Thông tin tài liệu
THIẾT KẾ HỆ THỐNG XỬ LÝ NƯỚC CẤP NHIỄM ASEN Chương I: TỔNG QUAN 1.1 Mở đầu Nguy nước uống bị nhiễm độc asen (thạch tín) phát từ lâu Thế Giới nước ta, từ Tháng Năm đến vấn đề phổ biến rộng rãi phương tiện thơng tin đại chúng nước Khơng có Quỳnh Lôi mà Hà nội, đồng Sông Hồng Sơng Cửu Long, khơng có miền xi mà miền núi, khơng có nước giếng khoan mà nước suối, nước mỏ, nước từ khe đá gặp rủi ro Cách phát hiện, phòng chống nhiễm độc asen vấn đề quan tâm không người dân lao động mà cấp lãnh đạo 1.2 Asen (Thạch tín ) Asen tên Việt gọi nguyên tố số 33 lượng bảng tuần hoàn Men-đê-lê-ép, tên Anh Arsenic Ngun tố Asen có kí hiệu As Asen tồn nhiều dạng khác Theo Từ điển Bách khoa dược học xuất năm 999 Thạch tín tên gọi thơng thường dùng nguyên tố Asen, đồng thời dùng hợp chất oxit Asen hoá trị III (As2O3) Oxit màu trắng, dạng bột, tan nước, độc Khi uống phải lượng thạch tín (As2O3) nửa hạt ngơ, người ta chết tức khắc Asen thường có rau quả, thực phẩm, thể động vật người với nồng độ nhỏ, gọi vi lượng Ở mức độ bình thường, nước tiểu chứa 0,0050,04 mg As/L, tóc chứa 0,08-0,25 mg As/kg, móng tay, móng chân chứa 0,43-1,08 mg As/kg Asen thành phần tự nhiên vỏ Trái Đất, khoảng -2mg As/kg Một số quặng chứa nhiều asen pyrit, manhezit, Trong quặng này, asen GVHD:PGS.TS Nguyễn Phước Dân SVTH: Võ Tuấn Anh Page THIẾT KẾ HỆ THỐNG XỬ LÝ NƯỚC CẤP NHIỄM ASEN tồn dạng hợp chất với lưu huỳnh khó tan nước Đã thấy số mẫu quặng chứa asen cao 10 - 1000 mg As/kg Asen chất độc, độc gấp lần thuỷ ngân Asen tác động xấu đến hệ tuần hoàn, hệ thần kinh Nếu bị nhiễm độc từ từ, ngày ít, tuỳ theo mức độ bị nhiễm thể tạng người, xuất nhiều bệnh như: rụng tóc, buồn nơn, sút cân, ung thư, giảm trí nhớ Asen làm thay đổi cân hệ thống enzim thể, nên tác hại phụ nữ trẻ em lớn Theo Gs Ts Đào Ngọc Phong, người bị nhiễm độc Asen mãn tính thượng nguồn Sơng Mã có 31 triệu chứng lâm sang Asen không gây mùi vị khó chịu có mặt nước lượng đủ làm chết người, nên phát cảm quan Bởi có nhà báo gọi kẻ giết người vơ hình (Invisible Killer) Quy chuẩn kĩ thuật quốc gia chất lượng nước nước ăn uống Bộ Y tế QCVN01:2009 qui định thông số asen không lớn 0,01 mg As/L Tổ chức Y tế Thế giới (WHO) từ năm 1993 đến nay, có khuyến cáo, nồng độ Asen nước uống không lớn 0,01mg/l Đầu tháng Hai năm 1999, WHO loan báo mạng Internet nước uống nhiều Quốc gia bị nhiễm asen Trong Băng-la-đét nghiêm trọng Nhật, Mỹ bị Trước thảm hoạ thạch tín hữu, ngày 24/5/2000 Cục Bảo vệ mơi trường Hoa kì (EPA) định giảm thơng số asen Tiêu chuẩn nước uống Hoa kì từ 0,05 mg As /L, xuống 0,005 mg As/L 1.3 Hiện trạng nguồn nước: 1.3.1 Asen nước ngầm Hà nội Những phát Đỗ Trọng Sự từ thập niên chín mươi Từ năm 1996, 1997 Đỗ Trọng Sự phát nhiễm độc asen (thạch tín) nước đất Hà nội, có phường Quỳnh Lơi 27,9% số mẫu GVHD:PGS.TS