư
SVTH: Võ Hùng CườngGVHD: Biện Văn Tranh 8
Độ nhớt
Độ nhớt là đại lượng biểu thị sự ma sát nội, sinh ra trong quá trình dịch chuyển giữa
các lớp chất lỏng với nhau. Đây là yếu tố chính gây nên tổn thất áp lực và do vậy nó
đóng vai trò quan trọng trong quá trình xử lý nước. Độ nhớt tăng khi hàm lượng các
muối hoà tan trong nước tăng và giảm khi nhiệt độ tăng.
Độ dẫn điện
Nước có độ dẫn điện kém. Nước tinh khiết ở 200C có độ dẫn điện là 4,2 μS/m
(tương ứng điện trở 23,8MΩ/cm). Độ dẫn điện của nước tăng theo hàm lượng các chất
khoáng hoà tan trong nước và dao động theo nhiệt độ. Thông số này thường được
dùng để đánh giá tổng hàm lượng chất khoáng hoà tan trong nước.
Tính phóng xạ
Tính phóng xạ của nước là do sự phân huỷ các chất phóng xạ trong nước tạo nên.
Nước ngầm thường nhiễm các chất phóng xạ tự nhiên, các chất này có thời gian bán
phân huỷ rất ngắn nên nước thường vô hại. Tuy nhiên khi bị nhiễm bẩn phóng xạ từ
nước thải và không khí thì tính phóng xạ của nước có thể vượt quá giới hạn cho phép.
Hai thông số tổng hoạt độ phóng xạ α và β thường được dùng để xác định tính
phóng xạ của nước. Các hạt α bao gồm 2 proton và 2 nơtron có năng lượng xuyên thấu
nhỏ, nhưng có thể xuyên vào cơ thể sống qua đường hô hấp hoặc tiêu hoá, gây tác hại
cho cơ thể do tính ion hoá mạnh. Các hạt β có khả năng xuyên thấu mạnh hơn, nhưng
dễ bị ngăn lại bởi các lớp nước và cũng gây tác hại cho cơ thể.
b) Chỉ tiêu hóa học
Độ pH
Độ pH là chỉ số đặc trưng cho nồng độ ion H+ có trong dung dịch thường được dùng
để biểu thị tính axit và tính kiềm của nước.
- pH = 7 nước có tính trung tính.
- pH < 7 nước có tính axit.
- pH > 7 nước có tính kiềm.
Đồ án môn học: Xử lý nước cấpThiết kế hệ thống xử lý nước cấp sử dụng nguồn nước ngầm cho khu dân cư
SVTH: Võ Hùng CườngGVHD: Biện Văn Tranh 9
Độ pH của nước có liên quan đến sự hiện diện của một số kim loại và khí hoà tan
trong nước. Ở độ pH < 5, tuỳ thuộc vào điều kiện địa chất, trong một số nguồn nước
có thể chứa sắt, mangan, nhôm ở dạng hoà tan và một số loại khí như CO2, H2S tồn tại
ở dạng tự do trong nước. Độ pH được ứng dụng để khử các hợp chất sunfua và
cacbonat có trong nước bằng biện pháp làm thoáng. Ngoài ra khi tăng pH và có thêm
tác nhân oxy hoá, các kim loại hoà tan trong nước chuyển thành dạng kết tủa và dễ
dàng tách ra khỏi nước bằng biện pháp lắng lọc.
Độ kiềm
Độ kiềm toàn phần là tổng hàm lượng của các ion hydrocacbonat (HCO3-), hyđroxyl
(OH -) và ion muối của các axit yếu khác. Ở nhiệt độ nhất định, độ kiềm phụ thuộc vào
độ pH và hàm lượng khí CO2 tự do có trong nước
Độ kiềm là một chỉ tiêu quan trọng trong công nghệ xử lý nước. Để xác định độ
kiềm thường dùng phương pháp chuẩn độ mẫu nước thử bằng axit clohydric (HCl) hay
axit sunfuric (H2SO4) và theo dõi theo chất chỉ thị màu, đầu tiên là phenolphatalein sau
dó là metylloran.
Độ cứng
Độ cứng của nước là đại lượng biểu thị hàm lượng các ion canxi và magiê có trong
nước. Trong kỹ thuật xử lý nước sử dụng ba loại khái niệm độ cứng:
Độ cứng của nước là đại lượng biểu thị hàm lượng các ion canxi và magiê có trong
nước. Độ cứng toàn phần biểu thị tổng hàm lượng các ion canxi và magiê có trong
nước.Độ cứng tạm thời biểu thị tổng hàm lượng các ion Ca2+, Mg2+ trong các muối
cacbonat và hydrocacbonat canxi, hydrocacbonat magiê có trong nước. Độ cứng vĩnh
cửu biểu thị tổng hàm lượng các ion Ca2+, Mg2+ trong các muối axit mạnh của canxi và
magie.
Có nhiều đơn vị đo độ cứng khác nhau:
- Độ Đức (o dH): 1 o dH = 10 mg CaO/l nước
- Độ Pháp (o dH ): 1 o dH = 10 mg CaCO3/0,7 l nước
- Độ Anh (oe ): 1 oe = 10 mg CaCO3/0,7 l nước
Đồ án môn học: Xử lý nước cấpThiết kế hệ thống xử lý nước cấp sử dụng nguồn nước ngầm cho khu dân cư
SVTH: Võ Hùng CườngGVHD: Biện Văn Tranh 10
- Đông Âu ( mgđl/ l): 1 mgđl/l = 2,8 o dH.
Tuỳ theo giá trị độ cứng, nước được phân loại thành:
- Độ cứng < 50 mg CaCO3/l : nước mềm.
- Độ cứng 50 – 150 mg CaCO3/l : nước trung bình.
- Độ cứng 150 – 300 mg CaCO3/l : nước cứng.
- Độ cứng > 300 mg CaCO3/l : nước rất cứng.
Việt Nam dùng dơn vị đo dộ cứng là mili dương lượng trong 1 lit (mđlg/l) khi đo độ
cứng < 0.001 mđlg/l dùng micro dương lượng gam trong lit µmđlg/l.
Đổi 1 mgđlg/l =1.8 o dH.
Độ oxy hoá được bằng permanganat
Độ oxy hoá là một đại lượng để đánh giá sơ bộ mức độ nhiễm bẩn của nguồn nước.
Đó là lượng oxy cần có để oxy hoá hết các hợp chất hữu cơ trong nước.Chất oxy hóa
thường dùng để xác định chỉ tiêu này là pecmanganat kali (KMnO4).
Trong thực tế, nguồn nước có độ oxy hoá lớn hơn 10 mgO2/l đã có thể bị nhiễm bẩn.
Nếu trong quá trình xử lý có dùng clo ở dạng clo tự do hay hợp chất hypoclorit sẽ tạo
thành các hợp chất clo hữu cơ [trihalomentan(THM)] có khả năng gây ung thư. Tổ
chức Y tế thế giới quy định mức tối đa của THM trong nước uống là 0,1mg/l. Ngoài ra,
để đánh giá khả năng ô nhiễm nguồn nước, cần cân nhắc thêm các yếu tố sau đây
Độ oxy hoá trong nước mặt, đặc biệt nước có màu có thể cao hơn nước ngầm. Khi
nguồn nước có hiện tượng nhuộm màu do rong tảo phát triển, hàm lượng oxy hoà tan
trong nước sẽ cao nên độ oxy hoá có thể thấp hơn thực tế Sự thay đổi oxy hoá theo
dòng chảy: Nếu thay đổi chẩm, lượng chất hữu cơ có trong nguồn nước chủ yếu là các
axit humic.
Nếu độ oxy hoá giảm nhanh, chứng tỏ nguồn ô nhiễm là do các dòng nước thải từ
bên ngoài đổ vào nguồn nước. Cần kết hợp vói các chỉ tiêu khác như hàm lượng ion
clorua, sunfat, photphat, oxy hoà tan, các hợp chất nitơ, hàm lượng vi sinh vật gây
bệnh để có thể đánh giá tổng quát về mức độ nhiễm bẩn của nguồn nước.
Đồ án môn học: Xử lý nước cấpThiết kế hệ thống xử lý nước cấp sử dụng nguồn nước ngầm cho khu dân cư
SVTH: Võ Hùng CườngGVHD: Biện Văn Tranh 11
Các hợp chất nitơ
Quá trình phân huỷ các chất hữu cơ tạo ra amoniac (NH4+), nitrit (NO2-) và nitrat
(NO3-).Do đó các hợp chất này thường được xem là những chất chỉ thị dùng để nhận
biết mức độ nhiễm bẩn của nguồn nước. Khi mới bị nhiễm bẩn, ngoài các chỉ tiêu có
giá trị cao như độ oxy hoá, amoniac, trong nước còn có một ít nitrit và nitrat. Sau một
thời gian NH4+, NO2- bị oxy hoá thành NO3- .
Phân tích sự tương quan giá trị các đại lượng này có thể dự đoán mức độ ô nhiễm
nguồn nước. Việc sử dụng rộng rãi các loại phân bón cũng làm cho hàm lượng nitrat
trong nước tự nhiên tăng cao. Ngoài ra do cấu trúc địa tầng tăng ở một số đầm lầy,
nước thường nhiễm nitrat. Nồng độ NO3- cao là môi trường dinh dưỡng tốt cho tảo,
rong phát triển, gây ảnh hưởng đến chất lượng nước dùng trong sinh hoạt.
Các hợp chất Silic
Trong nước thiên nhiên thường có các hợp chất silic. Ở pH < 8, silic tồn tại ở dạng
H2SiO3. Khi pH = 8-11, silic chuyển sang HSiO–3.
Ở pH > 11, silic tồn tại ở dạng HSiO–3 và SiO32- .Do vậy trong nước ngầm, hàm
lượng silic thường không vượt quá 60mg/l, chỉ có ở những nguồn nước có pH > 9,0
hàm lượng silic đôi khi cao đến 300mg/l.
Trong nước cấp cho các nồi hơi áp lực cao, sự tồn tại của các hợp chất silic rất nguy
hiểm do cặn silic đóng lại trên thành nồi, thành ống làm giảm khả năng truyền nhiệt và
gây tắc ống. Trong quá trình xử lý nước, silic có thể được loại bỏ một phần khi dùng
các hoá chất keo tụ để làm trong nước.
Clorua
Clorua làm cho nước có vị mặn. Ion này thâm nhập vào nước qua sự hoà tan các
muối khoáng hoặc bị ảnh hưởng từ quá trình nhiễm mặn các tầng chứa nước ngầm hay
ở đoạn sông gần biển. Việc dùng nước có hàm lượng clorua các muối khoáng hoặc bị
ảnh hưởng từ quá trình nhiễm mặn các tầng chứa nước ngầm hay ở đoạn sông gần biển.
Việc dùng nước có hàm lượng clorua cao có thể gây ra bệnh về thận. Ngoài ra, nước
chứa nhiều clorua có tính xâm thực đối với bê tông.
Đồ án môn học: Xử lý nước cấpThiết kế hệ thống xử lý nước cấp sử dụng nguồn nước ngầm cho khu dân cư
SVTH: Võ Hùng CườngGVHD: Biện Văn Tranh 12
Sunfat
Ion sunfat thường có trong nước có nguồn gốc khoáng chất hoặc nguồn gốc hữu cơ.
Với hàm lượng sunfat cao hơn 400mg/l, có thể gây mất nước trong cơ thể.
Florua
Nước ngầm từ các vùng đất chứa quặng apatit, đá alkalic, granit thường có hàm
lượng florua cao đến 10mg/l. Trong nước thiên nhiên, các hợp chất của florua khá bền
vững và khó loại bỏ trong quá trình xử lý thông thường
Hợp chất sắt
Trong nước ngầm, sắt thường tồn tại dưới dạng ion Fe2+, kết hợp với các gốc
bicacbonat, sunfat, clorua đôi khi tồn tại dưới keo của axit humic hoặc keo silic. Khi
tiếp xúc với oxy hoặc các tác nhân oxy hoá, ion Fe2+ bị oxy hóa thành ion Fe2+ và kết
hợp tủa thành các bông cặn Fe(OH)3 có màu nâu đỏ.
Nước mặt thường chứa sắt (Fe3+), tồn tại ở dạng keo hữu cơ hoặc cặn huyền phù.
Trong nước thiên nhiên, chủ yếu là nước ngầm, có thể chứa sắt với hàm lượng đến 40
mg/l hoặc cao hơn. Với hàm lượng sắt cao hơn 0,5mg/l, nước có mùi tanh. Các cặn sắt
kết tủa có thể làm tắc hoặc giảm khả năng vận chuyển của các ống dẫn nước.
