ĐỒ ÁN Thiết kế bể keo tụ, tạo bông và bể lắng ngang cho hệ thống xử lý nước từ nguồn sông sài gòn thành nước cấp ăn uống, công suất 25 000 m3 ngày đêm

ĐẠI HỌC QUỐC GIA THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA KHOA MÔI TRƯỜNG VÀ TÀI NGUYÊN BỘ MÔN KỸ THUẬT MÔI TRƯỜNG BÁO CÁO ĐỒ ÁN MÔN HỌC KỸ THUẬT XỬ LÝ NƯỚC CẤP Đề tài: Thiết kế bể keo tụ, tạo bể lắng ngang cho hệ thống xử lý nước từ nguồn sông sài gịn thành nước cấp ăn uống, cơng suất 25 000 m3/ngày đêm Giảng viên hướng dẫn: PGS.TS Đặng Viết Hùng Sinh viên thực hiện: Nguyễn Ngọc Như Quỳnh Huỳnh Ngọc Châu Anh TP Hồ Chí Minh, tháng năm 2021 TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com GVHD: PGS.TS Đặng Viết Hùng Đồ án môn học Kỹ thuật Xử Lý Nước Cấp MỤC LỤC BẢNG PHÂN CÔNG NHIỆM VỤ THỰC HIỆN TRONG ĐỒ ÁN NỘI DUNG BÁO CÁO ĐỒ ÁN CHƯƠNG TỔNG QUAN VỀ NGUỒN NƯỚC VÀ QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ 1.1 Tổng quan nguồn nước 1.1 1.1 1.1 1.2 Công nghệ xử lý nước cấp ăn uống 1.2 1.2 1.2 CHƯƠNG LÝ THUYẾT VÀ PHƯƠNG PHÁP TÍNH TỐN CÁC CƠNG TRÌNH ĐƠN VỊ 2.1 Bể trộn khí 10 2.1 2.1 2.2 Bể phản ứng tạo bơng cặn khí 2.2 2.2 2.3 Bể lắng ngang 2.3 2.3 CHƯƠNG TÍNH TỐN CƠNG TRÌNH ĐƠN VỊ 3.1 Bể trộn khí 3.1 3.1 3.1 TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com Đồ án môn học Kỹ thuật Xử Lý Nước Cấp GVHD: PGS.TS Đặng Viết Hùng 3.2 Bể phản ứng tạo bơng cặn khí 3.3 Bể lắng ngang TÀI LIỆU THAM KHẢO TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com GVHD: PGS.TS Đặng Viết Hùng Đồ án môn học Kỹ thuật Xử Lý Nước Cấp BẢNG PHÂN CÔNG NHIỆM VỤ THỰC HIỆN TRONG STT Họ tên SV Nguyễn Quỳnh Huỳnh Ngọc Châu Anh tạo khí TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com Đồ án môn học Kỹ thuật Xử Lý Nước Cấp GVHD: PGS.TS Đặng Viết Hùng CHƯƠNG TỔNG QUAN VỀ NGUỒN NƯỚC VÀ QUY TRÌNH CƠNG NGHỆ 1.1 Tổng quan nguồn nước 1.1.1 Tổng quan nguồn nước mặt Nước mặt bao gồm nguồn nước đầm, ao, hồ, sông, suối Đặc trưng nguồn nước mặt: - Hàm lượng chất hữu cao, độ đục cao - Nhiều chất lơ lửng, chất hòa tan dạng ion phân tử, có nguồn gốc hữu vơ - Trong nước chứa nhiều vi sinh, virus, vi trùng E.Coli, Coloform, Đơi có diện nhiều loại tảo - Nhiệt độ thành phần nước không ổn định, thay đổi theo mùa Trong tiêu chất lượng nước cần quan tâm, bên cạnh tiêu cảm quan nhiệt độ, mùi, vị, cịn có vài tiêu như: độ pH, độ đục, độ màu, tổng chất rắn hòa tan nước (TDS); số tiêu nâng cao: độ acid, độ kiềm, độ cứng (bao gổm độ cứng tổng, độ cứng calci), clo; tiêu dinh dưỡng: hàm lượng amoni (NH4+), sulfate (SO42-), nitrit (NO2-), nitrat (NO3-); tiêu kim loại: hàm lượng nhôm (Al), sắt (Fe), mangan (Mn), đồng (Cu), kẽm (Zn); tiêu vi sinh: E.Coli, Coliform chịu nhiệt, Coliform tổng 1.1.2 Tổng quan đặc điểm nguồn nước sơng Sài Gịn Sơng Sài Gịn phụ lưu sơng Đồng Nai, diện tích lưu vực 4934.46km 2, chạy dọc 80 km địa phận Thành phố Hồ Chí Minh (TPHCM) với lưu lượng nước trung bình khoảng 54 m3/s Sơng Sài Gịn đánh giá nguồn cấp nước có tầm quan trọng đặc biệt tỉnh thành nằm lưu vực sông qua Nước cung cấp chủ yếu cho việc ăn uống sinh hoạt, tưới tiêu cơng trình cơng cộng, phục vụ cho hoạt động cơng nghiệp Ngồi ra, sơng Sài Gịn cịn có tiềm phát triển ngành dịch vụ du lịch đánh bắt nuôi trồng thủy sản TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com GVHD: PGS.TS Đặng Viết Hùng Đồ án môn học Kỹ thuật Xử Lý Nước Cấp Vì chảy qua nhiều vị trí dân cư đơng đúc, nơi hoạt động công nghiệp, dịch vụ diễn sôi nổi, dày đặc nên ngày, lưu vực sông Sài Gòn phải tiếp nhận lượng lớn nước thải nhiều nguồn nhiều nơi đổ Song, nhiều năm gần đây, chất lượng nước mặt sông Sài Gòn chịu ảnh hưởng từ hoạt động kinh tế - xã hội, dẫn đến khó kiểm sốt chất lượng Ngoài ra, hậu tác động biến đổi khí hậu tồn cầu đến việc suy giảm chất lượng nguồn nước thô cung cấp cho thành phố Điều đe dọa đến khả cung cấp nước cho 10 triệu người dân thành phố tỉnh lân cận Chọn điểm cầu Tống Lê Chân để theo dõi, nhận kết WQI khoảng 77, thuộc nhóm chất lượng tốt, phù hợp sử dụng cho mục đích cấp nước sinh hoạt xem chất lượng tương đương với QCVN 08-MT:2015/BTNMT - Quy chuẩn Kỹ thuật Quốc gia Chất lượng nước mặt cột A2 Nhưng để nước sử dụng cho mục đích ăn uống cần có biện pháp xử lý phù hợp với quy chuẩn áp dụng cho nước ăn uống Ta có bảng số liệu quan trắc vị trí sau Bảng 1.1 Bảng số liệu quan trắc điểm cầu Tống Lê Chân STT pH Độ m 10 11 12 13 14 15 16 BOD5 COD DO (o TSS ( Amon Nitrit Nitrat Cd Fe Pb CNAs Hg Cloru Để đưa phương án xử lý nước cấp phù hợp với mục đích sử dụng, ta đối chiếu kết quan trắc với bảng giới hạn tiêu nước tiêu chuẩn chất lượng nước ăn uống, từ lựa chọn tiêu cần xử lý đề xuất quy trình xử lý sơ đồ cơng nghệ phù hợp TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com GVHD: PGS.TS Đặng Viết Hùng Đồ án môn học Kỹ thuật Xử Lý Nước Cấp 1.1.3 Tiêu chuẩn chất lượng nước cấp cho ăn uống Sau xử lý, nước cấp cần đạt tiêu chuẩn chất lượng nước sử dụng cho ăn uống Bộ Y Tế ban hành QCVN 01:2009/BYT - Quy chuẩn Kỹ Thuật Quốc Gia Chất Lượng Nước Ăn Uống (hiệu lực đến hết 15/06/2021), quy chuẩn áp dụng cho sở cung cấp nước cho mục đích sinh hoạt ăn uống, quy định mức giới hạn tiêu chất lượng nước dùng để ăn uống Dưới bảng giới hạn tiêu chất