Nguyễn Phước Dân SVTH: Võ Tuấn Anh Page THIẾT KẾ HỆ THỐNG XỬ LÝ NƯỚC CẤP NHIỄM ASEN phân tích (12 mẫu) lấy tầng Holoxen, 6% số mẫu tầng Pleistoxen có nồng độ asen lớn 0,05 mg As/L Kết hoạt động tài trợ UNICEF Hội nghị Quốc tế thạch tín (Asen) Hà nội ngày 30 tháng năm 1999 Bộ NN&PTNT tổ chức, UNICEF tài trợ, công bố nhiễm thạch tín giếng khoan Quỳnh Lôi Trước cảnh báo thảm hoạ Asen nước uống Quốc gia, đầu Tháng Sáu năm 1999, theo yêu cầu UNICEF TT NS&VSMTNT, chương trình điều tra Asen thuộc vùng Hà nội, Việt trì - Lâm thao thực với cộng tác Phịng Địa chất Mơi trường thuộc Viện nghiên cứu Địa chất Khống sản, Bộ Cơng nghiệp Phịng Phân tích sắc kí quang phổ thuộc Viện Hố học, TT KHTN&CN QG Theo báo cáo TS Đỗ Trọng Sự, Hà nội phát giếng khoan kiểu UNICEF , Quỳnh Lôi, quận Hai Bà Trưng, - khu vực Thanh trì - Thanh Nhàn có hàm lượng Asen cao tiêu chuẩn cho phép Việt nam Ngày 28 tháng, Đoàn công tác UNICEF ô Pickardt dẫn đầu hỗ trợ TT Phân tích & Mơi trường, Viện Hố học Cơng nghiệp đến thăm phường Quỳnh Lơi Kết xét nghiệm chỗ cho thấy ngồi giếng nêu báo cáo cịn có giếng lân cận bị nhiễm Asen mức cao từ 0,1 - 0,2 mg As/L Đồn cơng tác bàn với UBND phường kế hoạch khảo sát toàn diện giếng khoan có Phường Chương trình khảo sát tổng thể ngày 16/8 Trong 517 mẫu xét nghiệm chỗ từ ngày 16/8 đến 23/8/1999, thấy có 25% số mẫu chứa asen cao 0,05 mg As/L, 68% số mẫu cao 0,01 mg As/L Trần Hữu Hoan lãnh trách nhiệm kĩ thuật tổ chức thực xét nghiệm đồng thời hướng dẫn nhân dân biện pháp khắc phục Những hộ có asen khoảng 0,05 0,07 mg As/L đề nghị tăng cường hệ thống lọc cát mà gia đình có Những hộ bị nhiễm cao khuyên sử dụng lọc asen theo mẫu lắp Phường UBND Phường chịu trách nhiệm quan hệ với nhân dân Phường GVHD:PGS.TS Nguyễn Phước Dân SVTH: Võ Tuấn Anh Page THIẾT KẾ HỆ THỐNG XỬ LÝ NƯỚC CẤP NHIỄM ASEN báo cáo cấp theo ngành dọc Trong tuần lễ thạch tín đó, hệ thống loa phát Phường sử dụng ưu tiên cho Asen TT Nước & VSMT NT, Bộ NN&PTNT phụ trách cơng tác quản lí Nhà nước Dân chi trả kinh phí hố chất sử dụng UNICEF tài trợ cơng tác phí cho đội xét nghiệm kinh phí làm báo cáo, sau tổ chức kiểm tra lại kết Phịng thí nghiệm khác Hà nội Kết điều tra chương trình hợp tác Việt nam - Thụy sĩ Năm 1998, khn khổ chương trình hợp tác Thụy Sĩ Việt Nam, TT nghiên cứu công nghệ môi trường phát triển bền vững, Trường ĐH KHTN, ĐH QG bắt đầu thực đề tài "Kim loại nặng nước ngầm nước mặt thuộc khu vực Hà nội" Từ đầu năm 1999, bắt đầu tiến hành lấy mẫu, phân tích kim loại năng, có asen Kết phân tích nước ngầm nội thành huyện ngoại thành tiếp giáp nội thành dựng thành đồ Có nhiều điểm asen cao lmg As/L Phía Nam Hà Nội bị nhiễm asen nặng vùng khác Nước ngầm bãi giếng nhà máy nước, khai thác nước tầng Pleistoxen, có asen với nồng độ khác Ba bãi giếng có nồng độ Asen trung bình cao 0,2 