thiết kế trạm xử lý nước cấp xã bạch đằng huyện tân uyên tỉnh bình dương

Hiện nay, tỉ lệ người dân sử dụng nước sạch ở nước ta không nhiều, đa phần sử dụng nguồn nước tự nhiên chưa qua xử lý, không đạt tiêu chuẩn vệ sinh, ảnh hưởng trực tiếp đến sức khỏe ngườ

CHƯƠNG 1 : GIỚI THIỆU ĐỀ TÀI

1.1 Đặt vấn đề

Với chính sách mở cửa, Đảng và nhà nước ta, đã từng bước làm thay đổi bộ mặt kinh tế, xã hội của đất nước Cùng với sự phát triển trên, quá trình đô thị hoá đã không ngừng phát triển Bên cạnh những mặt tích cực, tiến bộ nói trên vẫn còn tồn tại những tiêu cực, hạn chế mà không một quốc gia đang phát triển nào không phải đối mặt, đó là tình trạng môi trường ngày càng bị ô nhiễm cụ thể là ô nhiễm đất, nước, không khí và tình trạng tài nguyên thiên nhiên ngày càng trở nên cạn kiệt, cũng như hàng loạt các vấn đề môi trường khác cần được giải quyết

Hiện nay, tỉ lệ người dân sử dụng nước sạch ở nước ta không nhiều, đa phần sử dụng nguồn nước tự nhiên chưa qua xử lý, không đạt tiêu chuẩn vệ sinh, ảnh hưởng trực tiếp đến sức khỏe người dân.Tại Bình Dương, nhu cầu sử dụng nước cả tỉnh vào khoảng 460.000m³ nước/ngày trong khi hệ thống nhà máy cấp nước của tỉnh nếu vận hành hết công suất cũng chỉ cung cấp được gần 210.000m³ nước cho các hộ dân và doanh nghiệp, số còn lại phụ thuộc vào nguồn nước ngầm lấy từ các giếng đào, giếng khoan Tại cù lao Bạch Đằng huyện Tân Uyên Tỉnh Bình Dương, nước sinh hoạt chủ yếu là nước giếng đào và khoan, một số hộ sử dụng cả nước sông vì vậy việc xây dựng một hệ thống cấp nước tập trung để đảm bảo sức khỏe cho người dân là vấn đề đang được các cấp chính quyền quan tâm

1.2 Tính cấp thiết của đề tài

Cù lao Bạch Đằng được bao bọc bởi 2 nửa của sông Đồng Nai và gần với TP.Hồ Chí Minh, thị xã Thủ Dầu Một và hồ thuỷ điện Trị An Xã Bạch Đằng được thiên nhiên ưu đãi với điều kiện địa lý khá thuận lợi, địa hình bằng phẳng thuận tiện cho sản xuất nông nghiệp chuyên canh cây ăn trái và chăn nuôi Bạch Đằng cũng là nơi rất thuận tiện để phát triển các lọai hình du lịch, đặc biệt là du lịch miền vườn, du lịch sinh thái Để khai thác tiền năng sẵn có của Bạch Đằng gần đây chính quyền các cấp đã có định hướng phát triển xã Bạch Đằng, trong đó về xây dựng cơ bản sẽ đầu tư xây dựng một số công trình trọng điểm như giao thông, điện, nước, giáo dục…

1.3 Nhiệm vụ của đồ án

Thiết kế trạm xử lý nước cấp cho xã Bạch Đằng huyện Tân Uyên tỉnh Bình Dương công suất 1.200 m³/ngđ

1.4 Nội dung đồ án

Thu thập và phân tích tài liệu, số liệu phục vụ thiết kế

Xác định cụ thể nhu cầu dùng nước của người dân

Khảo sát nguồn nước

Lựa chọn nguồn nước

Đề xuất công nghệ xử lý

Tính toán các công trình đơn vị

Khái toán giá thành

Các biện pháp vận hành, quản lý và giải quyết vấn đề tại trạm cấp nước khi có sự

cố xảy ra

Thiết kế bản vẽ

CHƯƠNG 2 : TỔNG QUAN – GIỚI THIỆU CHUNG VỀ XÃ BẠCH ĐẰNG HUYỆN TÂN UYÊN TỈNH BÌNH DƯƠNG

2.1 Điều kiện tự nhiên

2.1.1 Vị trí địa lý

Xã Bạch Đằng thuộc huyện Tân Uyên nằm bên bờ sông Đồng Nai, cách trung tâm huyện Tân Uyên khoảng 3.5 km, cách thị xã Thủ Dầu Một khoảng 25 km + Phía Bắc giáp thị trấn Tân Uyên

+ Phía Nam giáp Bình Hòa huyện Vĩnh Cửu tỉnh Đồng Nai

+ Phía Đông giáp tỉnh Đồng Nai

+ Phía Tây giáp xã Khánh Bình

2.1.2 Điều kiện khí hậu

Tỉnh Bình Dương nói chung và huyện Tân Uyên nói riêng mang đặc trưng khí gió mùa nhiệt đới Trong năm có hai mùa rõ rệt: mùa khô từ tháng 12 đến tháng 4

và mùa mưa từ tháng 5 đến tháng 11

Bức xạ tổng cộng hàng tháng từ 10,2 Kcal đến 14,2 Kcal Nhìn chung lượng bức

xạ dồi dào, biến động ít giữa các mùa và tương đối ổn định giữa các năm Số giờ nắng trong năm 2400 ~ 2700 giờ Nhiệt độ trung bình năm 26,90C

Lượng mưa trung bình hằng năm 1.856mm, số ngày mưa 113 ngày

Độ ẩm tương đối 82,5 ÷ 90% trong mùa mưa và 65 ÷ 80% trong các tháng mùa khô Độ ẩm thấp nhất 35÷45%

Hướng gió chủ đạo là gió Tây – Tây Nam và Bắc – Đông Bắc

Nhìn chung khí hậu Bạch Đằng khá thuận lợi cho việc phát triển cây trồng, đặc biệt là các cây trồng sản xuất nông nghiệp, tiểu thủ công nghiệp và dịch vụ theo hướng công nghiệp hoá, hiện đại hoá Điểm hạn chế lớn về khí hậu thời tiết ở Bạch Đằng là mưa lớn, phân bố theo mùa Mưa tập trung, cường độ mưa lớn triều cường của sông Đồng Nai làm cho các vùng đất trũng ven sông bị ngập lụt, gây thiệt hại khá lớn cho sản xuất và đời sống của nhân dân một số hộ ven sông Ngược lại mùa khô lượng mưa không đáng kể làm cho sản xuất nông nghiệp bị đình trệ ở một số ấp trong xã

2.1.3 Điều kiện địa hình

Địa hình xã Bạch Đằng là vùng thung lũng bãi bồi, phân bố dọc theo sông Đồng Nai Đây là vùng đất tương đối thấp, phù sa mới, khá phì nhiêu, bằng phẳng, nền địa chất ổn định, vững chắc, phổ biến là những dãy đồi phù sa cổ nối tiếp nhau với

độ dốc từ 30

- 150, cao độ trung bình 7,5m, dốc dần từ trung tâm xã dốc về các phía Riêng khu vực ven sông Đồng Nai có cao độ thấp từ 3,5 – 4,5 m Toàn bộ địa hình nằm trên dạng địa hình san bằng do sự bồi đắp của sông Đồng Nai

2.1.4 Điều kiện địa chất

Qua quan sát ngoài hiện trường và phân tích kết quả thí nghiệm tính chất cơ lý cuả các lớp đất đá, cũng như tham khảo các tài liệu điạ chất công trình đã tiến hành trong vùng, thấy rằng khu vực khảo sát được cấu tạo bởi các trầm tích nguồn gốc sông - biển tuổi Holocene (qh) và Pleistocen, với thành phần đại diện là sét, cát hạt mịn đến trung, sét pha Đối chiếu kết quả phân tích tính chất cơ lý với tiêu chuẩn phân loại đất TCVN và kết hợp vơí mô tả đất đá ngoài hiện trường có thể chia đất

đá cuả khu vực khảo sát trong phạm vi chiều sâu nghiên cứu (20m) ra thành các lớp như sau:

Lớp 1: Sét, nâu vàng, xám vàng:

Lớp này gặp ở trên mặt, phát triển từ trên mặt đến độ sâu 5,3m tại lỗ khoan K1, đến độ sâu 5,1m tại lỗ khoan K2 và đến 12,0m tại lỗ khoan K3, xem mặt cắt địa chất và cột địa tầng các lỗ khoan kèm theo Chiều dày trung bình là 7,13mét Thành phần là sét màu nâu vàng, xám vàng, trạng thái nửa cứng

