›

Đồ án Đánh giá chất lượng nước sông Ray và thiết kế hệ thống xử lý nước cấp xã Long Phước, TP Bà Rịa

pdf 85 trang thiennha21 12/04/2022 5291
Download
Bạn đang xem 20 trang mẫu của tài liệu "Đồ án Đánh giá chất lượng nước sông Ray và thiết kế hệ thống xử lý nước cấp xã Long Phước, TP Bà Rịa", để tải tài liệu gốc về máy bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên

Tài liệu đính kèm:

  • pdfdo_an_danh_gia_chat_luong_nuoc_song_ray_va_thiet_ke_he_thong.pdf

Nội dung text: Đồ án Đánh giá chất lượng nước sông Ray và thiết kế hệ thống xử lý nước cấp xã Long Phước, TP Bà Rịa

  1. TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÀ RỊA - VŨNG TÀU VIỆN KỸ THUẬT - KINH TẾ BIỂN BARIA VUNGTAU UNIVERSITY C a p S a i n t Ja c q u e s ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP TÊN ĐỀ TÀI: ĐÁNH GIÁ CHẤT LƯỢNG NƯỚC SÔNG RAY VÀ THIẾT KẾ HỆ THỐNG XỬ LÝ NƯỚC CẤP XÃ LONG PHƯỚC, TP BÀ RỊA Trình độ đào tạo : Đại học Hệ đào tạo : Chính quy Ngành : Công nghệ kỹ thuật hóa học Chuyên ngành : Công nghệ môi trường Khoá học : 2013-2017 Giảng viên hướng dẫn : TS. Nguyễn Thị Tuyết Sinh viên thực hiện : Nguyễn Dương Duy Nhân Bà Rịa-Vũng Tàu, tháng 6 năm 2017 ■
  2. TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÀ RỊA-VŨNG TÀU VIỆN KỸ THUẬT - KINH TẾ BIỂN PHIẾU GIAO ĐỀ TÀI ĐỒ ÁN/ KHOÁ LUẬN TỐT NGHIỆP (Đính kèm Quy định về việc tổ chức, quản lý các hình thức tốt nghiệp ĐH, CĐ ban hành kèm theo Quyết định số 585/QĐ-ĐHBRVT ngày 16/7/2013 của Hiệu trưởng Trường Đại họcb R-VT) Họ và tên sinh viên: .Nguyễn Dương Duy Nhân Ngày sinh: 20/12/1995 MSSV .13030190 Lớp: DH13CM Địa chỉ :Âp bắc, xã Long Phước, tp Bà Rịa, BR-VT E-mail : Duynhandh13cm@gmail.com Trình độ đào tạo : Đại học Hệ đào tạo : Chính quy Ngành : Công nghệ kỹ thuật hóa học Chuyên ngành : Công nghệ môi trường 1. Tên đề tài: Đánh giá chất chất lượng nước sông Ray và thiết kế hệ thống xử lý nước cấp xã Long Phước, tp Bà Rịa 2. Giảng viên hướng dẫn: TS. Nguyễn Thị Tuyết 3. Ngày giao đề tài: 1/3/2017 4. Ngày hoàn thành đồ án/ khoá luận tốt nghiệp: 5/7/2017 Vũng Tàu, ngày tháng năm GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN SINH ViÊn thực hiện (Ký và ghi rõ họ tên) (Ký và ghi rõ họ tên) TRƯỞNG NGÀNH VIỆN TRƯỞNG (Ký và ghi rõ họ tên) (Ký và ghi rõ họ tên)
  3. Vũng Tàu, ngày tháng năm 20 Giảng viên hướng dẫn (Ký ghi rõ họ tên)
  4. Vũng Tàu, ngày tháng năm 20 Giảng viên phản biện (Ký ghi rõ họ tên)
  5. Em xin cam đoan số liệu và kết quả nghiên cứu trong đồ án này là trung thực không hề có hình thức gian lận hay sao chép. Mọi sự giúp đỡ cho việc thực hiện luận văn này đã được cảm ơn và các thông tin trích dẫn trong luận văn đã được chỉ rõ nguồn gốc rõ ràng và được phép công bố.
  6. Để thực hiện đề tài này, em đã nhận được sự hỗ trợ, giúp đỡ của nhiều cơ quan, tổ chức, cá nhân cùng với sự chỉ dạy tận tình của cô Nguyễn Thị Tuyết. Với tình cảm sâu sắc, chân thành, cho phép em được bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến tất cả các cá nhân đã tạo điều kiện giúp đỡ trong quá trình học tập và nghiên cứu. Trước hết em xin gửi tới quý thầy cô viện kỹ thuật và kinh tế biển với lời chúc sức khỏe và lời cảm ơn sâu sắc. Với sự quan tâm, dậy dỗ, chỉ bảo tận tình chu đáo của thầy cô, đến nay em đã có thể hoàn thành báo cáo đề tài: “Đánh giá chất lượng nước sông Ray và thiết kế hệ thống xử lý nước cấp xã Long Phước, thành phố Bà Rịa”. Em xin bày tỏ lòng biết ơn đến lãnh đạo trường Đại học Bà Rịa-Vũng Tàu, các Phòng ban chức năng đã trực tiếp và gián tiếp giúp đỡ em trong suốt quá trình học tập và nghiên cứu đề tà
  7. Trang PHẦN MỞ ĐẦU 1 1. Đặt vấn đ ề 1 2. Mục tiêu đồ án 2 3. Nội dung của đồ án 2 4. Yêu cầu thiết kế 3 4. Phương pháp nghiên cứu 3 5. Ý nghĩa của đề tài 3 6. Kết cấu đề tài 4 Chương 1. TỔNG QUAN VỀ XÃ LONG PHƯỚC 5 1.1 Điều kiện địa phương 5 1.1.1 Vị trí địa lý 5 1.1.2 Khí hậu 6 1.1.3 Thủy văn 6 1.1.4 Đặc điểm địa chất 6 1.2 Điều kiện kinh tế xã hội 6 Chương 2. TỔNG QUAN VỀ NƯỚC CẤP VÀ CÁC PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ NƯỚC CẤ P 8 2.1 Tầm quan trọng của nước cấp 8 2.2 Các loại nguồn nước sử dụng làm nước cấp 9 2.2.1 Nước mặt 9 2.2.2 Nước ngầm 11 2.2.3 Nước mưa 14 2.3 Các chỉ tiêu nước cấp 14 2.3.1 Chỉ tiêu vật lý 14 2.3.1.1 Nhiệt độ (0C,0K) 14 2.3.1.2 Hàm lượng cặn không tan (mg/l) 15 2.3.1.3 Độ màu (Pt-Co) 15
  8. 2.3.1.4 Mùi vị 15 2.3.1.5 Độ đục (NTU) 15 2.3.2 Chỉ tiêu hóa học 16 2.3.2.1 Độ pH 16 2.3.2.2 Độ cứng 16 2.3.2.3 Độ oxy hóa (mg/l O2 hay KMnO4) 17 2.3.2.4 Các hợp chất Nitơ 17 2.3.2.5 Các hợp chất Photpho 17 2.3.2.6 Hàm lượng sắt (mg/l) 18 2.3.2.7 Hàm lượng mangan (mg/l) 18 2.3.2.8 Các chất khí hòa tan (mg/l) 18 2.3.2.9 Clorua (Cl") 19 2.3.2.10 Chỉ tiêu vi sinh 19 2.3.2.11 Các kim loại có độc tính cao 20 2.4 Tổng quan về các quá trình xử lý 20 2.4.1 Hồ chứa và lắng sơ bộ 21 2.4.2 Song chắn rác 21 2.4.3 Quá trình làm thoáng 21 2.4.4 Quá trình khuấy trộn hóa chất 22 2.4.5 Quá trình keo tụ và phản ứng tạo bông cặn 22 2.4.6 Quá trình lắng 23 2.4.7 Quá trình lọc 24 2.4.8 Khử trùng 26 2.4.9 Ổn định nước 27 2.4.10 Làm mềm nước 27 Chương 3. PHÂN TÍCH NƯỚC SÔNG RAY VÀ ĐỀ XUẤT CÔNG NGHỆ XỬ LY NƯỚC CẤP CHO XÃ LONG PHƯỚC 28 3.1 Tính chất nguồn nước 28 3.2 Các yếu tố ảnh hưởng đến chất lượng nướcsông Ray 28 3.3 Các thông số cơ bản đánh giá chất lượng nước 30
  9. 3.4 Phương pháp nghiên cứu lấy mẫu và bảo quản mẫu 31 3.4.1 Vị trí thu mẫu 31 3.4.2 Công tác thực địa 32 3.5 Phương pháp phân tích hàm lượng các chỉ tiêu nước 33 3.6 Phân tích kết quả phân tích nước sông Ray 34 3.7 Đề xuất và phân tích công nghệ xử lý 35 3.7.1 Đề xuất công nghệ xử lý 35 3.7.2 Phân tích công nghệ xử lý 42 3.8 Thuyết minh công nghệ xử lý 44 3.9 Phân tích ưu nhược điểm về hoạt động 45 3.10 Lựa chọn công nghệ 46 Chương 4. TÍNH TOÁN CHI TIẾT CÁC CÔNG TRÌNH ĐƠN VỊ TRONG TRẠM XỬ L Ý 47 4.1 Tính toán lưu lượng nước cấp cần xử lý 47 4.1.1 Dân số 47 4.1.2 Lưu lượng nước cho sinh hoạt 47 4.1.3 Lưu lượng nước cho công cộng và tiểu thủ công nghiệp 47 4.1.4 Công xuất nhà máy xử lý 48 4.2 Tính toán trạm bơm cấp 1 và công trình thu 48 4.3 Bể trộn vách ngăn 49 4.4 Bể phản ứng có lớp cặn lơ lửng 52 4.5 Bể lắng ngang 55 4.6 Bể lọc nhanh 60 4.7 Bể chứa nước sạch 65 4.8 Bể thu hồi 67 4.9 Sân phơi bùn 69 4.10 Trạm bơm cấp 2 71 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 73 Kết luận 73 Kiến nghị 73
  10. Bảng 2.1 Thành phần các chất gây nhiễm bẩn nước m ặt 10 Bảng 2.2 Các đặc tính của nước mặt và nước ngầm 12 Bảng 3.1 Các thông số đánh giá nguồn nước tự nhiên ở các trạm quan trắc cơ bản 30 Bảng 3.2 Bảo quản m ẫu 32 Bảng 3.3 Các phương pháp phân tích các chỉ tiêu 33 Bảng 3.4 Kết quả phân tích mẫu nước sông Ray tại phòng thí nghiệm của nhà máy xử lý nước thải thuộc công ty đầu tư và khai thác hạ tầng khu công nghiệp Đông Xuyên và Phú Mỹ 1 34 Bảng 3.5 Kết quả phân tích mẫu nước sông Ray của trung tâm nước sinh hoạt và vệ sinh môi trường nông thôn tỉnh Bà Rịa Vũng Tàu 34 Bảng 3.6 Phạm vi sử dụng mỗi loại sơ đồ dây chuyền công nghệ lấy theoTCXD - 33: 1995 36 Bảng 3.7 Bảng các biện pháp hóa học bổ sung và các hóa chất sử dụng theo TCXD-33:2006 37 Bảng 4.1 Các thông số thiết kế của bể trộn vách ngăn 51 Bảng 4.2 Các thông số thiết kế của bể phản ứng cólớp cặn lơ lửng 54 Bảng 4.3 Các thông số thiết kế của bể lắng ngang 59 Bảng 4.4 Các thông số thiết kế của bể lọ c 64 Bảng 4.5 Các thông số thiết kế cho bể chứa 66 Bảng 4.6 Các thông số thiết kế của bể thu hồi 68 Bảng 4.7 Các thông số thiết kế của sân phơi bùn 70 Bảng 4.8 Các thông số thiết kế của trạm bơ cấp 2 71
  11. Hình 1.1 Bản đồ vị trí xã Long Phước, thành phố Bà Rịa, tỉnh Bà Rịa - Vũng Tàu 5 Hình 3.1 Vị trí thu m ẫu 31 Hình 3.2 Sơ đồ xử lý nước cấp 40 Hình 3.3 Sơ đồ xử lý nước cấ p 41 Hình 4.1 Bể trộn vách ngăn 49 Hình 4.2 Bể phản ứng có lớp cặn lơ lửng 52 Hình 4.3 Sơ đồ bể lắng ngang 55 Hình 4.4 Sơ đồ bể lọc nhanh 61
  12. PHẦN MỞ ĐẦU 1. Đặt vấn đề Nước sinh hoạt là một nhu cầu không thể thiếu trong cuộc sống con người, nó gắn liền với cuộc sống của chúng ta. Nước sạch không chỉ sử dụng để cấp cho ăn uống, sinh hoạt mà còn sử dụng cho nhiều mục đích khác như nông nghiệp, công nghiệp, giao thông vận tải, thủy điện Do đó nước sạch và vệ sinh môi trường là điều kiện tiên quyết trong các biện pháp phòng chống dịch bệnh, nâng cao sức khỏe cho cộng đồng, đồng thời phản ánh nét văn hóa, trình độ văn minh của xã hội. Nước trong thiên nhiên được dùng làm các nguồn nước cung cấp cho ăn uống sinh hoạt và công nghiệp thường có chất lượng rất khác nhau. Các nguồn nước mặt thường có độ đục, độ màu và hàm lượng vi trùng cao. Các nguồn nước ngầm thì hàm lượng sắt và mangan thường vượt quá giới hạn cho phép. 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. Chính vì vậy trước khi đưa vào sử dụng cần phải tiến hành xử lý chúng. Xã Long Phước là đơn vị hành chính thuộc thành phố Bà Rịa, tỉnh Bà Rịa Vũng Tàu nằm trong đới khô hạn và bán khô hạn ở nước ta. Việc cấp nước cho các vùng lân cận hiện tại dựa vào vùng nước ngầm. Chương trình cung cấp nước sạch đã thi công rất nhiều giếng, tuy nhiên lượng cung cấp còn nhỏ và chất lượng nước chưa đảm bảo. Xã cũng đã xây dựng vài trạm cấp nước có quy mô nhỏ, công suất lớn nhất chỉ đạt đến 2000 m3/ngày, chiều dài tuyến ống cấp nước hạn chế khoảng 10km. Nước cấp chưa qua khâu xử lý và tiệt trùng đúng qui định nên chất lượng nước cấp nhìn chung chưa đảm bảo và không ổn định, chưa phù hợp tiêu chuẩn vệ sinh nước ăn uống của Bộ Y tế. Chính vì thế, biện pháp tối ưu là phải tìm ra nguồn nước có trữ lượng lớn, dồi dào để giải quyết vấn đề bức thiết này. Hiện tại dòng sông Ray là con
  13. sông chảy giữa hai tỉnh Đồng Nai và Bà Rịa-Vũng Tàu có nguồn nước được lựa chọn đầu tiên để sử dụng xử lý cấp cho người dân và cho sản xuất. Việc xây dựng một trạm cấp nước tập trung s ẽ đáp ứng được nhu cầu nước sạch tại khu vực Xã Long Phước, đồng thời góp phần giải quyết được tình trạng thiếu nước sạch ở các vùng nông thôn của xã, nâng cao chất lượng đời sống người dân, thu hút được sự đầu tư của các ngành công nghiệp, giúp cho khu vực ngày càng phát triển hơn. Do đó tôi chọn đề tài “Đánh giá chất lượng nước sông Ray và thiết kế hệ thống xử lý nước cấp xã Long Phước, thành phố Bà Rịa với công suất thiết kế 18.000 m3/ngày.đêm” 2. M ục tiêu đồ án Mục tiêu của đồ án là tiến hành đo, phân tích các chỉ tiêu của nước sông Ray để lựa chọn phương án tối ưu cho thiết kế và xây dựng trạm xử lý nước cấp nhằm đảm bảo cung cấp đủ nước sạch đáp ứng nhu cầu dùng nước đến năm 2020 của người dân xã Long Phước, góp phần cải thiện sức khỏe người dân, hỗ trợ phát triển kinh tế xã hội của xã. Tính toán thiết kế nhà máy xử lý nước cấp cho Xã Long Phước thuộc thành phố Bà Rịa, tỉnh Bà Rịa-Vũng Tàu với công suất thiết kế là 18000 m3/ngày.đêm, nhằm đáp ứng nhu cầu sử dụng nước sạch cho sinh hoạt và sản xuất. 3. N ộ i dung c ủa đồ án - Điều tra thu thập các tài liệu - Lượng và chất lượng các nguồn nước trong khu vực - Hiện trạng cấp nước và nhu cầu dùng nước - Nghiên cứu đánh giá nguồn nước và công nghệ xử lý - Đề xuất công nghệ xử lý nước cấp cho Xã Long Phước Tp. Bà Rịa - Tính toán chi tiết các công trình đơn vị trong các công nghệ đề xuất - Dự toán chi phí xử lý nước cấp của các công nghệ đề xuất
  14. - Lựa chọn công nghệ xử lý nước cấp phù hợp cho Xã Long Phước thuộc thành phố Bà Rịa - Thực hiện bản vẽ 4. Yêu c ầ u thi ế t k ế Cung cấp nước có chất lượng tốt, không chứa các chất gây đục, gây ra màu,mùi, vị của nước để thỏa mãn các nhu cầu về ăn uống, sinh hoạt, dịch vụ, sản xuất công nghiệp và phục vụ sinh hoạt công cộng của các đối tượng dùng nước. Cung cấp nướccó đủ thành phần khoáng chất cần thiết cho việc bảo vệ sức khỏe của người sử dụng. Để thỏa mãn các nhu cầu trên thì nước sau xử lý phải có các chỉ tiêu chất lượng thỏa mãn “Tiêu chuẩn vệ sinh đối với chất lượng nước cấp cho ăn uống và sinh hoạt’’. 5. P hương pháp nghiên cứ u Phương pháp so sánh: lấy mẫu đi phân tích các chỉ tiêu của nước so sánh với QCVN 08:2015/BTNMT, từ đó có thể xác định các chỉ tiêu cần xử lý. Phương pháp phân tích tổng hợp: thu thập kiến thức từ các tài liệu sau đó lựu chọnphương án xử lý hiệu quả nhất. 6. Ý nghĩa c ủa đề tài Đề tài có ý nghĩa thực tế cao, cụ thể là: • Giải quyết vấn đề nước sạch nông thôn cho Xã Long Phước; • Giảm dần và tiến tới chấm dứt thực hiện phương án đầu tư thường xuyên các công trình cấp nước nhỏ lẻ từ nguồn vốn ngân sách; • Làm cơ sở cho phát triển công nghiệp, dịch vụ, đô thị và thu hút đầu tư nước ngoài; • Là nơi nghiên cứu thực tập cho các học sinh, sinh viên ngành môi trường và các ngành khác;
  15. • Tạo tiền đề cho các nghiên cứu, mở rộng dự án sau này. 7. K ế t c ấu đề tài Đề tài gồm 5 chương, trình bày những nội dung thu thập được qua các tài liệu tham khảo, kết quả phân tích nước, tính toán và thiết kế công trình theo trình tự sau: Chương 1: Phần mở đầu Chương 2: Tổng quan về Xã Long Phước Chương 3: Tổng quan về nguồn nước cấp và các phương pháp xử lý nước cấp Chương 4: Phân tích nước sông Ray và đề xuất công nghệ xử lý nước cấp cho Xã Long Phước Chương 5: Tính toán chi tiết các công trình đơn vị trong trạm xử lý Kết luận và kiến nghị