Các hợp chất mangan.
Cũng như sắt, mangan thường có trong nước ngầm dưới dạng ion Mn2+ nhưng với
hàm lượng tương đối thấp, ít khi vượt quá 5mg/l. Tuy nhiên, với hàm lượng mangan
trong nước lớn hơn 0,1mg/l sẽ gây nguy hại trong việc sử dụng, giống như trường hợp
nước chứa sắt với hàm lượng cao.
Nhôm
Vào mùa mưa, ở những vùng đất phèn, đất ở trong điều kiện khử không có oxy, nên
các chất như Fe2O3 và jarosite tác động qua lại, lấy oxy của nhau vào tạo thành sắt,
nhôm sunfat hoà tan vào nước. Do đó, nước mặt ở vùng này thường rất chua, pH =
2,5 – 4,5, sắt tồn tại chủ yếu là Fe2+ (có khi cao đến 300mg/l), nhôm hoà tan ở dạng ion
Đồ án môn học: Xử lý nước cấpThiết kế hệ thống xử lý nước cấp sử dụng nguồn nước ngầm cho khu dân cư
SVTH: Võ Hùng CườngGVHD: Biện Văn Tranh 13
Al3+ (5 – 7mg/l). Khi chứa nhiều nhôm hoà tan, nước thường có màu trong xanh và vị
rât chua. Nhôm có độc tính đối với sức khoẻ con người.
Khí hoà tan
Các loại khí hoà tan thường thấy trong nước thiên nhiên là khí cacbonic (CO2), khí
oxy (O2) và sunfua huyđro (H2S). Nước ngầm không có oxy. Khi độ pH < 5,5 trong
nước ngầm thường chứa nhiều khí CO2. Đây là khí có tính ăn mòn kim loại và ngăn
cản việc tăng pH của nước. Các biện pháp làm thoáng có thể đuổi khí CO2, đồng thời
thu nhận oxy hỗ trợ cho các quá trình khử sắt và mangan.
Ngoài ra, trong nước ngầm có thể chứa khí H2S có hàm lượng đến vài chục mg/l.
Đây là sản phẩm của quá trình phân huỷ kỵ khí các chất hữu cơ có trong nước. Trong
nước mặt, các hợp chất sunfua thường được oxy hoá thành dạng sunfat. Do vậy, sự có
mặt của khí H2S trong các nguồn nước mặt, chứng tỏ nguồn nước đã bị nhiễm bẩn và
có quá thừa chất hữu cơ chưa phân huỷ, tích tụ ở đáy các vực nước. Khi độ pH tăng,
H2S chuyển sang các dạng khác là HS- và S-.
c) Chỉ tiêu vi sinh
Vi khuẩn
Vi khuẩn thường ở dạng đơn bào. Tế bào có cấu trúc đơn giản sao với các sinh vậtkhác. Vi khuẩn trong nước uống có thể gây nên các bệnh đường ruột.
Virut
Virut không có hệ thống trao đổi chất nên không sống độc lập được.Virut trongnước có thể gây bệnh viêm gan vim đường ruột.
Nguyên sinh động vật
Nguyên sinh động vật là những cơ thể đơn bào chuyển động được trong nước. Chúý nhất là Giardia lamblia gây bệnh giardiase.
Tảo
Tảo dơn bào thuộc loại quang tự dưỡng.Chúng tổng hợp các chất cần cho cơ thể từchất vô cơ đơn giản nhờ ánh sáng mặt trời. Tảo không trực tiếp gây bệnh cho ngườinhưng sản sinh độc tố.
Đồ án môn học: Xử lý nước cấpThiết kế hệ thống xử lý nước cấp sử dụng nguồn nước ngầm cho khu dân cư
SVTH: Võ Hùng CườngGVHD: Biện Văn Tranh 14
1.3.2) Tiêu chuẩn đánh giá
QCVN 01:2009/BYT: Quy chuẩn kỷ thuật quốc gia về chất lượng nước ăn uống
Chất lượng nước ăn uống được đặc trưng bằng giá trị các thông vật lý, hóa học, sinh
học của nước. Yêu cầu chất lượng nước ăn uống được quy định trong các tiêu chuẩn,
quy chuẩn.
Bảng 1.1: Mức giới hạn các chỉ tiêu chất lượng đối với nước ăn uống(cơ bản)
Chỉ tiêu Đơn vị Giới hạn tối đa Mức độ giám sát
Độ đục NTU 2 A
Độ cứng, tính theo CaCO3 mg/l 300 A
Tổng chất rắn hòa tan (TDS) mg/l 1000 B
Hàm lượng amoni mg/l 3 B
Hàm lượng asen tổng mg/l 0.01 B
Hàm lượng Florua mg/l 1.5 B
Hàm lượng sắt tổng mg/l 0.3 A
Hàm lượng Nitrat mg/l 50 A
Hàm lượng Nitrit mg/l 3 A
Chỉ số pecmanganat mg/l 2 A
Coliform tổng số VK/100ml 0 A
E.coli hoặc coliform chiệu nhiệt VK/100ml 0 A
Đồ án môn học: Xử lý nước cấpThiết kế hệ thống xử lý nước cấp sử dụng nguồn nước ngầm cho khu dân cư
SVTH: Võ Hùng CườngGVHD: Biện Văn Tranh 15
Mức A: ít nhất 1 lần/1 tuần bởi cơ sở cung cấp nước; ít nhất1 lần/1 tháng bởi cơ
quan thẩm quyền.
Mức B: ít nhất 1 lần/6 tháng bởi cơ sở cung cấp nước; ít nhất1 lần/6 tháng bởi cơ
quan thẩm quyền.
Mức C: ít nhất1 lần/2 năm bởi cơ sở cung cấp nước; ít nhất1 lần/2 năm bởi cơ quan
thẩm quyền
1.4) CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG TỚI MÔI TRƯỜNG NƯỚCMẶT
Các nguồn xả thải đó có thể được chia thành 5 nhóm nguồn (i) Ngành công nghiệp,
tiểu thủ công nghiệp và giao thông vận tải; (ii) Ngành chế biến nông sản, thực phẩm và
nuôi trồng thuỷ sản; (iii) Ngành khai thác khoáng sản và vật liệu xây dựng; (iv) Ngành
Y tế và (v) Ngành thương mại và du lịch.
Bảng 1.2: Các nhóm nguồn và nguồn xả nước thải
STT Nhóm nguồn/nguồn Thông số ô nhiễm chínhi.Ngành công nghiệp, tiểu thủ công nghiệp và giao thông vận tải1.1 Các cơ sở sản xuất thép và cơ khí Kim loại nặng, dầu mỡ khoáng,
tổng chất rắn lơ lửng (TSS), xianua1.2 Cơ sở sản xuất giấy và bột giấy BOD5, COD, TSS, màu, sunfua,
nhiệt độ1.3 Cơ sở gia công gia công nhựa, phế
liệuBOD5, COD, TSS, tổng nitơ (TN),tổng photpho (TP), tổng coliform
1.4 Các cơ sở chế biến cao su, mủ caosu
BOD5, COD, TN, mùi, amoni, TSS
1.5 Các cơ sở s/x giày, cao su lưu hoá,săm lốp ô tô
BOD5, COD, TSS
1.6 Các cơ sở chế biến gỗ và sản xuấthàng mỹ nghệ
COD, BOD5, TSS
1.7 Các cơ sở sản xuất gốm sứ Kim loại nặng, độ đục, nhiệt độ,TSS, F-
1.8 Các cơ sở sản xuất điện bằng nhiệtđiện, thuỷ điện
TSS, COD, kim loại nặng
1.9 Các cơ sở sửa chữa ô tô, xe máy BOD5, COD, kim loại nặng, dầumỡ khoáng, tổng coliform
1.10 Các cơ sở sửa chữa tàu thuỷ BOD5, kim loại nặng, dầu, tổngcoliform
1.11 Các Khu công nghiệp, Khu KT-TM Lao Bảo
BOD5, COD, TSS
Đồ án môn học: Xử lý nước cấpThiết kế hệ thống xử lý nước cấp sử dụng nguồn nước ngầm cho khu dân cư
SVTH: Võ Hùng CườngGVHD: Biện Văn Tranh 16
ii. Ngành chế biến nông sản, thực phẩm và nuôi trồng thuỷ sản2.1 Các cơ sở chế biến tinh bột sắn BOD5, COD, TSS, tổng coliform,
xianua, amoni, clo dư, TN, TP,sunfua, mùi
2.2 Các cơ sở chế biến cà phê BOD5, COD, TSS, coliform2.3 Các cơ sở giết mổ gia súc, gia cầm BOD5, TSS, tổng coliform, độ
màu, mùi, TN, TP2.4 Các cơ sở, trang trại chăn nuôi tập
trungBOD5, TSS, TN, TP, tổngcoliform, sunfua
2.5 Các cơ sở nuôi trồng và chế biếnthuỷ sản
BOD5 , COD, TN, TP, TSS, tổngcoliform, amoni, dầu mỡ
2.6 Các kho chứa hóa chất bảo vệthực vật (HCBVTV) chưa đượcxử lý
Tổng HCBVTV nhóm clo, phenol
iii. Ngành khai thác khoáng sản và vật liệu xây dựng3.1 Các cơ sở khai thác vật liệu xây
dựngChất rắn lơ lửng, kim loại nặng,TSS
3.2 Các cơ sở khai thác quặng titan,khai thác nước ngầm, nước mặt
Kim loại nặng, dầu mỡ khoáng,TSS, xianua
3.3 Các cơ sở sản xuất gạch, ngói, đá TSS, kim loại nặngiv. Ngành Y tế4.1 Bệnh viện đa khoa tỉnh, bệnh viện
đa khoa các huyện và thị xãBOD5, TN, TP, tổng coliform
4.2 Các trạm y tế xã phường. BOD5, TN, TP, tổng coliformv. Ngành thương mại và du lịch
Nhà hàng, khách sạn BOD5, TN, TP, tổng coliform,nhiệt độ
Đồ án môn học: Xử lý nước cấpThiết kế hệ thống xử lý nước cấp sử dụng nguồn nước ngầm cho khu dân cư
SVTH: Võ Hùng CườngGVHD: Biện Văn Tranh 17
CHƯƠNG II
TỔNG QUAN VỀ PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ NƯỚCMẶT
2.1) CÁC CÔNG TRÌNH THU NƯỚCMẶT
Thường đó là công trình thu nước sông, được đặt ở đầu nguồn nước, phía trên khu
dân cư và khu công nghiệp theo chiều chảy của sông. Vị trí hợp lý nhất là nơi bờ sông
và lòng sông ổn định có điều kiện địa chất công trình tốt, có đủ độ sâu cần thiết để lấy
nước trực tiếp từ sông không cần phải dẫn đi xa. Thường công trình thu được bố trí ở
phía lõm của bờ sông, tuy nhiên phía lõm thường bị sói lở nên cần phải gia cố bờ.
Các công trình thu nước sông thường chia ra các loại sau đây:
- Công trình thu nước bờ sông.
- Công trình thu nước lòng sông.
- Công trình thu nước hình đấu.
Hình 2.1: Công trình thu nước bờ sông
Hình 2.2: Công trình thu nước lòng sông
Đồ án môn học: Xử lý nước cấpThiết kế hệ thống xử lý nước cấp sử dụng nguồn nước ngầm cho khu dân cư
SVTH: Võ Hùng CườngGVHD: Biện Văn Tranh 18
2.2) CÁC CÔNG TRÌNH VẬN CHUYỂN NƯỚCMẶT
Các công trình vận chuyển nước thường là các trạm bơm. Gồm trạm bơm cấp I và
trạm bơm cấp II.Trạm bơm cấp I có nhiệm vụ đưa nước thô từ công trình thu lên 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 thậm chí
hàng chục kilomet.
Trường hợp sử dụng nguồn nước mặt, trạm bơm cấp I có thể kết 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 dùng cửa thu và ống tự
chảy đến trạm xử lý khi mức nước ở nguồn nước cao hơn cao độ ở trạm 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.