Phụ lớp 1a: Sét pha cát, màu nâu vàng:

Lớp này phân bố trực tiếp dưới lớp 1, gặp ở độ sâu từ 3,3m đến 4,7m, chỉ xuất hiện tại lỗ khoan K3, xem mặt cắt địa chất và cột địa tầng các lỗ khoan kèm theo

Chiều dày lớp là 1,40 mét Thành phần chủ yếu là sét pha cát, màu vàng nâu, trạng thái nửa cứng

Lớp 2: Cát hạt mịn đến trung, lẫn bụi sét:

Lớp này phân bố trực tiếp dưới lớp 1, gặp ở độ sâu từ 5,3m đến 8,2m tại lỗ khoan K1; từ độ sâu 5,1m đến 8,3m tại lỗ khoan K2, không xuất hiện ở lỗ khoan K3, xem mặt cắt địa chất và cột địa tầng các lỗ khoan kèm theo Chiều dày trung bình là 3,05 mét Thành phần chủ yếu là cát hạt mịn đến trung, lẫn bụi sét, trạng thái chặt vừa

Lớp 3: Sét pha cát, màu xám, xám vàng:

Lớp này phân bố trực tiếp dưới lớp 2, gặp ở độ sâu từ 8,2m đến 12,7m tại lỗ khoan K1; từ độ sâu 8,3m đến 12,5m tại lỗ khoan K2, không xuất hiện ở lỗ khoan K3, xem mặt cắt địa chất và cột địa tầng các lỗ khoan kèm theo Chiều dày trung bình là 4,35 mét Thành phần chủ yếu là sét pha cát, màu xám, xám vàng, trạng thái nửa cứng

Lớp 4: Cát trung đến thô lẫn bụi sét:

Lớp này phân bố trực tiếp dưới lớp 3, gặp ở độ sâu từ 12,7m đến 16,0m tại lỗ

khoan K1; từ độ sâu 12,5m đến 16,5m tại lỗ khoan K2, dưới lớp 1, gặp ở độ sâu từ 12,0m đến 15,0m tại lỗ khoan K3, xem mặt cắt địa chất và cột địa tầng các lỗ khoan kèm theo Chiều dày trung bình là 3,43 mét Thành phần chủ yếu là cát trung đến thô lẫn bụi sét, trạng thái chặt vừa.:

Lớp 5: Sét màu nâu vàng, xám vàng:

Lớp này gặp ở tất cả các hố khoan thăm dò phân bố trực tiếp dưới lớp 4, gặp ở độ sâu từ 16,0m đến hết chiều sâu khoan (20,0m) tại lỗ khoan K1; từ độ sâu 16,5m đến hết chiều sâu khoan (20,0m) tại lỗ khoan K2, từ độ sâu 15,0m đến hết chiều sâu khoan (20,0m) tại lỗ khoan K2, xem mặt cắt địa chất và cột địa tầng các lỗ khoan kèm theo Chiều dày lớp chưa xác định hết Thành phần chủ yếu là sét màu nâu vàng, xám vàng, trạng thái nửa cứng

Kết quả tính toán sức chịu tải quy ước của đất nền tại khu vực khảo sát đối với các lớp khi giả định chiều rộng móng b =1m và chiều sâu đặt móng d= 2,0mét thì sức chịu tải quy ước tương ứng là:

Vùng có cốt cao lớn trung bình trên 6m so với mực nước biển, điều kiện thoát nước cũng tốt nên rất an toàn cho các công trình xây dựng

Tóm lại, đây là vùng có điều kiện tương đối thuận lợi cho xây dựng, khi thiết kế xây dựng phải tính toán thiết kế chi tiết theo kết quả khảo sát đã có Việc giám sát

xây dựng phải tiến hành nghiêm túc đúng theo thiết kế thì công trình mới bảo đảm

an toàn

2.1.5 Điều kiện địa chất thủy văn

Căn cứ vào kết quả thi công lỗ khoan K1 và các công trình khoan khai thác lớn nhỏ xung quanh, đặc điểm phân bố các tầng địa chất và địa chất thủy văn của vùng được mô tả như sau:

1.1 Phức hệ chứa nước Holocen (Q IV )

Phức hệ chứa nước Holocen là nước lỗ hổng, được lộ trên mặt và phân bố trên toàn diện tích Đất đá Holocen đa nguồn gốc, chúng phủ trên các trầm tích cổ hơn Pleistocen Chiều dày tại lỗ khoan thăm dò là 9,0 mét Thành phần chủ yếu là bột, sét bột đôi chỗ có các thấu kính cát mịn lẫn sạn sỏi hoặc sét có chứa mùn hữu cơ Các trầm tích hạt mịn ở phần trên và hạt thô hơn nằm ớ phần dưới (xem mặt cắt địa chất thủy văn và biểu đồ giếng khoan)

Kết qủa nghiên cứu tại các giếng trong phức hệ này cho thấy có tỷ lưu lượng rất nhỏ và đây là tầng chứa nước rất nghèo có lưu lượng nhỏ từ 1 - 2m3/h Nước

có quan hệ trực tiếp với nước mặt có chất lượng kém, có tổng độ khoáng hóa khoảng < 0,5 g/l , tuy nhiên nước luôn bị ô nhiễm do nước mặt Khả năng sử dụng rất hạn chế

2.2 Phức hệ chứa nước Pleistocen (Q I-III )

Phức hệ chứa nước Pleistocen là nước lỗ hổng, không lộ trên mặt mà nằm dưới Holocen Chúng phân bố trên toàn bộ vùng nghiên cứu Đất đá Pleistocen đa nguồn gốc, chúng phủ trên các trầm tích cổ hơn Pliocen Chiều dày khoảng 6 mét Thành phần chủ yếu là bột, cát mịn Các trầm tích hạt mịn ở phần trên và hạt thô hơn nằm

ớ phần dưới

Kết qủa nghiên cứu tại các giếng trong phức hệ này cho thấy có tỷ lưu lượng lớn, thực tế đây là tầng chứa nước tốt Nước có quan hệ trực tiếp với nước mặt của sông Đồng Nai thường biến đổi về chất lượng cũng như động thái Nước có tổng độ khoáng hóa < 0,5g/l

Tóm lại phức hệ chứa nước Pleistocen có diện phân bố rộng, chiều dày nhỏ, chứa nước tương đối tốt, nhưng do nước quan hệ trực tiếp với nước mặt nên dễ bị ảnh hưởng bởi chất thải trên mặt

Tầng chứa nước này được phân bố rộng khắp diện tích trong vùng và nó nằm

trực tiếp dưới phức hệ Pleistocen Trong toàn vùng nó nằm chỉnh hợp trên địa tầng

Mioxen (M Z )

Thành phần đất đá của trầm tích này cũng biến đổi phức tạp do có nguồn gốc trầm tích sông lẫn sông - biển Trên cùng là lớp bột sét chiều dày tại lỗ khoan đo được là 13 mét Lớp bột sét này tồn tại hầu như trên toàn bộ diện tích cuả tầng chứa nước và sâu dần về phía Nam Dưới là lớp cát lẫn sạn sỏi đôi chỗ soi thạch anh thường bắt gặp tại độ sâu 28 mét Chiều dày thường thay đổi khác nhau theo diện, tại lỗ khoan là 5 m Do sự biến đổi về thạch học và địa tầng và đặc biệt chúng nằm

ở độ sâu lớn, nươc thuộc loại áp lực cao nên mùa khô hay mùa mưa không bị ảnh hưởng khả năng cấp nước

Kết qủa nghiên cứu cho thấy lưu lượng đạt từ 6,0 đến 9 l/s Hệ số dẫn áp (Km) của tầng này từ 400 – 500, trung bình khoảng 450 m2

/ngày

Kết quả phân tích hóa học nước cho thấy nước trong tầng này cũng thuộc loại phân bố phức tạp, nước nhạt thường có độ tổng khoáng hóa 0,218 g/l, hàm lượng clo từ nhỏ 8,86 mg/l; Hàm lượng sắt nhỏ, tổng sắt là 9,5 mg/l; Độ pH thấp và bằng 5,9; Nước trong không màu, không mùi, vị nhạt Như vậy về chất lượng nguồn nước này tốt có các hàm lượng các nguyên tố phù hợp với tiêu chuẩn cấp nước trừ hàm lượng sắt nhưng có thể xử lý bằng phương pháp thông dụng