  16. Chương 1. TỔNG QUAN VỀ XÃ LONG PHƯỚC 1.1 Điề u ki ện địa phương Long Phước là một xã vùng ven thành phố Bà Rịa, có tổng diện tích tự nhiên 1.618,77 ha với 4.446 hộ, 61193 người, xã có 70% hộ dân sống bằng nghề nông nghiệp, số còn lại là các ngành nghề tiểu thủ công nghiệp, dịch vụ thương mại và kinh doanh buôn bán nhỏ. 1.1.1 V ị trí đị a lý Xã Long Phước là đơn vị hành chính thuộc thành phố Bà Rịa, tỉnh Bà Rịa Vũng Tàu có ranh giới hành chính như hình 1.1: +Phía Đông giáp xã Long Tân, huyện Đất Đỏ +Phía Tây tiếp giáp xã Hòa Long, thành phố Bà Rịa +Phía Nam tiếp giáp xã An Nhứt, huyện Long Điền +Phía Bắc tiếp giáp xã Đá Bạc, huyện Châu Đức Hình 1.1 Bản đồ vị trí xã Long Phước, thành phố Bà Rịa, tỉnh Bà Rịa - Vũng Tàu
  17. 1.1.2 Khí hậu Xã Long Phước mang đặc trưng khí hậu nhiệt đới gió mùa, một năm có hai mùa mưa và mùa khô rõ rệt, với nhiệt độ bình quân cao đều quanh năm 27,50C.Đây là điều kiện thuận lợi cho việc phát triển cây trồng nhiệt đới. 1.1.3 Thủy văn Mùa khô kéo dài từ tháng 11 đến tháng 4, lượng nước sinh hoạt và phục vụ sản xuất chủ yếu sử dụng nguồn nước ngầm và hai nguồn nước từ đập Đá Bàng chảy từ sông Ray về. Mùa mưa kéo dài từ tháng 5 đến tháng 10, nước lũ trên vùng cao có thể gây ngập úng ở khu vực thấp. 1.1.4 Đặ c điểm đị a ch ấ t Địa hình trung du tương đối bằng phẳng, phía Bắc có dãy Núi đất cao 102m,kinh tế của địa phương chủ yếu là nông nghiệp. Xã Long Phước có địa hình cao ở phía đông và phía tây, thấp dần từ bắc xuống nam. Độ cao trung bình ở vùng đồi thấp 13-29m, điểm cao nhất phía đông bắc có độ cao trung bình 36m. 1.2 Điề u ki ệ n kinh t ế xã h ộ i Tổng giá trị sản xuất tăng bình quân hàng năm là 15%. Cơ cấu kinh tế nông nghiệp, thương mại dịch vụ và tiểu thủ công nghiệp tăng trưởng, chuyển dịch theo hướng tích cực, những mục tiêu phát triển kinh tế có tỷ trọng đạt và vượt so với kế hoạch đề ra. Phát triển gia tăng các ngành nghề như: sản xuất mộc gia dụng, gia công kỹ nghệ sắt, nhôm và các nghề truyền thống như: rượu, dệt,bánh tráng, bún. Giá trị sản xuất tiểu thủ công nghiệp tăng bình quân 16%/năm, thương mại dịch vụ tăng 18%/năm và nông nghiệp tăng 6%/năm so với nghị quyết đề ra. Phát triển các điểm kinh doanh mặt hàng thức ăn gia súc, vật liệu xây dựng, vật tư nông nghiệp và phát triển mạnh các ngành nghề dịch vụ. Kinh tế nông nghiệp phát triển theo hướng nâng cao chất lượng và đạt hiệu quả sản xuất, ứng dụng khoa học kỹ thuật, công nghệ và giống mới vào sản xuất đã có nhiều chuyển biến tích cực trong việc tăng năng
  18. suất một số cây trồng như lúa, cây bắp, cây mì, cây rau về năng suất, chất lượng tăng rõ rệt. Chuyển dịch cơ cấu sản xuất nông nghiệp theo hướng nông nghiệp hiện đại, hiệu quả cao, an toàn vệ sinh thực phẩm. Quy hoạch và phát triển kinh tế - xã hội:Quy hoạch sử dụng đất và hạ tầng thiết yếu cho phát triển sản xuất nông nghiệp hàng hóa, công nghiệp, tiểu thủ công nghiệp, dịch vụ. Xây dựng và tổ chức thực hiện đạt kết quả đề án xây dựng nông thôn mới giai đọan 2012-2015 trên địa bàn xã. Thực hiện có hiệu quả các mô hình chuyển đổi cơ cấu cây trồng, vật nuôi trên địa bàn. Xác định phát triển nông nghiệp là chủ yếu, tuyên truyền vận động trong việc áp dụng khoa học kỹ thuật vào sản xuất nông nghiệp, nâng cao năng suất lúa, tăng chất lượng các sản phẩm nông nghiệp và liên kết tìm thị trường tiêu thụ sản phẩm nông nghiệp tại địa phương. Khu công nghiệp và cụm công nghiệp:Hiện nay trên địa bàn xã Long Phước chưa có khu công nghiệp và cụm công nghiệp, sắp tới đang hướng quy hoạch cụm tiểu thủ công nghiệp để kêu gọi các nhà đầu tư xây dựng nhằm giải quyết lao động trên địa bàn. Thu chi ngân sách: Thực hiện thu ngân sách hàng năm đều đạt và vượt chỉ tiêu trên giao. Tổng thu ngân sách hàng tăng 12%, công tác chi đảm bảo đáp ứng chi nhu cầu thường xuyên và chi đầu tư phát triển. Thực hiện cơ chế khoán kinh phí, đảm bảo chi theo dự toán giao đầu năm và đúng chế độ quy định Luật ngân sách Nhà nước.
  19. Chương 2. T Ổ NG QUAN V Ề NƯỚ C C ẤP VÀ CÁC PHƯƠNG PHÁP X Ử LÝ NƯỚ C C Ấ P 2.1 T ầ m quan tr ọ ng c ủa nước c ấ p Nước là nhu cầu thiết yếu cho mọi sinh vật trên Trái Đất, không có nước cuộc sống trên Trái Đất không thể tồn tại. Cũng như không khí và ánh sáng, nước không thể thiếu được trong cuộc sống của con người. Trong các khu dân cư, nước phục vụ cho các mục đích sinh hoạt, nâng cao đời sống tinh thần cho người dân. Một ngôi nhà hiện đại, quy mô lớn nhưng không có nước khác nào cơ thể không có máu. Nước còn đóng vai trò rất quan trọng trong sản xuất, phục vụ cho hàng loạt ngành công nghiệp khác nhau. Đối với cây trồng, nước là nhu cầu thiết yếu đồng thời còn có vai trò điều tiết các chế độ nhiệt, ánh sáng, chất dinh dưỡng, vi sinh vật, độ thoáng khí trong đất, đó là những nhân tố quan trọng cho sự phát triển của thực vật. Hiện nay, tổ chức Liên Hiệp Quốc đã thống kê có một phần ba điểm dân cư trên thế giới thiếu nước sạch sinh hoạt, do đó người dân phải dùng đến các nguồn nước nhiễm bẩn. Hàng năm có 500 triệu người mắc bệnh và 10 triệu người (chủ yếu là trẻ em) bị chết, 80% trường hợp mắc bệnh là người dân ở các nước đang phát triển có nguyên nhân từ việc dùng nguồn nước bị ô nhiễm. Vấn đề xử lý nước và cung cấp nước sạch, chống ô nhiễm nguồn nước do tác động của nước thải sinh hoạt và nước thải sản xuất đang là vấn đề đáng quan tâm. Mỗi quốc gia đều có những tiêu chuẩn riêng về nước cấp, trong đó các chỉ tiêu cao thấp khác nhau nhưng nhìn chung các chỉ tiêu này phải đảm bảo an toàn vệ sinh về số lượng vi sinh có trong nước, không có chất độc hại làm ảnh hưởng đến sức khỏe con người, các chỉ tiêu về pH, nồng độ oxy hòa tan, độ đục, độ màu, hàm lượng các kim loại hòa tan, độ cứng, mùi vị Tiêu chuẩn chung nhất là của Tổ chức sức khỏe thế giới WHO hay của cộng đồng
  20. châu Âu. Ngoài ra nước cấp cho công nghiệp bên cạnh các chỉ tiêu chung về nước cấp thì tùy thuộc từng mục đích mà đặt ra những yêu cầu riêng. Các nguồn nước trong tự nhiên ít khi đảm bảo các tiêu chuẩn do tính chất có sẵn của nguồn nước hay bị gây ô nhiễm nên tùy thuộc vào chất lượng nguồn nước và yêu cầu về chất lượng nước mà cần thiết phải có quá trình xử lý nước thích hợp, đảm bảo cung cấp nước có chất lượng tốt và ổn định. 2.2 Các lo ạ i ngu ồn nướ c s ử d ụng làm nướ c c ấ p Để cung cấp nước sạch, có thể khai thác các nguồn nước thiên nhiên (thường gọi là nước thô) từ nước mặt, nước ngầm, nước biển. Theo địa hình và các điều kiện môi trường xung quanh mà các nguồn nước tự nhiên có chất lượng nước khác nhau. Như ở những vùng núi đá vôi, điều kiện phong hóa mạnh, nguồn nước sẽ chứa nhiều ion Ca2+, Mg2+, nước có độ cứng cao, hàm lượng hòa tan lớn 2.2.1 Nước m ặ t Bao gồm các nguồn nước trong các ao, đầm, hồ chứa, sông, suối. Do kết hợp từ dòng chảy trên bề mặt và thường xuyên tiếp xúc với không khí nên các đặc trưng của nước mặt là: • Chứa khí hoà tan, đặc biệt là oxy; • Chứa nhiều chất rắn lơ lửng, riêng trường hợp nước chứa trong các ao đầm, hồ do xảy ra quá trình lắng cặn nên chất rắn lơ lửng còn lại trong nước có nồng độ tương đối thấp và chủ yếu ở dạng keo; • Có hàm lượng chất hữu cơ cao; • Có sự hiện diện của nhiều loại tảo; • Chứa nhiều vi sinh vật. Nguồn nước mặt tiếp nhận nước thải sinh hoạt thường bị ô nhiễm bởi các chất hữu cơ và vi khuẩn gây bệnh. Nguồn nước tiếp nhận các dòng thải công
  21. nghiệp thường bị ô nhiễm bởi các chất độc hại như kim loại nặng, các chất hữu cơ và các chất phóng xạ. Thành phần và chất lượng của nguồn nước mặt chịu ảnh hưởng của các yếu tố tự nhiên, nguồn gốc xuất xứ và tác động của con người trong quá trình khai thác và sử dụng. Nước mặt là nguồn nước tự nhiên mà con người thường sử dụng nhiều nhất nhưng cũng là nguồn nước rất dễ bị ô nhiễm. Do đó nguồn nước mặt tự nhiên khó đạt yêu cầu để đưa vào trực tiếp sử dụng trong sinh hoạt hay phục vụ sản xuất mà không qua xử lý. Hàm lượng các chất có hại cao và nhiều vi sinh vật gây bệnh cho con người trong nguồn nước mặt nên nhất thiết phải có sự quản lý nguồn nước, giám định chất lượng nước, kiểm tra các thành phần hóa học, lý học, mức độ nhiễm phóng xạ thường xuyên. Thành phần các chất gây hại được thể hiện trong bảng 2.1 Bảng 2.1 Thành phần các chất gây nhiễm bẩn nước mặt [1] Chất rắn lơ lửng Các chất keo Các chất hòa tan d > 10"4 mm d = 10'44- 10'6 mm d hd o Cát Protein 4^ Các chất khí CO2, O2, N2, CH4, H2S Keo Fe(OH)3 Silicat SiO2 Các chất hữu cơ Các chất thải hữu cơ, Chất thải sinh hoạt hữu Các chất mùn vi sinh vật cơ
  22. Tổ chức thế giới đưa ra một số nguồn ô nhiễm chính trong nước mặt như sau: • Nước nhiễm bẩn do vi trùng, virus và các chất hữu cơ gây bệnh. Nguồn nhiễm bẩn này có trong các chất thải của người và động vật, trực tiếp hay gián tiếp đưa vào nguồn nước. Hậu quả là các bệnh truyền nhiễm như tả, thương hàn, lỵ s ẽ lây qua môi trường nước ảnh hưởng đến sức khỏe cộng đồng. • Nguồn ô nhiễm là các chất hữu cơ phân hủy từ động vật và các chất thải trong nông nghiệp. Các chất này không trực tiếp gây bệnh nhưng là môi trường tốt cho các vi sinh vật gây bệnh hoạt động. Đó là lý do bệnh tật dễ lây lan qua môi trường nước. • Nguồn nước bị nhiễm bẩn do chất thải công nghiệp, chất thải rắn có chứa các chất độc hại của các cơ sở công nghiệp như phenol, crom, chì, Các chất này tích tụ dần trong nguồn nước và gây ra các tác hại lâu dài. • Nguồn ô nhiễm dầu mỡ và các sản phẩm từ dầu mỏ trong quá trình khai thác, sản xuất và vận chuyển làm ô nhiễm nặng nguồn nước và gây trở ngại lớn trong công nghệ xử lý nước. • Nguồn ô nhiễm do các chất tẩy rửa tổng hợp được sử dụng và thải ra trong sinh hoạt và công nghiệp tạo ra lượng lớn các chất hữu cơ không có khả năng phân hủy sinh học cũng gây ảnh hưởng ô nhiễm đến nguồn nước mặt. Tóm lại, các yếu tố địa hình, thời tiết là yếu tố khách quan gây ảnh hưởng đến chất lượng nước mặt. Còn xét đến một yếu tố khác chủ quan hơn là các tác động của con người trực tiếp hay gián tiếp vào quá trình gây ô nhiễm môi trường nước mặt. 2.2.2 Nước ng ầ m Được khai thác từ các tầng chứa nước dưới đất, chất lượng nước ngầm phụ thuộc vào thành phần khoáng hoá và cấu trúc địa tầng mà nước thấm qua. Do vậy nước chảy qua các địa tầng chứa cát và granit thường có tính axit và
  23. chứa ít chất khoáng. Khi nước ngầm chảy qua địa tầng chứa đá vôi thì nước thường có độ cứng và độ kiềm hydrocacbonat khá cao. Ngoài ra đặc trưng chung của nước ngầm là: • Độ đục thấp; • Nhiệt độ và thành phần hoá học tương đối ổn định; • Không có oxy nhưng có thể chứa nhiều khí như: CO2, H2S, ; • Chứa nhiều khoáng chất hoà tan chủ yếu là sắt, mangan, canxi, magie, flo ; • Không có hiện diện của vi sinh vật. Nước ngầm ít chịu tác động của con người hơn so với nước mặt do đó nước ngầm thường có chất lượng tốt hơn. Thành phần đáng quan tâm của nước ngầm là sự có mặt của các chất hòa tan do ảnh hưởng của điều kiện địa tầng, các quá trình phong hóa và sinh hóa trong khu vực [bảng 2.2]. Những vùng có nhiều chất bẩn, điều kiện phong hóa tốt và lượng mưa lớn thì nước ngầm dễ bị ô nhiễm bởi các khoáng chất hòa tan và các chất hữu cơ. Trong nước ngầm hầu như không có các hạt keo hay các hạt lơ lửng, các chỉ tiêu vi sinh cũng tốt hơn so với nước mặt. Bảng 2.2 Các đặc tính của nước mặt và nước ngầm [1] Đặc tính Nước mặt Nước ngầm Nhiệt độ Thay đổi theo mùa Tương đối ổn định Ít thay đổi, cao hơn so với Chất khoáng hòa Thay đổi theo chất lượng nước mặt ở cùng một tan đất, lượng mưa vùng Fe2+ và Mn2+ Rất thấp (trừ dưới đáy hồ) Thường xuyên có Thường rất thấp hoặc Khí CO2 hòa tan Nồng độ cao không có n h 4+ Xuất hiện ở những vùng Thường xuyên có mặt
  24. nước nhiễm bẩn Thường có ở nồng độ SiO2 Thường có ở nồng độ cao trung bình Thường có ở nồng độ cao Nitrat Thường thấp do sự phân hủy hóa học Vi trùng (nhiều loại gây Các vi khuẩn do sắt gây Vi sinh vật bệnh), virus các loại và ra thường xuất hiện tảo Bản chất địa chất có ảnh hưởng lớn đến thành phần hóa học của nước ngầm, nước luôn tiếp xúc với đất trong trạng thái bị giữ lại hay lưu thông trong đất, nó tạo nên sự cân bằng giữa thành phần của nước và đất. Nước chảy dưới lớp đất cát hay granite là axit và ít muối khoáng. Nước chảy trong đất chứa canxi là hydrocacbonat canxi. Tại những khu vực được bảo vệ tốt, ít có nguồn thải nhiễm bẩn, nước ngầm nói chung được đảm bảo về mặt vệ sinh và có chất lượng khá ổn định. Người ta chia nước ngầm ra hai loại khác nhau: • Nước ngầm hiếu khí (có oxy): thông thường loại này có chất lượng tốt, có trường hợp loại này không cần xử lý mà có thể cấp trực tiếp cho người tiêu dùng. Trong nước có oxy s ẽ không có các chất khử như H2S, CH4, NH4+ • Nước ngầm yếm khí (không có oxy): trong quá trình nước thấm qua đất đá oxy bị tiêu thụ, lượng oxy hòa tan tiêu thụ hết, các chất hòa tan như Fe2+, Mn2+ s được tạo thành. Nước ngầm có thể chứa Ca2+ với nồng độ cao cùng với sự có mặt của ion Mg2+ s ẽ tạo nên độ cứng cho nước. Ngoài ra trong nước còn chứa các ion như Na+, Fe2+, Mn2+, NH4+, HCO3-, SO42-, Cl-, .