2.3) CÁC PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ NƯỚC MẶT
2.3.1) 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 thuận
lợi cho các quá trình tự làm sạch như: lắng bớt cặn lơ lửng, giảm lượng vi trùng do tác
động của các điều kiện môi trường, thực hiện các phản ứng oxy hóa do tác dụng của
oxy hòa tan trong nước, và làm nhiệm vụ điều hòa lưu lượng giữa dòng chảy từ nguồn
nước vào và lưu lượng tiêu thụ do trạm bơm nước thô bơm cấp cho nhà máy xử lý
nước.
b) Lắng
Bể lắng có nhiệm vụ làm sạch sơ bộ trước khi đưa nước vào bể lọc để hoàn thành
quá trình làm trong nước. Theo chiều dòng chảy, bể lắng được phân thành: bể lắng
ngang, bể lắng đứng, bể lắng lớp mỏng và bể lắng trong có lớp cặn lơ lửng. Trong bể
lắng ngang, dòng nước thải chảy theo phương ngang qua bể với vận tốc không lớn hơn
16,3 mm/s. Các bể lắng ngang thường được sử dụng khi lưu lượng nước lớn hơn 3.000
m3/ngày. Đối với bể lắng đứng, nước chuyển động theo phương thẳng đứng từ dưới
Đồ án môn học: Xử lý nước cấpThiết kế hệ thống xử lý nước cấp sử dụng nguồn nước ngầm cho khu dân cư
SVTH: Võ Hùng CườngGVHD: Biện Văn Tranh 19
lên đến vách tràn với vận tốc 0,3-0,5 mm/s. Hiệu suất lắng của bể lắng đứng thường
thấp hơn bể lắng ngang từ 10 đến 20%.
Bể lắng đứng
Nguyên lý hoạt động
Trong bể lắng đứng nước chuyển động theo phương thẳng đứng từ dưới lên trên,
còn các hạt rơi ngược chiều với chiều chuyển động của dòng nước từ trên xuống. Khi
xử lý nước không dùng chất keo tụ, các hạt cặn có tốc độ rơi lớn hơn tốc độ dâng của
dòng nước sẻ lắng xuống được. Còn các hạt có tốc độ rơi nhỏ hơn hoặc bằng tốc độ
dâng của dòng nước sẻ chỉ lơ lửng hoặc bị cuốn theo dòng nước lên phía trên bể.
Khi sử dụng nước có chất keo tụ, tức là trong nước chứa các hạt kết dính, thì ngoài
các hạt cặn có tốc độ rơi ban đầu lớn hơn tốc độ rơi của dòng nước lắng xuống được,
còn các hạt cặn khác cũng lắng xuống được. Tuy nhiên hiệu quả trong lắng đứng
không chỉ phụ thuộc vào chất keo tụ, mà còn phụ thuộc vào sự phân bố đều của dòng
nước đi lên và chiều cao vùng lắng phải đủ lớn thi các hạt cặn mới kết dính với nhau
đươc.
Hình 2.3: Bể lắng đứng
Bể lắng lớp mỏng có cấu tạo giống như bể lắng ngang thông thường, nhưng khác
với bể lắng ngang là trong vùng lắng của bể lắng lớp mỏng được đặt thêm các bản
Đồ án môn học: Xử lý nước cấpThiết kế hệ thống xử lý nước cấp sử dụng nguồn nước ngầm cho khu dân cư
SVTH: Võ Hùng CườngGVHD: Biện Văn Tranh 20
vách ngăn bằng thép không gỉ hoặc bằng nhựa. Các bản vách ngăn này nghiêng một
góc 450 ÷ 600 so với mặt phẳng nằm ngang và song song với nhau.
Do có cấu tạo thêm các bản vách ngăn nghiêng, nên bể lắng lớp mỏng có hiệu suất
cao hơn so với bể lắng ngang. Diện tích bể lắng lớp mỏng giảm 5,26 lần so với bể lắng
ngang thuần túy. Bể lắng trong có lớp cặn lơ lửng có ưu điểm là không cần xây dựng
bể phản ứng, bởi vì quá trình phản ứng và tạo bông kết tủa xảy ra trong điều kiện keo
tụ tiếp xúc, ngay trong lớp cặn lơ lửng của bể lắng.
Hiệu quả xử lý cao hơn các bể lắng khác và tốn ít diện tích xây dựng hơn. Tuy
nhiên, bể lắng trong có cấu tạo phức tạp, kỹ thuật vận hành cao. Vận tốc nước đi từ
dưới lên ở vùng lắng nhỏ hơn hoặc bằng 0,85 mm/s và thời gian lưu nước khoảng
1,5 – 2 giờ.
Bể lắng ngang
Nguyên lý hoạt động
Nước vào hệ thông phân phối các hạt cặn lớn lắng xuống, nước sẻ đi qua vách
hướng dòng ngăn chuyển động rối của nước vào vùng lắng tại đây các hạt cặn nhỏ sẻ
lắng xuống từ từ. Nước trên bề mặt là nước sạch sẻ được thu lại qua ống thu nước bề
mặt
Hình 2.4: Bể lắng ngang
Đồ án môn học: Xử lý nước cấpThiết kế hệ thống xử lý nước cấp sử dụng nguồn nước ngầm cho khu dân cư
SVTH: Võ Hùng CườngGVHD: Biện Văn Tranh 21
Bể lắng ly tâm
Nguyên lý hoạt động
Nước cần xử lý theo ống trung tâm vào giửa ngăn phân phối, rồi được phân phối
vào vùng lắng. Trong vùng lắng nước chuyển động chậm dần từ tâm bể ra ngoài. Ở
đây cặn được lắng xuống đáy nước trong thì được thu vào máng vòng và theo đường
ống sang bể lọc. Để thu bùn có thiết bị gạt gồm dầm chuyển động theo ray vòng tròn
dầm reo giàn cào bằng thép có các bàn gạt ở phía dưới. nhở những bàn gạt này, cặn
lắng ở đáy được dẩn vào phểu và xã ra ngoài theo ống cặn
Hình 2.5: Bể lắng ly tâm
c) Lọc
Bể lọc được dùng để lọc một phần hay toàn bộ cặn bẩn có trong nước tùy thuộc vào
yêu cầu đối với chất lượng nước của các đối tượng dùng nước. Quá trình lọc nước là
cho nước đi qua lớp vật liệu lọc với một chiều dày nhất định đủ để giữ lại trên bề mặt
hoặc giữa các khe hở của lớp vật liệu lọc các hạt cặn và vi trùng có trong nước. Sau
một thời gian làm việc, lớp vật liệu lọc bị chít lại, làm tăng tổn thất áp lực, tốc độ lọc
giảm dần. Để khôi phục lại khả năng làm việc của bể lọc, phải thổi rửa bể lọc bằng
nước hoặc gió, nước kết hợp để loại bỏ cặn bẩn ra khỏi lớp vật liệu lọc. Tốc độ lọc là
lượng nước được lọc qua một đơn vị diện tích bề mặt của bể lọc trong một đơn vị thời
gian (m/h). Chu kỳ lọc là khoảng thời gian giữa hai lần rửa bể lọc T (h).
Đồ án môn học: Xử lý nước cấpThiết kế hệ thống xử lý nước cấp sử dụng nguồn nước ngầm cho khu dân cư
SVTH: Võ Hùng CườngGVHD: Biện Văn Tranh 22
Để thực hiện quá trình lọc nước có thể sử dụng một số loại bể lọc có nguyên tắc làm
việc, cấu tạo lớp vật liệu lọc và thông số vận hành khác nhau. Thiết bị lọc có thể được
phân loại theo nhiều cách khác nhau: theo đặc tính như lọc gián đoạn và lọc liên tục;
theo dạng của quá trình như làm đặc và lọc trong; theo áp suất trong quá trình lọc như
lọc chân không (áp suất 0,085 MPa), lọc áp lực (từ 0,3 đến 1,5 MPa) hay lọc dưới áp
suất thủy tĩnh của cột chất lỏng; …Trong các hệ thống xử lý nước công suất lớn không
cần sử dụng các thiết bị lọc áp suất cao mà dùng các bể lọc với vật liệu lọc dạng hạt.
Vật liệu lọc có thể sử dụng là cát thạch anh, than cốc, hoặc sỏi nghiền, thậm chí cả
than nâu hoặc than gỗ. Việc lựa chọn vật liệu lọc tùy thuộc vào loại nước thải và điều
kiện địa phương.
Hình 2.6: Bể lọc chậm
Quá trình lọc xảy ra theo những cơ chế sau:
- Sàng lọc để tách các hạt rắn hoàn toàn bằng nguyên lý cơ học;
- Lắng trọng lực;
- Giữ hạt rắn theo quán tính;
- Hấp phụ hóa học; Hấp phụ vật lý;
- Quá trình dính bám;
Đồ án môn học: Xử lý nước cấpThiết kế hệ thống xử lý nước cấp sử dụng nguồn nước ngầm cho khu dân cư
SVTH: Võ Hùng CườngGVHD: Biện Văn Tranh 23
- Quá trình lắng tạo bông
Thiết bị lọc với lớp hạt có thể được phân loại thành thiết bị lọc chậm, thiết bị lọc
nhanh, thiết bị lọc hở và thiết bị lọc kín. Chiều cao lớp vật liệu lọc trong thiết bị lọc hở
dao động trong khoảng 1-2 m và trong thiết bị lọc kín từ 0,5 – 1 m.
2.3.2) Phương pháp hóa lý
a) 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 hòa
tan ở dạng hợp chất hữu cơ, oxy hóa mangan hòa tan để tạo thành các kết tủa tương
ứng, oxy hóa các chất hữu cơ để khử màu, ngăn chặn sự phát triển của rong, rêu, phá
hủy tế bào của các vi sinh sản ra chất nhầy nhớt trên mặt bể lọc.
b) Keo Tụ - Tạo Bông
Trong nguồn nước, một phần các hạt thường tồn tại ở dạng các hạt keo mịn phân
tán, kích thước của hạt thường dao động trong khoảng 0,1 đến 10 m. Các hạt này
không nổi cũng không lắng, và do đó tương đối khó tách loại. Vì kích thước hạt nhỏ,
tỷ số diện tích bề mặt và thể tích của chúng rất lớn nên hiện tượng hóa học bề mặt trở
nên rất quan trọng. Theo nguyên tắc, các hạt nhỏ trong nước có khuynh hướng keo tụ
do lực hút VanderWaals giữa các hạt. Lực này có thể dẫn đến sự dính kết giữa các hạt
ngay khi khoảng cách giữa chúng đủ nhỏ nhờ va chạm. Sự va chạm xảy ra do chuyển
động Brown và do tác động của sự xáo trộn.
Tuy nhiên, trong trường hợp phân tán keo, các hạt duy trì trạng thái phân tán nhờ
lực đẩy tĩnh điện vì bề mặt các hạt mang tích điện, có thể là điện tích âm hoặc điện tích
dương nhờ sự hấp thụ có chọn lọc các ion trong dung dịch hoặc sự ion hóa các nhóm
hoạt hóa. Trạng thái lơ lửng của các hạt keo được bền hóa nhờ lực đẩy tĩnh điện. Do
đó, để phá tính bền của hạt keo cần trung hòa điện tích bề mặt của chúng, quá trình
này được gọi là quá trình keo tụ. Các hạt keo đã bị trung hòa điện tích có thể liên kết
với những hạt keo khác tạo thành bông cặn có kích thước lớn hơn, nặng hơn và lắng
Đồ án môn học: Xử lý nước cấpThiết kế hệ thống xử lý nước cấp sử dụng nguồn nước ngầm cho khu dân cư
SVTH: Võ Hùng CườngGVHD: Biện Văn Tranh 24
xuống, quá trình này được gọi là quá trình tạo bông. Quá trình thủy phân các chất keo
tụ và tạo thành bông cặn xảy ra theo các giai đoạn sau:
Me3+ + HOH = Me(OH)2+ + H+
Me(OH)2+ + HOH = Me(OH)+ + H++ Me(OH)++ HOH Me(OH)3 + H+
Me3+ + HOH = Me(OH)3 + 3H+
Những chất keo tụ thường dùng nhất là các muối sắt và muối nhôm như: Al2(SO4)3,
Al2(SO4)2.18H2O, NaAlO2, Al2(OH)5Cl, Kal(SO4)2.12H2O, NH4Al(SO4)2.12H2O,
FeCl3, Fe2(SO4)2.2H2O, Fe2(SO4)2.3H2O, Fe2(SO4)2.7H2O.