Kết quả phân tích vi sinh cho tổng vi khuẩn ký khi sinh H2S 37oc/24h/g = 0, tổng

số coliformes 37oc/48h là 100, coliform foec là 95 các vi khuẩn khác đều không có Các kim loại nặng như Cu, Pb , Zn, Hg v.v đều nhỏ hơn giới hạn cho phép sử dụng cho nước sinh hoạt của Bộ Y tế qui định

Mực nước tĩnh của tầng thường từ 5 - 6 mét, mực nước tĩnh tại lỗ khoan là 5.82m Mực nước hạ thấp là 6,68 mét Nước có quan hệ trực tiếp với nước mặt, nguồn cấp chủ yếu cho tầng là từ nước sông Đồng Nai thấm theo biên ngang Do vậy khả năng khai thác phục vụ cấp nước sẽ ổn định hơn

Kết quả tính trữ lượng tiềm năng của tầng này ngoài khu vực Bạch Đằng cho thấy tầng có trữ lượng trung bình

Tóm lại đây là tầng chứa nước có mức độ chứa nước trung bình đến giàu nước, nhưng không có khả năng khai thác tập trung được, trong phạm vi của vùng nghiên cứu diện phân bố rất rộng, việc đầu tư nghiên cứu phục vụ cho khai thác cần được tiến hành chi tiết

Tóm lại:

Trong vùng có 4 địa tầng chứa nước trong đó có hai địa tầng chứa nước là Pleistocen và Pliocen có khả năng chứa nước tốt và có triển vọng khai thác phục vụ cho các đối tượng trong nên kinh tế quốc dân Trong phạm vi xã Bạch Đằng hai tầng này là đối tượng nên được đầu tư nghiên cứu chi tiết sau này đáp ứng được yêu cầu cơ bản cho việc đánh giá trữ lượng khai thác Vì vậy dựa vào kết quả này chúng tôi chọn phức hệ chứa nước gồm hai tầng chứa nước pleistocen và Pliocen là các tầng sản phẩm của báo cáo này Ngay tại vị trí giếng khoan khảo sát thăm dò cũng tồn tại bốn phân vị địa tầng địa chất thủy văn như trên

2.2 Đặc điểm kinh tế - xã hội

Theo báo cáo tổng kết về tình hình KT – XH của Xã năm 2010, toàn xã có 1.407

hộ với 5.627 nhân khẩu, được phân bổ trên 4 ấp

Dự báo tăng dân số theo khả năng phát triển tự nhiên có kết hợp tăng cơ học

Tỷ lệ tăng tự nhiên : 0,88 %/năm Tỷ lệ tăng cơ học : 0,39 %/năm

2.2.4 Hiện trạng cấp nước

Xã Bạch Đằng chưa có Hệ thống cấp nước tập trung sạch, để có nước phục vụ cho nhu cầu nước sinh hoạt và sản xuất, nhân dân trong Xã có 498 giếng đào chiếm 41%, dùng 722 giếng đóng chiếm 59% và có một số hộ sử dụng cả nước sông, các giếng đào này có trữ lượng nước tốt, nhưng chất lượng nước không tốt có một số chỉ tiêu không đạt theo tiêu chuẩn nước sinh hoạt như hàm lượng cặn lơ lửng cao, hàm lượng sắt Fe2+

cao và chỉ tiêu vi sinh chưa đạt Ngoài ra do các giếng khoan này khoan ở tầng nước ngầm không áp, mạch hở nên rất dễ bị ô nhiễm bởi nước sinh hoạt, sản xuất ra

Tóm lại nguồn nước ngầm là nguồn cấp nước chủ yếu của xã nhưng chưa được

xử lý và đầu tư đúng mức nên không đảm bảo tiêu chuẩn chất lượng cũng như chưa đáp được nhu cầu cấp nước hiện tại và trong tương lai

2.2.5 Hiện trạng thoát nước

Xã Bạch Đằng cũng như các xã ở trong huyện chưa có hệ thống thoát nước, nước thải sinh hoạt ở đây chủ yếu được xả thẳng ra các mương hở bằng đất, ruộng đồng hoặc ao hồ sau đó theo các kênh rạch đổ ra sông Đồng Nai

2.2.6 Hiện trạng giao thông

Xã Bạch Đằng có tuyến đường liên xã, đường láng nhựa cấp III, mặt đường rộng 6m Tổng chiều dài đường giao thông toàn xã là 38,783 km Chiều dài đã được láng nhựa khoảng là 17,5 km Hiện nay chất lượng đường chính đang xuống cấp khoảng 6-7 km Do đó việc giao thông còn gặp rất nhiều khó khăn Ngoài ra còn có một số đường giao thông nông thôn chưa láng nhựa dài 21,28km Nhưng chất lượng đường này còn tương đối tốt

2.2.7 Hiện trạng điện

Xã Bạch Đằng đã có hệ thống lưới điện quốc gia, đường dây điện trung thế 20

KV, đường dây hạ thế 220 V, bình hạ thế 19 bình Đảm bảo cung cấp điện cho hơn

1407 hộ chiếm 100% tổng số hộ trong xã Tuy nhiên hệ thống đường dây hạ thế không đảm bảo tiêu chuẩn kỹ thuật, khoảng cách từ bình hạ thế đến các phụ tải quá

xa, tổn thất điện năng lớn Cần phải làm mới, nâng cấp một số tuyến nhằm đảm bảo

an toàn trong sử dụng điện phục vụ tốt cho sinh hoạt và sản xuất của nhân dân trong

xã

2.2.8 Tình hình Kinh tế - Xã hội

Cơ cấu kinh tế của xã Bạch Đằng là Nông nghiệp (91,38%) – Dịch vụ (7,4%) – Công nghiệp -Tiểu thủ công nghiệp (1,22%), các ngành nông nghiệp có tốc độ tăng trưởng cao (306 hộ có diện tích trồng bưởi là 100,12 ha); các ngành khác như: thương mai, dịch vụ và tiểu thủ - công nghiệp phát triển chưa đồng đều, chưa có sự chuyển dịch mạnh mẽ, đúng hướng Đồng thời, do điểm xuất phát của tất cả các ngành ở mức thấp nên giá trị sản lượng và thu nhập trên đầu người còn thấp, chưa tương xứng với tiềm năng, đặc biệt là trong ngành nông nghiệp, bình quân ruộng đất ít, trình độ thâm canh chưa cao, thường xuyên bị đe dọa bởi nạn lũ lụt từ sông Đồng Nai

Công tác thủy lợi: các trạm bơm Tân Hòa, Tân An và Tân Long hoạt động ổn định, đảm bảo tốt cho việc tưới tiêu cho nông nghiệp

CHƯƠNG 3 : ĐỀ XUẤT CÔNG NGHỆ XỬ LÝ

3.1 Đặc tính nguồn nước

3.1.1 Nguồn nước mặt

Xã Bạch Đằng có sông Đồng Nai chạy qua với một số đặc điểm sau:

Tổng chiều dài chảy qua xã 14,77 km

Lượng nước chảy phát sinh tại chỗ : 25.041x106m3/năm

Tỷ lệ dòng chảy mùa lũ so với tổng lưu lượng dòng chảy trong năm : 70% - 85% Môđun dòng chảy trung bình năm : 20 – 21 l/s km2

Môđun dòng chảy mùa kiệt : 6 – 8 l/s km2

Nguồn nước mặt này có nước thường xuyên nhưng chất lượng kém, phân phối dòng chảy giữa mùa lũ và mùa kiệt chênh lệch nhau rất lớn vì vậy chỉ để phục vụ cho nông nghiệp Do quá trình đô thị hóa đang diễn ra ở mức cao, sự phát triển các khu dân cư khu công nghiệp và tiểu thủ công nghiệp, … và vấn đề xử lý chất thải không triệt để đang tác động xấu đến môi trường và đặc biệt là môi trường sông Đồng Nai về phía hạ lưu

Bảng 3.1: Kết quả phân tích nước sông tại xã Bạch Đằng

3.1.2 Nguồn nước ngầm

Theo kết quả thi công lỗ khoan và các công trình khoan khai thác lớn nhỏ xung quanh, đặc điểm phân bố các tầng địa chất và địa chất thủy văn của vùng ta có kết luận sau : Trong vùng có 4 địa tầng chứa nước trong đó có hai địa tầng chứa nước là Pleistocen và Pliocen có khả năng chứa nước tốt và có triển vọng khai thác phục vụ cho các đối tượng trong nên kinh tế quốc dân

Kết quả phân tích thành phần và tính chất nguồn nước ngầm tại khu vực xã Bạch Đằng (tháng 12/2010):