mg As/L Có thời điểm, nồng độ asen lên 0,5 mg As/L Đã phát thấy nồng độ asen nước thay đổi theo mùa Theo Phạm Hùng Việt, kết nghiên cứu công bố lần Hội thảo trạng chất lượng nước ngần địa bàn Hà Nội Bộ KH&ĐT tổ chức ngày 4/8/2000 Rủi ro gặp Đồng Sơng Hồng Sơng Cửu Long Theo Ơ David G Kinniburgh, chun gia địa hoá người Anh, làm việc cho British Geological Survey, hôm 29/6/2000 thành viên khác UNICEF có đến thăm Viện Hố học CN, Asen có tất đá, đất, trầm tích (sediment) hình thành từ nhiều ngàn năm trước, với nồng độ khác nhau; điều kiện định tan vào nước, điều xảy vùng châu thổ rộng lớn, chỗ trũng nội địa, gần mỏ, gần GVHD:PGS.TS Nguyễn Phước Dân SVTH: Võ Tuấn Anh Page THIẾT KẾ HỆ THỐNG XỬ LÝ NƯỚC CẤP NHIỄM ASEN nguồn địa nhiệt (geothermal sources); đồng Bắc có điểm tương đồng với Băng-la-đét có khoảng 50.000 giếng, phần lớn lắp đặt từ năm 1992 đến Nước ngầm sử dụng gần đây; Asen sau nhiều ngàn năm nằm yên, trào Cũng theo Ơ David châu thổ Sơng Hồng Sơng Cửu Long có rủi ro Sau Quỳnh Lơi, UNICEF cịn tài trợ cho chương trình xét nghiệm Asen nhiều tỉnh khác; số mẫu xét nghiệm 2000 Số liệu chưa công bố 1.3.2 Asen nước suối thượng nguồn sông Mã Phát TS Đặng Văn Can đầu thập niên chín mươi Tháng 11 năm 1990, Đặng Văn Can tiến hành khảo sát nước mặt nước nguồn lộ 11 khe suối đổ sông Mã thuộc Đơng Nam Phóng (có tài liệu viết Phúng, văn thức UBND xã ghi Phóng), thuộc xã Bó Sinh, huyện Mộc Châu, tỉnh Sơn La Kết khảo sát cho thấy, khe suối tả ngạn sông Mã khu vực hầu hết khe nhỏ, mùa khô có nước gần cửa khe, hữu ngạn mật độ suối thưa thớt hơn; nước không mùi vị, tổng khoáng 0,15 0,32 g/l, pH : 6,8 7,5 nước trung tính, thuộc loại bicacbơnat, nồng độ asen cao (0,43 1,13 mg/l), vượt qui định nhiều lần so với quy chuẩn nước uống VN Sở dĩ nước có hàm lượng asen cao hoà tan asen từ khoáng vật sunfua nước chảy qua đới biến đổi nhiệt dịch giàu sunfua Theo kết phân tích khống tướng, bên cạnh khoáng pyrite ( FeS2), chalcopyrite ( CuFeS2) với tần suất xuất tương ứng 31/34 24/34 , vùng khảo sát, tìm thấy nhiều khoáng vật chứa asen arsenopyrite ( FeAsS), glaucodot ((Cu, Fe)AsS ), loellingite ( FeAs2), grexdofite ( NiAsS) với tần suất xuất từ 5/34 1/34 Kết xét nghiệm cho thấy, nồng độ asen nước tiểu dân lớn bình thường Thế Giới hàng vạn lần, tóc lớn 5-10 lần Từ nghiên cứu bệnh học dịch tễ học, với 31 triệu chứng GVHD:PGS.TS Nguyễn Phước Dân SVTH: Võ Tuấn Anh Page THIẾT KẾ HỆ THỐNG XỬ LÝ NƯỚC CẤP NHIỄM ASEN lâm sàng liên quan đến nhiễm độc asen, Đào Ngọc Phong (1993) kết luận: dân khu vực bị nhiễm độc asen mãn tính Khảo sát gần tác giả UNICEF tài trợ Nước cho vùng cao mục tiêu tài trợ mà UNLCEF dành cho nhân dân ta Vùng cao thường có dòng suối nhỏ mạch nước từ khe đá với lưu lượng dùng để cấp nước phương pháp tự chảy cho cụm dân cư lân cận Nước suối, nước khe thường