lượng quan trọng cho nước ăn uống (trích từ bảng QCVN 01:2009/BYT) Bảng 1.2 Bảng giới hạn tiêu cảm quan thành phần vô cho nước ăn uống [7] STT Tên tiêu 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 (*) Màu sắc Mùi vị (*) Độ đục(*) pH(*) Độ cứng, tính theo CaCO3(*) Tổng chất rắn hồ tan (TDS) (*) Nhơm(*) Amoni(*) Arsen tổng số Cadimi Clorua(*) Crom tổng số Đồng tổng số (*) Xianua Hydro Sulfur(*) Sắt tổng(*) Chì Mangan tổng số Thủy ngân tổng số Niken Nitrat Nitrit Sulfat(*) Kẽm(*) Chỉ số Pecmanganat ( Là tiêu cảm quan TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com GVHD: PGS.TS Đặng Viết Hùng Đồ án môn học Kỹ thuật Xử Lý Nước Cấp Đối với tiêu vi sinh nước ăn uống, theo quy định QCVN 01:2009/BYT, hàm lượng E.coli Coliform tổng số vi khuẩn/100ml Ngoài ra, sở cấp nước dạng nước uống đóng chai bên cạnh việc nước nguồn phải đáp ứng yêu cầu theo QCVN 01:2009/BYT chất lượng nước ăn uống nước uống cần đạt tiêu chuẩn theo quy định QCVN 61:2010/BYT - Quy chuẩn kỹ thuật Quốc gia Nước Khoáng Thiên Nhiên Và Nước Uống Đóng Chai Trong phạm vi Đồ án mơn học này, tiêu chuẩn đầu nước cấp ăn uống áp dụng QCVN 01:2009/BYT Khi so sánh giá trị hàm lượng tiêu nước nguồn với Bảng 1.2, ta đánh giá: nguồn nước điểm cầu Tống Lê Chân có nhiều tiêu đạt chuẩn nước, để sử dụng cho mục đích ăn uống cần phải tiến hành xử lý tiêu đây: Bảng 1.3 Danh sách tiêu cần lưu ý xử lý nguồn nước điểm lấy mẫu STT Tên tiêu Độ màu Cd Fe Pb Arsen Hg Clorua Các tiêu cần xử lý nước nguồn điểm lấy mẫu, phân loại theo mức độ: - Loại A: Màu sắc, Sắt tổng, Clorua - Loại B: Chì, Arsen tổng, Thủy ngân tổng (chỉ tiêu cần ý giám sát đạt đến giới hạn tối đa hàm lượng) - Loại C: Cadimi 1.2 Quy trình công nghệ xử lý nước cấp ăn uống 1.2.1 Tổng quan quy trình xử lý nước ăn uống TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com GVHD: PGS.TS Đặng Viết Hùng Đồ án môn học Kỹ thuật Xử Lý Nước Cấp Tính chuẩn số Froude để đảm bảo điều kiện ổn định dòng, giảm tác dụng ngắn dòng [5]: (vf )2 Fr ¿ gR = Chuẩn số Fr > 10-5 đảm bảo điều kiện ổn định dòng bể Như vậy, xây bể lắng, bể kích thước rộng B = 3.6m Chiều dài bể lắng L = 51m Thời gian lưu nước: ∀ T= Q = Diện tích cửa vào bể lắng Fcửa vào = 3.3.2 Hệ thống phân phối nước vào bể Việc phân phối nước vào toàn mặt cắt ngang bể điều kiện quan trọng, nước vào khơng phân phối gây tượng ngắn dịng, tạo xốy nước nhỏ làm cho dịng chảy vùng lắng không ổn định, gây vỡ cặn Biện pháp hiệu đặt phân phối có khoan lỗ, kích thước mặt cắt ngang bể Ta đặt vách ngăn phân phối đặt cách tường 1.5m (quy phạm: 1÷2m) Tốc độ nước phân phối qua lỗ theo quy