Nhận xét : Chất lượng nước ngầm tại xã Bạch Đằng là tương đối tốt, các chỉ tiêu phân tích đều nằm trong tiêu chuẩn cho phép Tuy nhiên, hàm lượng sắt trong nước ngầm còn khá cao ( 9,5 mg/l), do đó ảnh hưởng đến pH, làm pH thấp (5,9) Vì vậy, chỉ cần xử lý sắt kèm với nâng pH thì nước có thể sử dụng

3.2 Lựa chọn nguồn nước

- Nguồn nước mặt:

Nguồn nước mặt nói trên chỉ có nguồn nước nước sông Đồng Nai có trữ lượng lớn, chất lượng nước tốt, có thể xử lý thành nước sinh hoạt theo tiêu chuẩn Nhược điểm của nguồn nước này: dao động mực nước giữa mùa mưa và mùa khô lớn, chịu ảnh hưởng triều cường và chất lượng nước thay đổi theo mùa Vì vậy để xử lý thành nước sinh hoạt phải qua nhiều công đoạn xử lý, quá trình vận hành phức tạp, tốn nhiều hoá chất Ngoài ra theo báo cáo địa chất công trình nói trên thì khu vực ven sông Đồng Nai có địa chất rất yếu xây dựng tốn kém Đồng thời khu vực này có địa hình rất thấp thường bị ngập úng về mùa mưa nên ảnh hưởng rất lớn tới chất lượng công trình Và ảnh hưởng của quá trình đô thị hóa, công nghiệp hóa ảnh hưởng đến môi trường nước sông Đồng Nai về phía hạ lưu

Bảng 3.2 : Kết quả phân tích nước ngầm tại xã Bạch Đằng

STT Chỉ tiêu phân tích Nồng độ Kết quả Tiêu chuẩn của Bộ y tế

- Nguồn nước ngầm:

Theo báo cáo giếng khoan thăm dò và báo cáo thăm dò địa vật lý Nguồn nước ngầm tại xã Bạch Đằng có trữ lượng nước lớn, chất lượng nước tốt, đảm bảo tiêu chuẩn làm nguồn nước thô để sử dụng cho việc khai thác và xử lý thành nước ăn uống sinh hoạt cung cấp cho hệ thống cấp nước tập trung của xã Bạch Đằng Việc

sử dụng nguồn nước ngầm để xử lý thành nước sinh hoạt chỉ cần dây chuyền xử lý đơn giản,sẽ giảm được giá thành cho 1m³ nước sinh hoạt

3.3 Tiêu chuẩn cấp nước

Nước cấp cho nhu cầu ăn uống, sinh hoạt phải là nước không màu, không mùi vị

lạ, không chứa các chất độc hại, các vi trùng và các tác nhân gây bệnh Hàm lượng các chất hòa tan không vượt chỉ tiêu cho phép Các hệ thống xử lý nước hiện nay ở nước ta áp dụng “tiêu chuẩn vệ sinh nước ăn uống” ( Ban hành kèm theo quyết định

của Bộ trưởng Bộ y tế số 1329/2002/BYT/QĐ ngày 18/04/2002(Xem phụ lục)

Tiêu chuẩn cấp nước sinh hoạt ( đô thị loại V ) : 100 lít/ người ngày Bảng 3.1 TCXDVN 33 : 2006

3.4 Yêu cầu thiết kế

Chất lượng nước đầu ra phải đạt tiêu chuẩn nước cấp cho ăn uống sinh hoạt theo tiêu chuẩn kèm theo quyết định số 1329/2002/BYT/QĐ ngày 18/04/2002 của Bộ y

tế

Lưu lượng nước đảm bảo nhu cầu sử dụng

Áp lực phải đảm bảo.( áp lực tự do nhỏ nhất trong mạng lưới tại điểm bất lợi nhất không được nhỏ hơn 10m)

Công nghệ xử lý đơn giản, dễ vận hành, giá thành đầu tư xây dựng thấp, hạn chế thấp nhất các sự cố có thể xảy ra

Tính toán thiết kế dựa trên :

TCXD 33 – 2006 : Cấp nước – Mạng lưới đường ống và các công trình tiêu chuẩn thiết kế

Các tài liệu tham khảo các công trình xử lý nước ngầm

3.5 Tổng quan về xử lý nước ngầm

Về nguyên tắc, nước chứa hàm lượng tạp chất ở dạng nào lớn hơn giới hạn cho phép thì phải xử lý trước khi đem sử dụng Ở đây nguồn nước bị nhiễm sắt với hàm lượng cao, các chỉ tiêu khác nằm trong giới hạn cho phép nên ta đề cập đến các phương pháp xử lý nước ngầm nhiễm sắt

3.5.1 Làm thoáng khử sắt

Phương pháp khử sắt bằng làm thoáng là làm giàu oxy cho nước, tạo điều kiện để

Fe2+ oxy hóa thành Fe3+ và sau đó thực hiện quá trình thủy phân để tạo thành hợp chất ít tan Fe(OH)3, rồi dùng bể lọc giữ lại Làm thoáng có thể là : làm thoáng tự nhiên hay làm thoáng nhân tạo Sau khi làm thoáng, quá trình oxy hóa Fe2+

thành

Fe3+ và thủy phân Fe3+ thành Fe(OH)3 kết tủa có thể xảy ra trong môi trường tự do Trong nước ngầm, sắt II bicacbonat là muối sắt không bền vững, thường phân ly theo dạng sau: Fe(HCO3)2 = 2HCO3

O Fe dt

Fe

d

2 2 2 2

( phương trình Just) Trong đó :

,

, H+ và oxy hòa tan trong nước

K : Hằng số tốc độ phản ứng, phụ thuộc vào nhiệt độ và chất xúa tác

3.5.1.1 Các phương pháp làm thoáng:

Làm thoáng đơn giản trên các bề mặt vật liệu lọc : Khử sắt bằng giàn phun mưa ngay trên bề mặt lọc Chiều cao giàn phun mưa thường lấy cao khoảng 0,7m Lỗ phun có đường kính 5 -7 mm, lưu lượng tới khoảng 10m³/h Lượng oxy hòa tan trong nước sau làm thoáng ở nhiệt độ 250

C lấy bằng lượng oxy bảo hòa

Làm thoáng bằng giàn mưa tự nhiên : Nước được tưới lên giàn mưa một bậc hay nhiều bậc với các sàn thường làm bằng các tấm kim loại Lưu lượng tưới và và chiều cao tháp cũng lấy như trường hợp trên Lượng oxy hòa tan sau làm thoáng lấy bằng 55% lượng oxy bảo hòa Hàm lượng CO2 sau làm thoáng giảm 50%

Làm thoáng cưỡng bức : Có thể dùng tháp làm thoáng cưỡng bức với lưu lượng

từ 30 – 40 m³/h, lượng không khí tiếp xúc lấy từ 4 -6 m³ cho 1m³ nước Lượng oxy hòa tan sau làm thoáng bằng 70% lượng oxy bảo hòa Hàm lượng CO2 sau làm hoáng giảm 75%

3.5.1.2 Một số sơ đồ làm thoáng thường gặp:

Làm thoáng đơn giản - lọc :

Công nghệ này áp dụng khi nguồn nước có [Fe2+] = 10 mg/l, độ oxy hóa [0,15[Fe2+]x5]mg/l O2, NH4

+

< 1mg/l, H2S = 0,5mg/l, pH sau làm thoáng = 6,8 Hệ thống này khử được 30 – 35% CO2 trong nước

Ưu điểm :

Có thể áp dụng với công suất bất kỳ

Công trình đơn giản, hiệu quả cao, ổn định

Cho chu kỳ lọc dài do tổn thất áp lực của lớp vật liệu tăng chậm

Làm thoáng tự nhiên – lắng tiếp xúc – lọc:

Hình 3.2 : Sơ đồ làm thoáng tự nhiên – lắng tiếp xúc – lọc

Công nghệ này thường áp dụng khi chất lượng nước ngầm có : Chứa sắt nồng độ nhỏ hơn 25mg/l, độ kiềm = 2mgđ/l, nồng độ H2S = 0,2mg/l, NH4

+

< 1mg/l, độ oxy hóa = 0,15Fe2+, pH sau làm thoáng = 6,8

Ưu điểm :

Có thể dùng với bất kỳ công thức nào

Công trình gọn, dễ vận hành, ổn định

Làm thoáng cưỡng bức – lắng – lọc trong:

Hình 3.3 : Sơ đồ làm thoáng cưỡng bức – lắng – lọc trong

Công nghệ này thường áp dụng cho trường hợp nước ngầm có đặc tính sau : pH thấp ( dao động trong khoảng rộng); sắt < 6mg/l; mangan <1mg/l, CO2 dao động trong khoảng rộng