Hình 2.7: Quá trình keo tụ và tạo bông
b1) Muối Nhôm
Trong các loại phèn nhôm, Al2(SO4)3 được dùng rộng rãi nhât do có tính hòa tan tốt
trong nước, chi phi thấp và hoạt động có hiệu quả trong khoảng pH = 5,0 – 7,5. Quá
trình điện ly và thủy phân Al2(SO4)3 xảy ra như sau:
Al3++ H2O = AlOH2++ H+
AlOH+ + H2O = Al(OH)2++ H+
Al(OH)2++ H2O = Al(OH)3(s) + H+
Al(OH)3 + H2O = Al(OH)4-+ H+
Đồ án môn học: Xử lý nước cấpThiết kế hệ thống xử lý nước cấp sử dụng nguồn nước ngầm cho khu dân cư
SVTH: Võ Hùng CườngGVHD: Biện Văn Tranh 25
Ngoài ra, Al2(SO4)3 có thể tác dụng với Ca(HCO3)2 trong nước theo phương trình
phản ứng sau: Al2(SO4)3 + 3Ca(HCO3)2 = Al(OH)3 + 3CaSO4 + 6CO2
Trong phần lớn các trường hợp, người ta sử dụng hỗn hợp NaAlO2 và Al2(SO4)3
theo tỷ lệ (10:1) – (20:1).
Phản ứng xảy ra như sau:
6NaAlO2 + Al2(SO4)3 = 12H2O 8Al(OH)3 + 2Na2SO4
Việc sử dụng hỗn hợp muối trên cho phép mở rộng khoảng pH tối ưu của môi
trường cũng như tăng hiệu quả quá trình keo tụ tạo bông.
b2) Muối Sắt
Các muối sắt được sử dụng làm chất keo tụ có nhiều ưu điểm hơn so với các muối
nhôm do:
- Tác dụng tốt hơn ở nhiệt độ thấp;
- Có khoảng giá trị pH tối ưu của môi trường rộng hơn;
- Có thể khử mùi H2S.
Tuy nhiên, các muối sắt cũng có nhược điểm là tạo thành phức hòa tan có màu do
phản ứng của ion sắt với các hợp chất hữu cơ. Quá trình keo tụ sử dụng muối sắt xảy
ra do các phản ứng sau:
FeCl3 + 3H2O Fe(OH)3 = HCl+Fe2(SO4)3 + 6H2O+Fe(OH)3 + 3H2SO4
Trong điều kiện kiềm hóa:
2FeCl3 + 3Ca(OH)2+ Fe(OH)3 = 3CaCl2+FeSO4+ 3Ca(OH)2 2Fe(OH)3 + 3CaSO4
b3) Chất Trợ Keo Tụ
Để tăng hiệu quả quá trình keo tụ tạo bông, người ta thường sử dụng các chất trợ
keo 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).
Đồ án môn học: Xử lý nước cấpThiết kế hệ thống xử lý nước cấp sử dụng nguồn nước ngầm cho khu dân cư
SVTH: Võ Hùng CườngGVHD: Biện Văn Tranh 26
Các chất trợ keo tụ tổng hợp thường dùng là polyacrylamit (CH2CHCONH2)n. Tùy
thuộc vào các nhóm ion khi phân ly mà các chất trợ đông tụ có điện tích âm hoặc
dương như polyacrylic acid (CH2CHCOO)n hoặc polydiallyldimetyl-amon.
Hình 2.8: Hóa chất keo tụ
c) Khử trùng nước
Khử trùng nước là khâu bắt buộc trong quá trình xử lý nước ăn uống sinh hoạt.
Trong nước thiên nhiên chứa rất nhiều vi sinh vật và khử trùng. Sau các quá trình xử lý
cơ học, nhất là nước sau khi qua bể lọc, phần lớn các vi trùng đã bị giữ lại.
Song để tiêu diệt hoàn toàn các vi trùng gây bệnh, cần phải tiến hành khử trùng
nước. Hiện nay có nhiều biện pháp khử trùng có hiệu quả như: khử trùng bằng các
chất oxy hóa mạnh, các tia vật lý, siêu âm, phương pháp nhiệt, ion kim loại nặng,…
Đồ án môn học: Xử lý nước cấpThiết kế hệ thống xử lý nước cấp sử dụng nguồn nước ngầm cho khu dân cư
SVTH: Võ Hùng CườngGVHD: Biện Văn Tranh 27
c1) 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 tạo
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 vật và gây phản ứng với men bên
trong 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:
Cl2 + H2O = HOCl + HCl
Hoặc có thể ở dạng phương trình phân ly:
Cl2 + H2O = H+ + OCl- + Cl-
Khi sử dụng Clorua vôi, phản ứng diễn ra như sau:
Ca(OCl)2 + H2O = CaO + 2HOCl +2HOCl 2H+ + 2OCl-
c2) Dùng ozone để khử trùng
Ozone là một chất khí có màu ánh tím ít hòa tan trong nước và rất độc hại đối với
con người. Ơ trong nước, ozone phân hủy rất nhanh thành oxy phân tử và nguyên tử.
Ozone có tính hoạt hóa mạnh hơn Clo, nên khả năng diệt trùng mạnh hơn Clo rất nhiều
lần. Thời gian tiếp xúc rất ngắn do đó diện tích bề mặt thiết bị giảm, không gây mùi vị
khó chịu trong nước kể cả khi trong nước có chứa phênol.
c3) Khử trùng bằng phương pháp nhiệt
Đây là phương pháp khử trùng cổ truyền. Đun sôi nước ở nhiệt độ 1000C có thể
tiêu diệt 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 rất nhỏ. Phương pháp đun sôi nước tuy
đơn giản, nhưng tốn nhiên liệu và cồng kềnh, nên chỉ dùng trong quy mô gia đình.
c4) 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 dụng diệt
trùng rất mạnh. Dùng các đèn bức xạ tử ngoại, đặt trong dòng chảy của nước. Các tia
Đồ án môn học: Xử lý nước cấpThiết kế hệ thống xử lý nước cấp sử dụng nguồn nước ngầm cho khu dân cư
SVTH: Võ Hùng CườngGVHD: Biện Văn Tranh 28
cực tím phát ra sẽ tác dụng lên các phân tử protit của tế bào vi sinh vật, phá vỡ cấu trúc
và mất khả năng trao đổi chất, vì thể chúng sẽ bị tiêu diệt.
Hiệu quả khử trùng chỉ đạt được triệt để khi trong nước không có các chất hữu cơ
và cặn lơ lửng. Sát trùng bằng tia cực tím không làm thay đổi mùi, vị của nước.
c5) Khử trùng bằng siêu âm
Dòng siêu âm với cường độ tác dụng không nhỏ hơn 2W/cm2 trong khoảng thời
gian trên 5 phút có khả năng tiêu diệt toàn bộ vi sinh vật trong nước.
c6) Khử trùng bằng ion bạc
Ion bạc có thể tiêu diệt phần lớn vi trùng có trong nước. Với hàm lượng 2 – 10 ion
g/l đã có tác dụng diệt trùng. Tuy nhiên, hạn chế của phương pháp này là: nếu trong
nước có độ màu cao, có chất hữu cơ, có nhiều loại muối,…thì ion bạc không phát huy
được khả năng diệt trùng.
2.3.3) Các phương pháp khác
a) Các phương pháp làm mềm nước
Có nhiều phương pháp làm mềm nước như phương pháp hóa học, phương pháp
nhiệt, phương pháp trao đổi ion và phương pháp tổng hợp sau đây là một vài biện pháp
cơ bản.
a1) Làm mềm nước bằng phương pháp hóa học
Cơ sở của phương pháp này là đưa hóa chất có khả năng kết hợp với ion Ca2+ và ion
Mg2+ có trong nước tạo ra các kết tủa và loại chúng ra khỏi nước bằng biện pháp lắng,
lọc.
Làm mềm nước bằng vôi Ca(OH)2
Đây là phương pháp thông dụng nhất nhằm khử độ cứng cacsbonat được áp dụng
khi cần giảm cả độ cứng và độ kiềm của nước trình tự các phản ứng xảy ra như sau:
Làm mềm nước bằng vôi kết hợp với sôđa
Đồ án môn học: Xử lý nước cấpThiết kế hệ thống xử lý nước cấp sử dụng nguồn nước ngầm cho khu dân cư
SVTH: Võ Hùng CườngGVHD: Biện Văn Tranh 29
Khi tổng hàm lượng các ion Mg2+ và Ca2+ lớn hơn tổng hàm lượng các ion HCO3-
và CO32-, nếu sử dụng vôi thì khử được độ cứng magie, độ cứng toàn phần không hề
giảm. Để giải quyết vấn đề này người ta phải sử dụng đến sôđa. Quá trình này xảy ra
theo phản ứng sau:
Làm mềm nước bằng trinatriphotphat (Na3PO4)
Phương pháp này được áp dụng khi cần làm mềm nước thật triệt để, mà sử dụng vôi
và sô đa vẫn chưa đem lại được kết quả mong muốn người ta cho trinatriphotphat vào
nước để khử hết các ion và thành muối không tan theo phản ứng sau:
a2) Làm mềm nước bằng phương pháp nhiệt
Cơ sở của phương pháp này là dùng nhiệt để bốc hơi khí cacbonic hòa tan trong
nước. Trạng thái cân bằng của các hợp chất cacbonic sẽ dịch chuyển theo phương trình
sau:
Tuy nhiên khi dun nóng nước chỉ khử được hết khí CO2 và giảm được độ cứng
cacbonat của nước còn CaCO3 vẫn còn tồn tại trong nước.
Riêng đối với ion Mg2+ quá trình khử diễn ra hai bước. ở nhiệt độ thấp đến 180C ta
có phản ứng:
Khi tiếp tục tăng nhiệt độ MgCO3 bị thủy phân theo phản ứng:
Làm mềm nước bằng phương pháp nhiệt thường áp dụng cho xử lý nước nồi hơi, vì
ở đây có thể sử dụng nhiệt dư của nồi hơi.
b) Phương pháp trao đổi ion IE (Ion Exchange)
Trao đổi ion là quá trình lý hóa trong đó các ion chuyển từ pha rắn sang pha lỏng và
ngược lại. Các ion đối ở các nhóm chức mang điện trên bề mặt pha rắn sẽ trao đổi với
các ion cùng dấu trong dung dịch khi tiếp xúc với pha rắn của hạt nhựa.
Phân loại nhựa trao đổi ion:
Nhựa cation axit mạnh (R-H hoặc R-Na)
Trao đổi muối trung tính thành axit tương ứng. Dung dịch hoàn nguyên là HCl và
H2SO4 đối với R-H và NaCl đối với R-Na.
RH + NaCl → RNa + HCl
Đồ án môn học: Xử lý nước cấpThiết kế hệ thống xử lý nước cấp sử dụng nguồn nước ngầm cho khu dân cư
SVTH: Võ Hùng CườngGVHD: Biện Văn Tranh 30
Nhựa cation axit yếu (R-XH)
Trao đổi muối kiềm thành axit yếu tương ứng nhưng không trao đổi với muối trung
tính (NaCl, H2SO4). Nhựa này có nhóm chức Cacboxylic và sử dụng HCl hoặc H2SO4
để hoàn nguyên.
Ca(HCO3) + 2R-H → CaR2 + 2H2CO3
Nhựa anion kiềm mạnh (R-OH hoặc R-Cl)
Chuyển hóa muối trung tính thành các bazơ mạnh tương ứng (NaCl, CaSO4) nếu
hoạt động theo chu trình hydroxit. Nhựa này thường có nhóm chức ammonium. Dung
dịch hoàn nguyên là NaOH cho chu trình OH-, NaCl cho Cl-.
SO42- + 2R-OH → R2SO4 + 2OH-
Nhựa anion kiềm yếu (R-OH):
Trao đổi các axit khoáng tự do như HCl, H2SO4 thành nước nhưng không trao đổi
với các axit phân ly yếu như H2CO3, H2Si03. Dung dịch hoàn nguyên là NaOH và
dung lượng trao đổi khá lớn.
Quá trình trao đổi ion thường được áp dụng cho khử cứng và khử khoáng cho nước
cấp nồi hơi, nước tinh khiết cho công nghiệp thực phẩm, dược phẩm, xử lý các ion gây
độc như NO3-, NO2- hoặc xử lý nước thải chứa các kim loại nặng như đồng (Cu), chì
(Pb), kẽm (Zn), crom (Cr), và Amonia (NH3) trong công nghiệp xi mạ, hóa chất để thu
hồi các kim loại có giá trị kinh tế.
Tuy nhiên, khi áp dụng phương pháp này để khử mặn sẽ không hiệu quả kinh tế
bằng phương pháp thẩm thấy ngược (RO) và điện thẩm tích.Khử muối của nước bằng
phương pháp trao đổi ion tức là lọc qua bể lọc H-cationit và OH-anionit.
Khi lọc nước qua bể lọc H - cationit, các muối hòa tan trong nước sẽ trao đổi cation
với các ion H+ và tạo ra các acid tương ứng.