  25. Đặc tính chung về thành phần, tính chất nước ngầm là nước có độ đục thấp, nhiệt độ, tính chất ít thay đổi và không có oxy hòa tan. Các lớp nước trong môi trường khép kín là chủ yếu, thành phần nước có thể thay đổi đột ngột với sự thay đổi độ đục và ô nhiễm khác nhau. Những thay đổi này liên quan đến sự thay đổi của lưu lượng của lớp nước sinh ra do nước mưa. Ngoài ra một tính chất của nước ngầm là thường không có mặt của vi sinh vật, vi khuẩn gây bệnh. 2.2.3 Nước mưa Nước mưa có thể xem như nước cất tự nhiên nhưng không hoàn toàn tinh khiết bởi vì nước mưa có thể bị ô nhiễm bởi khí, bụi, và thậm chí cả vi khuẩn có trong không khí. Khi rơi xuống, nước mưa tiếp tục bị ô nhiễm do tiếp xúc với các vật thể khác nhau. Hơi nước gặp không khí chứa nhiều khí oxit nitơ hay oxit lưu huỳnh s ẽ tạo nên các trận mưa axit. Hệ thống thu gom nước mưa dùng cho mục đích sinh hoạt gồm hệ thống mái, máng thu gom dẫn về bể chứa. Nước mưa có thể dự trữ trong các bể chứa có mái che để dùng quanh năm. 2.3 Các ch ỉ tiêu nước c ấ p 2.3.1 Chỉ tiêu v ậ t lý 2.3.1.1 Nhiệt độ (0C,0K) Nhiệt độ của nguồn nước là một đại lượng phụ thuộc vào điều kiện môi trường và khí hậu. Nhiệt độ của nước có ảnh hưởng trực tiếp đến quá trình xử lí nước. Sự thay đổi nhiệt độ của nước phụ thuộc vào từng loại nguồn nước. Nhiệt độ của nguồn nước mặt dao động rất lớn (từ 4 ^ 400C) phụ thuộc vào thời tiết và độ sâu nguồn nước. Nước ngầm có nhiệt độ tương đối ổn định (từ 17 - 270C).[4]
  26. 2.3.1.2 H àm lượng c ặ n không tan (mg/l) Được xác định bằng cách lọc một đơn vị thể tích nước nguồn qua giấy lọc, rồi đem sấy khô ở nhiệt độ (105 ^ 1100C). Hàm lượng cặn của nước ngầm thường nhỏ (30 ^ 50 mg/l), chủ yếu do các hạt mịn trong nước gây ra. Hàm lượng cặn của nước sông dao động rất lớn (20 ^ 5.000 mg/l), có khi lên tới (30.000 mg/l). Cùng một nguồn nước, hàm lượng cặn dao động theo mùa, mùa khô nhỏ, mùa lũ lớn. Cặn có trong nước sông là do các hạt sét, cát, bùn bị dòng nước xói rửa mang theo và các chất hữu cơ nguồn gốc động thực vật mục nát hoà tan trong nước. Hàm lượng cặn là một trong những chỉ tiêu cơ bản để chọn biện pháp xử lí đối với các nguồn nước mặt. Hàm lượng cặn của nước nguồn càng cao thì việc xử lí càng tốn kém và phức tạp.[4] 2.3.1.3 Độ màu (Pt-Co) Được xác định theo phương pháp so sánh với thang màu coban. Độ màu của nước bị gây bởi các hợp chất hữu cơ, các hợp chất keo sắt, nước thải công nghiệp hoặc do sự phát triển của rong, rêu, tảo. Thường nước hồ, ao có độ màu cao.[4] 2.3.1.4 Mùi v ị Nước có mùi là do trong nước có các chất khí, các muối khoáng hoà tan, các hợp chất hữu cơ và vi trùng, nước thải công nghiệp chảy vào, các hoá chất hoà tan Nước có thể có mùi bùn, mùi mốc, mùi tanh, mùi cỏ lá, mùi clo, mùi phenol, vị mặn, vị chua, vị chát, vị đắng, . [4] 2.3.1.5 Độ đục (NTU) Độ đục của nước đặc trưng cho các tạp chất phân tán dạng hữu cơ hay vô cơ không hòa tan hay keo có nguồn gốc khác nhau. Nguyên nhân gây ra nước mặt bị đục là do sự tồn tại của các loại bùn, axit silic, hydroxit sắt, hydroxit nhôm, các loại keo hữu cơ, vi sinh vật và phù du thực vật ở trong nước. Trong
  27. nước ngầm thì độ đục đặc trưng cho sự tồn tại các khoáng chất không hòa tan hay các hợp chất hữu cơ từ nước thải xâm nhập vào đất. Độ đục thường đo bằng máy so màu quang học dựa trên cơ sở sự thay đổi cường độ ánh sáng khi đi qua lớp nước mẫu. Đơn vị của độ đục xác định theo phương pháp này là NTU (Nepheometric Turbidity Unit). [4] 2.3.2 Chỉ tiêu hóa h ọ c 2.3.2.1 Độ pH pH là chỉ số đặc trưng cho nồng độ ion H+ có trong dung dịch, thường biểu thị cho tính axit hay tính kiềm của nước. PH = - lg [H *]= 1 - L ] - lg [OH ] Tính chất của nước được xác định theo các giá trị khác nhau của pH • pH = 7 nước có tính trung bình. • pH 7 nước có tính kiềm Độ pH trong nước có ý nghĩa quan trọng trong quá trình lý hóa khi xử lý nước bằng hóa chất. Quá trình chỉ có hiệu quả tối ưu khi ở một khoảng pH nhất định trong những điều kiện nhất định.[l] 2.3.2.2 Độ c ứng Là đại lượng biểu thị hàm lượng các muối của canxi và magie có trong nước. Có thể phân biệt thành 03 loại độ cứng: độ cứng tạm thời, độ cứng vĩnh cửu và độ cứng toàn phần. Độ cứng toàn phần biểu thị tổng hàm lượng các muối cacbonat và bicacbonat của canxi và magie có trong nước. Độ cứng toàn phần là tổng của hai loại độ cứng trên. Nước có độ cứng cao gây trở ngại cho sinh hoạt và sản xuất: giặt quần áo tốn xà phòng, nấu thức ăn lâu chín, gây đóng cặn nồi hơi, giảm chất lượng sản phẩm [1]
  28. 2.3.2.3 Độ oxy hóa (mg/l O2 hay KMnO4) Là lượng oxy cần thiết để oxy hoá hết các hợp chất hữu cơ có trong nước. Chỉ tiêu oxy hoá là đại lượng để đánh giá sơ bộ mức độ nhiễm bẩn của nguồn nước. Độ oxy hoá của nguồn nước càng cao, chứng tỏ nước bị nhiễm bẩn và chứa nhiều vi trùng.[1] 2.3.2.4 Các h ợp ch ấ t Ni tơ Quá trình phân hủy các chất hữu cơ tạo ra amoniac, nitric, nitrat trong tự nhiên, trong các chất thải, trong các nguồn phân bón mà con người trực tiếp hay gián tiếp đưa vào nguồn nước. 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. Tùy theo mức độ có mặt của từng loại hợp chất nitơ mà ta có thể biết mức độ và thời gian nguồn nước bị ô nhiễm. • Khi nước mới bị ô nhiễm do phân bón hay nước thải, trong nguồn gây ô nhiễm chủ yếu là NH4+ (nước nguy hiểm); • Nước chứa chủ yếu NO2- thì nguồn nước đã bị ô nhiễm một thời gian dài hơn (nước ít nguy hiểm hơn); • Nước chứa chủ yếu là NO3- thì quá trình oxy hóa đã kết thúc (nước ít nguy hiểm). Nồng độ nitrat cao là môi trường dinh dưỡng rất tốt cho tảo, rong phát triển gây ảnh hưởng đến chất lượng nước dùng cho sinh hoạt. Nếu dùng nước uống có hàm lượng nitrat cao có thể ảnh hưởng đến máu, thường gây bệnh xanh xao ở trẻ em và có thể dẫn đến tử vong.[1] 2.3.2.5 Các h ợp ch ấ t Photpho Trong nước tự nhiên các hợp chất thường gặp nhất là photphat, khi nguồn nước bị nhiễm bẩn bởi rác và hợp chất hữu cơ trong quá trình phân hủy, giải phóng ion PO43- có thể tồn tại dưới dạng H3PO4, HPO4.
  29. Photphat không thuộc loại độc hại đối với con người nhưng sự tồn tại của chất này với hàm lượng cao trong nước s ẽ gây cản trở cho quá trình xử lý, đặc biệt là hoạt động của các bể lắng. Đối với những nguồn nước có hàm lượng chất hữu cơ cao, nitrat, photphat cao, các bông cặn tạo thành đám nổi trên mặt nước, nhất là lúc trời nắng trong ngày. [1 ] 2.3.2.6 Hàm lượng s ắ t (mg/l) Sắt tồn tại trong nước dưới dạng sắt (II) hoặc sắt (III). Trong nước ngầm, sắt thường tồn tại dưới dạng sắt (II) hoà tan của các muối bicacbonat, sunfat, clorua, đôi khi dưới dạng keo của axit humic hoặc keo silic. Khi tiếp xúc với oxy hoặc các chất oxy hoá, sắt (II) bị oxy hoá thành sắt (III) và kết tủa bông cặn Fe(OH)3 có màu nâu đỏ. Nước ngầm thường có hàm lượng sắt cao, đôi khi lên tới 30 mg/l hoặc có thể còn cao hơn nữa. Nước mặt chứa sắt (III) ở dạng keo hữu cơ hoặc cặn huyền phù, thường có hàm lượng không cao và có thể khử sắt kết hợp với công nghệ khử đục. Việc tiến hành khử sắt chủ yếu đối với các nguồn nước ngầm. Khi trong nước có hàm lượng sắt > 0,5 mg/l, nước có mùi tanh khó chịu, làm vàng quần áo khi giặt, làm hư hỏng sản phẩm của ngành dệt, giấy, phim ảnh, đồ hộp và làm giảm tiết diện vận chuyển nước của đường ống.[1] 2.3.2.7 Hàm lượng mangan (mg/l) Mangan thường được gặp trong nước nguồn ở dạng mangan (II), nhưng với hàm lượng nhỏ hơn sắt rất nhiều. Tuy vậy với hàm lượng mangan > 0,05 mg/l đã gây ra các tác hại cho việc sử dụng và vận chuyển nước như sắt. Công nghệ khử mangan thường kết hợp với khử sắt trong nước.[1] 2.3.2.8 Các ch ấ t khí hòa tan (mg/l) Các chất khí hoà O2, CO2, H2S trong nước thiên nhiên dao động rất lớn. Khí H2S là sản phẩm của quá trình phân huỷ các chất hữu cơ, phân hủy rác. Khi trong nước có H2S làm nước có mùi trứng thối khó chịu và ăn mòn kim
  30. loại. Hàm lượng O2 hoà tan trong nước phụ thuộc vào nhiệt độ, áp suất, đặc tính của nguồn nước. Các nguồn nước mặt thường có hàm lượng oxy hoà tan cao do có bề mặt thoáng tiếp xúc trực tiếp với không khí. Nước ngầm có hàm lượng oxy hoà tan rất thấp hoặc không có, do các phản ứng oxy hoá khử xảy ra trong lòng đất đã tiêu hao hết oxy. Khí CO2 hoà tan đóng vai trò quyết định trong sự ổn định của nước thiên nhiên. Trong kỹ thuật xử lý nước, sự ổn định của nước có vai trò rất quan trọng. Việc đánh giá độ ổn định trong sự ổn định nước được thực hiện bằng cách xác định hàm lượng CO2 cân bằng và CO2 tự do. Lượng CO2 cân bằng là lượng CO2 đúng bằng lượng ion HCO3- cùng tồn tại trong nước. Nếu trong nước có lượng CO2 hoà tan vượt quá lượng CO2 cân bằng, thì nước mất ổn định và s ẽ gây ăn mòn bêtông. [1] 2.3.2.9 Clorua (Cl-) Clorua làm cho nước có vị mặn, ion này thâm nhập vào nước qua sự hòa tan các muối khoáng hay bị ảnh hưởng từ quá trình nhiễm mặn các tầng chứa nước ngầm hay ở các đoạn sông gần biển. Việc dùng nước có hàm lượng clorua cao có thể gây ra các bệnh về thận cho con người. Ngoài ra nước có chứa nhiều clorua có tính xâm thực đối với bêtông.[1] 2.3.2.10 Chỉ tiêu vi sinh Vi trùng gây bệnh có trong nước là do sự nhiễm bẩn rác, phân người và động vật. Sự có mặt của E.coli chứng tỏ nguồn nước bị nhiễm bẩn bởi phân rác và khả năng lớn tồn tại các loại vi khuẩn gây bệnh khác, số lượng nhiều hay ít tùy thuộc vào mức độ nhiễm bẩn. Rong tảo phát triển trong nước làm nước bị nhiễm bẩn hữu cơ và làm cho nước có màu xanh. Nước mặt có nhiều loại rong tảo sinh sống trong đó loài gây hại chủ yếu và khó loại trừ là nhóm tảo diệp lục và tảo đơn bào. Hai loại tảo này khi phát triển trong đường ống có thể gây tắc nghẽn đường ống
  31. đồng thời làm cho nước có tính ăn mòn do quá trình hô hấp thải ra khí cacbonic.[1] 2.3.2.11 Các kim loại có độc tính cao Asen là kim loại có thể tồn tại dưới dạng hợp chất vô cơ và hữu cơ. Trong nước asen thường ở dạng asenic hay asenat, các hợp chất asenmetyl có trong môi trường do chuyển hóa sinh học. Asen có khả năng gây ung thư biểu bì da, phế quản, phổi và các xoang Crom có trong nguồn nước tự nhiên là do hoạt động nhân tạo và tự nhiên (phong hóa). Hợp chất Cr+6 là chất oxy hóa mạnh và độc. Các hợp chất của Cr+6 dễ gây viêm loét da, xuất hiện mụn cơm, viêm gan, viêm thận, ung thư phổi Thủy ngân còn có trong nước mặt và nước ngầm ở dạng vô cơ. Thủy ngân vô cơ tác động chủ yếu đến thận, trong khi đó metyl thủy ngân ảnh hưởng chính đến hệ thần kinh trung ương. [1] 2.4 Tổng quan về các quá trình xử lý Trong quá trình xử lí nước cấp, cần phải thực hiện các biện pháp như sau: • Biện pháp cơ học: dùng các công trình và thiết bị làm sạch như: song chắn rác, lưới chắn rác, bể lắng, bể lọc. • Biện pháp hoá học: dùng hoá chất cho vào nước để xử lí nước như: dùng phèn làm chất keo tụ, dùng vôi kiềm hoá nước, cho Clo vào nước để khử trùng. • Biện pháp lí học: dùng các tia vật lí để khử trùng nước như: tia tử ngoại, sóng siêu âm. Điện phân nước biển để khử muối. Khử khí CO2 hoà tan trong nước bằng phương pháp làm thoáng. Trong ba biện pháp xử lí nêu ra trên đây thì biện pháp cơ học là biện pháp xử lí nước cơ bản nhất. Có thể dùng biện pháp cơ học để xử lí nước một cách độc lập hoặc kết hợp với các biện pháp hoá học và lý học để rút ngắn thời gian và nâng cao hiệu quả xử lí nước. Trong thực tế để đạt được mục
  32. đích xử lí một nguồn nước nào đó một cách kinh tế và hiệu quả nhất phải thực hiện quá trình xử lí bằng việc kết hợp của nhiều phương pháp. 2.4.1 H ồ chứa và l ắng 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 điều hòa lưu lượng giữa dòng chảy từ nguồn vào và lưu lượng tiêu thụ do trạm bơm nước thô bơm. [2] 2.4.2 Song ch ắ n rác Được đặt ở cửa dẫn nước vào công trình thu làm nhiệm vụ loại trừ vật nổi, vật trôi lơ lửng trong dòng nước để bảo vệ các thiết bị và nâng cao hiệu quả làm sạch của các công trình xử lý.[2] 2.4.3 Quá trình làm thoáng Đây là giai đoạn trong dây chuyền công nghệ xử lý nước có nhiệm vụ hòa tan oxy từ không khí vào nước để oxy hóa sắt, mangan hóa trị (II) thành sắt (III) và mangan (IV) tạo thành các hợp chất Fe(OH)3, Mn(OH)4 kết tủa để lắng và đưa ra khỏi nước bằng quá trình lắng, lọc. Ngoài ra quá trình làm thoáng còn làm tăng hàm lượng oxy hòa tan trong nước để thực hiện dễ dàng các quá trình oxy hóa chất hữu cơ trong quá trình khử mùi và màu của nước. Có hai phương pháp làm thoáng: • Đưa nước vào trong không khí: cho nước phun thành tia hay thành màng mỏng trong không khí ở các giàn làm thoáng tự nhiên hay trong các thùng kín rồi thổi không khí vào thùng như các giàn làm thoáng cưỡng bức. • Đưa không khí vào trong nước: dẫn và phân phối không khí nén thành các bọt nhỏ theo giàn phân phối đặt ở đáy bể chứa nước, các bọt khí nổi lên, nước được làm thoáng.