Giếng

Bể lắng tiếp xúc

Bể lọc nhanh

Bể chứa nước sạch

Chất khử trùng

Thùng quạt gió

Giếng

Bể lắng tiếp xúc

Bể lọc nhanh

Bể chứa nước sạch

Chất khử trùng

Giàn mưa

Giếng

Phun mưa lên

bề mặt lọc Bể lọc nhanh

Bể chứa nước sạch Chất khử trùng

Ưu điểm :

Có thể giải phóng 85 – 90% lượng CO2 hòa tan, lượng oxy hòa tan lấy được 70% lượng bảo hòa

Diện tích xây dựng nhỏ, công trình xây dựng gọn nhẹ

Không khí được cấp bằng quạt gió nên chủ động

Tốc độ oxy hóa sắt II diễn ra nhanh chóng, đồng thời các khí hòa tan trong nước như H2S, CO2, NH3,…cũng thoát ra dễ dàng với tỉ lệ cao

Ejector thu khí và lọc áp lực :

Hình 3.4 : Sơ đồ xử lý nước ngầm bằng Ejector thu khí và lọc áp lực

Dùng Ejector thu khí cho trường hợp trạm có công suất nhỏ

Công việc này chỉ áp dụng cho trường hợp cần thu oxy và không cần khử CO2

Ưu điểm :

Ổn định, quản lý dễ dàng, di chuyển và lắp đặt nhanh

Có khả năng công xưởng hóa

Công trình gọn nhẹ

Nhược điểm:

Hạn chế lượng CO2 thoát ra

Chi phí điện cao

Máy nén khí – lọc áp lực:

Hình 3.5 : Sơ đồ xử lý nước ngầm bằng máy nén khí và lọc áp lực

Công nghệ này thường áp dụng khi kết hợp khử sắt và mangan, áp dụng đối với trường hợp nước nguồn: pH > 6,9 ; Mangan < 0,05mg/l; sắt < 5mg/l; CO2 < 50mg/l Công nghệ này chỉ áp dụng trong trường hợp thu oxy và không cần khử CO2

Ưu điểm:

Ổn định, quản lý dễ dàng, di chuyển và lắp đặt nhanh

Có khả năng công xưởng hóa

Công trình gọn nhẹ, ít chiếm diện tích

Nhược điểm:

Giếng

Máy nén khí

Bồn lọc

áp lực

Bể chứa nước sạch Chất khử trùng

Giếng

Bầu trộn khí

Bồn lọc

áp lực

Bể chứa nước sạch

Chất khử trùng Ejector

thu khí

Hạn chế lượng CO2 thoát ra

Chi phí điện cao

Khử sắt bằng hóa chất:

Khi sắt tồn tại dưới dạng phức chất hữu cơ hòa tan thì phương pháp xử lý bằng công nghệ làm thoáng không đạt hiệu quả Khi đó muốn hiệu quả xử lý cao thì cần kết hợp giữa phương pháp làm thoáng với phương pháp sử dụng hóa chất oxy hóa mạnh như : Clo, Ozon, Kali pemanganat,…hoặc cho vào nước có chất keo tụ như FeCl3, Al2(SO4)3…

Công nghệ này chỉ thích hợp khử sắt có hàm lượng thấp, có thể kết hợp với khử mangan, áp dụng đối với trường hợp nguồn nước có đặc điểm sau: pH > 6,7 ; Mangan < 1mg/l; sắt < 4mg/l; CO2 < 50mg/l

Làm thoáng kết hợp với sử dụng chất oxy hóa mạnh:

Công nghệ này áp dụng trong hàm lượng sắt cao, có thể kết hợp khử mangan, khử thoáng trong nước Công nghệ này đòi hỏi chi phí đầu tư cao, năng lượng vận hành lớn

Kết luận:

Dựa vào thành phần, tính chất nguồn nước và tiêu chuẩn chất lượng cho từng nguồn nước mà ta có thể chọn các biện pháp xử lý hóa học khác nhau, kết hợp với cac biện pháp cơ học để có thể tạo tạo nên một sơ đồ công nghệ xử lý nước thích hợp

3.5.2 Lắng

Lắng là giai đoạn làm sạch sơ bộ trước khi đưa 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, các hạt cặn không tan trong nước là tập hợp những 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) Trong quá trình lắng, dưới tác dụng của lực trọng trường các hạt lơ lửng có khối lượng riêng lớn hơn khối lượng riêng của nước sẽ sa xuống đáy và bị giữ lại

Các loại cặn lắng: Trong thực tế xử lý nước thường gặp 3 loại cặn sau:

Cặn rắn: Là các hạt phân tán riêng lẻ, có độ lớn, bề mặt, hình dạng không thay

đổi trong suốt quá trình lắng Tốc độ lắng cặn không phụ thộc vào chiều cao lắng và nồng độ cặn ( tốc độ lắng được xem là không đổi theo thời gian)

Cặn lơ lửng : Có bề mặt thay đổi, có khả năng dính kết và keo tụ với nhau trong

quá trình lắng làm cho kích thước và vận tôc lắng của các bông cặn tăng dần theo thời gian và chiều cao lắng

Các bông cặn : Có khả năng dính kết với nhau, khi nồng độ lớn hơn 1000mg/l

tạo thành các đám cặn, khi các đám cặn lắng xuống, nước từ dưới đi lên qua các khe rỗng giữa các bông cặn tiếp xúc với nhau, lực ma sát tăng lên làm hạn chế tốc độ lắng của đám bông cặn nên được gọi là lắng hạn chế Tốc độ lắng của đám mây các bông cặn phụ thuộc vào tính chất và nồng độ của hạt

Các loại bể lắng:

Bể lắng có dòng chảy ngang cặn rơi thẳng đứng: Gọi là bể lắng ngang, hình

dáng mặt bằng có thể là hình chữ nhật hoặc hình tròn dùng để lắng cặn khô và cặn keo tụ

Bể lắng có dòng nước đi từ dưới lên, cặn rơi từ trên xuống: Gọi là bể lắng đứng,

hình dạng mặt bằng có thể là hình vuông hoặc hình tròn

Bể lắng trong có lớp cặn lơ lửng: Nước đi từ dưới lên qua lớp cặn lơ lửng được

hình thành trong quá trình lắng, cặn dính bám vào lớp cặn, nước trong thu trên bề mặt, cặn thừa đưa sang ngăn nén cặn từng thời kỳ sẽ được xả ra ngoài Bể trong có lớp cặn lơ lửng dùng để lắng cặn có khả năng keo tụ

Bể lắng tiếp xúc: Bể lắng tiếp xúc cũng giống như bể lắng thường và cũng gồm 3

vùng: vùng phân phối nước, vùng lắng, vùng tập trung và chứa cặn

ta phải tiến hành rửa lọc có thể rửa bằng nước, bằng gió hoặc bằng gió nước kết hợp

Để thực hiện quá trình lọc nước có thể sử dụng một số loại bể lọc có nguyên tắc làm việc, cấu tạo vật liệu lọc và các thông số vận hành khác nhau, có thể chia ra các loại bể lọc sau:

3.5.3.2 Chia theo chiều của dòng nước :

Bể lọc xuôi : là bể lọc có dòng chảy qua lop vật liệu lọc từ trên xuống như bể lọc chậm, bể lọc nhanh phổ thông…

Bể lọc ngược : là bể lọc có dòng chảy qua lớp vật liệu lọc từ dưới lên trên như bể lọc tiếp xúc

Bể lọc hai chiều : Là bể lọc có dòng nước chảy qua lớp vật liệu lọc theo cả hai chiều từ trên xuống và từ dưới lên

3.5.3.3 Chia theo số vật liệu lọc :

Bể lọc một lớp vật liệu lọc

Bể lọc hai hay nhiều lớp vật liệu lọc

3.5.3.4 Chia theo cấu tạo của vật liệu lọc:

Bể lọc có vật liệu lọc ở dạng hạt

Bể lọc dưới : nước đi qua lưới lọc kim loại

Bể lọc có màng lọc : Nước lọc đi qua màng được tạo thành trên bề mặt lớp lưới

đỡ hay vật liệu rỗng

3.5.4 Khử trùng

Khử trùng là một khâu quan trọng, bắt buộc cuối cùng trong quá trình xử lý nước

ăn uống sinh hoạt Đây là quá trình nhằm tiêu diệt, làm mất khả năng hoạt động của các vi sinh vật gây bệnh

Hiện nay có nhiều biện pháp khử trùng nước có hiệu quả như :

Khử trùng bằng các tia vật lý

Khử trùng bằng các chất oxy hóa mạnh : các chất khử trùng như chlorine, chloramine, chlorine dioxide, O3, H2O2…