RH + NaCl → RNa + HCl
2RH + Na2SO4 → 2RNa + H2SO4
2RH + Ca(HCO3)2 → R2Ca +2CO2 + 2H2O
Khi lọc tiếp qua bể lọc OH-anionit, các hạt anionit này sẽ trao đổi với các anion của
các acid mạnh trong nước như Cl-, SO42- và nhả vào nước một lượng tương đương ion
OH-.
Đồ án môn học: Xử lý nước cấpThiết kế hệ thống xử lý nước cấp sử dụng nguồn nước ngầm cho khu dân cư
SVTH: Võ Hùng CườngGVHD: Biện Văn Tranh 31
[An]OH + HCl → [An]Cl + 2H2O
2[An]OH + H2SO4 → [An]2SO4 + 2H2O
Đồ án môn học: Xử lý nước cấpThiết kế hệ thống xử lý nước cấp sử dụng nguồn nước ngầm cho khu dân cư
SVTH: Võ Hùng CườngGVHD: Biện Văn Tranh 32
CHƯƠNG III
ĐỀ XUẤT CÔNG NGHỆ XỬ LÝ VÀ TÍNH TOÁN CÔNG TRÌNH
ĐƠN VỊ
3.1) CƠ SỞ LỰA CHỌN CÔNG NGHỆ
Lý do lựa chọn công nghệ dựa vào:
- Công suất trạm xử lý.
- Mức độ cần thiết xử lý nước cấp: sinh hoạt, lò hơi
- Thành phần và đặc tính của nước mặt: độ đục, độ màu,…
- Tiêu chuẩn xả thải vào nguồn nước QCVN 01:2009/BYT
- Hiệu quả quá trình, phương pháp xử lý, khả năng ứng dụng cao hay thấp
- Diện tích khu dất dự kiến xây dựng trạm xử lý và đặc điểm địa chất thủy văn
khu vực xây dựng trạm xử lý nước cấp: có phù hợp với công nghệ đưa ra hay không.
- Quy mô và xu hướng phát triển trong tương lai của khu chung cư: như có thêm
khu công nghiệp, nhà máy,…
- Yêu cầu về năng lượng, hóa chất, các thiết bị sẵn có trên thị trường: cần phải
nhanh chóng,…
- Các chỉ tiêu kinh tế
- Các vấn đề vận hành, xử lý, kiểm tra,…
- Các vấn đề khác.
Đồ án môn học: Xử lý nước cấpThiết kế hệ thống xử lý nước cấp sử dụng nguồn nước ngầm cho khu dân cư
SVTH: Võ Hùng CườngGVHD: Biện Văn Tranh 33
Đề tài của đồ án: Thiết kế hệ thống xử lí nước cấp sử dụng nước mặt cho khu dân
cư A sau 20 năm.
Bảng 3.1: Số liệu chất lượng nước nguồn
STT CHỈ TIÊU ĐƠN VỊ GÍA TRỊ QCVN 01:2009/BYT
1 pH - 6,5 6,5 - 8,5
2 Chất rắn lơ lững (SS) mg/L 60 -
3 Độ đục NTU 45 2
4 Độ màu mg/L 90 15
5 Amoni mg/L 0,2 -
6 Sắt tổng cộng mg/L 0,05 -
7 Độ cứng tính theoCaCO3 mg/L 103 -
8 Coliform tổng số Vi khuẩn/100ml 6000 0
Chất lượng nguồn nước xử lý và lựa chọn công nghệ:
Thông số thiết kế:
- pH : 6,5
- Độ đục : 45 NTU
- Độ màu : 90 Pt-Co
- Colifrom tổng số : 6000 Vi khuẩn/100ml
- Các chỉ tiêu khác đều nằm trong quy phạm cho phép dựa vào QCVN
01:2009/BYT.
Nhận xét về chất lượng nguồn nước mặt thông qua các chỉ tiêu trên cho thấy: nguồn
nước có độ đục, độ màu cao cần xử lý, là nguồn nước bị ô nhiểm có hàm lường vi sinh
vật vượt quá quy định.
Đồ án môn học: Xử lý nước cấpThiết kế hệ thống xử lý nước cấp sử dụng nguồn nước ngầm cho khu dân cư
SVTH: Võ Hùng CườngGVHD: Biện Văn Tranh 34
3.2) TOÁN SỐ DÂN VÀ LƯU LƯỢNG CẤP NƯƠC CHO KHU DÂN CƯ A
3.2.1) Tính toán số dân
Áp dụng công thức Euler cải tiến:
(N*i+1) = N + N * r
(Ni+0,5) = [(N*i+1) + N]/2
(Ni+1) = (Ni+0,5)* r + N
(Tài liệu giáo trình quản lý và xử lý chất thải rắn của PGS.TS Nguyễn Văn Phước)
Số dân hiện tại năm 2012 là N = 3195 người
Tương tự ta có :
Bảng 3.2: Số dân ở các năm trong tương lai
STT Năm Tốc độ tăngtrưởng (r)
Số dân sau mộtnăm(N*i+1)
Số dân saunửa năm(Ni+0,5)
Số dân tăngtrưởng saumột năm(Ni+1)
1 2013 3% 3291 3243 32922 2014 3% 3391 3342 33933 2015 3% 3494 3443 34964 2016 3% 3601 3548 36025 2017 3% 3710 3656 37126 2018 2.5% 3805 3758 38067 2019 2.5% 3901 3854 39028 2020 2.5% 4000 3951 40019 2021 2.5% 4101 4051 410210 2022 2.5% 4205 4154 420611 2023 2.8% 4324 4265 432612 2024 2.8% 4447 4386 444813 2025 2.8% 4573 4511 457514 2026 2.8% 4703 4639 470515 2027 2.8% 4836 4770 483816 2028 2.8% 4974 4906 497617 2029 2.8% 5115 5045 511718 2030 2.8% 5260 5188 526219 2031 2.8% 5409 5336 541120 2032 2.8% 5563 5487 5565
Đồ án môn học: Xử lý nước cấpThiết kế hệ thống xử lý nước cấp sử dụng nguồn nước ngầm cho khu dân cư
SVTH: Võ Hùng CườngGVHD: Biện Văn Tranh 35
Hệ thống xử lý chia làm hai giai đoạn:
Giai đoạn 1: 2013 – 2024:
Giai đoạn 2: 2024 – 2032:
Đề suất công trình xử lý cho giai đoạn 1 từ năm 2013 – 2024:
Vậy số dân tính sao 12 năm là 4448 người
Khu dân cư A ở đô thị loại I nên dựa vào bảng 3.1 TCXDVN 33:2006. Cấp nước -mạng lưới đường ống và công trình tiêu chuẩn thiết kế:
Tiêu chuẩn cấp nước sinh hoạt là 200 (l/người.ngày)
Tỷ lệ dân số được cấp nước là 99% 0,99
3.2.1) Lưu lượng nước cấp cho khu dân cưa) Lưu lượng nước cấp cho sinh hoạt là:
Qsh=
Trong đó:
- q: tiêu chuẩn cấp nước sinh hoạt (lấy theo TCXD 33:2006)
- N: số dân tính toán ứng với tiêu chuẩn cấp nước
- f: tỷ lệ dân được cấp nước (lấy theo TCXD 33:2006)
Qsh = = 880,784 m3/ng
b) Lượng nước phục vụ công cộng:
Qcc= 10% Qsh=10% x 880,784 = 88,078 m3/ng
c) Lượng nước phục vụ công nghiệp dịch vụ:
Qdv= 10%Qsh =10% x 880,784 = 88,078 m3/ng
d) Lượng nước cấp thất thoát:
Qtt = 17%(Qsh + Qcc + Qdv)
= 0.17 x (880,784 + 88,078 +88,078) = 179,68 m3/ng
e) Lượng nước yêu cầu riêng của nhà máy xử lý:
Đồ án môn học: Xử lý nước cấpThiết kế hệ thống xử lý nước cấp sử dụng nguồn nước ngầm cho khu dân cư
SVTH: Võ Hùng CườngGVHD: Biện Văn Tranh 36
Qr = 7% (Qsh+ Qcc+ Qdv+ Qtt)
= 0.07 x (880,784 + 88,078 + 88,078 + 179,68) = 86,563 m3/ng
f) Lượng nước dự phòng cho phát triển công nghiệp, dân cư và các
lượng nước khác:
Qdp= 10%Qsh = 10% x 880,784 = 88,078m3/ng
g) Lưu lượng trung bình ngày tính toán:
Q tt ngày = Qsh + Qtt + Qcc+ Qdv+ Qr + Qdp
= (880,784 + 88,078+ 88,078+ 179,68+ 86,563 + 88,078)
= 1411,262 m3/ngđ
h) Lưu lượng nước tính toán trong ngày dùng nước nhiều nhất:
Q max.ngày = Q tt ngày x K max = 1411,262 x 1,2 = 1694 m3/ng = 70,563 m3/ng
Chọn Q max.ngày = 1700 m3/ngđ = 71 m3/h
Vậy: lưu lượng để cấp cho số dân này là 1700 m3/ngđ = 71 m3/h
i) Lưu lượng nước tính toán trong ngày dùng nước ít nhất:
Q min.ngày = Q tt ngày x K min = 1411,262 x 0,8 = 1129,01 m3/ng
Trong đó:
Đối với các thành phố có qui mô lớn, nằm trong vùng có điều kiện khí hậu khônóng quanh năm (như: Thành phố Hồ Chí Minh, Đồng Nai, Vũng Tàu,…), có thể ápdụng ở mức:
Kngày max = 1,1 1,2
Kngày min = 0,8 0,9
K: hệ số dùng nước không điều hòa
Đồ án môn học: Xử lý nước cấpThiết kế hệ thống xử lý nước cấp sử dụng nguồn nước ngầm cho khu dân cư
SVTH: Võ Hùng CườngGVHD: Biện Văn Tranh 37
3.3) ĐỀ XUẤT PHƯƠNG ÁN XỬ LÝ
a) Phương án 1:
a1) Sơ đồ
Nước rửa lọc
Hình 3.1 Sơ đồ công nghệ 1
Châm Clo khửtrùng
Chất keo tụ,tạo bông
Trạm bơm cấp 2
Mạng lưới cấp nước
Bể lọc chậm
Bể chứa nước sạch
Nướcrửangược
Bể trộn cơ khí
Bể keo tụ, tạo bông
Bể lắng ngangHồ chứabùn
Xử lý theoquy định
Công trình thu nước
Nước tách bùn
Nguồn
Cặn
Chú thích:
Đường nước :
Đường hóa chất:
Đường thải :
Đồ án môn học: Xử lý nước cấpThiết kế hệ thống xử lý nước cấp sử dụng nguồn nước ngầm cho khu dân cư
SVTH: Võ Hùng CườngGVHD: Biện Văn Tranh 38
b) Phương án 2:
b1) Sơ đồ
Chú thích:
Đường nước :
Đường hóa chất:
Đường thải :
Nước rửa lọc
Hình 3.2 Sơ đồ công nghệ 2
Hồ chứ bùn
Công trình thu nước
Nước tách bùn
Nướcrửangược
Chất keo tụ,tạo bông
Châm Clo khửtrùng
Trạm bơm cấp 2
Mạng lưới cấp nước
Bể lọc nhanh
Bể chứanước sạch
Bể trộn cơ khí
Bể keo tụ, tạo bông
Nguồn
Bùn thu xử lýtheo quy định
Bể lắng đứng
Bùn lắng
Đồ án môn học: Xử lý nước cấpThiết kế hệ thống xử lý nước cấp sử dụng nguồn nước ngầm cho khu dân cư
SVTH: Võ Hùng CườngGVHD: Biện Văn Tranh 39
c) Thuyết minh sơ đồ
Nguồn nước được công trình thu nước lòng sông bơm vào bể trộn cơ khí. Trước
công trình thu nước có đặt song chắn rác. Song chắn rác có nhiệm vụ loại trừ vật nổi,
vật trôi lơ lửng trong dòng nước để bảo vệ các thiết bị (máy bơm) và nâng cao hiệu
quả làm sạch của các công trình xử lý đơn vị như làm giảm hàm lượng cặn và độ màu
của nước.
Tại bể trộn cơ khí: cho thêm hóa chất keo tụ trợ lắng PAC hoặc Polymer, bể trộn
làm cho hóa chất keo tụ tạo bông được hòa trộn hoàn toàn và ổn định hơn. Sau đó
nước được chuyển qua bể keo tụ tạo bông. Các hạt keo mịn phân tán vào trong nước
và kết dính với các hợp chất trong nước tạo bông có thể lắng được. Tạo điều kiện
thuận lợi cho quá trình lắng được diển ra nhanh hơn tại bể lắng.