  33. Trong kĩ thuật xử lý nước thường người ta áp dụng các giàn làm thoáng theo phương pháp đầu tiên và các thiết bị làm thoáng hỗn hợp giữa hai phương pháp trên: làm thoáng bằng máng tràn nhiều bậc và phun trên mặt nước. Đầu tiên tia nước tiếp xúc với không khí sau khi chạm mặt tia nước kéo theo bọt khí đi sâu vào khối nước trong bể tạo thành các bọt khí nhỏ nổi lên. [2 ] 2.4.4 Quá trình khu ấ y tr ộ n hóa ch ấ t Mục đích là tạo ra điều kiện phân tán nhanh và đều hóa chất vào toàn bộ khối lượng nước cần xử lý vì phản ứng thủy phân tạo nhân keo tụ diễn ra rất nhanh, nếu không trộn đều và trộn kéo dài thì s không tạo ra được các nhân keo tụ đủ, chắc, và đều trong thể tích nước, hiệu quả lắng s ẽ kém và tiêu tốn hóa chất nhiều hơn. 2[] 2.4.5 Quá trình keo t ụ và ph ả n ứ ng t ạ o bông c ặ n Keo tụ và tạo bông cặn là quá trình tạo ra các tác nhân có khả năng kết dính các chất làm bẩn nước ở dạng hòa tan hay lơ lửng thành các bông cặn có khả năng lắng được trong các bể lắng hay kết dính trên bề mặt của lớp vật liệu lọc với tốc độ nhanh và kinh tế nhất. Trong kĩ thuật xử lý nước thường dùng phèn nhôm Al2(SO4)3 hay phèn sắt FeCl3, Fe2(SO4 )3 và FeSO4. Quá trình sản xuất, pha chế định lượng phèn nhôm thường đơn giản hơn đối với phèn sắt nên tuy phèn sắt hiệu quả cao hơn nhưng vẫn ít được sử dụng. Hiệu quả của quá trình tạo bông cặn phụ thuộc vào cường độ và thời gian khuấy trộn để các nhân keo tụ và cặn bẩn va chạm và dính kết vào nhau. Để tăng hiệu quả cho quá trình tạo bông cặn người ta thường cho polyme được gọi là chất trợ lắng vào bể phản ứng tạo bông. Polyme s tạo liên kết lưới anion nếu trong nước thiếu các ion đối như SO42-, nếu trong nước có thành phần ion và độ kiềm thỏa mãn thì điều kiện keo tụ thì polyme s ẽ tạo ra liên kết trung tính. [2 ]
  34. 2.4.6 Quá trình l ắ ng Đây là quá trình làm giảm hàm lượng cặn lơ lửng trong nước nguồn bằng các biện pháp: • Lắng trọng lực trong các bể lắng khi đó các hạt cặn có tỉ trọng lớn hơn s ẽ lắng xuống đáy bể; • Lực li tâm s ẽ tác dụng vào các hạt cặn trong bể lắng li tâm làm các hạt cặn lắng xuống; • Lực đẩy nổi do các hạt khí dính bám vào các hạt cặn ở các bể tuyển nổi. Cùng với việc lắng cặn, quá trình lắng còn làm giảm được 90 ^ 95% vi trùng có trong nước (vi trùng luôn bị hấp thụ và dính bám vào các hạt bông cặn trong quá trình lắng). Có ba loại cặn thường được xử lý trong quá trình lắng như sau: • Lắng các hạt cặn phân tán riêng rẽ: trong quá trình lắng không thay đổi hình dáng, độ lớn, tỷ trọng. Trong quá trình xử lý nước ta không pha phèn nên công trình lắng thường có tên gọi là lắng sơ bộ. • Lắng các hạt ở dạng keo phân tán: thường được gọi là lắng cặn đã được pha phèn. Trong quá trình lắng các hạt cặn có khả năng kết dính với nhau thành bông cặn lớn khi đủ trọng lực s ẽ lắng xuống, ngược lại các bông cặn có thể bị vỡ thành các hạt cặn nhỏ, do đó trong khi lắng các bông cặn có thể bị thay đổi kích thước, hình dạng, tỷ trọng. • Lắng các hạt cặn đã đánh phèn: các hạt có khả năng kết dính với nhau nhưng nồng độ lớn hơn (thường lớn hơn1000 mg/l), các bông cặn này tạo thành lớp mây cặn liên kết với nhau và dính kết để giữ lại các hạt cặn bé phân tán trong nước. Hiệu quả lắng phụ thuộc rất nhiều vào kết quả làm việc của bể tạo bông cặn, trong bể tạo bông tạo ra các hạt cặn to, bền, chắc và càng nặng thì hiệu
  35. quả lắng càng cao. Nhiệt độ nước càng cao, độ nhớt càng nhỏ, sức cản của nước đối với các hạt cặn càng giảm làm tăng hiệu quả của quá trình lắng. Hiệu quả lắng tăng lên 2 ^ 3 lần khi nhiệt độ nước tăng 0 100C. Thời gian lưu nước trong bể lắng cũng là chỉ tiêu quan trọng ảnh hưởng đến hiệu quả của bể lắng. Để đảm bảo lắng tốt thời gian lưu nước trung bình của các phần tử nước trong bể lắng thường phải đạt từ 70 - 80% thời gian lưu nước trong bể theo tính toán. Nếu để cho bể lắng có vùng nước chết, vùng chảy quá nhanh hiệu quả lắng s ẽ giảm đi rất nhiều. Vận tốc dòng nước trong bể lắng không được lớn hơn trị số vận tốc xoáy và tải cặn đã lắng lơ lửng trở lại dòng nước.[2 ] 2.4.7 Quá trình l ọ c Quá trình lọc 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 hạt cặn và vi trùng có trong nước. Sau một thời gian dài làm việc, lớp vật liệu lọc bị khít lại làm giảm tốc độ lọc. Để khôi phục lại khả năng làm việc của bể lọc phải thổi rửa bể lọc bằng nước hoặc gió hoặc gió kết hợp nước để loại bỏ cặn bẩn ra khỏi lớp vật liệu lọc. Trong dây chuyền xử lý nước cấp cho sinh hoạt, lọc là giai đoạn cuối cùng để làm trong nước triệt để. Hàm lượng cặn còn lại trong nước sau khi qua lọc phải đạt tiêu chuẩn cho phép (nhỏ hơn hoặc bằng 3 mg/l). Để thực hiện quá trình lọc nước có thể sử dụng một số loại bể có nguyên tắc làm việc, cấu tạo lớp vật liệu lọc và thông số vận hành khác nhau, cơ bản có thể chia ra các loại bể lọc sau • Theo tốc độ lọc + Bể lọc chậm: có tốc độ lọc 0,1 ^ 0,5 m/h. + Bể lọc nhanh: có tốc độ lọc 5 ^ 15 m/h. + Bể lọc cao tốc: có tốc độ lọc 36 ^ 100 m/h.
  36. • Theo chế độ dòng chảy + Bể lọc trọng lực: bể lọc hở, không áp. + Bể lọc áp lực: bể lọc kín, quá trình lọc xảy ra nhờ áp lực nước phía trên lớp vật liệu lọc. • Theo chiều dòng chảy + Bể lọc xuôi: là bể lọc cho nước chảy qua lớp vật liệu lọc từ trên xuống dưới như bể lọc chậm, bể lọc nhanh phổ thông + Bể lọc ngược: là bể lọc có chiều nước chảy qua lớp vật liệu lọc là từ dưới lên trên như bể lọc tiếp x ú c . + Bể lọc hai chiều: nước chảy qua lớp vật liệu lọc theo cả hai chiều từ trên xuống và từ dưới lên, nước được thu ở tầng giữa như bể lọc A K X . • Theo số lượng lớp vật liệu lọc: bể lọc có 01 lớp vật liệu lọc hay 02 lớp vật liệu lọc hoặc nhiều hơn. • Theo cỡ hạt vật liệu lọc + Bể lọc có hạt cỡ nhỏ: d 0,8 mm. • Theo cấu tạo lớp vật liệu lọc + Bể lọc có vật liệu lọc dạng hạt + Bể lọc lưới: nước đi qua lưới lọc kim loại hoặc vật liệu lọc dạng xốp. + Bể lọc có màng lọc: nước đi qua màng lọc được tạo thành trên bề mặt lưới đỡ hay lớp vật liệu rỗng. Vật liệu lọc là bộ phận cơ bản của bể lọc, nó đem lại hiệu quả làm việc và tính kinh tế của quá trình lọc. Vật liệu lọc hiện nay được dùng phổ biến là cát thạch anh tự nhiên. Ngoài ra cón có thể sử dụng một số vật liệu khác như cát thạch anh nghiền, đá hoa nghiền, than antraxit, polym e. Các vật liệu lọc
  37. cần phải thỏa mãn các yêu cầu về thành phần cấp phối tích hợp, đảm bảo đồng nhất, có độ bền cơ học cao, ổn định về hóa học. Ngoài ra trong quá trình lọc người ta còn dùng thêm than hoạt tính như là một hoặc nhiều lớp vật liệu lọc để hấp thụ chất gây mùi và màu của nước. Các bột than hoạt tính có bề mặt hoạt tính rất lớn, chúng có khả năng hấp thụ các phân tử khí và các chất ở dạng lỏng hòa tan trong nước.2 ] [ 2.4.8 Khử trùng - Clo hóa sơ bộ Là quá trình cho clo vào nước trong giai đoạn trước khi nước vào bể lắng và bể lọc, tác dụng của quá trình này là: • Kéo dài thời gian tiếp xúc để tiệt trùng khi nguồn nước bị nhiễm bẩn. • 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. • Trung hòa amoniac thành cloramin có tính chất tiệt trùng kéo dài. Ngoài ra clo hóa sơ bộ còn có tác dụng ngăn chặn sự phát triển của rong rêu trong bể phản ứng tạo bông cặn và bể lắng, phá hủy tế bào của các vi sinh sản ra các chất nhầy nhớt trên mặt bể lọc làm tăng thời gian của chu kỳ lọc - Khử trùng Là khâu bắt buộc trong quá trình xử lý nước cấp cho sinh hoạt và ăn uống. Sau các quá trình xử lý, nhất là sau khi nước qua lọc thì phần lớn các vi trùng đã bị giữ lại, song để tiêu diệt hoàn toàn các vi trùng gây bệnh thì cần phải tiến hành khử trùng nước. Có rất nhiều biện pháp khử trùng nước hiệu quả như dùng các chất oxy hóa mạnh, các tia vật lý, siêu âm, dùng nhiệt hoặc các ion kim loại n ặ n g . Hiện nay ở Việt Nam đang sử dụng phổ biến nhất là phương pháp khử trùng
  38. bằng các chất oxy hóa mạnh (sử dụng phổ biến là clo và các hợp chất của clo vì giá thành thấp, dễ sử dụng, vận hành và quản lý đơn giản).2 ] [ 2.4.9 Ổn định nước Là quá trình khử tính xâm thực của nước đồng thời cấy lên mặt trong thành ống lớp màng bảo vệ để cách ly không cho nước tiếp xúc trực tiếp với vật liệu làm ống. Tác dụng của lớp màng bảo vệ này là để chống gỉ cho ống thép và các phụ tùng trên đường ống. Hóa chất thường dùng để ổn định nước là hexametephotphat, silicat natri, soda, vôi 2 [] 2.4.10 Làm m ềm nước Làm mềm nước tức là khử độ cứng trong nước (khử các muối Ca, Mg có trong nước). Nước cấp cho một số lĩnh vực công nghiệp như dệt, sợi nhân tạo, hóa chất, chất dẻo, g iấ y . và cấp cho các loại nồi hơi thì cần phải làm mềm nước. Các phương pháp làm mềm nước phổ biến là: phương pháp nhiệt, phương pháp hóa học, phương pháp trao đổi ion.2 ] [
  39. Chương 3. PHÂN TÍCH NƯỚC SÔNG RAY VÀ ĐỀ XUẤ T CÔNG NGHỆ XỬ LÝ NƯỚC CẤP CHO XÃ LONG PHƯỚC 3.1 Tính ch ấ t ngu ồn nước Sông Ray là tên một con sông ở miền Đông Nam Bộ, Việt Nam, là phụ lưu cấp I của sông Đồng Nai. Sông Ray bắt nguồn từ các tỉnhĐồng Naivới chiều dài trên 272 km và lưu vực 4710 km2. Ở thượng nguồn sông Ray là hợp lưu của hệ thống nhiều sông suối nhỏ, nhưng về tổng thể có thể coi là ba sông nhánh bắt nguồn từ phía tây, đông bắc và đông huyện Châu Đức. Chúng hợp lưu ở phía nam thị huyện Châu Đức, theo đường chim bay khoảng 7km. Từ đây sông Ray chảy ngoằn ngoèo theo hướng bắc tây bắc-đông đông nam trên chiều dài khoảng 3 km tới hồ chứa nước cho nhà máy. Việc đánh giá chất lượng nước sông Ray thuộc tỉnh Bà Rịa - Vũng Tàu nhằm tìm ra nguồn cấp nước an toàn và bền vững là điều cần thiết đảm bảo cung cấp hệ thống nước máy tốt nhất về mặt sức khỏe cho cộng đồng. Nước sông Ray được đánh giá là nguồn nước tốt nhất trong khu vực, có lưu lượng lớn, chất lượng ổn định và tương đối ít bị ô nhiễm. Phân tích chất lượng nước sông Ray nhằm tìm ra biện pháp xử lý hiệu quả nhất. Ở Việt nam việc đánh giá chất lượng nước được tiến hành theo từng chỉ số lý, hóa, sinh riêng biệt từ đó sử dụng tổng hợp các chỉ số để đánh giá chất lượng nước sông tìm ra biện pháp xử lý phù hợp cho nước cấp. Tiến hành lấy mẫu ở 3 điểm khác nhau trên bề mặt sông thuộc đoạn sông Ray thuộc huyện Châu Đức. 3.2 Các y ế u t ố ảnh hưởng đế n ch ất lượng nước sông Ray Việc lựa chọn các thông số đánh giá ô nhiễm nguồn nước cần căn cứ vào bản chất của nguồn gây ô nhiễm (nguyên liệu, quy trình công nghệ, hoạt động của cơ sở sản xuất hoặc đặc điểm tự nhiên trong vùng).