Khử trùng bằng siêu âm

Khử nhau bằng phương pháp nhiệt…

Hiện nay, ở Việt Nam đang sử dụng phổ biến nhất phương pháp khử trùng bằng các chất oxy hóa mạnh

Cơ chế khử trùng : Có ba cơ chế trử trùng chính trong nước cấp như sau:

Phá hủy hoặc làm suy giảm tổ chức cấu trúc tế bào

Làm cản trở quá trình trao đổi chất và năng lượng

Làm cản trở quá trình sinh tổng hợp và phát triển

Quá trình khử trùng chính là sự kết hợp của cả ba cơ chế này, tùy thuộc vào tác nhân khử trùng sử dụng và dạng vi sinh vật trong nước Trong xử lý nước cấp, khả năng oxy hóa các phân tử sinh học và khả năng khuyếch tán qua thành tế bào là cần thiết cho bất kỳ một tác nhân khử trùng hiệu quả nào

Yếu tố ảnh hưởng : Hiệu quả khử trùng là một hàm các yếu tố sau:

Dạng và liều lượng chất khử trùng

Dạng và nồng độ của vi sinh vật

Thời gian tiếp xúc trong bể

Đặc trung của nước

3.5.5 Ưu - Nhược điểm khi sử dụng nước ngầm

Chủ động hơn trong vấn đề cấp nước cho các vùng hẻo lánh, dân cư thưa nhất là trong hoàn cảnh hiện nay bởi vì nước ngầm có thể khai thác với nhiều công suất khác nhau

Để khai thác nước ngầm có thể dụng các thiết bị điện như bơm ly tâm, máy nén khí, bơm nhúng chìm hoặc các thiết bị không cần điện như các loại bơm tay Ngoài

ra nước ngầm còn được khai thác tập trung tại các nhà máy nước ngầm, các xí nghiệp, hoặc khai thác phân tán tại các hộ dân cư Đây là ưu điểm nổi bật của nước ngầm trong vấn đề cấp nước nông thôn

Giá thành xử lý nước ngầm nhìn chung rẻ hơn so với nước mặt

Nhược điểm:

Một số nguồn nước ngầm ở tầng sâu được hình thành từ hàng trăm, hàng nghìn năm và ngày nay nhận được rất ít sự bổ cập từ nước mưa Tầng nước này nói chung không thể tái tạo hoặc khả năng tái tạo rất hạn chế Do vậy trong tương lai cần phải tìm nguồn nước khác thay thế khi các tầng nước này bị cạn kiệt

Việc khai thác nước ngầm với qui mô và nhịp điệu khá cao cũng sẽ làm cho hàm lượng muối trong nước tăng lên từ đó dẫn đến việc tăng chi phí cho việc xử lý nước trước khi đưa vào sử dụng

Khai thác nước ngầm với nhịp độ cao sẽ làm cho mực nước ngầm hạ thấp xuống, một mặt làm cho quá trình nhiễm cặn tăng lên, mặt khác làm cho mặt đất sụp, lún gây hư hại các công trình xây dựng

Khai thác nước ngầm một cách bừa bãi cũng dễ dẫn tới tình trạng ô nhiễm nguồn nước ngầm

3.5.6 Một số công nghệ sử lý nước ngầm trong thực tế

3.5.6.1 Sơ đồ công nghệ xử lý nước ngầm tại trạm cấp nước Tam Bình 2, khu

phố 3 – phường Tam Bình quận Thủ Đức – TP HCM công suất

600m³/ngày do Trung tâm nước sinh hoạt và vệ sinh môi trường nông thôn quản lý:

Hình 3.6 : Sơ đồ công nghệ xử lý nước ngầm tại phường Tam Bình quận Thủ Đức – TP.HCM

Bồn lọc

áp lực

Bể chứa nước sạch

Đài nước

Nơi tiêu thụ

Clo

Đặc trưng nguồn nước:

+ pH : 5,5

+ Fe < 5mg/l

Nhận xét : Công nghệ này sử dụng thiết bị làm thoáng cưỡng bức, tăng hiệu suất khử CO2 trong nước lên đến 85 – 90% và lượng oxy hòa tan lấy bằng 70% lượng bảo hòa Công nghệ này thường sử dụng cho các trạm xử lý có công suất vừa và lớn

3.5.6.2 Sơ đồ công nghệ xử lý nước ngầm tại phường Hiệp Bình Chánh quận

thành Fe3+ nước sau đó sẽ vào bể lắng bên dưới Tại

bể lắng các hạt cặn sắt sẽ bị loại bỏ phần lớn tại đây Nước tiếp tục đưa vào ngăn chứa trung gian trước khi được dẫn qua hệ thống lọc áp lực các hạt cặn còn lại sẽ được giữ lại nhờ vào các lớp vật liệu lọc Sau đó nước sẽ đưa vào bể chứa và clo cũng được đưa vào bể chứa nhờ bơm định lượng Tiếp theo nước sẽ được đưa lên thủy đài và sau đó đưa vào mạng lưới tiêu thụ

3.5.6.3 Sơ đồ công nghệ xử lý nước ngầm tại Trạm Quy Đức 2 – Huyện Bình

r

Bể lắng đứng

Bể chứa trung gian

Bể lọc

áp lực

Bể chứa Nước sạch

Đài nước

Mạng lưới

Clorine

Thuyết minh sơ đồ công nghệ:

Nước giếng được khai thác và bơm lên giàn mưa khử sắt Giàn mưa có hệ thống ống đục lỗ để phân phối nước, tạo sự tiếp xúc tốt giữa oxi và nước, nâng cao hiệu quả quá trình oxi hóa Giàn mưa được thiết kế thành 3 bậc để việc oxi hóa được triệt

để Nước từ giàn mưa xuống bể lắng đứng, phần cặn được thu xuống đáy bể và xả xuống Phân nước trong theo ống thu nước đi qua máng thu nước bể lọc Khi nước trong máng thu đầy sẽ tràn san ngăn lọc để lọc bỏ các cặn không được lắng

Hệ thống giàn mưa, bể lắng, bể lọc được thiết kế dạng 2 modunlu hoạt động song song nhằm đảm bảo công suất của trạm và trạm vẫn hoạt động khi có sự cố hoặc bảo hành, bao trì

Nước từ bể lọc dẫn san bể chứa Tại đây Clorine được châm vào để khử trùng nước Tiếp theo nước được bơm lên đài chứa để cấp đến đơn vị sử dụng

3.5.6.4 Sơ đồ công nghệ xử lý nước ngầm tại nhà máy nước ngầm Tân Phú –

Bể chứa Nước sạch

Mạng lưới

Tiêu thụ

Trạm bơm cấp II

Clorine Nâng pH

3.5.6.5 Sơ đồ công nghệ xử lý nước ngầm tại trạm xử lý nước ngầm tại sư đoàn

302 Quân Khu 7

Hình 3.10 : Sơ đồ công nghệ xử lý nước ngầm tại trạm xử lý nước ngầm tại

Sư Đoàn 302 Quân Khu 7

3.6 Công nghệ đề xuất

Đối với quá trình làm thoáng ta có thể sử dụng giàn mưa hoặc tháp oxy hóa Nếu sử dụng giàn mưa thì tốn diện tích cũng như chi phí xây dựng ban đầu nhưng khi hoạt động thì việc tương đối dễ dàng và thuận tiện việc duy tu, bảo dưỡng định kỳ giàn mưa cũng không gặp nhiều khó khăn Cần tiến hành vệ sinh thường xuyên do cặn Fe dễ dàng bám trên các sàn tung làm bít các lỗ dẫn đến giảm hiệu quả giàn mưa

Nếu sử dụng tháp oxy hóa thì sẽ nâng cao hiệu quả oxy hóa Hiệu suất có thể tăng từ 10 – 20 so với giàn mưa nên diện tích công trình thu gọn, dẫn đến hạ giá thành đầu tư xây dựng, đồng thời không cần phải làm vệ sinh thường xuyên như giàn mưa

Giếng

khoan

Tháp oxy hóa

Bể lắng tiếp xúc Bể lọc vật liệu nổi

Bể lọc nhanh

Bể chứa Nước sạch

Mạng lưới

Tiêu thụ

Trạm bơm cấp II

Clorine Nâng pH

Sau khi qua tháp oxy hóa, nước được đưa qua công trình tiếp theo là công trình lắng tiếp xúc Mục đích của công trình này là tạo điều kiện cho quá trình oxy hóa và thủy phân sắt diễn ra hoàn toàn, đồng thời giữ lại một phần bông cặn nặng trước khi qua bể lọc