Tuy nhiên để tránh thảm họa Asen thông báo toàn cầu, trước khai thác UNICEF thấy cần khảo sát chất lượng nguồn nước, trước hết Asen (thạch tín) Asen chất độc khơng gây mùi vị lạ tồn nước với lượng đủ làm chết người Đợt khảo sát tiến hành chủ yếu vùng mà trước Đ.V Can phát nhiều suối bị nhiễm độc Đồn cơng tác hỗ trợ trực tiếp TT Nước & Vệ sinh Môi trường tỉnh Sơn La, UBND huyện Mộc Châu UBND xã Bó Sinh, đặc biệt ơng Lị Pin, Chủ tịch xã Asen tồn với lượng lớn tự nhiên dạng arsenopyrite hợp chất khác với lưu huỳnh Khi bị phong hóa, Asen chuyển sang dạng tan nước Bởi việc xét nghiệm nước xét nghiệm khoáng vật, đất đá gần suối vùng khảo sát Thời gian khảo sát thực từ ngày tháng đến 13 tháng năm 2000, tức vào đầu mùa mưa nhằm tránh rửa trơi độc tố lưu khống vật Tuy nhiên, tháng năm, Thái dương hệ có dị thường: hành tinh xếp thẳng hàng với Mặt trời Bởi vậy, thời gian khảo sát đầu mùa mưa, năm thời tiết thay đổi, mưa sớm lớn năm Ba ngày trước đội công tác đến địa bàn, mưa liên tục Trong ngày thực địa lấy mẫu có mưa to mưa gây lũ trôi đoạn đường Nước mưa rửa trơi phần độc tố tích tụ đất dạng tan Mặc dầu vậy, phát thấy vết asen suối mẫu khoáng vật lộ thiên chứa hàm lượng asen cao GVHD:PGS.TS Nguyễn Phước Dân SVTH: Võ Tuấn Anh Page THIẾT KẾ HỆ THỐNG XỬ LÝ NƯỚC CẤP NHIỄM ASEN giá trị bình thường vỏ trái đất hàng trăm lần Đấy dấu hiệu xác nhận nguy gây ô nhiễm nước suối Nguy ô nhiễm asen nước suối vùng cao Theo Đặng Văn Can, phần lớn diện tích vùng rừng núi Việt nam lộ diện đá magma có tuổi từ arkeozoi tới Đệ Tứ Nhiều khống sản nguồn gốc nhiệt dịch hình thành, phát nhiều mỏ có hàm lượng asen cao Ngồi khu vực Đơng Nam Phóng, cịn có nhiều mỏ khác Cao Răm, Cẩm Tâm, Suối Trát, Trà Năng, Pắc Lạng, Tuyên Hoá, Làng Vai, Tà Sỏi, Cắm Muộn, Mậu Đức, , thuộc kiểu vàng - thạch anh - sunfua, mỏ Nà Pái, Pi Ho, Đà Lạt, Xã Khía, Vithulu, Mường Tè, Phong Thổ, , thuộc kiểu mỏ vàng sunfua - muối sunfua Asen có mặt phổ biến đá gốc đới phong hoá đỏ nâu với hàm lượng lớn nhiều lần giá trị trung bình Các điểm quặng đặc trưng cho kiểu khoáng phát Trà năng, Trại Hầu (Lâm Đồng), Kronpha (Ninh Thuận), Tân Đa Nghịch, Đa Mi (Bình Thuận), Đồn 106, Nam Đá Trắng (Đồng Nai), Núi Đất (An Giang) Người ta phát vùng Quế Lâm, Đội Cấn, Tuyên Quang bốn thân quặng thiếc asen có chiều dài 300 450 m, dày 0,65 3,55 m, có hàm lượng asen từ 0,52 9,97 % hai thân quặng asen chứa thiếc dài 400 900 m, dày 0,6 3,5 m, hàm lượng asen trung bình 1,07 4,07 % Tài nguyên dự báo thiếc 5000 tấn, asen 9900 (Đỗ Đình Hiển nnk) Bời vậy, cần nghiên cứu phát hiện, khoanh định khu vực asen gây ảnh hưởng xấu tới mơi sinh [1, 11] Từ đề giải pháp hữu hiệu phòng, chống nhiễm độc asen cho cư dân công nhân khai thác sống khu vực 1.4 Tại nước uống bị nhiễm asen Những giả thiết bàn đến Có nhiều nguyên nhân Những nguyên nhân