  40. Sông Ray là một sông có lượng nước rất lớn, tuy nhiên chất lượng ngày càng suy giảm do ô nhiễm. Điều đó đang và sẽ gây tác động đến sức khoẻ con người, đời sống thuỷ sinh và các nhu cầu sử dụng nước của nhân dân. Các nguồn gây ô nhiễm nước chủ yếu là chất thải sinh hoạt của con người sống ven con sông. Các hoạt động nông nghiệp như bón phân, cầy bừa , hoạt động nuôi trồng thủy sản, giao thông đường thủy. Chất thải từ hoạt động công nghiệp: ngành công nghiệp dọc ven sông còn thưa thớt chưa phát triển rộng. Chủ yếu là một số nhà máy thủy hải sản, luyện kim. Ngoài ra, nguồn nước còn bị ô nhiễm do các yếu tố tự nhiên như xói mòn, lũ lụt, nước mưa. Các tác nhân gây ô nhiễm phổ biến nhất ở mức độ cao trong nước sông là các chất hữu cơ, chất dinh dưỡng, dầu mỡ và vi trùng. Để kiểm soát ô nhiễm và bảo vệ chất lượng nước phục vụ cấp nước sinh hoạt cần tiến hành: - Xây dựng, ban hành và thực hiện chặt chẽ các luật, quy định và tiêu chuẩn chất lượng nước cho từng mục đích sử dụng, từng vùng trong cả nước. - Xây dựng và hoạt động hệ thống các trạm quan trắc môi trường nước, trong đó 3 thành phần thuỷ văn, thuỷ hoá và thuỷ sinh cần được quan trắc theo tần số phù hợp. Hệ thống này thường xuyên thông báo cho các cơ quan quản lý môi trường quốc gia hoặc địa phương các thông tin để kịp thời báo động về các diễn biến môi trường. - Thực hiện liên tục việc kiểm soát, kiểm toán, xây dựng tài liệu về tiềm năng gây ô nhiễm của các nguồn công nghiệp, đô thị, giao thông thuỷ, khu dân cư nông thôn, sản xuất nông nghiệp. Với mỗi nguồn nước cần có sự lựa chọn thông số ô nhiễm chỉ thị để quan trắc và xác định tải lượng ô nhiễm. - Cần tuyên truyền, nâng cao ý thức của người dân về sử dụng nước và thải ra nguồn nước.
  41. 3.3 Các thông s ố cơ bản đánh giá chất lượng nướ c. Trong thực tế, việc lựa chọn các thông số khảo sát [bảng 3.1] nhằm thực hiện mục đích nghiên cứu là việc làm rất quan trọng vì nó giúp cho: - Đánh giá đúng đắn mức độ ô nhiễm và nguyên nhân gây ô nhiễm; - So sánh đánh giá chất lượng nguồn nước để tiến hành thiết kế hệ thống xử lý; - Tiết kiệm nhân lực, thời gian, chi phí. Bảng 3.1 Các thông số đánh giá nguồn nước tự nhiên ở các trạm quan trắc cơ bản [3] Số Các thông số cơ bản Số Các thông số cơ bản thứ tự thứ tự 1 Nhiệt độ 10 Mn 2 pH 11 Fe 3 Độ màu 12 Thuốc trừ sâu (gốc Cl) 4 Độ đục 13 TSS (tổng chất rắn lơ lửng) 5 Mùi 14 TDS (tổng chất rắn hòa tan) 6 Nitơ tổng 15 Photpho 7 Độ cứng 16 DO 1 to o 8 4^ 17 Colifroms 9 Cl
  42. 3.4 Phương pháp nghiên cứ u l ấ y m ẫ u và b ả o quả n m ẫ u 3.4.1 V ị trí thu m ẫ u Lấy mẫu là thu thập một thể tích mẫu thích hợp, sau đó xử lý, vận chuyển đến nơi phân tích, đảm bảo chất lượng mẫu chưa thay đổi. Việc lấy và bảo quản mẫu phải thận trọng, tuân thủ theo đúng quy định kỹ thuật sao cho mẫu nước vẫn phải giữ nguyên những đặc tính cơ bản. Nếu có thay đổi cũng không đáng kể. Thông thường đối với nước cấp, các chỉ tiêu cần kiểm tra là các chỉ tiêu hóa lý như: pH, SS, BOD5, COD, N, P, DO nên thể tích mẫu cần lấy là 2 lít. Chuẩn bị bình chứa mẫu: bình có thể là bình nhựa hoặc thủy tinh, có dung tích tùy theo số chỉ tiêu mà ta cần phân tích, có nút đậy bọc bằng nhựa trơ hoặc nút thủy tinh nhám để tránh mẫu bị tràn ra hoặc mẫu bị nhiễm bẩn. Việc đánh giá thu mẫu tại 3 điểm trong khu vực xung quanh trạm đặt ống thu nước, 1 điểm ngay tại họng thu nước chính,2 điểm còn lại lấy cách họng ống 10-20 km phân về 2 hướng của điểm chính. [hình 3.1] Hình 3.1 Vị trí thu mẫu
  43. 3.4.2 Công tác th ực đị a Cách lấy mẫu được tiến hành theo trình tự sau: - Thu mẫu nước để phân tích các chỉ số lý, hóa, sinh. Chai lấy mẫu được rửa kỹ bằng nước sạch, tráng lại bằng nước tại vị trí cần lấy mẫu. - Cần đặt chai hạ xuống khuấy và lấy phần nước được khuấy đều của nơi chứa mẫu để có được mẫu đặc chưng nhất. - Lấy đầy vào bình chứa mẫu nước, đậy nắp chai cẩn thận, lắc đều và cố định ngay trong thùng đá ở 40C, bảo quản mẫu ở nhiệt độ này cho đến khi phân tích mẫu. Việc bảo quản mẫu nhằm làm cho thành phần và chất lượng nước ở thời điểm lấy mẫu không bị thay đổi nhiều so lúc phân tích. Đôi khi việc phân tích không được thực hiện ngay hay một số chỉ tiêu dễ thay đổi, cần cho chất bảo quản vào mẫu để đảm bảo kết quả phân tích có sai số nhỏ nhất. Cách bảo quản mẫu được tóm tắt trong bảng 3.2 Bảng 3.2 Bảo quản mẫu [6] rp 1 /y /yr STT Thông sô Cách bảo quản Thời gian lưu tôi đa 1 pH Không bảo quản 6h 2 BOD Làm lạnh 40( C ) 24h 3 COD không bảo quản 4h 1ml H2SO4đậm đặc/lít mẫu 1ngày 4 Chất rắn lơ lửng Không bảo quản 4h 2 ^ 4 ml clorofooc/lít 1-2 ngày 5 NH4 + Phân tích càng sớm càng tốt 7 ngày 6 P tổng Làm lạnh40 C hoặc -10 0C 2 ngày
  44. 3.5 Phương pháp phân tích hàm lượ ng các ch ỉ tiêu nướ c Các mẫu được phân tích tại phòng thí nghiệm của nhà máy xử lý nước thải thuộc công ty đầu tư và khai thác hạ tầng khu công nghiệp Đông Xuyên và Phú Mỹ 1. Để có kết quả phân tích thì các phương pháp sử dụng được trình bày trong bảng 3.3 Bảng 3.3 Các phương pháp phân tích các chỉ tiêu Các chỉ tiêu đánh giá Phương pháp phân tích Nhiệt độ Dùng nhiệt kế để xác định PH Đo nhanh bằng đầu dò Mùi vị Cảm quan Độ đục SMEWW 2130-2005 COD Phương pháp so màu Nitrogen Phương pháp so màu Photpho Phương pháp so màu DO Đo nhanh bằng đầu dò Độ màu Đo nhanh bằng đầu dò TSS Làm bay hơi nước (sấy ở nhiệt độ 100-105oC) và cân phần khô còn lại. TDS SMEWW 2540C-2005 1 to ^ o 4 SME-4500- SO42 2000 Cl- SME-4500- Cl 2000 Mn SME-4500- Mn -2000 Fe SME-4500- Fe -2000 Thuốc trừ sâu gốc Clo GC/MS-KTSK 09 coliform TCVN6187-2:1996
  45. 3.6 Phân tích k ế t qu ả phân tích nướ c sông Ray Xét nghiệm nước là công việc cần làm để tìm ra những vấn đề của nguồn nước. Dựa trên kết quả xét nghiệm ta có thể dễ dàng lựa chọn công nghệ xử lí nước phù hợp. Kết quả phân tích chất lượng nước sông Ray được thể hiện ở bảng 3.4 và bảng 3.5 Bảng 3.4 Kết quả phân tích mẫu nước sông Ray tại phòng thí nghiệm của nhà máy xử lý nước thải thuộc công ty đầu tư và khai thác hạ tầng khu công nghiệp Đông Xuyên và Phú Mỹ 1 Chỉ Đơn Kết quả QCVN 08-MT: tiêu vị 2015/BTNMT VT1 VT2 VT3 (A2) pH - 6,42 6,75 6,58 6,0 - 8,5 DO mg/l 11,4 10,6 10,9 > 5 Độ màu Pt - 13 11 15 15 Co TSS mg/l 53 25,8 66 30 N mg/l 12 7 10 20 P mg/l 0,05 0,04 0,04 4 COD mg/l 1 1 1 15 Bảng 3.5 Kết quả phân tích mẫu nước sông Ray của trung tâm nước sinh hoạt và vệ sinh môi trường nông thôn tỉnh Bà Rịa Vũng Tàu Chỉ Đơn QCVN 08-MT: tiêu vị Kết quả 2015/BTNMT (A2) Độ đục NTU 14 15 Mùi - Không có mùi lạ Không có mùi lạ
  46. TDS mg/l 98 - Độ mg/l 32,2 <350 cứng 1 ro ^ o 4 mg/l 8 <250 Cl- mg/l 12,07 350 Mn mg/l 0,05 0,2 Fe mg/l 0,03 1 Thuốc pg/l Không phát hiện 0,004-0,1 trừ sâu Colifor NPN/ 9,3.101 5000 m 100ml Theo kết quả phân tích chất lượng nước sông Ray thì hầu như tất cả các chỉ tiêu đều nằm trong giới hạn A2 của QCVN 08-MT: 2015/BTNMT. Do đó nguồn nước mặt sông Ray hoàn toàn đủ điều kiện cho việc sử dụng làm nguồn nước đầu vào cho nhà máy xử lý nước cấp tại xã Long Phước. 3.7 Đề xuấ t và phân tích công ngh ệ x ử lý 3.7.1 Đề xuấ t công ngh ệ x ử lý Muốn đưa ra một công nghệ xử lý nước cấp có hiệu quả cao trước hết phải xem xét thành phần, tính chất của nguồn nước, công suất xử lý yêu cầu. Phạm vi sử dụng của mỗi loại sơ đồ dây chuyền công nghệ theo TCXD- 33: 2006 căn cứ vào chỉ tiêu chất lượng nước của nguồn nước. Từ đó có biện pháp xử lý hóa lý khác nhau, kết hợp với biện pháp xử lý cơ học để tạo nên sơ đồ dây chuyền công nghệ xử lý nước phù hợp nhất.
  47. Bảng 3.6 Phạm vi sử dụng mỗi loại sơ đồ dây chuyền công nghệ lấy theoTCXD - 33: 1995 [4] Điều kiện sử dụng Chất lượng nước nguồn Thành phần các công trình V r Công suất rTông p /y các r 1chất J chính của dây truyền công nghệ Độ màu trạm xử lí rắn lơ lửng (pt-co) (m3/ngày đêm) (mg/l) Xử lí nước mặt đục và có màu A- Xử lý nước có dùng phèn 1- Trạm có bể lọc nhanh a) Bể lọc áp lực Đến 50 Đến 80 Đến 3000 b) Bể lọc Đến 30 Đến 50 Bất kì c) Bể lắng đứng, bể lọc Đến 2500 Bất kì Đến 3000 d) Bể lắng ly tâm, bể lọc Đến 2500 Bất kì Bất kì e) Bể lắng ngang, bể lọc trọng lực Đến 2500 Bất kì Bất kì f) Bể lắng sơ bộ, bể lắng, bể lọc Trên 2500 Bất kì Bất kì g) Bể lọc hạt to làm trong 1 phần Đến 80 Đến 150 Đến 3000 2- Bể lọc tiếp xúc Đến 150 Đến 150 Bất kì 3-Bể lắng hoặc bể lắng trong để Đến 2500 Bất kì Bất kì làm sạch một lần B- Xử lí nước không dùng phèn 4- Trạm xử lí có bể lọc chậm a) Khi phục hồi phải lấy cát ra Đến 50 Đến 50 Đến 1000 b) Khi phục hồi không phải lấy Đến 700 Đến 50 Đến 30.000 cát ra c) Bể lọc sơ bộ,bể lọc chậm phục Đến 1000 Đến 50 Đến 30.000 hồi bằng cơ giới
  48. 5) Bể lọc hạt to làm trong 1 phần Đến 150 Đến 150 Bất kì Bảng 3.7 Bảng các biện pháp hóa học bô sung và các hóa chất sử dụng theo TCXD-33:2006 [8] Chỉ tiêu chất lượng Phương pháp xử lí hóa Hóa chất sử dụng nước học Nước có độ đục cao Đánh phèn, xử lí bằng Phèn nhôm, phèn sắt, phụ trợ keo tụ chất phụ trợ keo tụ, poliacrilamit, axit siclic, hoạt hóa. Nước có độ màu cao, Clo hóa trước, đánh Clo phèn chất phụ trợ có nhiều chất hữu cơ phèn xử lí bằng chất keo tụ, ozon và phù du sinh vật phụ trợ keo tụ, ozon hóa Độ kiềm hóa Kiềm hóa nước Vôi, xôđa, xút Có mùi và vị Cacbon hóa, clo hóa Than hoạt tính, clo trước, clo hóa trước lỏng, amoniac, ozon kèm amoniac hóa, xử lí bằng kali Nước có nhiều muối Khử cacbon làm mềm Vôi, xôđa, phèn (sắt cứng bằng vôi, xô đa, trao đổi clorua) muối ăn, axit ion sunfuric Hàm lượng muối cao Trao đổi ion, điện phân, Axit sunfuric hơn tiêu chuẩn chưng cất Có hydro sunfua (H2S) Axit hóa, làm thoáng, Axit sunfuric, Xôđa, clo hóa, đánh phèn xút vôi Nhiều oxi hòa tan Liên kết bằng các chất Sunfat, khí sunfuro, khử hydrazin Nước không ổn định Ozon hóa, kiềm hóa, Vôi, xô đa, photphat
  49. có chỉ số bão hòa thấp phót phát hóa natri Nước không ổn định Axit hóa, photphathóa Axit sunfuric, photphat có chỉ số bão hòa cao natri Nước có vi trùng Clo hóa, ozon hóa Clo, vôi, xôđa, phèn kali permanganat Nước có nhiều sắt Làm thoáng, clo hóa , kiềm hóa, đánh phèn bằng kali Việt Nam hiện nay có nhiều sơ đồ dây chuyền công nghệ được sử dụng phổ biến. Việc lựa chọn sơ đồ dây chuyền công nghệ đối với nguồn nước là nước mặt thì thành phần quan tâm nhiều nhất đó là hàm lượng cặn vì hàm lượng cặn này có ý nghĩa rất là quan trọng và có thể dựa vào hàm lượng cặn này mà quyết định đưa ra sơ đồ công nghệ xử lý có hiệu quả. Quá trình xử lí nước phải qua nhiều công đoạn, mỗi công đoạn được thực hiện trong công trình đơn vị khác nhau. Nếu hàm lượng tổng chất rắn lơ lửng trong nước TSS > 2500mg/l thì phải cần đến công trình bể lắng sơ bộ để giảm bớt một phần cặn trước khi thực hiện việc châm hóa chất để quá trình phản ứng lắng diễn ra. Ở đây nguồn nước được chọn có hàm lượng tổng chất rắn lơ lửng trong nước TSS=48 mg/l <2500mg/l thì không cần đến bể lắng sơ bộ. Trong dây chuyền xử lý nước mặt, chủ yếu là công trình làm trong nước và khử trùng nước.Làm trong nước tức là khử màu của nước được thực hiện trong các bể lắng và bể lọc. Trong thực tế để tăng nhanh và nâng cao hiệu quả làm trong nước, người ta cần cho thêm vào nước chất phản ứng (phèn nhôm, phèn sắt). Khi đó dây chuyền công nghệ xử lý nước mặt có thêm các công trình như bể trộn và bể phản ứng (bể phản ứng vách ngăn, bể phản ứng có lớp cặn lơ lửng).