Bể lọc có nhiệm vụ lọc những gì còn sót lại sau bể lắng Ở đây chọn bể lọc nhanh phổ thông

Dựa trên tính chất của nước nguồn ta thấy hàm lượng sắt của nước nguồn khá cao 9,5 (mg/l) và pH thấp (5,9) nên công nghệ xử lý được đề xuất như sau:

Hình 3.11 : Sơ đồ công nghệ đề xuất trạm xử lý nước cấp cho xã Bạch Đằng Thuyết minh công nghệ :

Nước bơm lên từ giếng lên đưa qua hệ thống làm thoáng bằng tháp oxy hóa, được châm thêm vôi để nâng pH rồi sau đó nước qua bể lắng, tại đây một phần cặn sắt được giữ lại và được đưa qua bể thu bùn, tiếp đó nước được đưa qua bể lọc nhanh Tại bể lọc lượng cặn không lắng được ở bể lắng được giữ lại, nước sau lọc được châm Clo và tiếp tục đi đến bể chứa nước sạch và sau đó được phân phối ra mạng bằng bơm cấp 2 Lượng cặn thu từ bể lắng và bể lọc được đưa vào bể thu gom

để lắng cặn, sau đó đưa ra sân phơi bùn sau 1 thời gian đem đi chôn lấp

Tháp oxy hóa

nhanh

Bể chứa nước sạch

Trạm bơm cấp II

Bể thu gom cặn Giếng

Khử trùng Clo Nâng pH

CHƯƠNG 4 : TÍNH TOÁN CÔNG TRÌNH ĐƠN VỊ

4.1 Tính toán công suất thiết kế

4.1.1 Tính toán dân số của xã đến năm 2020

Ta có bảng thống kê dân số của các ấp trong xã Bạch Đằng như sau:

Bảng 4.1 : Thống kê dân số xã Bạch Đằng (đến 30/12/2010)

(Nguồn: Báo cáo dân số Xã Bạch Đằng)

Tổng dân số được tính theo công thức sau

k1: tỉ lệ tăng dân số tự nhiên

k2: tỉ lệ tăng dân số cơ học

t : Niên hạn thiết kế, chọn 10 năm

Theo báo cáo của xã Bạch Đằng, ta có tỉ lệ tăng dân số tổng cộng toàn xã

n tb

ngd

000 1 ) /

f : Tỷ lệ dân được cấp nước, (Nguồn [ 1, bảng 3.1] )

D : Lượng nước phục vụ công cộng, dịch vụ, công nghiệp, thất thoát, sử dụng cho bản thân trạm xử lý và lượng nước dự phòng (lấy 5-10%) tổng lượng nước phục vụ ăn uống

Đô thị loại V

a ) Nước sinh hoạt

- Tiêu chuẩn cấp nước n

q = 100 (lít/người ngày )

- Tỷ lệ dân số được cấp nước : 90%

b) Nước dịch vụ : 10% (a)

c) Nước thất thoát : 15% (a + b)

d) Nước dùng cho bản thân trạm : 10% (a + b + c)

4.1.3 Lượng nước dùng cho sinh hoạt

Lượng nước dùng trung bình ngày

N: Dân số của xã, N = 6.383 (người)

q: Tiêu chuẩn dùng nước cho một đầu người trong một ngày đêm,

% 90 383 6 100

= 574,5 m3/ngđ

Qng-max =

000 1

% 90 383 6 100

1,4 = 804,3m3/ngđ

4.1.4 Lượng nước dùng cho sản xuất, kinh doanh và dịch vụ

Là lượng nước dùng cho các hoạt động của chợ, sản xuất kinh doanh, dịch vụ

và tiểu thủ công nghiệp mang tính chất nhỏ lẻ trong toàn xã

Được tính bằng 10% nước cấp cho sinh hoạt

Lượng nước dùng tối đa ngày

Qdv = Qng-max x 10% = 804,3 x 10% = 80,43 m3/ngđ

4.1.5 Lượng nước thất thoát

Là lượng nước bị thất thoát, hao hụt trên đường ống truyền tải, khi vào nhà dân hoặc một số lý do khách quan khác

Được tính bằng 15% tổng lưu lượng nước cấp cho dân cư và lượng nước phục

4.1.7 Tính toán công suất của trạm bơm cấp II và trạm xử lý

Công suất của trạm bơm cấp II

QTBII = a.Qng + Qng + Qdv + Qtth + QTXL , m3/ngđ

Trong đó:

- a : Hệ số kể đến lượng nước dùng cho sự phát triển công nghiệp, dân cư

và các lượng nước khác chưa tính được phép lấy thêm 5 - 10% tổng lưu lượng cho nhu cầu ăn uống sinh hoạt của điểm dân cư a = 10%

- Qng: Lưu lượng nước dùng cho sinh hoạt

Lưu lượng nước trung bình Qng-tb = 574,5m3/ngđ Lưu lượng nước lớn nhất Qng-max = 804,3 m3/ngđ

- Qdv: Lượng nước dùng cho sản xuất, m3/ngđ

Lưu lượng nước lớn nhất Qdv = 80,43 m3/ngđ

- Qtth: Lượng nước bị thất thoát, m3/ngđ

Lưu lượng nước lớn nhất Qtth = 132,7 m3/ngđ

- QTXL: Lượng nước dùng cho công cộng, m3/ngđ

Lưu lượng nước lớn nhất QTXL = 101,7 m3/ngđ Tổng công suất lớn nhất của trạm bơm cấp II

Hình 4.1 – Cấu tạo giếng khoan

Theo kết quả báo cáo khoan thăm dò giếng khoan tại xã Bạch Đằng thì công suất trung bình mỗi giếng đạt vào khoảng 25m³/h Như vậy với công suất của Hệ thống cấp nước tập trung là 50 m³/h, thì số lượng giếng khai thác dự kiến là 3 giếng, trong đó 1 giếng dự phòng, 2 giếng làm việc Các giếng nằm dọc đường giao thông chính của xã, bán kính cách ly là 200-400m

Ngoài giếng khoan thăm dò thi công trong giai đoạn khảo sát, khoan thêm 2 giếng công suất mỗi giếng Q=25m³/h Giếng khoan thăm dò sử dụng làm giếng dự phòng Ta sử dụng bơm chìm

Công suất của mỗi giếng :

Q

, m

Trong đó:

Q : Lưu lượng khai thác, Q = 25 (m³/h) = 0,007 (m³/s)

l : Chiều dài phần thu nước của ống lọc, theo khảo sát l = 15(m)

vchph: Vận tốc cho phép nước chảy ra khỏi tầng chứa nước vào ống lọc, đảm bảo không gây xáo trộn trật tự phân bố các hạt của tầng chứa nước theo cấu trúc tự nhiên đã có Được tính như sau :

Bảng 4.2 – Giá trị hệ số thấm K ƣớc định của một số loại đất

Thành phần đất

Hệ số thấm K (m/ngày đêm)

Lớn nhất

Trung bình

Nhỏ nhất

007 , 0

= 0,1 m

Chọn ống d = 100 mm

Chiều sâu giếng ít hơn 200m nên chọn ống lắng có l = 3m, d = 100mm

(tham khảo “Tính toán thiết kế các công trình trong hệ thống cấp nước sạch – Trịnh Xuân Lai” trang 35)

Tiết diện của ống truyền tải của mỗi giếng

Qg: Công suất của giếng, Qg = 25 m³/h

v: Vận tốc nước trong ống, theo vận tốc kinh tế chọn v = 0,8 m/s

Thay vào ta có

F =

3600 8 , 0

681.84

= 105 mm

Chọn đường kính ống d = 100 mm

Vì ống truyền tải của mỗi giếng sẽ được đấu nối chung với nhau lại thành một ống truyền tải chính về cụm xử lý nên tính tiết diện ống đẩy chung của 3 giếng như sau :

Đường kính ống truyền tải chung của 3 giếng là

d =

v

Q

14,3

4

, mm

Trong đó:

Q: Công suất của mạng lưới, Q = 50 m³/h = 0.014 m³/s

v: Vận tốc kinh tế nước trong ống, lấy v = 0.8 m/s

d =

8,014,3

014,04

= 0,149m

Chọn đường kính ống d = 150 mm

Z2: cao độ mặt đất khu xử lý, lấy Z2 = 7,8 m (theo khảo sát)

hcb: tổn thất cục bộ tại trạm bơm giếng lấy hcb = 15% Htt

hcb = 15% x 2,25 = 0,34 m

htd: áp lực tự do tháp oxy hóa, lấy htd = 5 m (htd ≥ Htt)