Nước từ bể keo tụ tạo bông qua bể lắng tại đây: các bông cặn lắng xuống đáy dưới
tác dụng trọng lực, lượng bùn ở bể lắng được bơm ra ngoài vào hồ chứa bùn. Bùn này
được lắng và nén lại sau đó đem đi xử lý theo quy định có thể làm phân bón, than hoạt
tổ ong,… còn nước phía trên được chuyển cho trở lại bể lắng.
Sau đó nước chảy qua bể lọc. Trong bể lọc có lớp cát lớn, cát nhỏ và than hoạt tính.
Qua bể lọc nước sẽ được khử mùi và cát hạt cặn lơ lững không lắng được giữ lại, loại
bỏ vi khuẩn, màu sắc, độ đục.
Nước sau khi lọc là nước đã sạch gần như hoàn toàn sau đó được bơm qua bể chứa
nước sạch. Ta thêm hóa chất Clorine nhằm ngăn ngừa sự xuất hiện, sinh sản của vi
trùng, vi tảo… và ngăn ngừa sự bám dính bám của chúng lên thành bể chứa nước sạch.
Nước sạch được phân phối vào mạng lưới qua sử dụng qua trạm bơm cấp 2.
Đồ án môn học: Xử lý nước cấpThiết kế hệ thống xử lý nước cấp sử dụng nguồn nước ngầm cho khu dân cư
SVTH: Võ Hùng CườngGVHD: Biện Văn Tranh 40
3.4) PHÂN TÍCH PHƯƠNG ÁN XỬ LÝ
Bảng 3.3: So sánh 2 công nghệ
Ưu điểm Nhược đểm
Phươngán 1
Bể lắngngang
Dễ thu cặn và cặn thu được cónồng độ cao
Chỉ sử dụng cho những trạmcó công suất nhỏ(đến 3000m3 /ngày đêm)Yêu cầu nhiều về chiều sâu
Bể lọcchậm
Hiệu quả lọc caoCấu tạo và quản lý đơn giản, giáthành thấpKhông đòi hỏi người vận hànhcó tay nghề cao, không tốn nănglượng
Tốn diện tích xây dựngKhông áp dụng cho các nhàmáy công suất lớn
Phươngán 2
Bể lắngđứng
Sử dụng cho các trạm có côngsuất lớn ( < 3000m3/ngày đêm)Hiệu quả lắng tốt
Khó thu cặn
Bể lọcnhanh
Tiết kiệm thời gian lọc 2-15m/hPhù hợp cho các trạm có côngsuất lớnĐáp ứng nhanh các yêu cầu sửdụng nguồn nước ngay
Sau khi rửa lọc, hiệu quả lọcbị giảmĐáp ứng độ sạch không cao
Chọn phương án 2
Vì phương án 2 đáp ứng nhu cầu của về công nghệ và diện tích tiết kiệm hơn cũng
như các tiêu chuẩn đặt ra.
Đồ án môn học: Xử lý nước cấpThiết kế hệ thống xử lý nước cấp sử dụng nguồn nước ngầm cho khu dân cư
SVTH: Võ Hùng CườngGVHD: Biện Văn Tranh 41
3.5) TÍNH TOÁN CÔNG TRÌNH XỬ LÝ
3.5.1) Bể trộn cơ khí
Bảng 3.4 Các thông số tham khảo thiết kế bể trộn cơ khí
Thông số Đơn vị Giá trị
Hình dạng Hình vuông
Hình tròn
Tỉ lệ chiều cao và chiều rộng H : B m 2 : 1
Thời gian lưu nước giây 45 – 90
Cường độ khuấy trộn theo gradient
tốc độ
s-1 500 – 1500
(Nguồn: Tiêu chuẩn XDVN 33:2006, Nhà xuất bản Xây dựng, Hà Nội, 2006)
Chọn thời gian lưu nước là 90 giây.
Gradient tốc độ là 700 s-1
Nhiệt độ nước là 20oC
Lưu lượng nước 1700 m3/ngày.đêm = 71m3/h
a) Kích thước bể :
Thể tích bể trộn:
V = tQ = 90360071
= 1,78 m3
Chọn bể trộn hình vuông
Tỉ lệ chiều cao và chiều rộng H : B = 2 : 1 H = 2B
Chiều rộng bể:
Ta có : V = H B B = 2B B B = 2B3
B = 3
2V = 3
278,1 = 0,96 m Chọn B = 1 m
Đồ án môn học: Xử lý nước cấpThiết kế hệ thống xử lý nước cấp sử dụng nguồn nước ngầm cho khu dân cư
SVTH: Võ Hùng CườngGVHD: Biện Văn Tranh 42
Chiều cao bể:
H = 2B H = 2 1 = 2 m
Chọn chiều cao bảo vệ Hbảo vệ= 0,5 m (TCXD 33:2006: 0,3 – 0,5m)
Hthực = H + Hbảo vệ= 2 + 0,5 = 2,5 m
Vậy kích thước thật của bể trộn:
Chiều dài chiều rộng chiều cao = B L H = 1 0,8 2,5 (m)
b) Thiết bị khuấy trộn:
Ống dẫn nước vào ở đáy bể, dung dịch phèn cho vào ngay cửa ống dẫn vào bể,
nước đi từ dưới lên trên theo ống dẫn sang bể tạo bông.
Dùng máy khuấy tuabin 4 cánh nghiêng góc 45o hướng lên trên để đưa nước từ dưới
lên.
Đường kính máy khuấy D ≤21 chiều rộng bể D ≤
21 B =
21 1 = 0,5 m
Chọn đường kính máy khuấy D = 0,5 m.
Trong bể đặt 4 tấm chắn để ngăn chuyển động xoáy của nước trong bể.
Chiều cao tấm chắn = chiều cao bể trộn = 2,5 m = 2500 mm.
Chiều rộng tấm chắn = 110
đường kính bể trộn = 110× 1 m = 0,1 m = 100 mm
Máy khuấy đặt cách đáy h = D đường kính cánh khuấy = 0,5 m.
- Chiều rộng bản cánh khuấy = 15đường kính máy khuấy = 1
5× 0,5 = 0,1 m.
- Chiều dài bản cánh khuấy = 14đường kính máy khuấy = 1
4× 0,5 = 0,125 m.
Chiều cao bản cánh khuấy = 3 cm = 30 mm.
Năng lượng cần truyền vào máy là : P = G2V
Trong đó:
Đồ án môn học: Xử lý nước cấpThiết kế hệ thống xử lý nước cấp sử dụng nguồn nước ngầm cho khu dân cư
SVTH: Võ Hùng CườngGVHD: Biện Văn Tranh 43
P: năng lượng tiêu hao tổng cộng (J/s)
G: gradient vận tốc (s-1) chọn G = 700 s-1
V: dung tích bể trộn (m3)
: độ nhớt động lực của nước (Ns/m2)
Đối với nước ở 20oC, = 0,001 Ns/m2
P = G2V = 7002 1,78 0,001 = 872,2 (J/s) = 0,87 kW
Chọn hiệu suất động cơ = 0,8
Công suất động cơ Ptt =P = = 1,09 kW
Công suấ thât sự của máy bơm: 1,2 x Ptt = 1,2 x 1,1= 1,32 kW
Số vòng quay của cánh khuấy
P = K n3D5 n = 35DK
P
Trong đó:
n: số vòng quay trong 1 giây (vòng/giây)
P: năng lượng cần thiết (W)
: khối lượng riêng chất lỏng (kg/m3)
K: hệ số sức cản của nước, phụ thuộc vào kiểu cánh khuấy, lấy theo số liệu của
Rushton.
- Cánh khuấy chân vịt 3 cánh – K =0,32
- Cánh khuấy chan vịt 2 cánh – K=1,00
- Tua bin 4 cánh nghiêng 45o – K=1,08
- Tua bin kiểu quạt 6 cánh – K=1,65
- Tua bin 6 cánh đầu tròn cong – K=4,8
Đồ án môn học: Xử lý nước cấpThiết kế hệ thống xử lý nước cấp sử dụng nguồn nước ngầm cho khu dân cư
SVTH: Võ Hùng CườngGVHD: Biện Văn Tranh 44
- Cánh khuấy gắn 2-6 cánh dọc trục – K=1,70
Chọn tuabin 4 cánh nghiêng 45o, K = 1,08
n = 35DK
P
= 3 5)5,0(100008,12,872
= 1,78 vòng/giây = 107 vòng/phút
(Xử Lý Nước Cấp Cho Sinh Hoạt Và Công Nghiệp – TS. Trịnh Xuân Lai, NXB Xây
Dựng, 2004)
c) Tính toán đường ống dẫn nước vào và ra:
Theo TCXD 33: 2006 vận tốc nước vào và ra bể trộn là 0.8 – 1m/s
Chọn vận tốc nước chảy ra: v = 0,8 m/s
Đường kính ống:
Dra = = = 0,160 m = 160 mm
Chọn vận tốc nước chảy vào: v = 0,8m /s
Đường kính ống:
Dvào = = = 0,178 m = 180 mm
Bảng 3.5 Thông số bể trộn cơ khí
Thông số Đơn vị Giá trị
Chiều rộng m 1
Chiều dài m 0,8
Chiều cao m 2,5
Thể tích m3 1,78
Công suất máy bơm kW 1,32
Đường kính ống dẫn nước vào mm 180
Đường kính ống dẫn nước ra mm 160
Đồ án môn học: Xử lý nước cấpThiết kế hệ thống xử lý nước cấp sử dụng nguồn nước ngầm cho khu dân cư
SVTH: Võ Hùng CườngGVHD: Biện Văn Tranh 45
3.5.2) Bể lắng đứng
Bể lắng có dòng nước đi từ dưới lên trên, cặn rơi từ trên xuống.
Cặn lắng xuống đáy khi u > u0
Không dùng để lắng các hạt cặn riêng lẽ
a) Tính toán diện tích
Diện tích tiết diện ngang của bể lắng tính theo công thức:
NvQFtt
6,3
Trong đó:
Q: Lưu lượng nước tính toán Q= 1700 m3/ng= 71 m3/h
Vtt: Tốc độ tính toán của dòng nước đi lên. (Dựa vào bảng xác định tốc độ của
cặn trong bảng 6.9, điều 6.71 TCXD VN 33:2006 Cấp nước – Mạng lưới đường ống
và công trình tiêu chuẩn thiết kế), ứng với hàm lượng cặn 60 (mùa khô), 150-220 (mùa
mưa),chọn vtt=0,5 mm/s.
N: Số bể lắng đứng, chọn N = 2 bể
:Hệ số kể đến việc sử dụng dung tích bể. Chọn = 1,5 ứng với D/H = 1,5
mmF 3058,2925,06,3
715,1
Chọn chiều rộng và chiều dài : B x L = 5m x 6m
Diện tích tiết diện ống trung tâm tính theo công thức:
2
60m
NHtQf
tt
Trong đó:
Htt là chiều cao ống trung tâm, bằng 0,9H với H lấy từ 2,5 - 5m
t thời gian lưu nước trong ngăn hản ứng lấy bằng 15-20 phút,chọn t = 18 phút
Đồ án môn học: Xử lý nước cấpThiết kế hệ thống xử lý nước cấp sử dụng nguồn nước ngầm cho khu dân cư
SVTH: Võ Hùng CườngGVHD: Biện Văn Tranh 46
N là số bể lăng đứng, chọn N = 2 bể
mNH
tQftt
63,2205,460
187160
Chọn H = 4,5(m) Htt = 0,9 x H = 0,9 x 4,5 = 4,05 m
Chiều cao tổng cộng của bể lắng: Htc = H+hbv = 4,05 +0,5 = 4,55m
Đường kính bể lắng đứng:
( ) 4 ( )F fD m
Trong đó:
F: diện tích tiết diện ngang vùng lắng
f: tiết diện ống trung tâm
mmfFD 64,6463,258,294
Vậy tỉ số: 41,155,44,6
HD
< 1,5 đạt yêu cầu.