chủ yếu sau bàn đến: GVHD:PGS.TS Nguyễn Phước Dân SVTH: Võ Tuấn Anh Page THIẾT KẾ HỆ THỐNG XỬ LÝ NƯỚC CẤP NHIỄM ASEN - Nước chảy qua vỉa quặng chứa Asen bị phong hố Ví dụ thượng nguồn Sơng Mã, Việt nam - Sự suy thối nguồn nước ngầm làm cho tầng khoáng chứa Asen bị phong hố, Asen từ dạng khó tan chuyển sang dạng tan nước theo tài liệu GS TS Phan Văn Duyệt [ - Sự khử oxihidroxid sắt mangan bời vi khuẩn yếm khí Arsenic hấp thụ hạt mịn oxihidroxit sắt mangan bị vi khuẩn yếm khí khử thành dạng tan - Theo tài liệu WHO - Thuốc sâu chứa Asen sử dụng nơng nghiệp, nước thải nhà máy hố chất có Asen ngấm theo kẽ nứt xuống mạch nước ngầm - tài liệu mạng Intemet WHO Ngoài asen cịn có mangan, nitrit Phần lớn nước giếng khoan gia đình Đồng Sơng Hồng có mangan Trong 30 mẫu xét nghiệm ngẫu nhiên huyện Đông Hưng, huyện Quỳnh Phụ, huyện Hưng Hà tỉnh Thái Bình đủ 30 mẫu có 0,1 mg Mn/L, 17 mẫu có 0,5 mg Mn/L Tại Hà nội, Phịng Thí nghiệm đơn vị phát nhiều mẫu nước giếng khoan gia đình chứa mg Mn/L Trong mẫu nước suối vùng thượng lưu Sông Mã xét nghiệm mangan, thấy mẫu chứa 0,1 mg Mn/L, mẫu 0,5 mg Mn/L Mặc dầu WHO không xem mangan chất độc theo tài liệu Viện Y học lao động vệ sinh môi trường, Bộ Y tế, nhiễm độc Mangan mức độ khởi phát có biểu hiện: mệt mỏi, suy nhược, nhức đầu, chóng mặt, lãnh đạm, vơ tình cảm, rối loạn cảm xúc thái độ , mức độ toàn phát co cứng cơ, run (kiểu Parkinson), trí nhớ giảm sút, tư chậm chạp Chuyên gia độc chất học May Beth Si Clair người khác có thơng báo độc tính mangan tương tự Viện Y học lao động VSMT Nitrit phá hoại hồng cầu, gây ung thư Chất thường thấy xuất thiết bị lọc nước uống không cần đun, sau thời gian dài sử dụng GVHD:PGS.TS Nguyễn Phước Dân SVTH: Võ Tuấn Anh Page THIẾT KẾ HỆ THỐNG XỬ LÝ NƯỚC CẤP NHIỄM ASEN QCVN qui định nước uống không chứa 0,1 mg/l loại WHO1998 cho phép Mangan < 0,5 mg MN/L, Nitrit < 0,2 mg NO2-/L Ở Lào Cai có mỏ nước nóng gần thị xã Cam Đường Nước từ lòng đất trào lên, lưu lượng khoảng m3/giờ, tạo thành dòng suối nhỏ Nước suốt, nhìn thấy sỏi đáy sâu m, nhiệt độ quanh năm khoảng 25 độ, thông số hố lí thơng thường đạt tiêu chuẩn nước uống Người dân thường dùng tắm, giặt, ăn uống Kiểm tra kĩ, thấy nguồn nước bị ô nhiễm thuỷ ngân trầm trọng; thời điểm xét nghiệm nước chứa 0,2 mg Hg/L 1.5 KẾT LUẬN Nước nhu cầu thiết yếu nhân dân ta UNICEF nhiều tổ chức Quốc tế hỗ trợ ta giải vấn đề Sự ô nhiễm bời Asen rủi ro ngồi tưởng tượng Asen khơng gây mùi vị khó chịu có mặt nước uống nên khó phát Hơn việc xét nghiệm Asen thường bị bỏ qua chi phí cao thực phương pháp đại phịng thí nghiệm Trước tháng Sáu năm 1999, ta chưa có xét nghiệm Asen ngồi trời Tại Quỳnh Lơi thượng nguồn Sơng Mã, thừa chứng khẳng định có nguy ô nhiễm Asen sử dụng nước giếng khoan nước suối Do cấu tạo địa chất thuỷ văn, nhiều vùng rộng lớn nước ta