  50. Cùng với việc dựa trên phạm vi sử dụng của mỗi loại sơ đồ ở bảng 4.4 và các biện pháp hóa học bổ sung và các hóa chất sử dụng ở bảng 4.5: với hàm lượng TSS = 48 mg/l, công suất 1800m3/ngày đêm, độ màu 13 pt-co nên áp dụng bể lắng ngang hoặc bể lắng ly tâm và bể lọc trọng lực. Khử sắt được thực hiện trong công trình làm thoáng tự nhiên (giàn mưa) làm thoáng nhân tạo (thùng quạt gió) tạo bể lắng tiếp xúc, bể lọc. Trong xử lý nước ngầm thì đa số có hàm lượng sắt cao nên được áp dụng công trình này. Mẫu nước được phân tích với hàm lượng sắt nhỏ nên không cần làm thoáng. Khử trùng: chất khử trùng phổ biến hiện nay là hợp chất clo: clorua, vôi, nước javen, clo lỏng được đưa vào đường ống dẫn nước từ bể lọc sang bể chứa. pH đo được ở mẫu nước thấp chưa ổn định cần đưa vôi vào để kiềm hóa nước, làm mềm nước và ổn định nước. Ở đây ta chọn phương pháp dùng vôi sữa châm vào bể trộn cùng lúc với dung dịch phèn nhôm. Căn cứ vào chất lượng nguồn nước, có thể đưa ra 2 phương án lựa chọn sơ đồ dây chuyền công nghệ cho việc thiết kế trạm xử lý như sau:
  51. > Phương án 1: Hình 3.2 Sơ đồ xử lý nước cấp
  52. > Phương án 2: Hình 3.3 Sơ đồ xử lý nước cấp
  53. 3.7.2 Phân tích công ngh ệ x ử lý > Bể trộn vách ngăn Bể trộn vách ngăn là một loại bể trộn thuỷ lực gồm một đoạn mương bêtông cốt thép có các vách trộn chắn ngang để tạo nên sự xáo trộn trong dòng chảy của hỗn hợp nước và hoá chất. Trên các vách ngăn có thể khoét các hàng cửa so le hoặc các hàng lỗ cho nước đi qua. Bể trộn vách ngăn thường được áp dụng để trộn nước với các dung dịch hoá chất chứa ít cặn như phèn, sôđa. Phương pháp trộn này có ưu điểm là cấu tạo công trình đơn giản, không cần máy móc thiết bị phức tạp, giá thành quản lý thấp. Nhược điểm cơ bản là không điều chỉnh được cường độ khuấy trộn khi cần thiết và do tổn thất áp lực lớn nên công trình phải xây dựng cao hơn. > Bể phản ứng • Phương án 1: Bể phản ứng vách ngăn Thường được xây dựng kết hợp với bể lắng ngang. Nguyên lí cấu tạo cơ bản của bể là dùng các vách ngăn để tạo ra sự đổi chiều liên tục của dòng nước. Bể có ưu điểm là đơn giản trong xây dựng và quản lí vận hành. Tuy nhiên, nó có nhược điểm là khối lượng xây dựng lớn do có nhiều vách ngăn và bể phải có đủ chiều cao để thoả mãn tổn thất áp lực trong toàn bể. • Phương án 2: Bể phản ứng có lớp cặn lơ lửng Bể phản ứng có lớp cặn lơ lửng thường được đặt ngay trong phần đầu của bể lắng ngang. Bể thường được chia thành nhiều ngăn dọc, đáy có tiết diện hình phễu với các vách ngăn ngang, nhằm mục đích tạo dòng nước đi lên đều, để giữ cho lớp cặn lơ lửng được ổn định. Ưu điểm của bể này là cấu tạo đơn giản, không cần máy móc cơ khí, không tốn chiều cao xây dựng. > Bể lắng • Phương án 1: Bể lắng ly tâm
  54. Bể lắng dùng lực ly tâm tác dụng lên hạt cặn, tốc độ chuyển động của các hạt cặn theo hướng từ tâm quay ra ngoài sẽ lớn hơn rất nhiều so với vận tốc lắng tự do của hạt cặn trong khối nước tĩnh, do đó các hạt cặn có thể tách ra khỏi nước bằng các thiết bị ly tâm hay xiclon thủy lực. Các thiết bị lắng ly tâm có hiệu quả lắng cao nhưng cấu tạo phức tạp, quản lý khó khăn không kinh tế. • Phương án 2: Bể lắng ngang Dùng bể lắng ngang thu nước bề mặt bằng các máng đục lỗ, bể được xây dựng kế tiếp ngay sau bể phản ứng. Được sử dụng trong các trạm xử lí có công suất lớn hơn 3000 m3/ngày đêm đối với trường hợp xử lí nước có dùng phèn. Căn cứ vào biện pháp thu nước đã lắng, người ta chia bể lắng ngang làm hai loại: bể lắng ngang thu nước ở cuối và bể lắng ngang thu nước đều trên bề mặt. Bể lắng ngang thu nước ở cuối thường được kết hợp với bể phản ứng có vách ngăn hoặc bể phản ứng có lớp cặn lơ lửng. Bể lắng ngang thu nước đều trên bề mặt thường kết hợp với bể phản ứng có lớp cặn lơ lửng. > Bể lọc nhanh trọng lực Lọc nước là quá trình xử lí tiếp theo quá trình lắng, nó có nhiệm vụ giữ lại các hạt cặn nhỏ hơn trong nước không lắng được ở bể lắng, do đó làm trong nước một cách triệt để hơn, với mức độ cao hơn và làm giảm đáng kể lượng vi trùng trong nước. Do tốc độ lọc nhanh (từ 6 - 15 m/h) nên diện tích xây dựng bể nhỏ và do cơ giới hoá công tác rửa bể nên làm giảm nhẹ công tác quản lý và nó đã trở thành loại bể lọc cơ bản, được sử dụng phổ biến trong các trạm cấp nước trên thế giới hiện nay.
  55. > Bể chứa nước sạch Chọn bể chứa có mặt bằng hình chữ nhật, đặt nửa chìm nửa nổi để thuận tiện cho việc bố trí bể lọc. Bên trên bể có nắp đậy, ống thông hơi và lớp đất trồng cây cỏ để giữ cho nước khỏi nóng. > Trạm bơm cấp II Máy bơm cấp II được chọn lắp đặt là bơm ly tâm trục ngang. Máy bơm được gắn thiết bị biến tần để cho phép thay đổi lưu lượng của máy bơm tuỳ theo nhu cầu sử dụng khác nhau của các giờ trong ngày. 3.8 Thuyế t minh công ngh ệ x ử lý Từ trạm bơm cấp I, nước sông được đưa đến bể trộn vách ngăn của trạm xử lý qua hệ thống ống dẫn nước thô bằng bơm ly tâm trục ngang. Nước ở bể trộn luôn được giữ ở mức ổn định nhất để có thể tạo dòng tự chảy cho các công trình phía sau. Tại bể trộn, các hoá chất như phèn, vôi được châm vào với liều lượng tuỳ thuộc vào điều kiện nước nguồn, tạo ra điều kiện phân tán nhanh và điều hòa chất vào toàn bộ khối lượng nước cần xử lý vì phản ứng thủy phân tạo nhân keo tụ diễn ra rất nhanh.Nếu không trộn đều và trộn kéo dài thì s ẽ không tạo ra được các nhân keo tụ đủ, chắc, và đều trong thể tích nước. Nước sau khi đã được trộn đều với hoá chất s ẽ được phân phối vào bể phản ứng vách ngăn (phương án 1), bể phản ứng có lớp cặn lơ lửng (phương án 2). Bể phản ứng có chức năng hoàn thành nốt quá trình keo tụ, tạo điều kiện thuận lợi cho quá trình tiếp xúc và kết dính giữa các hạt keo và cặn bẩn trong nước để tạo nên những bông cặn đủ lớn và sẽ lắng lại trong bể lắng. Từ các máng phân phối sử dụng hệ thống ống đứng để đưa nước xuống đáy bể. Bể phản ứng được xả cặn định kỳ. Nước từ bể phản ứng chảy tràn qua tường chắn hướng dòng sang bể lắng ly tâm (phương án 1), bể lắng ngang (phương án 2). Nước sau khi qua bể
  56. phản ứng tạo bông cặn, hạt cặn đã có kích thước lớn được dẫn sang bể lắng để giữ lại các hạt cặn trong bể lắng này. Nước từ bề lắng được đưa đến các bể lọc nhanh chia thành 2 dãy bằng mương dẫn và phân phối vào mỗi bể lọc bằng các máng phân phối để nước được phân phối đều trên diện tích bề mặt mỗi bể lọc. Bể lọc có nhiệm vụ giữ lại các hạt cặn nhỏ và vi khuẩn mà bể lắng không có khả năng giữ được. Vật liệu lọc được dùng là cát thạch anh 1 lớp, có đường kính hạt từ 0,5 ^ 1,25 mm. Nước sau khi qua lớp vật liệu lọc, lớp sỏi đỡ vào hệ thống chụp lọc và được thu vào hệ thống ống thu nước lọc và đưa đến bể chứa. Nước sau khi qua bể lọc được dẫn đến bể chứa nước sạch. Tại đây, lượng clo được châm vào đủ để khử trùng nước và đảm bảo lượng clo dư đạt tiêu chuẩn trong mạng lưới nước cấp. Nước được đưa đến hố hút. Nước từ hố hút được các bơm biến tần ở trạm bơm cấp II hút và bơm cấp vào mạng lưới tiêu thụ. Sau khi xử lý thì các chỉ tiêu phải đạt giới hạn A1 của QCVN 08-MT: 2015/BTNMT sử dụng cho mục đích nước sinh hoạt. 3.9 Phân tích ưu nhược điể m v ề hoạt độ ng > Phương án 1 • Sử dụng bể phản ứng vách ngăn: Bể có ưu điểm là đơn giản trong xây dựng và quản lí vận hành. Tuy nhiên, nó có nhược điểm là khối lượng xây dựng lớn do có nhiều vách ngăn và bể phải có đủ chiều cao để thoả mãn tổn thất áp lực trong toàn bể. • Bể lắng ly tâm Ưu điểm: nhờ có thiết bị gạt bùn, nên đáy bể có độ dốc nhỏ hơn so với bể lắng đứng, do có chiều cao công tác của bể nhỏ nên thích hợp xây dựng ở những khu vực có mực nước ngầm cao. Bể vừa làm việc vừa xả cặn liên tục nên khi xả cặn bể vẫn làm việc bình thường.
  57. Nhược điểm: bể lắng ly tâm có hiệu quả lắng kém hơn so với các loại bể lắng khác do bể có đường kính lớn, tốc độ dòng nước chuyển động chậm dần từ trong ra ngoài, ở vùng trong do tốc độ lớn, cặn khó lắng đôi khi xuất hiện chuyển động khối. Mặt khác nước trong chỉ có thể thu vào bằng hệ thống máng vòng xung quanh bể nên thu nước khó đều. Ngoài ra hệ thống gạt bùn có cấu tạo phức tạp và làm việc trong điều kiện ẩm ướt nên dễ bị hư hỏng. > Phương án 2 • Sử dụng bể phản ứng có lớp cặn lơ lửng Ưu điểm của bể này là cấu tạo đơn giản, không cần máy móc cơ khí, không tốn chiều cao xây dựng. • Bể lắng ngang Được sử dụng trong các trạm xử lí có công suất lớn hơn 3000 m3/ngày đêm đối với trường hợp xử lí nước có dùng phèn. Bể lắng ngang thu nước đều trên bề mặt thường kết hợp với bể phản ứng có lớp cặn lơ lửng. 3.10 L ựa ch ọ n công ngh ệ So với phương án 1 thì phương án 2 có nhiều ưu điểm hơn, hệ thống làm việc ổn định và vận hành đơn giản hơn. Giá thành xây dựng và chi phí quản lý thấp hơn. Vì vậy chọn sơ đồ công nghệ xử lý nước cấp ở phương án 2 là sơ đồ công nghệ phù hợp cho xã Long Phước, tp Bà Rịa, tỉnh BR-VT.
  58. Chương 4. TÍNH TOÁN CHI TI ẾT CÁC CÔNG TRÌNH ĐƠN VỊ TRONG TRẠ M X Ử LÝ 4.1 Tính to án lưu lượng nước cấp cần xử lý 4.1.1 Dân s ố Niên hạn thiết kế cho nhà máy xử lý là 15 năm, do đó số dân của xã sau 15 năm là cơ sở tính toán thiết kế. Dân số của toàn xã Long Phước là: N = 61193 (người), tỷ lệ tăng dân số tự nhiên là 1,5% năm. Vậy số dân toàn xã sau 15 năm là: N = No X (1+0,015)15 = 61193 X (1+0,015)15 = 76491 (người) 4.1.2 Lưu lượng nước cho sinh ho ạt Trong giai đoạn niên hạn thiết kế 15 năm, chọn chỉ tiêu cấp nước là: qtc =150 (l/người/ngàyđêm) Như vậy, lượng nước cần cung cấp cho sinh hoạt của người dân là: 76491 Q sh = X150 = 11474 (m3/ ngàyđêm) 1000 Lượng nước sinh hoạt tính cho ngày dùng nước lớn nhất: Q H = QĨ h X K gy m a , = 11474 X 1,2=13768 (m3/ ngàyđêm) Trong đó: Kngaymax là hệ số không điều hòa ngày lớn nhất. Theo TCXD 33-2006 thì K ngàymax= 1,2-1,4, chọn Kngày max= 1,2 cho số liệu tính toán. 4.1.3 Lưu lượng nước cho công c ộ ng và ti ể u th ủ công nghi ệ p Lượng nước dùng cho các công trình công cộng như: chữa cháy, tưới cây, tưới đường, theo TCXD 33-2006, Q CTCC=(10-20%)q H .Chọn QCTCC =10% q T . Khi đó: q = -i°- X 13768 = 1377 (m3/ ngày đêm) 100
  59. Lượng nước cấp cho các khu vực hoạt động dịch vụ,các xí nghiệp công nghiệp nhỏ địa phương và tiểu thủ công nghiệp nằm rãi rác. Theo TCXD 33-2006: Qcnrr=(5-15%)X Q mJ , ta chọn 7% X Q mJ Q_ = = 963 (m3/ ngày đêm) 100 4.1.4 Công xu ấ t nhà máy x ử lý Công xuất hữu ích nhà máy cần cung cấp ra mạng lưới : Qhữu ich = Q ™r +QCNRR+QCTCC = 13768+1377+963 =16108 (m3/ ngàyđêm) Công xuất nhà máy cần xử lý: Q = Qhưu ich X b =16108X 1,1= 17719(m3/ ngàyđêm). Chọn Q =18000(m3/ ngàyđêm) Trong đó : b là hệ số kể đến lượng nước hao hụt do rò rỉ trong quá trình cấp nước và lượng nước dùng cho bản thân nhà máy, theo TCXD 33-2006 lấy b =1,05-1,1. Chọn b =1.1. Vậy chọn công xuất thiết kế trạm xử lý nước cấp cho xã là: Q =18000 (m3/ngàyđêm) 4.2 Tính toán trạm bơm cấ p 1 và công trình thu 5.2.1 Trạm bơm cấp 1 Trạm bơm cấp 1 được xây dựng với diện tích nhà trạm có kích thước mặt bằng là B x L = 6 m x 10 m, được chia làm 2 phần: - Phần đặt tủ điều khiển và quản lý có kích thước mặt bằng là: 4 m x 6 m, nổi trên mặt đất; - Phần sàn đặt máy bơm có kích thước mặt bằng là: 6 m x 16 m, chìm sâu trong mặt đất. Máy bơm nước thô lắp đặt là bơm ly tâm. Công suất yêu cầu là 18.000 m3/ngày (750 m3/h), lắp đặt 3 máy bơm (2 chạy, 1 dự phòng).Với lưu lượng mỗi máy bơm là:
  60. Qb = — = 375 m3/h 2 4.3 B ể trộn vách ngăn Bể trộn vách ngăn ngang có cấu tạo như một cái máng hình chữ nhật, trong máng đặt 3 vách ngăn có cửa thu hẹp, vách đầu và cuối có cửa thu hẹp ở giữa, vách giữa có cửa thu hẹp ở hai bên [hình 4.1]. Nhờ có cấu tạo các cửa thu hẹp so le như vậy mà tạo nên chuyển động xoáy cần thiết làm cho dung dịch chất phản ứng trộn đều với nước. Bể trộn vách ngăn ngang áp dụng thích hợp cho các trạm xử lý có công suất vừa và nhỏ. Hình 4.1 Bể trộn vách ngăn 2. Ống dẫn dung dịch; 3. Ống xả tràn • Tính toán Trạm xử lý được chia làm 3 đơn nguyên, công suất của mỗi đơn nguyên: Q = 6000m3/ngđ = 250m3/h = 0,07m3/s Thể tích tổng thể bể trộn: Wb = Q X t = 0,07 X 120 = 8,4(m 3) Trong đó: Q : công suất trạm xử lý, Q = 0,07m3/s t : thời gian lưu nước trong bể trộn là 2phút Chọn kích thước bể là : BX L X h = 1 X 5,6 X 1,5 = 8,4(m3) Tính toán diện tích máng:
  61. , ổ 0,07 f m = = = 0,117 (m2) V 0,6 m 7 Trong đó: Q : công suất trạm xử lý, Q = 0,07m3/s. vm : vận tốc nước chảy trong máng, theo quy phạm vm= 0,6m/s Chiều rộng máng: f 0,117 b m = = —^ = 0,3m h 0,4 Trong đó: h : chiều cao lớp nước cuối bể, theo quy phạm hc = 0,4-0,5m, chọn h = 0,4m Tổn thất áp lực qua các cửa thu hẹp: 1 2 h = V : I = 0,0,13m ụ 2.2 2 0,622 X 2 X 9,81 (theo quy phạm v = 1m/s thì lấy p = 0,62) Kích thước cửa thu hẹp: Cửa vách ngăn giữa gồm 2 cửa, diện tích 1 cửa là: ổ 0,07 f c 2 = 0,035 (m2) 2.V 2 X 1 Chiều cao lớp nước sau vách ngăn giữa: h2 = 0,4 + 0,13 = 0,53m Nếu lấy khoảng cách của mép trên cửa thu hẹp với bề mặt cuả lớp nước trên nó là 0,13m (quy phạm là 0,1-0,15m) thì chiều cao của cửa thu hẹp ở ngăn giữa là: hc2 = 0,53 - 0,13= 0,4m .^ ^ , 0,035 ^ ^ Chiều rộng cửa: b c 2 = ~ 0,1m - Cửa thu hẹp ở vách ngăn đầu và cuối: Q 0,07 _ Mỗi vách ngăn có một cửa, diện tích cửa là:f c = = 0,07 (m2) V 1
  62. Chiều cao lớp nước sau vách ngăn thứ ba: h = 0,4m Khoảng cách giữa đỉnh cửa thu hẹp và mặt nước trên nó lấy 0,13m Chiều cao cửa thu hẹp thứ ba: = 0,4 - 0,13 = 0,27m Chiều rộng cửa thu hẹp thứ ba: fc 3 0,07 bc 3 = 0,26m hc3 0,27 Chiều cao lớp nước sau vách ngăn đầu: hi = 0,4 + 0,13 + 0,13 = 0,66m Lấy khoảng cách đỉnh cửa thu hẹp và mặt nước là 0,08m Chiều cao cửa thu hẹp thứ nhất: hc1 = 0,56 - 0,13 = 0,53m Chiều rộng cửa thu hẹp thứ nhất: fCj 0,07 _ bc 1 = 0,13m h^ 0,53 Khoảng cách giữa các vách ngăn là: ỉ = 2.B m = 2 X 0.3 = 0,6 7 m Cấu tạo của bể trộn vách ngăn được tóm tắt trong bảng 4.1 Bảng 4.1 Các thông số thiết kế của bể trộn vách ngăn r rThông p 1 /y số /y Số lượng Đơn vị Vật liệu Số lượng bể 01 bể Bê tông cốt thép Chiều rộng bể 1 M - Chiều dài bể 5,6 M - Chiều cao bể 1,5 M -
  63. Chiểu rộng cửa thu hẹp 1 0,13 M Chiểu rộng cửa thu hẹp 2 0,1 M Chiểu rộng cửa thu hẹp 3 0,36 M 4.4 B ể phả n ứ ng có l ớp c ặn lơ lử ng Loại bể này thường được đặt trong phần đầu của bể lắng ngang. Đáy bể có tiết diện là các hình phểu với góc nghiêng giữa các cạnh là 450, nhằm mục đích làm giảm dần tốc độ dâng lên của dòng nước đồng thời tạo dòng nước đi lên đều để giữ cho lớp cặn lơ lửng được ổn định. [hình 4.2] Hình 4.2 Bể phản ứng có lớp cặn lơ lửng 1.Màng dẫn từ bể trộn sang; 2. Máng phân phối nước; 3. ông đứng phân phối đặt cách nhau ; 4. Tường tràn sang bể lắng; 5. Vách ngăn hướng dòng • Tính toán Diện tích mặt bằng của bể phản ứng: Q 0,07 F = = = 44 (m2) N .v 1 X 0,0016 Trong đó: - v : tốc độ đi lên của dòng nước trong bể phản ứng ở phần trên. Ứng với hàm lượng cặn của nước nguồn lấy v = 1,6 mm/s.