Htt: tổn thất trên đường ống

hb: Chiều sâu đặt bơm so với mặt đất, hb = 15 m

hct: Chiều cao công trình xử lý, hct = 7 m

Bảng 4.3 : Chiều dày thành ống vách

( Nguồn [ 6 ] )

Chọn chiều dày ống là 6,35 mm với d = 200 m ở độ dài từ 0 – 100 m

Bảng 4.4 : Tóm tắt các thông số của giếng

4.2.2 Thiết kế tháp oxy hóa

4.2.2.1 Tính toán tháp oxy hóa

Vật liệu chế tạo thép CT3, dày 2mm

Diện tích 1 tháp oxy hóa

F =

n q

Đường kính ống (mm)

F =

2 80

31,04

= 0,61 m

Chọn đường kính tháp oxy hóa là D = 0,6 m

Đường kính ống vào tháp oxy hóa là

d =

n v

Q

4

Trong đó :

v : Vận tốc kinh tế nước chảy trong ống, lấy v = 0.8 m/s

n : Số lượng tháp oxy hóa

d =

28,014,3

014,04

Ht: Chiều cao ngăn thu nước ở đáy thùng, tối thiểu là 0,5m

Hvl: Chiều cao của các tầng tiếp xúc, ở đây thiết kế các tầng tiếp xúc bằng ống PVC D34mm xếp cách nhau 0,5m, tra bảng với độ kiềm nước nguồn như trên lấy Hvl = 1,5 m

Hfm: Chiều cao phun mưa trên lớp vật liệu tiếp xúc, tối thiểu là 0,5m

Suy ra : H = Ht + Hvl + Hfm = 0,5 + 1,5 + 0,5 = 2,5m

K: Hệ số kể đến lượng không khí bổ sung để oxy hóa các hợp chất hữu cơ

và các thành phần tiêu tốn oxy trong nước K = 2,0 – 5,0 Chọn K = 5,0

2 : Tỉ lệ không khí cần thu cho 1g Fe2+

là 2 lít không khí

Thay vào công thức

qg =

21000

5505,92

qg: Lưu lượng gió cần thu, qg = 0,00066 m3/s

vt: Tốc độ không khí qua lỗ thu (m/s) tính như sau

vt =

0

)(

, m/s

Trong đó:

: Hệ số tốc độ không khí, lấy = 0,5 g: Gia tốc trọng trường, g = 9,81 m/s2

Pa: Áp lực khí quyển, Pa = 10m (1at)

Pc: Áp lực chung của hai luồng khí và nước, Pc = 9,5m

0: Dung trọng của không khí ở nhiệt độ tính toán, tại đây lấy nhiệt độ bình thường là 27o

C thì 0 = 0,0012 T/m3Vậy suy ra

vt =

0012,0

)5,910(81,925,

Thế vào ta có diện tích lỗ thu khí

Ft =

2 , 45

00066 , 0

154

qn: Lưu lượng nước qua ejector thu khí, qn = 0,007 m3/s

vn: Tốc độ nước chảy qua miệng phun được tính bằng công thức

n

c a d

Pc: Áp lực chung của hai luồng khí và nước, Pc = 9,5m

n: Dung trọng của nước ở nhiệt độ tính toán, tại đây lấy nhiệt độ bình thường là 27o

C thì n = 1T/m3Vậy suy ra

1

5 , 9 10 30 92 ,

Thế vào ta có diện tích miệng phun thu hẹp

Fn =

5 , 22

007 , 0

3114

3264

00766 , 0

L1, L2: Chiều dài côn thu hẹp và côn mở rộng

Dd: Đường kính của ống dẫn nước đến tháp hóa, Dd = 100 mm

dn, dtr: Đường kính miệng phun thu hẹp và đường kính ngăn trộn, dn =20

mm, dtr =20mm

1: Góc loe miệng phun thu hẹp, 1 = 150

2: Góc loe miệng phun mở rộng, 2 = 100

Thay vào ta có

L1 =

2

152

20100

20100

10

= 463mm2

Trong đó:

vp: Vận tốc nước ra khỏi ejector, vp = 15 m/s

Đường kính miệng ngăn mở rộng

d = 4 F =

14,3

4634

= 24,3 mm ,Chọn d = 25 mm

4.2.2.3 Xác định hàm lƣợng CO2, O2 và pH sau khi làm thoáng

Hàm lượng oxy sau làm thoáng :

Hàm lượng O2trước khi làm thoáng : 0 mg/l

Nhu cầu oxy = độ oxy hóa + 0,47H2S+0,15 2

Fe ≤ 7mg/l ( Nguồn [ 5, tr 370 ]) Lượng O2 cần thiết để khử sắt : 4 + 0,15 x 9,50 = 5,43mg/l

Lượng oxy cần hấp thụ vào nước C = 5,43 mg/l Đủ điều kiện để áp dụng sơ đồ làm thoáng đơn giản và lọc

Lượng oxy hòa tan được vào nước theo sơ đồ gió nước đi cùng chiều:

R K

e C C C

C

D R

K t K S

O

D

1

1 ).

(

)]

1 ( [ 0 0

2 2

Trong đó:

Co: Hàm lượng O2 có trong nguồn nước, Co = 0

CS, Hàm lượng O2 bão hoà trong nước, ở t = 25oC CS = 8,4 mg/l

KD: Hệ số khuyếch tán, đối với O2: t = 25oC KD = 0,03165

=0,7(m)

25

7 , 0

03165,01

14,8

)]

1 , 0 03165 , 0 1 ( 16 , 2 [

CO

Trong đó:

1,6 Fe2+: là lượng CO2 bổ sung do thủy phân sắt tạo ra, cứ 1mg sắt Fe2+ bị thủy phân tạo ra 1,6 mg CO2 và làm giảm độ kiềm 1 lượng bằng 0,036 mgđl/l

C0 : hàm lượng ban đầu của CO2 trong nước nguồn, mg/l

M pH

K

K C

10

44

1 0

Trong đó:

K : Độ kiệm của nước nguồn (mđlg/l) K = 33,6mg/l = 0,672(mđlg/l) : Lực ion của dung dịch, =22.10-6 x P

P : Tổng hàm lượng muối (mg/l)

Nếu hàm lượng muối khoáng ≤ 1000 = 0,022

K1 : Hàng số phân ly bậc 1 của axit Cacbonic

Bảng 4.5 : Hằng số phân ly bậc 1 của axit Cacbonic

( Nguồn [ 5, tr 375 ] )

Hàm lượng CO2 có trong nước nguồn :

Hàm lượng CO2 còn lại sau làm thoáng :

) / ( ).

C C C

52,801(

C CO

Hiệu suất khử CO2:

Giá trị pH của nước sau quá trình làm thoáng:

Độ kiềm của nước sau khi làm thoáng:

)/(52,805,96,110

10.05,4

672,044

022 , 0 9 , 5 7

C CO

% 87

% 100 52

, 80

2 , 10 52 , 80

2

0 0 , 036Fe K

K

K C

10

441

C K

K pH

1

44

Trong đó:

K: Độ kiềm sau làm thoáng

: Lực ion của dung dịch: =22.10-6 x P

P : Tổng hàm lượng muối (mg/l), P <=1000 => = 0,022

K1: Hằng số phân ly bậc một của axit cacbonic, t = 25o

C,K1 = 4,31 10-7C: Nồng độ CO2 trong nước sau quá trình làm thoáng, C = 10,2 mg/l

022 , 0 2 , 10 10 31 , 4

33 , 0 44

Sau làm thoáng độ pH của nước phải lớn hơn 7 thì khả năng khử sắt sẽ đạt hiệu quả cao pH = 6,4 < 7 => Như vậy cần phải châm một lượng hóa chất như vôi CaO, NaOH, Na2CO3 để nâng pH của nước trước khi đưa vào bể lắng

Chất kiềm hóa sử dụng ở đây là vôi Khi cho CaO thì sẽ sảy ra quá trình phản ứng sau:

4Fe2+ + 8HCO3- + 10H2O + O2 4Fe(OH)3 + 8H+

4CaO + 8CO2 + 4H2O 4Ca2+ + 8HCO3

CO2 : Lượng CO2 còn lại sau khi làm thoáng (mg/l)

Fe2+ : Hàm lượng ion sắt hóa trị II (mg/l)

Tính toán thiết bị pha chế và định lượng vôi:

Ta có lượng vôi cho vào nước hằng ngày là:

1000

200 1 58 , 31

(g/ngđ)= 0,4(Kg/ngđ) = 1,2(Kg/tháng)= 438 (Kg/năm)