gặp rủi ro Để bảo đảm sức khoẻ lâu dài nhân dân, bảo đảm cho phát triển bền vững giống nịi, tránh thảm hoạ thạch tín nước khác, cần làm việc sau: - Cần tiến hành nghiên cứu khả qui luật ô nhiễm asen tầng nước nông sâu Nhiều tác giả nhận thấy nồng độ asen nước thay đổi theo mùa Việc xét nghiệm độc tố tất nguồn nước định cấp cho dân làm nước sinh hoạt ăn uống, trước tiên thạch tín (Asen), sau mangan nitrit cần thiết nên tiến hành lần năm ứng với hai mùa mùa khô mùa mưa Nên sử dụng xét nghiệm Việt Nam chi phí thấp có độ xác đủ thoả mãn Những mẫu có Asen cao kiểm tra lại GVHD:PGS.TS Nguyễn Phước Dân SVTH: Võ Tuấn Anh Page THIẾT KẾ HỆ THỐNG XỬ LÝ NƯỚC CẤP NHIỄM ASEN phương pháp xác Có thể xét nghiệm mangan Nitrit xét nghiệm mà UNICEF tài trợ cho nước ta thời gian qua, có hầu hết tỉnh Hố chất bổ sung Viện Hố học Cơng nghiệp cung cấp 2- Các nhà khoa học cần phối hợp với nghiên cứu đề xuất thật nhiều giải pháp kĩ thuật loại trừ độc tố phát cách hữu hiệu, phù hợp với đặc điểm tập quán vùng Theo nguyên tắc Nhà nước dân làm 3- Tuyên truyền giáo dục ý thức cộng đồng bảo vệ nguồn nước đất, tự giác xoá bỏ tập tục gây nhiễm mơi trường nước Thạch tín/asen nguy hiểm không đáng sợ lẽ ta hiểu nó, biết phát nó, biết khống chế cách đơn giản, tốn mà lại hiệu Vậy ta yên tâm sống cách an tồn với thạch tín; khơng phải chuyển làng đâu cả, chưa cần phải dùng biện pháp chuyển nước từ nơi khác đến 1.6 Mục tiêu đồ án: a) Đề xuất phương án xây dựng hệ thống xử lí nước cấp ăn uống từ nước ngầm nhiễm Asen nồng độ 150 g / l b) Tính tốn thiết kế cơng trình đơn vị với phương án khả thi chọn c) Lập mặt nhà máy xừ lí nước Phải đáp ứng số lượng lẫn chất lượng để phục vụ nhu cầu nước sinh hoạt ăn uống người dân 1.7 Các số liệu thiết kế: a) Bản đồ địa hình khu vực xây dựng trạm xử lý nước cấp b) Điều kiện khí hậu: Hướng gió chủ yếu : Đơng – Nam Nhiệt độ trung bình khơng khí : 260C GVHD:PGS.TS Nguyễn Phước Dân SVTH: Võ Tuấn Anh Page 10 THIẾT KẾ HỆ THỐNG XỬ LÝ NƯỚC CẤP NHIỄM ASEN Qgió F gió 1000 18 0, 072 m3/s 1000 Trong đó: F:diện tích bể lọc,m2.F=4 m2 gió :cường độ gió rửa bể lọc theo quy phạm từ 15-20 l/s.m2,chọn wgió=18 l/s.m2 vận tốc gió ống dẫn gió quy phạm từ 15-20 m/s,chọn vgió=18m/s Đường kính ống gió chính: Qgió Dgió = 0, 072 0, 071m 18 vgió Chọn ống thép khơng gỉ có đường kính Dgió=75 mm Chọn ống phía bể lọc nhựa PVC dày mm Kiểm tra lại vận tốc gió: vgió Qgió D gió 0, 072 16,30 m/s 0, 0752 Chọn số ống nhánh bể lọc 14 ống,sắp xếp hai bên thành ống theo dạng hình xương cá,mỗi bên ống Lượng gió cấp cho ống nhánh: q gió Qgió 14 0, 072 5,143 103 m3/s=5,143 l/s 14 Đường kính ống gió nhánh là: d n hánh q gió vgió 5,143 103 0, 019 m 18 Chọn đường kính ống nhánh là:20mm Kiểm tra lại vận tốc gió: vgió q gió d nhánh 5,143 103 16,37 m/s 0, 022 Tính số lỗ ống nhánh dựa vào việc