phạm 0.2 ÷ 0.3 m/s [3-6] Chọn vpp = 0.3 m/s Chiều rộng vách ngăn phân phối: Bpp = B = 3.6 m Chiều cao phân phối: Hpp = Hct - htrung hòa = 2.5- 0.3 = 2.2 m Diện tích cơng tác vách ngăn phân phối nước vào bể: Fpp = Bpp Hpp = 3.6 2.2 = 7.92 m2 Lưu lượng nước qua ngăn phân phối vào bể: 25 000 m3 / d Qpp = 24 h = 347.22 m3/h = 0.0965 m3/s bể 25 TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com GVHD: PGS.TS Đặng Viết Hùng Đồ án môn học Kỹ thuật Xử Lý Nước Cấp Diện tích cần thiết lỗ vách ngăn phân phối nước vào : ∑ f pp= / = 0.0965 m s =0.3217 m2 v pp 0.3 m/ s q tt Chọn đường kính lỗ trịn khoan ngăn phân phối: dpp = 90mm = 0.09 m Diện tích lỗ: f pp=π× (d2 ) =π ×(0.209 ) =6.316 ×10 2 −3 m2 Số lượng lỗ vách ngăn phân phối nước vào: n = pp Bố trí lỗ vách ngăn phân phối nước theo bố cục: hàng dọc hàng ngang, tổng số lỗ đục: = 45 lỗ Các lỗ bố trí cách 0.36 m theo chiều ngang 0.44 m theo chiều dọc Vận tốc nước qua lỗ thực tế: v= Tổn thất áp lực qua lỗ: h = 3.3.3 Hệ thống máng thu nước Máng thu cưa Máng thu chất sử dụng máng inox cưa, đặt dọc theo chiều dài bể Vận tốc nước máng: vm = 0.6 m/s Vận tốc vùng lắng: Q 25000 v = lắng Tổng chiều dài máng thu nước: Lm > Q × H ×v ct lắng Chọn số máng cần máng/1 bể 26 TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com GVHD: PGS.TS Đặng Viết Hùng Đồ án môn học Kỹ thuật Xử Lý Nước Cấp Khoảng cách tim máng a = Chiều dài máng : l= B 2= =1.8 < 1.5Hct = 3.75 (thỏa) L 60 = =30 m Tổng chiều dài máng thu nước: L = 60m Máng thu nước từ hai phía, chiều dài mép máng thu 60 = 120 m Tải trọng 1m chiều dài máng thu: q m= q = 25000 m3 / d =208.33m / d m (quy phạm: 250m3 / d m) (thỏa) L120 m Vận tốc nước máng: vm = 0.6 m/s Lưu lượng nước vào máng: 25000 qm = = 0.0965 m3/s 86400 ×3 Tiết diện máng bể: Am = qm = vm 0.0965 =0.161 m 0.6 Chọn bề rộng máng: Bm = 0.5m A 0.161 Chiều sâu máng thu: Hm = m = =0.16 m Bm 0.5 Chọn xẻ khe chữ V, góc đáy 90º để điều chỉnh cao độ mép máng Chiều cao chữ V 5cm, đáy 10cm Mỗi mét dài có khe chữ V, khoảng cách đỉnh 10cm Số lượng chữ V xẻ máng: n = (Lm + Bm) = (30 + 0.5) 10 = 304.5 Chọn n = 306 chữ V Lưu lượng nước qua khe chữ V: qV = q 0965 m = 0.0003154 m3/s n = 306 Mặt khác, ta có cơng thức để tính tốn lưu lượng nước qua khe chữ V: qV =1.4 × h2 [3] 27 TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com GVHD: PGS.TS Đặng Viết Hùng Đồ án môn học Kỹ thuật Xử Lý Nước Cấp Với h - chiều cao mực nước khe V, cm Vậy chiều cao h: ( 3.154 ×10−4 )2 m = 2.7cm < 5cm →h= =0.027 (thỏa) Mương tập trung thu nước lắng Chọn vận tốc nước mương: vmương = 0.6 m/s (quy phạm: 0.6÷0.8 m/s) Tiết