  64. - N : số bể phản ứng lấy bằng số bể lắng ngang, N = 1 bể. - Bề dày của lớp nước trên phần đáy nghiêng của bể phản ứng phải lớn hơn 3m. Lấy chiều rộng bể phản ứng bằng chiều rộng bể lắng ngang B = 4,6 m. Chiều dài bể phản ứng: F 44 L = = = 9,5 (m) B 4,6 Thời gian nước lưu lại trong bể không nhỏ hơn 20phút. Thể tích bể phản ứng tính với thời gian nước lưu lại trong bể t = 20 phút: Q.t 250 X 20 , W = = = 84 (m ) 60.N 60 X 1 Chiều cao bể phản ứng lấy bằng chiều cao bể lắng H = 4 m. chọn Hbv=0,6 m =>Hxd=4,6 m. Để tránh ảnh hưởng của dòng chảy ngang trên bề mặt, trong ngăn phản ứng đặt 4 tấm chắn hướng dòng vuông góc với dòng chảy ngang với chiều cao là 2m, khoảng cách giữa các tấm chắn là 1,7 m. Trong bể phản ứng đặt 3 máng phân phối nước vào đều đặt dọc theo trên diện tích bề mặt bể có các ống đứng dẫn nước từ máng xuống đáy bể. Chọn chiều rộng máng mb = 0,4 m, vận tốc nước chảy trong máng là 0,05m/s. Lưu lượng nước qua mỗi máng: 0,07 0,07 q = = = 0,023 ( m / s) = 23(L / s) n 3 Chọn mỗi ngăn có 10 ống đứng đưa nước xuống đáy bể. Lưu lượng nước qua mỗi ống: qod = — = 2,3(L / s) 10 Chọn đường kính ống đứng uPVC D = 90 mm, v = 0,54 m/s. Mỗi ống đứng phân bố ra 2 ống nhánh, lưu lượng qua mỗi ống nhánh.
  65. 2,3 = 1,1 5 ( / q ong = L s) Chọn đường kính ống nhánh uPVC D = 60 mm, v = 0,54 m/s. đây là ống nhánh? Nước được đưa từ bể phản ứng sang bể lắng ngang bằng tường tràn. Tốc độ nước từ ngăn phản ứng sang bể lắng vt = 0,05 m/s. Chiều cao lớp nước trên vách tràn: Q 0,07 h = = = 0,3 ( m ) ' B .N .v t 4,6 X 1 X 0,05 Cấu tạo của bể phản ứng có lớp cặn lơ lửng được tóm tắt trong bảng 4.2 Bảng 4.2 Các thông số thiết kế của bể phản ứng có lớp cặn lơ lửng r rThông p 1 /y số /y Số lượng Đơn vị Vật liệu Bể phản ứng 01 bể Bê tông cốt thép Chiều rộng bể 4.6 M - Chiều dài bể 9.5 M - Chiều cao bể 4.6 M - Số lượng máng phân phối 3 Máng - Chiều rộng máng phân phối 0.4 M - bm Đường kính ống chính trong 90 Mm uPVC máng Số lượng ống 10 ống uPVC
  66. 4.5 B ể l ắ ng ngang Lắng nước là giai đoạn làm sạch sơ bộ trước khi đưa nước vào bể lọc để hoàn thành quá trình làm trong nước. Trong công nghệ xử lý nước quá trình lắng xảy ra rất phức tạp, chủ yếu lắng ở trạng thái động (trong quá trình lắng nước luôn chuyển động), các hạt cặn không tan trong nước là tập hợp hạt không đồng nhất kích thước, hình dạng, trọng lượng riêng khác nhau) và không ổn định (luôn thay đổi hình dạng, kích thước trong quá trình lắng do dùng chất keo tụ). Bể lắng ngang có dạng hình chữ nhật làm bằng bê tông cốt thép, sử dụng trong các trạm có công suất lớn. Cấu tạo bể lắng ngang gồm bốn bộ phận chính [hình 4.3]: - Bộ phận phân phối nước vào bể. - Vùng lắng cặn. - Hệ thống thu nước đã lắng. - Hệ thống thu xả cặn. Để lắng ngang làm việc có hiệu quả, trước tiên phải xác định được kích thước vùng lắng một cách hợp lí dựa vào lý thuyết lắng cặn trong bể lắng ngang đã được nghiên cứu.
  67. Chọn tốc độ lắng tự do của hạt cặn nhỏ nhất cần giữ lại Uo = 0,5 mm/s (quy phạm 0,5 ^ 0,6 mm/s). U0 được xác định theo tài liệu thí nghiệm hay theo kinh nghiệm quản lý các công trình đã có trong điều kiện tương tự lấy vào mùa không thuận lợi nhất trong năm, với yêu cầu hàm lượng cặn của nước đã lắng không quá 12 mg/L. Chọn chiều cao vùng lắng H0 = 3,0 m (quy phạm 2,5 ^ 3,5 m) Chọn tỉ số L/H0 = 10; từ đó ta có: Hệ số phụ thuộc vào chiều dài và chiều sâu của vùng lắng K = 10 Hệ số kể đến sự ảnh hưởng của thành phần vận tốc rối của dòng nước theo phương thẳng đứnga = 1 Vận tốc trung bình của dòng nước trong bể: V, = KxU = 10 X 0,5 = 5 (mm / s) tb 0 Diện tích mặt bằng bể : Q 250 , F = a = 1 X = 13 9 (m ' ) 3,6M0 3,6 X 0,5 Chọn số bể lắng ngang là N = 1 bể (đối với 1 đơn nguyên) Chiều rộng bể là: Q 250 B = = = 4,6 (m) 3,6 V ,H N 3,6 X 5 X 3 X 1 y tb 0 ’ Chiều dài bể lắng s là: F 139 L = = = 3 0 ( m ) B.N 4,6 X 1 Tỉ số L/H0 theo tính toán s ẽ là 30/3 = 10 đúng bằng tỉ số đã chọn. Thời gian lưu nước trong bể lắng là: V H n X L X B 3 X 30 X 4,6 . T = = 0 = = 1,6 (giờ) Q Q 250 Khi hạt cặn lắng trong dòng chảy ngang, hạt cặn chịu ảnh hưởng của hai hệ số Reynold của bản thân hạt cặn và của dòng chảy ngang của bể lắng.
  68. Trong kỹ thuật xử lý nước, hệ số Reynold của hạt lắng rất nhỏ và hạt lắng luôn trong trạng thái chảy tầng không cần xét đến, chỉ có hệ số Reynold của dòng chảy ngang trong bể là cần xét đến. Khi Re 2000 dòng chảy ngang trong bể là dòng chảy rối. Vì vậy để bể lắng ngang có thể hoạt động hiệu quả thì hệ số Reynold của dòng chảy không được quá lớn đủ để phá vỡ các đám mây bông cặn hình thành trong quá trình lắng. Do đó bằng nhiều thực nghiệm các nhà khoa học đã tìm ra được hệ số Re cho bể lắng ngang là không lớn hơn 20000. VR Re = Re = ■= 4961 < 20000 (chấp nhận) 1,31 X 10" Thiết kế cấu tạo vùng phân phối nước vào bể: Việc phân phối nước vào trên toàn bộ mặt cắt ngang của bể là điều kiện cực kỳ quan trọng bởi vì nếu phân phối không đều nước vào s ẽ gây ra hiện tượng ngắn dòng và tạo ra các xoáy nước nhỏ làm cho dòng chảy trong vùng lắng không ổn định, có thể làm các bông cặn bị phá vỡ. Biện pháp có hiệu quả nhất là đặt tấm phân phối khoan lỗ có kích thước bằng mặt cắt ngang của bể. Vận tốc qua lỗ từ 0,2-0,3m/s. Chọn viỗ = 0,2m/s, vậy tổng diện tích lỗ cần thiết trên tường chắn là: Q 0,07 2f = = = 0,35 m m v 0,2 Chọn đường kính 1 lỗ phân phối là 0,1 m. Vậy tổng số lỗ cần thiết là:
  69. 0,35 n = 11 (lỗ) f 3,14 X 0,12 Tính toán máng thu nước: Trong mỗi bể lắng ta đặt một máng thu nước răng cưa, máng được đặt theo chiều dài của bể. Chiều dài máng thu nước : - L = - X 30 = 20 (m) : : Tốc độ trong máng thu lấy vm = 0,6 m/s (quy phạm 0,6 ^ 0,8 m/s) Bố trí 3 máng thu theo chiều dọc của bể lắng. Khoảng cách giữa các tâm máng 4,6 a = = 1,5 3 3 (m ) 3 Tiết diện của máng thu Q 0,07 , F = ^ — = —— = 0,04 ( m' ) 3v m 3 X 0,6 7 Chiều rộng máng chọn bm = 0,25 m F 0,04 Chiều sâu máng: h = = = 0,16 (m) b m 0,25 7 Việc xả cặn dự kiến tiến hành theo chu kì với thời gian giữa hai lần xả cặn T = 24 giờ. Thể tích vùng chứa nén cặn của bể lắng là: T Q .(C - C ) 24 X 250 X (274,5 - 12) W = max = = 158(m ) ' X .s 1 X 10000 Trong đó: - T : thời gian làm việc giữa hai lần xả cặn. T = 24 giờ. - Q : lưu lượng nước đưa vào bể. Q = 250 m3/h. - C : hàm lượng cặn còn lại trong nước sau khi lắng 10 ^ 1 2 mg/l. Chọn C = 12 mg/l. - s : nồng độ trung bình của cặn đã nén chặt. s = 10000 g/m3. - N : số lượng bể lắng ngang; N = 1 bể.
  70. - Cmax : hàm lượng cặn trong nước đưa vào bể lắng. C = c + K .P + 0,25M + V = 2 16 + 0,5 5 X 40 + 0,25 X 70 + 1 9 = 274,5 ( mg / L) max n Trong đó: - Cn : hàm lượng cặn nước nguồn. Cn = 216 mg/l. - P : liều lượng phèn tính theo sản phẩm không ngậm nước. P = 40 g/m3. - K : hệ số phụ thuộc vào độ tinh khiết của phèn sử dụng.K = 0,55 M : độ màu của nước nguồn theo thang màu PtCo. M = 700 PtCo. - v : liều lượng vôi kiềm hóa nước. v = 19 mg/L. Chiều cao trung bình của vùng chứa nén cặn là: W 158 H = - = = 1.1 (m ). Chọn Hc = 1 m T 139 fb diện tích bề mặt bằng bể Chiều cao trung bình của bể lắng: H = H + H =3 + 1 = 4 ( m ) b 0 c Chiều cao xây dựng của bể có kể chiều cao bảo vệ (0,3 ^ 0,6 m) là: HXD = Hb + 0,6 = 4 + 0,6 = 4,6 ( m) Mương thu nước từ máng thu của bể lắng chọn bề rộng Bmương = 0,7 m, chiều dài mương bằng chiều rộng bể Lmương = B = 4,6 m, chiều sâu của mương hmương = 1,2 m. Tổng chiều dài bể lắng kể cả mương thu nước: L = 30 + 0,7 = 30,7 ( m ) Thể tích bể lắng: W = Lb.Hb.B = 3 0,7 X 4 X 4,6 = 56 5 (m 3) Cấu tạo của bể lắng ngang được tóm tắt trong bảng 4.3. Bảng 4.3 Các thông số thiết kế của bể lắng ngang
  71. r rThông p 1 /y sô /y Sô lượng Đơn vị Vật liệu Bể lắng ngang 01 bể Bê tông cốt thép Chiều rộng bể B 4,6 M - Chiều dài bể L 30,7 M - Chiều cao bể HXD 4,6 M - Số lượng máng thu 03 Máng Thép Chiều dài máng thu Lm 20 M - Chiều rộng máng thu bm 0,25 M - Chiều sâu máng thu hm 0,16 M - Chiều cao mương thu hmương 1,2 M Bê tông cốt thép Chiều rộng mương thu Bmương 0,7 M - Chiều dài mương thu Lmương 4,6 M - 4.6 B ể l ọ c nhanh 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 khe hở của lớp vật liệu lọc các hạt cặn và vi trùng có trong nước. Hàm lượng cặn trong nước sau khi qua bể lọc phải đạt tiêu chuẩn cho phép (nhỏ hơn hoặc bằng 3 mg/l). Sau một thời gian làm việc lớp vật liệu lọc bị khít lại làm 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 để loại bỏ cặn bẩn ra khỏi lớp vật liệu lọc. Bể lọc luôn luôn phải hoàn
  72. nguyên. Chính vì vậy quá trình lọc nước được đặc trưng bởi hai thông số cơ bản là tốc độ lọc và chu kỳ lọc. [hình 4.4] l.Ống dẫn nước vào; 2.Hệ thống thu nước; 3.Ống dẫn nước lọc 4. Ống xả nước rửa lọc; 5. Máng phân phối nước; 6. Ống dẫn nước rửa 8. Máng phân phối nước lọc; 9. Ống xả nước lọc đầu; 10 Van điều chỉnh Xác định kích thước bể lọc: Chọn loại bể lọc cho trạm xử lý là loại bể lọc nhanh một lớp,vật liệu lọc là cát thạch anh với cỡ hạt khác nhau. Lớp vật liệu lọc có: - Đường kính nhỏ nhất: 0,5 mm. - Đường kính lớn nhất: 1,25 mm. - Đường kính tương đương: dtd = 0,7 ^ 0,8 mm. - Hệ số không đồng nhất: K = 2 ^ 2,2. - Mức độ nở tương đối của lớp vật liệu lọc là 45%. - Chiều dày lớp vật liệu lọc: 700 ^ 800 mm. - Tốc độ lọc làm việc ở chế độ bình thường vbt = 5,5 ^ 6 m/h. - Tốc độ lọc cho phép ở chế độ lọc tăng cường: vtc = 6 ^ 7,5 m/h. Tổng diện tích bể lọc của 1 đơn nguyên xử lý Q 6000 F = = = 44 (m 2) T .V - 3,6 Wt - a.t .V 24 X 6 - 3,6 X 12 X 0,1 - 1 X 0,35 X 6 bt 5 1 2 bt Trong đó:
  73. - Q : lưu lượng xử lý; Q = 6000 m3/ngđ (cho 1 đơn nguyên). - T : thời gian làm việc của trạm trong 01 ngày đêm; T = 24 giờ. - Vtb : tốc độ lọc tính toán ở chế độ làm việc bình thường; vbt = 6 m/h. - W : cường độ nước rửa lọc; W = 12 L/sm2. - a : số lần rửa mỗi bể trong một ngày đêm ở chế độ làm việc bình thường; a=1. - t1 : thời gian rửa lọc; t1 = 0.1 giờ. - t2 : thời gian ngừng bể lọc để rửa; t2 = 0.35 giờ. Số bể lọc cần thiết : N = 0 .5 NF = 0.5 F 4 4 = 3 bes(cho 1 đơn nguyên) Diện tích 1 bể lọc là : F 4 4 , f = = = 14.7 (m ) N 3 Chọn kích thước bể là: L x B = 4.9 x 3 = 14.7 (m2) Chiều cao toàn phần của bể lọc nhanh: H = h đ. + h v + h n + h p + h s + h c = 0.7 + 0.8 + 2 + 0.5 + 1 + 0.1 = 5.1 (m ) Trong đó: - hđ : chiều cao lớp sỏi đỡ; hv = 0.7 m. - hv : chiều dày lớp vật liệu lọc; hv = 0.8 m. - hn : chiều cao lớp nước trên lớp vật liệu lọc; hn = 2 m. - hp : chiều cao phụ; hp = 0.5 m. - hs : chiều cao từ đáy bể đến sàn đỡ chụp lọc; hs = 1 m. - h : chiều cao sàn đỡ chụp lọc; h = 0.1 m. Xác định hệ thống phân phối nước rửa lọc: Chọn biện pháp rửa bể bằng nước. Chọn cường độ nước rửa lọc W=14 l/s.m2 (quy phạm là 12 ^ 14 l/s.m2). Lưu lượng nước rửa của 01 bể lọc là:
  74. f W 14.7 X 12 ổ , 0 .1 7 6 ( m / £ ) 1000 1000 • Tính toán máng phân phối nước rửa lọc Bể có chiều dài là L = 4,9m, chiều rộng là B = 3m; chọn mỗi bể bố trí 2 máng thu nước rửa lọc. Lượng nước rửa thu vào mỗi máng xác định theo công thức q = W ã .l = 12 X 1.5 X 4.9 = 8 8.2 (L / s) = 0.0 8 82 (m 3 / s) Trong đó - W : cường dộ rửa lọc; W = 12 L/s.m2 - d : khoảng cách giữa các tâm máng; d = 1.5 m - l : chiều dài máng; l = 4.9 m Chiều rộng máng tính theo công thức Trong đó - a: tỉ số giữa chiều cao phần chữ nhật (hCN) 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 Chọn chiều cao máng thu nước rửa: H = 0,5 m Vận tốc chảy trong ống chính cho phép y = (1,2 - 2,4)m / s , chọnvc = 2m / s Đường kính ống chính: ổ X 4 0.176 X 4 D c = - = = 0,335 m v X n 2 X 3,14 Chọn đường kính ống chính là Dc = 400 mm bằng thép không rỉ. • Tính ống thu nước lọc
  75. Nước sau khi lọc được đưa về bể chứa dự trữ.Vận tốc nước của ống thu nước sạch chung là 1.2m/s. 4 X Q 4 X 0.07 D ch = = = 0.28 (m ) K X V 3.14 X 1.2 Chọn đường kính ống là 300mm Trong đó: Q: lưu lượng nước cho 1 đơn nguyên, Q=0.07m3/s Vc:vận tốc nước chảy trong ống, vc=1.2m/s ❖ Đường kính ống xã nước rửa lọc: Với lưu lượng nước rửa lọc của 1 bể là 0.206m3/s, vận tốc chảy trong ống cho phép làVc = 2m / 5 . Đường kính ống xả nước rửa lọc: Qr X 4 0,176 X 4 Dc = 0,335 m V X c K 2 X 3,14 Chọn đường kính ống là Dc = 400 mm bằng thép không rỉ. Cấu tạo của bể lọc được tóm tắt trong bảng 4.4. Bảng 4.4 Các thông số thiết kế của bể lọc r rThông p 1 /y số /y Số lượng Đơn vị Vật liệu Bể lọc N 3 bể Bê tông cốt thép Chiều rộng bể B 3 M - Chiều dài bể L 4.9 M - Chiều cao bể HXD 5.1 M -
  76. Ống dẫn nước rửa lọc 400 Mm Thép Ống thu nước lọc 300 Mm Thép Ống xả nước rửa lọc 400 Mm Thép Số máng trong 1 bể lọc 2 Máng - Chiều rộng máng Bm 0.5 M - Chiều dài máng Lm 4.9 M - Chiều sâu máng Hm 0.5 M - 4.7 Bể chứa nước s ạ ch Nước trong bể chứa nước sạch được dùng để rửa bể lọc, pha hóa chất, phục vụ vệ sinh, dự trữ cứu hỏa, thể tích nước cần thiết cho tiếp xúc khử trùng, dung tích nước điều hòa cho mạng lưới được chứa trong bể chứa nước sạch. Dung tích và vị trí của bể chứa được xác định theo yêu cầu chung của toàn hệ thống cấp nước. Bể chứa nước sạch nên đặt gần bể lọc và trạm bơm cấp II. Cốt mực nước được chọn phù hợp với địa hình, có thể tự mồi cho các máy bơm đợt II. Bể có hình dạng là hình hộp chữ nhật bằng bê tông cốt thép có nắp đậy phía trên. Thể tích bể chứa V = Q X t X 60 = 0.07X 45 X 60 = 189(m 3) Trong đó: - Q : lưu lượng thiết kế; Q = 6000 m3/ngày đêm = 0.07 m3/s ( cho 1 đơn nguyên).