chọn tỷ lệ tổng diện tích lỗ diện tích mặt cắt ngang ống GVHD:PGS.TS Nguyễn Phước Dân SVTH: Võ Tuấn Anh Page 44 THIẾT KẾ HỆ THỐNG XỬ LÝ NƯỚC CẤP NHIỄM ASEN Chọn tỷ lệ tổng diện tích lỗ ống nhánh 35% (quy phạm từ 3540%) diện tích ngang ống khí Tổng diện tích lỗ là: f1 0,35 D2gió 0,35 0, 0752 1,546 103 m Theo quy phạm đường kính lỗ thổi khí từ 2-5 mm.Chọn mm Diện tích lỗ gió: f1 0, 0032 106 m2 Tổng số lỗ gió cần cho bể lọc: m’ 1,546 103 221 lỗ 106 Số lỗ ống nhánh: 221 15, 78 16 lỗ 14 Chọn ống nhánh có 16 lỗ bố trí thành hàng so le thành ống nhánh,mỗi thành có lỗ Các lỗ đặt nghiêng góc 450 so với trục thẳng đứng ống hướng xuống phía Để phân phối nước gió rửa lọc ta dùng hệ thống chụp lọc loại K1,có đường kính phía 70 mm,và tổng chiều dài 188 mm Phân phối nước gió rửa lọc hệ thống chụp lọc dài gắn sàn đỡ Thiết kế sàn gắn chụp lọc bê tong cốt thép đúc sẵn dạng vng có kích thước mặt 1m 1m dày 0,1m -Tính tổn thất áp lực qua bể lọc nhanh: Tính tổn thất áp lực hệ thống phân phối giàn ống khoan lỗ: hp vc v2 n 2 g 2 g Trong đó: vc:vận tốc nước chảy đầu ống vc=1,91 m/s GVHD:PGS.TS Nguyễn Phước Dân SVTH: Võ Tuấn Anh Page 45 THIẾT KẾ HỆ THỐNG XỬ LÝ NƯỚC CẤP NHIỄM ASEN vn:vận tốc nước chảy đầu ống nhánh vn=1,8 m/s g:gia tốc trọng trường,g=9,81m/s2 Hệ số sức cản: 2, 1, K 0,35 K 2, 18,96 0,352 h p 18,96 1,912 1,82 3, 6905 m 9,81 9,81 -Tổn thất áp lực qua lớp sỏi đỡ: h đ 0, 22 Ls m Ls:chiều dày lớp sỏi đỡ, Ls=0,5m :cường độ rửa lọc =15l/m2.s h đ 0, 22 Ls 0, 22 0,5 15 1,65 m -Tổn thất áp lực qua lớp vật liệu lọc: Tổn thất áp lực qua lớp vật liệu lọc xác định qua công thức Carem-Kozeny: e L vs h e d g f Trong đó: f:hệ số ma sát :hệ số hình học lớp vật liệu lọc L:chiều dày lớp vật liệu lọc,m d:đường kính vật liệu lọc =d60,m vs:tốc độ lọc; vs=8m/h= 2, 22 103 m/s e:độ rỗng lớp vật liệu lọc g=9,81 g/m2 -Hệ số ma sát: GVHD:PGS.TS Nguyễn Phước Dân SVTH: Võ Tuấn Anh Page 46 THIẾT KẾ HỆ THỐNG XỬ LÝ NƯỚC CẤP NHIỄM ASEN f 150 1 e 1, 75 Re Re: hệ số Reynold Re d vs d vs :độ nhớt động học nước,t=250 C 1,003 106 m2/s Đối với than anthracite: d10=0,9 mm;k=1,5; d60 k d10 1,5 0,9 1,35 mm L=0,4 =0,72 e=0,55 Re 0, 72 1,35 103 2, 22 103 1, 003 10 f 150 6 2,151 0,55 1, 75=33,13 2,151 2, 22 103 33,13 0,55 0, 0, 72 0,553 1,35 103 9,81 0, 0185 m Đối với cát lọc thạch anh: d10=0,6mm;k=1,5; d60 k d10 1,5 0,6 0,9 mm L=0,8 m =0,95 e=0,38 Re 0,95 0,9 103 2, 22 103 f 150 1, 003 10 6 1,892 0,38 1, 75=50,904 1,892 GVHD:PGS.TS Nguyễn Phước Dân SVTH: Võ Tuấn Anh Page 47 THIẾT KẾ HỆ THỐNG XỬ LÝ NƯỚC CẤP NHIỄM ASEN h cát 2, 22 103 50,904 0,38 0,8 0,95 0,383 0,9 103 9,81 0, 27 m Vậy tổn thất áp lực qua lớp vật liệu lọc là: Hl= ha+ hcát=0,0185 +0,27=0,2885 m Áp lục để phá vỡ kết cấu ban đầu lớp cát lọc Lấy hbm=2 m Vậy tổn thất áp lực nội bể lọc là; Ht=hp+hđ+hl+ hbm= =3,6905+1,65+0,2885+2=7,629 m