diện mương: Q 0.289 A = mương = vm =0.4817 m2 0.6 Chọn chiều rộng mương: Bmương = 1m Chiều dài mương chiều rộng bể: Lmương = B = 3.6 m Chiều sâu mực nước mương thu nước tập trung cuối bể: A Hmương = mương Bmương = 0.4817 m =0.4 m 1.1 3.3.4 Vùng thu xả cặn Thể tích vùng chứa cặn bể lắng ngang: Wc = Trong đó: Wc - Thể tích vùng chứa cặn bể lắng, m3 T - thời gian hai lần xả cặn, chọn T = 24h q - Lưu lượng tính tốn tính theo m3/h N - Số lượng bể lắng N = bể m - Hàm lượng cặn lại nước sau lắng [7] Chọn m =10 g/m3 - nồng độ trung bình cặn nén sau thời gian T, g/m3 Ta có: = 15000 g/m3 [6] C - Hàm lượng cặn nước đưa vào bể lắng, xác định công thức: 28 TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com Đồ án môn học Kỹ thuật Xử Lý Nước Cấp GVHD: PGS.TS Đặng Viết Hùng C = Cn + K P + 0.25M + V = 30 + 25.3 + 0.25 40 + = 65.3 g/m3 Trong đó: Cn - hàm lượng cặn nước nguồn, Cn = 30g/m3 M - độ màu nước nguồn, tính độ M = 40º (Pt/Co) P - hàm lượng phèn cho vào nước, g/m3, tính theo cơng thức: P = 4√ M=4 ×√40=25.3 g/m3 (CT 6-1, TCXDVN 33:2006) K - hệ số phụ thuộc độ tinh khiết phèn sử dụng Chọn K = (phèn nhơm khơng sạch) V - hàm lượng vơi (nếu có) cho vào nước, g/m3 V = Chiều cao trung bình vùng chứa nén cặn: W c Hc = As Tốc độ nước chảy cuối máng không nhỏ 1m/s Chọn vc = 1.25 m/s Chọn thời gian xả cặn: t =10 phút (quy định: t = 10÷20 phút) [6] Lưu lượng cặn xả bể: qc-n = WC t = 30.722 10×60 =0.0512 m3/s Tiết diện máng thu cặn: q 0.0512 Fc= c−n = =0.041 m vc 1.25 Đường kính ống xả cặn: √ Dc= ×q c−n √ = π×vcπ × 1.5 × 0.0512×120 % = 0.23m Chọn đường kính ống thu cặn đặt máng thu cặn Dc = 0.25m = 250mm Máy cào bùn (thiết bị thu cặn) Thiết bị cào cặn dầm cầu chạy Với tốc độ thu cặn 10mm/s 3.3.5 Kích thước xây dựng 29 TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com Đồ án môn học Kỹ thuật Xử Lý Nước Cấp GVHD: PGS.TS Đặng Viết Hùng Chiều cao trung bình bể lắng: Chọn chiều cao bảo vệ (khoảng cách từ mực nước tới thành bể): Hbv = 0.6 m Chiều cao xây dựng bể lắng: HXD = Hct + Hc + Hbv = 2.5 m + 0.8 + 0.6 = 3.9m Bể sử dụng thiết bị cào cặn khí thiết kế đánh cặn theo độ dốc i = 0.01từ cuối bể đầu bể [8] Xây dựng bể bê tông, tường dày 200mm Vậy, tổng chiều dài xây dựng bể lắng (kể ngăn thu nước): LXD = 51m + 1.1m + 0.2= 52.4m Chiều rộng xây dựng bể lắng: BXD = 3.6m +2 0.2= 4m Thể tích bể lắng: V = L B H = 51m 3.6 2.95m = 541.62m3 Lượng nước dùng cho việc xả cặn (tính % lưu lượng nước xử lý): K ×W P = p c =1.2 ×30.722 ×3 ×100 %=0.435 % QT1041.67 ×24 Trong đó: KP - hệ số pha lỗng cặn KP = 1.2 với xả cặn giới [6] 30 TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com