  77. - t : thời gian nước lưu lại trong bể chứa; chọn t = 45 phút =2700s(quy phạm 30 ^ 45 phút). Chọn bể chứa có dung tích 200 m3, xây dựng 1 bể chứa hình hộp chữ nhật cho 1 đơn nguyên, bể được xây dựng nửa chìm nửa nổi trên mặt đất. Chọn chiều cao của bể chứa H = 4 m Chiều rộng của bể chứa L = 4 m V 200 Vậy chiều rộng của bể chứaB = = = 12 5 (m ) H X L 4 X 4 Tính đường kính ống dẫn nước vào và dẫn nước ra Nước sau khi lọc được đưa về bể chứa dự trữ, nước từ bể chứa được đưa về trạm bơm cấp Il.Vận tốc nước của ống thu nước sạch chung là 1.2m/s, vậy đường kính ống vào bằng đường kính ống ra. D = A-— Q = 4 X 0,07 = 0 .2 8(m ) . Chọn đường kính ống là 300mm n X V 3.14 X 1.2 Trong đó: Q: lưu lượng nước cho 1 đơn nguyên, Q=0.07m3/s Vc:vận tốc nước chảy trong ống, vc=1.2m/s Cấu tạo của bể chứa được tóm tắt trong bảng 4.5. Bảng 4.5 Các thông số thiết kế cho bể chứa r rThông p 1 /y số /y Số lượng Đơn vị Vật liệu Bể chứa N 01 bể Bê tông cốt thép Chiều rộng bể B 4 M - Chiều dài bể L 12,5 M - Chiều cao bể HXD 4 M -
  78. 4.8 B ể thu h ồ i Bể thu hồi là bể dùng để tuần hoàn lại 1 phần nước rửa lọc của bể lọc và phần nước của hỗn hợp bùn - nước xả ra sân phơi bùn của bể lắng ngang. Bể này có chức năng tương tự như bể lắng sơ bộ. Nước rửa lọc và nước thu hồi từ sân phơi bùn s ẽ được cho lắng sơ bộ trong bể sau đó dùng bơm chìm bơm trả trở về bể trộn. Lưu lượng nước trung bình cho 1 lần rửa 1 bể lọc: V = q X S X T = 12 X 14.7 X 360 = 63504(L) « 6 4 0 3) 1beâ b e ả Trong đó - Q : cường độ nước rửa lọc; q = 12 L/s.m2 - Sbể : diện tích bề mặt 1 bể lọc; Sbể = 14.7 m2 - T : thời gian rửa bể lọc bằng nước; T = 6 phút Lượng nước lọc được sau 1 chu kỳ V nõôàsaàh „ = V, loc . X S. beả. X T . loc= 6 X 14.7 X 23.28 = 2053(m 3) Trong đó: - Viọc : vận tốc lọc trung bình trong các bể lọc; v = 6 m/h - Sbể : diện tích bề mặt của 1 bể lọc; Sbể = 14.7 m2 - Tlọc : chu kỳ trung bình của bể lọc; T = 23.38 giờ Hàm lượng cặn trong nước rửa lọc của 1 bể lọc: C, X V 12 X 2053 C = 1 = = 2 3 2 (mg / L ) V 106 Lượng nước rửa lọc của trạm xử lý trong 1 ngày: V = 106 X 1 X 6 = 63 6 ( m3 /1 ngay) Thể tích vùng chứa cặn:
  79. V X C 636 X 232 , W = = = 0.12 (m ) c Y 1200000 Vì lượng nước rửa lọc ra không liên tục (tùy theo thời gian rửa lọc) nên ta sẽ không sử dụng bể lắng mà s ẽ thiết kế hồ lắng tĩnh để thu hồi lượng nước rửa lọc này. Chọn thời gian lắng đối với nước của 1 lần rửa lọc là 1 giờ. Nước rửa lọc được đưa vào hồ lắng và để cho lắng trong 1 giờ sau đó s ẽ được bơm trở lại bể trộn, còn cặn được xả ra sân phơi bùn. Thiết kế bể có thể chứa được 2 lần rửa lọc liên tiếp. Thể tích của bể thu hồi: W = 2 (V + W ) = 2 X (106 + 0.12) = 232(m 3) Cho xây dựng bể có hình dạng chữ nhật với kích thước là: L x H x B = 10 x 4 x 6 (m) Bể có vách ngăn để lượng bùn lắng xuống và được bơm ra ngoài, vách ngăn có chiều cao bằng 3/4H = 3m, vách ngăn vật liệu là bê tông cốt thép đá 1x2 mác 250. Cấu tạo của bể thu hồi được tóm tắt trong bảng 4.6. Bảng 4.6 Các thông số thiết kế của bể thu hồi r rThông p 1 /y số /y Số lượng Đơn vị Vật liệu Bể thu hồi 01 bể Bê tông cốt thép Chiều rộng bể B 6 M -
  80. Chiều dài bể L 10 M - Chiều cao bể HXD 4 M - 4.9 Sân phơi bùn Sân phơi bùn phải có dung tích đủ chứa lượng bùn từ nhà máy nước xả ra trong 4 đến 6 tháng mùa lũ. Đáy sân có độ dốc 1% về phía cửa tháo nước ra. Thành và đáy sân lát bêtông tấm, miết mạch bằng vữa xi măng atsfan để chống xói lở và ngăn không cho nước bẩn thấm vào nguồn nước ngầm. Đáy sân đổ lớp sỏi cỡ hạt 16 - 32 mm, dày 200 mm. Trên lớp sỏi đổ hai lớp sỏi nhỏ, lớp thứ nhất đường kính 4 - 8 mm, dày 100 mm, lớp thứ hai đường kính 1 - 2 mm, dày 100 mm. Chung quanh sân có đường ôtô đi lại để vận chuyển bùn, chiều rộng 1 làn xe tải là 5m. Lượng cặn khô từ bể lắng ngangxả ra hàng ngày Q ( C , - C ) 18000 X (262 - 12) G = 2 1 = = 4500 (kg / h) 1000 1000 Trong đó: - G : trọng lượng cặn khô (kg) - Q: lượng nước xử lý (m3/ngày); Q = 18000 m3/ngày - C1 : hàm lượng cặn trong nước ra khỏi bể lắng (g/m3); C1 = 12 g/m3 - C2 : hàm lượng cặn trong nước đi vào bể lắng ngang(g/m3) C 2 = C 0 + Ka + 0.25M + B = 216 + 0.5 5 X 40 + 0.25 X 70 + 7 = 262 ( g /m 3) - C0 : hàm lượng cặn trong nước thô (g/m3); C0 = 216 g/m3 - ap : hàm lượng phèn tính theo sản phẩm không ngậm nước (g/m3); a = 40 g/m3
  81. - K : hệ số tạo cặn từ phèn; đối với phèn nhôm sạch k = 0.55 - M : độ màu của nước nguồn (ptCo); M = 70 ptCo - B : lượng cặn không tan trong hóa chất kiềm hóa (g/m3); B = 7 g/m3 Lượng cặn xả khô từ bể lọc xả ra hàng ngày G 2 = V £ N = 106 X 232 X 3 = 73776 ( g ) = 74 ( kg ) Tổng lượng cặn xả ra 1 ngày của trạm xử lý G = G + G 2 = 4500 + 74 = 4574 ( kg ) Lượng bùn cần nén trong 6 tháng mùa mưa G' = 45 74 X 6 X 30 = 82 3320 ( k g ) = 824( taố) Diện tích mặt sân cần thiết G ' 823320 F = = = 74 91 (m 2) a 110 Bùn chứa trong sân 6 tháng, đến mùa khô rút nước ra khỏi sân để phơi bùn trong 3 tháng, nồng độ bùn khô đạt 25%, tỷ trọng bùn Y = 1.2 t/m3 Thể tích bùn khô trong sân G ' 824 , V = = = 6 87(m ) Y 1.2 Chọn chiều sâu của sân là H= 3m Để thuận tiện cho việc phơi khô và xử lý bùn ta chọn xây dựng hệ thống gồm 8 sân phơi bùn với kích thước là L x H x B = 24 x 3 x 9 (m) Bảng 4.7 Các thông số thiết kế của sân phơi bùn r rThông p 1 /y số /y Số lượng Đơn vị Vật liệu Sân phơi bùn 08 Sân Đá, xi măng Chiều rộng sân B 9 M -
  82. Chiều dài sân L 24 M - Chiều cao sân HXD 3 M - 4.10 Trạm bơm cấ p 2 Máy bơm cấp II được chọn lắp đặt là bơm ly tâm trục ngang. Máy bơm được gắn thiết bị biến tần để cho phép thay đổi lưu lượng của máy bơm tuỳ theo nhu cầu sử dụng khác nhau của các giờ trong ngày. Công suất trạm xử lý là Q =18000 m3/ngày = 750 m3/h = 0,208 m3/s Chọn số máy bơm trong trạm cấp II là 4 máy, bao gồm 3 máy hoạt động và 1 máy dự phòng. Cống suất của của mỗi bơm dược tính như sau: Q, X n X g X f 0,208X 50 X 9,81X 1000 N = b b = = 42,5(kw) = 56(HP) 1000 X^X 3 3 X 1000 X 0,8 - Trong đó + n : hiệu suất máy bơm(80%), n =0,8 + f: khối lượng riêng của nước, f=1000 (kg/m3). + g: gia tốc trọng trường, g=9,81 (m/s2). + Hb: cột áp của bơm (m), chọn Hb = 50 (m). Sử dụng hai đường ống đẩy để cung cấp nước ra mạng lưới. Trên mỗi ống đẩy đặt mộtđồnghồ đo lưu lượng để đo lưu lượng cấp vào mạng. Khu vực nhà trạm được xây dựng theo kiểu nửa chìm, với kết cấu xây dựng bằng bê tông cốt thép để đảm bảo tính chắc chắn và an toàn. Trong nhà trạm bố trí các tủ điện tử điều khiển hoạt động của các máy bơm, và các thiết bị phòng cháy chữa cháy. Bảng 4.8 Các thông số thiết kế của trạm bơ cấp 2 r rThông p 1 /y số /y Số lượng Đơn vị Vật liệu
  83. Số máy bơm 04 Cái - Công suất bơm 56 HP -
  84. K Ế T LUẬ N VÀ KI Ế N NGH Ị K ế t lu ậ n Qua thời gian thực hiện đề tài chúng tôi thu được kết quả như sau: - Đã thu thập,tiến hành phân tíchcác số liệu về thành phần, tính chất đặc trưng của nguồn nước sông Ray thuộc tỉnh Bà Rịa - Vũng Tàu. Với các chỉ số đã khảo sát và phân tích thì nước sông Ray hoàn toàn đủ điều kiện để dùng làm nguồn cung cấp nước cho hệ thống xử lý nước cấp của xã Long Phước. - Sau khi phân tích ưu, nhược điểm của từng phương án đề xuất, đã lựa chọn được công nghệ xử lý nước cấp phù hợp với tính chất đặc trưng của nguồn nước sông Ray. - Đã tiến hành tính toán, thiết kế chi tiết các công trình đơn vị và tiến hành vẽ toàn bộ hệ thống xử lýtrên phần mềm autocad. K iế n ngh ị Để hệ thống xử lý nước hoạt động có hiệu quả và ổn định tôi có một số đề xuất như sau: -Thực hiện tốt các vấn đề về quy hoạch, thiết kế hệ thống xử lý nước cấp sao cho phù hợp với quy hoạch chung của huyện và công suất đáp ứng nhu cầu phát triển trong tương lai; -Khi thi công cần có biện pháp thi công an toàn đảm bảo chất lượng của vật liệu xây dựng đúng theo yêu cầu kỹ thuật; - Đảm bảo công tác quản lý và vận hành đúng theo hướng dẫn kỹ thuật; - Thường xuyên quan trắc chất lượng nước cấp xử lý đầu vào để kiểm tra xem lưu lượng và chất lượng có đạt điều kiện cho phép, đảm bảo chất lượng đầu ra phù hợp theo quy chuẩn; - Nâng cao ý thức sử dụng nước tiết kiệm đúng mục đích, chống thất thoát.
  85. TÀI LIỆU THAM KHẢO 1. Ngọc Dung (2003). Xử lý nước cấp . nhà xuất bản xây dựng Hà Nội. 2. Nguyễn Ngọc Dung(2003). Cấp nước đô thị. nhà xuất bản xây dựng Hà Nội. 3. Nguyên Thị Hồng (2001). Các bảng tính toán thủy lực. nhà xuất bản xây dựng Hà Nội. 4. Trịnh Xuân Lai( 2002). Cấp nước - tập 2: xử lý nước thiên niên cấp cho sinh hoạt và công nghiệp. nhà xuất bản khoa học và kỹ thuật, Hà Nội. 5. Tiêu chuẩn xây dựng 33: 2006 cấp nước- mạng lưới bên ngoài công trình- tiêu chuẩn thiết kế. bộ xây dựng, Hà Nội. 6. American society of civil engineers (2005). Water treatment plant design. . South-East Asian Medical Information Center, Tokyo. 7. John C. Crittenden (2010).water treatmentprinciples and design . American Medical Information Center. 8. 9. sinh-hoat-tai-tram-bom-ben-than-nha-may-nuoc-tan-hiep-42841/ 10. Http: //www.tailieumoitruong.org/