Đường kính ống trung tâm của bể lắng:
d = = 1,80m
Đường kính phần loe ống trung tâm: Dloe= 1,35.d = 1,35 x 1,80 = 2,40m
Đường kính tấm ngăn: dh=1,3.Dloe= 1,3 x 2,40 = 3,12m
b) Tính toán thời gian lưu nước
Thời gian làm việc giữa 2 lần xả cặn có thể xác định theo công thức:
hcCQNWT C
max
Trong đó:
WC: Là dung tích phần chứa cặn của bể
Đồ án môn học: Xử lý nước cấpThiết kế hệ thống xử lý nước cấp sử dụng nguồn nước ngầm cho khu dân cư
SVTH: Võ Hùng CườngGVHD: Biện Văn Tranh 47
322
43mdDdDhW n
C
Với: Chiều cao phần hình nón chứa cặn, ( )nh m tính theo công thức
2 (90 )nD dh
tg
Trong đó:
: góc nghiêng của phần nón so với mặt phẳng nằm ngang, thường chọn =
500-700
D: đường kính bể lắng, m
d: đường kính đáy dưới, m
Chọn = 520, d = 0,2m
mmtg
hn 7,369,3529022,04,6
00
Vậy: 322
82,404
2,04,62,04,6369,314,3 mWC
Ta có:
Q = 71 m3/h; N = 2 bể; C chọn là 12 mg/l
vMKPCC n 25,0max
Trong đó:
Cn: Hàm lượng cặn nước nguồn (mg/l), Cn= 60 mg/l
P: Liều lượng phèn tính theo sản phẩm không ngậm nước (g/m3), P= 35 mg/l
(TCXD 33:2006 bảng 6.3 P = 35 ÷ 45 mg/l)
K: Hệ số phụ thuộc vào độ tinh khiết của phèn sử dụng, K=1
M: Độ màu của nước nguồn (độ) thang màu platin-côban, M= 90 Pt-Co
v: Liều lượng vôi kiềm hóa nước (mg/l), v = 0(mg/l)
3max 5,11709025,035160 mC
Đồ án môn học: Xử lý nước cấpThiết kế hệ thống xử lý nước cấp sử dụng nguồn nước ngầm cho khu dân cư
SVTH: Võ Hùng CườngGVHD: Biện Văn Tranh 48
: Nồng độ trung bình của cặn đã nén chặt (g/m3),
(theo bảng 6.8 TCXD 33:2006), chọn = 20000
Như vậy:
cCQ
NWT C
max
h218
125,1177120000282,40
Lượng nước dùng cho việc xả cặn bể lắng tính bằng phần trăm lượng nước xử lý,
xác định như sau:
00100
TQ
NWKP CP
KP: Hệ số pha loãng cân bằng 1,21,15. Lấy KP=1,15
0061,0100
21871282,4015,1
P
Bảng 3.6: Thông số thiết kế bể lắng đứng
STT Thông số Đơn vị Giá trịBể lắng đứng
1 Diện tích tiết diện ngang bể lắng m2 30Chiều cao bể lắng m 4,55
Đường kính bể lắng m 6
Chiều rộng bể lắng m 5
Chiều dài bể lắng m 6
2 Ống trung tâmDiện tích tiết diên ống trung tâm m 2,63Đường kính ống trung tâm m 1,80
3 Phần chứa cặnDung tích phần chứa cặn của bể m3 40,82
Chiều cao phần hình nón chứa cặn m 3,7
Đường kính đáy dưới m 0,2
Đồ án môn học: Xử lý nước cấpThiết kế hệ thống xử lý nước cấp sử dụng nguồn nước ngầm cho khu dân cư
SVTH: Võ Hùng CườngGVHD: Biện Văn Tranh 49
c) Tính toán máng hệ thống thu nước
c1) Tính toán máng thu nɵ c:
Drc=D= 6 m
Chọn:
- Bề rộng máng: br=0,3m
- Chiều cao:hm= 0,3m
- Chiều dày bê tông:bdày= 0,2m
Chiều dài máng thu đặt theo chu vi bể:
Lm= x D=3,14 x 6 = 18,84 m
Đường kính trong máng thu:
Dmt= D – 2 x (br) = 6 – 2 x 0.3 = 5,4m
Đường kính ngoài máng răng cưa:
Dm=Dmt – 2 x (bdày) =5,4 – 2 x 0,2 = 5 m
Tải trọng thu nước trên bề mặt máng:
Um= = 90,2 (m3/m.ngày)
c2) Tính máng răng cɵa:
Chiều dài máng răng cưa: lm=Dm= 3,14 x 5 = 16 m
Chọn: tấm xẻ khe hình chử V, khe tạo góc 900, Chọn số khe: 4khe/1m dài
Bề rộng răng cưa: brăng= 100mm
Bề rộng khe chử V: bk= 150mm
Chiều sâu khe chử V: hk=bk/2= 150/2= 75mm
Khoảng cách giử 2 khe là 250mm
Chiều cao tổng cộng của máng răng cưa: htc= 300mm
Tổng số khe: n = 4.lm= 4 x 16 = 64 khe
Đồ án môn học: Xử lý nước cấpThiết kế hệ thống xử lý nước cấp sử dụng nguồn nước ngầm cho khu dân cư
SVTH: Võ Hùng CườngGVHD: Biện Văn Tranh 50
Lưu lượng nước chảy qua 1 khe chử V góc đáy 900
qk=26,6 m3/khe.ngày
Tải trọng thu nước trên 1 máng tràn:
Lthu= 106,25 m3/m.ngày
Bảng 3.7: Thông số thiết kế máng thu nước
STT Thông số Đơn vị Giá trị
1 Máng thu nước
Bề rộng máng mm 300
Chiều sâu mm 300
Chiều dài máng thu m 18,84
Đường kính trong máng thu nước m 5,4
Đường kính ngoài máng thu nước m 5
2 Máng răng cưa
Chiều dài máng răng cưa m 16
Chiều cao tổng cộng của máng răng cưa mm 300
Bề rộng khe mm 150
Bề rộng răng cưa mm 100
3 Ống nước
Đường kính ống thu nước mm 160
Đường kính ỗng nước vào mm 180
Đường kính ống thu bùn (150-200mm) mm 180
Đồ án môn học: Xử lý nước cấpThiết kế hệ thống xử lý nước cấp sử dụng nguồn nước ngầm cho khu dân cư
SVTH: Võ Hùng CườngGVHD: Biện Văn Tranh 51
3.5.3) Bể lọc nhanh: Một lớp vật liệu lọc
a) Tính toán diện tích
Diện tích bể lọc nhanh:
Trong đó:
Q = 1700 m3/ngày = 71 m3/h
W cường độ rửa: W=14 l/s.m2 (quy phạm từ 14 – 16 l/s.m2 ), T = 24h
a là số lần rửa bể trong một ngày a = 2
Chọn cát lọc dtd= mm, hệ số không đồng nhất k =
Chiều dày lớp vật liệu lọc: L = 1,3 m [Theo bảng 6.11 TCXD 33:2006]
t1= 6 phút = 0,1 giờ, t2 = 0,35 giờ [Theo bảng 6.11 TCXD 33:2006]
Vbt = 6 [Theo bảng 6.11 TCXDVN 33:2006]
Số bể lọc cần thiết xác định theo công thức:
= 0,5 = 1,78 bể
Chọn N = 2 bể
Kiểm tra lại tốc độ lọc tăng cường với điều kiện một bể đóng để rửa
> (khoảng 7 – 9,5): không an toàn
Ta có:
7,5 < < 9,5
3bể < N < 7bể
Vì vậy ta phải thiết kế thêm 2 bể lọc để dự phòng. Hai bể vận hành, hai bể dự phòng
rửa lọc vào cuối ngày.
Diện tích bể lọc là:
Đồ án môn học: Xử lý nước cấpThiết kế hệ thống xử lý nước cấp sử dụng nguồn nước ngầm cho khu dân cư
SVTH: Võ Hùng CườngGVHD: Biện Văn Tranh 52
Chọn kích thước bể là :
Chiều cao toàn phần của bể lọc nhanh xác định theo công thức:
H = hđ + hv + hn + hp
hđ : chiều cao lớp đỡ: hđ = 0,3 m [Theo bảng 6.12 TCXD 33:2006]
hv : chiều dày lớp vật liệu lọc: hv = 1,3 m [Theo bảng 6.11 TCXD 33:2006]
hn : chiều cao lớp nước trên vật liệu lọc: hn = 2 m
hp : chiều cao hấp phụ (0,3 – 0,5 m)
H = 0,3 + 1,3 + 2 + 0,5 = 4,1 m
b) Xác định hệ thống phân phối nước rửa lọc
Chọn phương pháp rửa bể bằng nước, cường độ nước rửa lọc W = 14 l/s.m2 với độ
trương nước 45%. (Quy pham 12 - 14 l/s.m2)
Lượng nước rửa lọc 1 bể là:
= 44L/s
Chọn vận tốc chảy trong ống chính là: V = 1,8 m/s (Quy phạm
Đường kính ống chính là:
=
Chọn đường kính ống chính 176 mm
Lấy khoảng cách giữa các ống nhánh là 0,3 m (Quy phạm: 0,25 – 0,3 m) thì số ống
trong 1 bể là:
nhánh
Lưu lượng nước lọc chảy trong mỗi nhánh là:
Đồ án môn học: Xử lý nước cấpThiết kế hệ thống xử lý nước cấp sử dụng nguồn nước ngầm cho khu dân cư
SVTH: Võ Hùng CườngGVHD: Biện Văn Tranh 53
Chọn vận tốc chảy trong ống chính là: V = 1,9 m/s (Quy phạm
Đường kính ống nhánh là:
Chọn dn = 48 mm
Với ống chính là 176 mm thì tiết diện ngang của ống là:
Tổng diện tích lỗ lấy bằng 35% diện tích tiết diện ngang của ống (Quy Phạm 30-35%)
Tổng diện tích lỗ tính được là:
= 0,35
Chọn lỗ đường kính 12 mm (theo 6.111. TCXD 33:2006 từ 10 – 12 mm) diện tích
1 lỗ sẽ là
Tổng số lỗ trên mỗi ống nhánh là:
Số lỗ trên mỗi ống nhánh là:
Trên mỗi ống nhánh, các lỗ xếp thành 2 hàng so le nhau, hướng xuống phía dưới và
nghiêng 1 góc so với mặt phẳng nằm ngang
Số lỗ trên mỗi hàng của ống nhánh là: = 3 lỗ
Khoảng cách giửa các lỗ là:
a = 0,3 m
Đồ án môn học: Xử lý nước cấpThiết kế hệ thống xử lý nước cấp sử dụng nguồn nước ngầm cho khu dân cư
SVTH: Võ Hùng CườngGVHD: Biện Văn Tranh 54
c) Tính toán máng phân phối nước lọc và thu nước rửa lọc
Bể có chiều dài là 2 m, chọn mỗi bế bố trí 1 máng thu nước có đáy hình tam giác:
Khoảng cách giữa các máng sẽ là: d = = 2 m (Quy Phạm không được > 2,2m)
Lượng nước rửa thu vào mỗi máng xác định theo công thức :
l/s)
Trong đó:
W : Cường độ rửa lọc : W = 14 (l/s.m2)
d : Khoảng cách giữa các tâm máng : d = 1,25 m
l : Chiều dài của máng : l = 1,6 m
qm= 14 = 0,028 m3/s
Chiều rộng máng là:
Trong đó:
a : là tỉ số giữa chiều cao hình chữ nhật với nửa chiều rộng của máng
Lấy a = 1,3 (Quy Phạm a = 1 – 1,5)
k : Hệ số đối với tiết diện máng hình tam giác: k = 2,1
Vậy chiều cao phần máng hcn là: hcn= 0,21 m
Lấy chiều cao phần đáy tam giác là hđ = hcn
Độ dốc đáy máng lấy về phía máng tập trung nước là i = 0,01. Chiều dày thành
máng lấy là:
Chiều cao toàn phần của máng thu nước rửa là:
Hm= hcn + hđ + = 0,21 + 0,14 + 0,08 = 0,43 m
Đồ án môn học: Xử lý nước cấpThiết kế hệ thống xử lý nước cấp sử dụng nguồn nước ngầm cho khu dân cư
SVTH: Võ Hùng CườngGVHD: Biện Văn Tranh 55
Khoảng cách từ bề mặt lớp vật liệu lọc đến mép trên máng thu nước xác định theo
công thức:
Trong đó:
L : Chiều dày lớp vật liệu lọc, L = 1,3 m
e : Độ giãn nở tương đối của lớp vật liệu lọc, [Theo bảng 6.13 TCXD 33:2006]
Chọn e = 30%
+ 0,25 = 0,64 m
Theo quy phạm , khoảng cách giữa đáy dưới cùng của máng dẫn nước rửa phải
nằm cao hơn lớp vật liệu lọc tối thiểu 0,07 m
Chiều cao toàn phần của máng thu nước rửa: Hm = 0,43 m, vì máng dốc về phía