Đồ án môn học Kỹ thuật Xử Lý Nước Cấp Thông số Q : Lưu lượng tính tốn N : Số bể lắng thiết kế Tải trọng bề mặt As : Diện tích bề mặt vùng lắng B : Chiều rộng bể L : Chiều dài bể Hct: Chiều cao công tác R : Bán kính thủy lực vf :Vận tốc chảy ngang TB Hệ số Re Chuẩn số Fr T : Thời gian lưu nước vpp: vận tốc nước vào lỗ phân phối Vách ngăn phân phối: Bpp Hpp Số lỗ đục vách phân phối vmáng Tải trọng 1m máng thu Kích thước máng cưa: Lm Bm Hm Kích thước máng thu nước tập trung: Lm Bmương Hmương Dmtt: đường ống dẫn nước từ máng thu sang mương thu vc Wc : thể tích vùng chứa nén cặn Dc: đường ống xả cặn Hc: Chiều cao vùng chứa cặn HBV: Chiều cao bảo vệ HXD: Chiều cao xây dựng Độ dốc 31 TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com Đồ án môn học Kỹ thuật Xử Lý Nước Cấp GVHD: PGS.TS Đặng Viết Hùng 32 TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com Đồ án môn học Kỹ thuật Xử Lý Nước Cấp GVHD: PGS.TS Đặng Viết Hùng TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] M L Davis, Water and Wastewater Engineering Design Principles and Practice, Second edition The McGraw-Hill Companies, US, 1976 [2] Đ V Hùng, Subject for Undergraduate Degree Water Treatment Engineering, PowerPoint slides, Đại học Bách Khoa, Đại học Quốc gia Thành phố Hồ Chí Minh, 2019 [3] T X Lai, Xử lý nước cấp cho sinh hoạt công nghiệệ̣p, NXB Xây dựng, Hà Nội, 2004 [4] T X Lai, Tính tốn cơng trình xử lý phân phối nước cấp, NXB Xây dựng, Hà Nội, 2007 [5] N N Dung, Xử lý nước cấp, NXB Xây dựng, Hà Nội, 2005 [6] Bộ Xây Dựng, Tiêu chuẩn Xây dựng Quốc gia (TCXDVN 33:2006) Cấp nước Mạng lưới đường ống cơng trình - Tiêu chuẩn thiết kế, Hà Nội, 3/2006 [7] Bộ Y Tế, Quy chuẩn Kỹ thuật Quốc gia (QCVN 01:2009) Quy chuẩn kỹ thuật Quốc gia Chất lượng nước ăn uống, Hà Nội, 2009 [8] L M Triết, N T Hùng, N P Dân, Xử lý nước thải đô thị công nghiệệ̣p, NXB Đại học Quốc gia TPHCM, 2008 33 TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com ... xử lý nước bể lọc chậm 1.2.2 Đề xuất quy trình cơng nghệ xử lý nguồn nước mặt sơng Sài Gịn Ngun tắc đề xuất quy trình cơng nghệ xử lý nước cấp Khi thiết kế quy trình cơng nghệ xử lý nước cấp. .. ` Bể chứa Hình 1.4 Sơ đồ cơng nghệ đề xuất để xử lý nước cấp nước nguồn nước mặt sơng Sài Gịn 1.2.3 Thuyết minh cơng nghệ Nước mặt từ nguồn (sơng Sài Gịn) qua cơng trình thu nước dẫn vào hệ thống. .. nghệ xử lý nước cấp ăn uống 1.2.1 Tổng quan quy trình xử lý nước ăn uống TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com GVHD: PGS.TS Đặng Viết Hùng Đồ án môn học Kỹ thuật Xử Lý Nước Cấp Để xử lý nguồn