máng tập trung i = 0,01, máng dài 2 m nên chiều cao máng thu tập trung là:
0,43 + (0,01 = 0,45 m
Vậy sẽ phải lấy bằng:
Nước rửa lọc từ máng thu tràn vào máng tập trung nước
Khoảng cách từ đáy máng thu đến đáy máng tập trung xác định theo công thức :
Trong đó:
qm : Lưu lượng nước chảy vào máng tập trung nước (m3/s)
A : Chiều rộng của máng tập trung
Chọn A = 0,75 m (Quy Phạm không được nhỏ hơn 0,6 m)
g : gia tốc trọng trường = 9,81 m/s2
Đồ án môn học: Xử lý nước cấpThiết kế hệ thống xử lý nước cấp sử dụng nguồn nước ngầm cho khu dân cư
SVTH: Võ Hùng CườngGVHD: Biện Văn Tranh 56
d) Tính tổn thất áp lục khi rửa bể lọc nhanh
Tính tổn thật áp lực trong hệ thống phân phối bằng dàn ống khoan lỗ:
Trong đó:
: Hệ số sức cản :
kW: tỷ sổ giữa tổng diện tích các lỗ trên ống hoặc trên máng và diện tích tiết diện
ngang của ống hoặc máng chính,(TCXD 33:2006 từ 0,15<kW<2) kW = 0,35
v0 : Tốc độ nước chảy ở đầu ống chính(theo 6.111. TCXD 33:2006 từ 1-2m/s)
chọn v0= 1,7 m/s
vn : Tốc độ nước chảy ở đầu ống nhánh(theo 6.111. TCXD 33:2006 từ 1,6-2m/s)
Chọn vn = 1,8 m/s
g : Gia tốc trọng trường: g = 9,81 m/s2
= 3 (m)
Tổn thất áp lực qua lớp sỏi đỡ:
hđ = 0,22
Trong đó:
Ls : Chiều dày lớp sỏi đỡ : Ls = 0,3 m
W : Cường độ rửa lọc : W =14 l/s.m2
hđ= 0,22
Tổn thất áp lực trong lớp vật liệu lọc:
hvl = (a + b
Trong đó:
Với kích thước hạt d = 0,5 ; a = 0,76 ; b = 0,017
Đồ án môn học: Xử lý nước cấpThiết kế hệ thống xử lý nước cấp sử dụng nguồn nước ngầm cho khu dân cư
SVTH: Võ Hùng CườngGVHD: Biện Văn Tranh 57
L : Chiều dày lớp vật liệu lọc, L = 1,3 m
e : Độ giãn nở tương đối của lớp vật liệu lọc, [Theo bảng 6.13 TCXD 33:2006]
Chọn e = 30%
hvl = (0,76 + 0,017
Áp lực để phá vỡ kết cấu ban đầu của lớp cát lọc lấy hbm= 2m
Vậy tổn thất áp lực trong nội bộ bể sẽ là :
ht = hp+ hđ + hvl+ hbm = 3 + 0,92 + 0,4 + 2 = 6,32m
e) Tỷ lệ nước rửa lọc so với lượng nước vào bể (công suất trạm) có thể tính
như sau:
Trong đó:
W: Cường độ rửa lọc ; W = 14 l/s.m2
f : Diện tích một bể lọc ; f = 3,15 m2
N: Số bể lọc ; N = 4
Q: Công suất trạm xử lý ; Q = 71 m3/h
To : Thời gian công tác của bể giữa 2 lần lọc
Trong đó:
T : Thời gian công tác của bể lọc trong một ngày, T = 24h
n : số lần rửa bể trong 1 ngày, n = 2
t1, t2, t3 : thời gian rửa, xả nước lọc đầu và thời gian chết của bể lọc
Vậy = 11,2 %
Bảng 3.8: Thông số thiết kế bể lọc nhanh
Đồ án môn học: Xử lý nước cấpThiết kế hệ thống xử lý nước cấp sử dụng nguồn nước ngầm cho khu dân cư
SVTH: Võ Hùng CườngGVHD: Biện Văn Tranh 58
Thông số Đơn vị Giá trị
Diện tích bể lọc nhanh m2 12,6
Số bể lọc cần thiết Bể 4
Diện tích mỗi bể lọc m2 3,15
Chiều cao toàn phần của bể lọc nhanh m 4.1
Đường kính ống chính mm 176
Đường kính ống nhánh mm 48
Số ống trong 1 bể ống nhánh 13
Số lỗ trên mỗi ống nhánh Lỗ 6
Chiều rộng máng m 0,33
Chiều cao toàn phần máng m 0,55
Đồ án môn học: Xử lý nước cấpThiết kế hệ thống xử lý nước cấp sử dụng nguồn nước ngầm cho khu dân cư
SVTH: Võ Hùng CườngGVHD: Biện Văn Tranh 59
3.5.4) Tính toán các thiết bị liên quan
a) Lượng hóa chất Clo khử trùng
Liều lượng Clo hoạt tính cần thiết sử dụng trong một giờ được tính theo công thức:
( / )1000Q aC kg h
Trong đó:
Q: lưu lượng nước nguồn xử lý, Q = 71 m3/h
a: liều lượng Clo hoạt tính ( lấy theo điều 6.162 TCXDVN 33-2006 )
Chọn a = 3 (mg/l) = 3(g/m3)
( / )1000Q aC kg h
)/(21.01000
371 hkg
Để định lượng clo, ta phải có thiết bị định lượng clo lỏng thành clo hơi, thiết bị đó gọi
là clorator, loại clorator được ứng dụng rộng rãi nhất hiện nay là clorator
b) Thiết bị bơm nước thải
Ống dẫn nước giữa các công trình:
Đường kính ống dẫn nước từ bể lắng vào:
Chọn vận tốc nước trong ống dẫn v = 0,7–1,2m/s (theo điều 6.82 TCVN 33:2006)
Đường kính ống dẫn nước: v = 0,8m/s
D= = 0,177m chọn ống nhựa PVC 180mm
Đường kính ống dẫn nước từ máng ra ngoài:
Chọn vận tốc nước trong ống dẫn v =1–1,5m/s (theo điều 6.82 TCVN 33:2006)
Đường kính ống dẫn nước: v = 1 m/s
D= =0,158m chọn ống nhựa PVC 160mm
Đồ án môn học: Xử lý nước cấpThiết kế hệ thống xử lý nước cấp sử dụng nguồn nước ngầm cho khu dân cư
SVTH: Võ Hùng CườngGVHD: Biện Văn Tranh 60
Công suất bơm:
kWHgQN 45,28,01000
1081,902,01000.1000...
Trong đó:
Q: lưu lượng nước thải, Q = 71 m3/h = 0,02 m3/s.
H: chiều cao cột áp,chọn H = 10 m
: hiệu suất chung của bơm từ 0,72 – 0,93, chọn = 0,8
Công suất bơm thực: (lấy bằng 120% công suất tính toán)
N thực = 1,2 N = 1,2 2,45 = 2,94 kW
Vậy chọn 4 bơm, mỗi bơm có công suất 4 Hp
Tính toán bơm nước rửa lọc:
Tổn thất áp lực cần thiết của máy bơm rửa lọc:
Trong đó:
hhh: Là độ cao hình học từ cột mực nước thấp nhất trong bể chứa đến mép máng
thu nước rửa.
Với:
4: Chiều sâu mực nước trong bể chứa (m).
3,5: Độ chênh mực nước giữa bể lọc và bể chứa (m).
2: Chiều cao lớp nước trong bể lọc (m).
0,64: Khoảng cách từ lớp vật liệu lọc đến mép máng (m).
hống: Tổn thất áp lực trên đường ống dẫn nước từ trạm bơm nước rửa đến bể lọc.
Đồ án môn học: Xử lý nước cấpThiết kế hệ thống xử lý nước cấp sử dụng nguồn nước ngầm cho khu dân cư
SVTH: Võ Hùng CườngGVHD: Biện Văn Tranh 61
Đường kính ngoài của ống dẫn nước rửa lọc (150mm) là 176mm, Qr = 30 l/s(Tra
bảng IV _ “Các bảng tính toán thủy lực “- của ThS.Nghuyễn Thị Hồng)
Ta được:1000i = 34,5 i = 0,0345
Giả sử chiều dài đường ống dẫn nước rửa lọc là L = 100m, vậy:
hcb: Tổn thất áp lực cuc bộ ở các bộ phận nối ống và van khóa:
Giả sử trên đường ống dẫn nước rửa lọc có các thiết bị phụ tùng như sau:
+Cút 90o ξ = 0,98
+Khóa ξ = 0,26
+Tê ξ = 0,92
+Ống ngắn máy bơm:ξ = 1
v: Vận tốc nước chảy trong ống = 1,9(m/s).
Vậy:
Vậy
Với Qr = 0,03 (m3/s), Hr = 18,97 (m)
Công suất của bơm
N = = = 40,2 kW
Trong đó:
Q1 lưu lượng nước dùng để rửa lọc
Q1 = f.Wgió = 3,2 . 15 = 48 l/s = 0,048m3/s = 172,8 m3/h
là hiệu suất chung của bơm, = 0,8
là khối lượng riêng của nước ở nhiệt độ làm việc: = 1000 kg/m3
Đồ án môn học: Xử lý nước cấpThiết kế hệ thống xử lý nước cấp sử dụng nguồn nước ngầm cho khu dân cư
SVTH: Võ Hùng CườngGVHD: Biện Văn Tranh 62
CHƯƠNG IVKẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
4.1) KẾT LUẬN
Với hệ thống xử lý nước mặt như đã thiết kế trên có thể áp đáp ứng được nhu cầu
cung cấp nguồn nước tiêu thụ cho khu dân cư 4448 người. Và lưu lượng 1700 m3/ng.đ
được sử dụng ở ngoại vi thành phố thuộc đô thị cấp I.
Qua thời gian thực hiện đề tài những nội dung mà đồ án đã làm được bao gồm:
Thu thập, khảo sát được các số liệu về thành phần và tính chất đặc trưng của
nước mặt.
Đã tiến hành tính toán thiết kế chi tiết các công trình đơn vị và triển khai bản vẽchi tiết cho toàn bộ trạm xử lý nước mặt.
Với bể lắng đứng thích hợp cho công trình cấp nước với lưu lượng nhỏ. Có thể
xử lý tốt các yêu cầu cần xử lý có thể áp đáp ứng được nhu cầu cung cấp nguồn nước
tiêu thụ. Và lưu lượng 1700 m3/ng.đ được sử dụng ở ngoại vi thành phố thuộc đô thị
cấp I.
Ngoài ra, bể lọc nhanh dùng để loại bỏ cặn mà không lắng được bể lắng, và cácvi sinh vật gây bệnh nhằm giảm thiểu việc sử dụng hóa chất khử trùng.
Các công trình này sẽ tiết kiệm được diện tích trạm xử lý và khi sau này có cảitạo nâng cấp sẽ được thực hiện dễ dạng hơn.
4.2) KIẾN NGHỊ
Để hệ thống hoạt động hiệu quả yêu cầu có sự giám sát của cơ quan chức
năng nơi thực hiên nhiệm vụ cấp nước, đảm bảo chu kì hoạt động cùng với kĩ
năng thực hiện của nhân viên vận hành.
Cần thường xuyên theo dõi hệ thống xử lý nước mặt, các thiết bị sản xuất,
hệ thống xử lý bùn nhằm hạn chế những tiêu cực như rò rỉ nước, chất lượng
nước xử lý không tốt,…
Phải thường xuyên bảo hành thay đổi các thiết bị nhằm cho hệ thống sử dụng tốt.
Đào tạo cán bộ kỹ thuật nhằm nâng cao tay nghề vận hành.
Đồ án môn học: Xử lý nước cấpThiết kế hệ thống xử lý nước cấp sử dụng nguồn nước ngầm cho khu dân cư
SVTH: Võ Hùng CườngGVHD: Biện Văn Tranh 63
TÀI LIỆU THAM KHẢO[1]. Ts. Trịnh Xuân Lai. Xử lý nước cấp cho sinh hoạt và công nghiệp. NXB Xây dựng.
Hà Nội, 2003
[2]. Tiêu chuẩn xây dựng Việt Nam TCXDVN 33 – 2006. Cấp nước – mạng lưới bên
ngoài và công trình – Tiêu chuẩn thiết kế. Hà Nội, 2006
[3]. Ts. Trịnh Xuân Lai. Tính toán thiết kế các công trình trong hệ thống cấp nước sạch.
NXB Khoa học Kĩ thuật. Hà Nội, 2003
[4]. Ts. Nguyễn Ngọc Dung. Xử lý nước cấp. NXB Xây dựng. Hà Nội, 2005
[5]. Nguồn internet:
yeumoitruong.com
xulynuoc.com
wedmoitruong.com
vea.gov.vn
[6]. Một số hình ảnh lấy từ google