Tính bơm khí rửa lọc: Bơm khí dùng rửa lọc tính tốn dựa u cầu sau: - Cường độ gió rửa bể lọc gió =18 l/s.m2 - Dung tích bể lọc = m2 - Vậy lưu lượng khí dùng rửa lọc 72 l/s = 0,072 m3/s - Vận tốc khơng khí chuyển động ống, vgió = 18 m/s - Chiều dài đoạn ống tính từ vị trí đặt bơm đến bể lọc 10 m - Đường kính ống dẫn khí d = 75 mm = 0,075 m - Khối lượng riêng khơng khí nhiệt độ làm việc = 1,13 Tính cột áp cần thiết bơm khí: - Cột áp bơm tính theo cơng thức kg/m3 Hb-khí = h1 + h2 + h3 Trong đó: h1: cột áp để khắc phục tổn thất áp lực chung ống dẫn khí tính từ máy thổi khí đến bể lọc h2: cột áp để khắc phục cột nước lớp cát lọc lỗ phân phối gió h3: cột áp để khắc phục tổn thất từ hệ thống phân phối đến mép máng thu nước rửa lọc GVHD:PGS.TS Nguyễn Phước Dân SVTH: Võ Tuấn Anh Page 48 THIẾT KẾ HỆ THỐNG XỬ LÝ NƯỚC CẤP NHIỄM ASEN Chọn h1 = m Tính h2: h2 = 1 H1 + 2 H2 + H3 1, 2 trọng lượng riêng cát than ăngtraxit Với: H1, H2 chiều cao lớp cát lớp than ăngtraxit H3 chiều cao lớp nước từ mặt lớp vật liệu lọc đến mép máng 1 = 2,6, H1 = 0,8 m Ta có 2 = 1,6, H2 = 0,4 m H3 = 0,9 m h2 = 2,6 0,8 + 1,6 0,4 + 0,9 = 3,62 m Chọn h3 chiều cao lớp nước từ ống phân phối đến mép máng thu nước rửa, h3 = m cột áp cần thiết bơm gió rửa lọc là: Hb-khí = + 3,62 + = 7,62 m p= Áp lực khí nén là: 10,33 H b khí 10,33 7, 62 = 1,74 at 10,33 10,33 Công suất bơm khí là: N= L Qgió 102 Với: : hiệu suất chung máy thổi khí, chọn = 0,8 Qgió: lưu lượng khí, Qgió = 0,072 m3/s L 34400 p0,29 – 34400 1,740,29 – 5994,08 N= GVHD:PGS.TS Nguyễn Phước Dân SVTH: Võ Tuấn Anh 5994, 08 0, 072 5, 29kW 102 0,8 Page 49 THIẾT KẾ HỆ THỐNG XỬ LÝ NƯỚC CẤP NHIỄM ASEN Chọn bơm khí rửa lọc có cơng suất kW, với lưu lượng 0,072 m3/s=259,2 m3/h cột áp 7,62 m, áp lực 1,74 at Tính bơm nước rửa lọc: Bơm rửa lọc có thông số sau: - Cường độ rửa lọc 15 l/s.m2 - Diện tích bể lọc = m2 Lưu lượng nước dùng rửa lọc Qr = 0,06 m3/s - Vận tốc nước chảy ống(lấy vận tốc nước chảy ống dẫn nước rửa), v = 1,91 m/s - Chiều dài đoạn ống tính từ vị trí đặt bơm đến bể lọc 20 m - Đường kính ống dẫn khí d = 200 mm = 0,2 m - Khối lượng riêng nước nhiệt độ làm việc = 998 kg/m3 Áp lực công tác cần thiết máy bơm rửa lọc Hr= ht + hhh + h0 + hcb Trong đó: ht: tổn thất áp lực nội bể lọc;hT=7,629 m hhh: độ cao hình học từ cốt mực nước thấp bể chứa đến mép máng thu nước rửa(m) hhh=4+3,5-2+0,85=6,35 m 4:chiều sâu mức nước bể chứa 3,5:độ chênh mực nước bể lọc bể chứa 2:chiều cao lớp nước bể lọc (m) 0,85:khoảng cách từ lớp vật liệu lọc đến mép máng thu h0 : tổn thất áp lực đường ống dẫn nước từ trạm bơm nước rửa đến bể lọc Giả sử chiều dài đường ống nước rửa lọc l=50m Đường kính ống dẫn nước rửa lọc:D=200mm GVHD:PGS.TS Nguyễn Phước Dân SVTH: Võ Tuấn Anh Page 50 THIẾT KẾ HỆ THỐNG XỬ LÝ NƯỚC CẤP NHIỄM ASEN Qr=0,06 m3/s Dựa vào bảng tra thủy lực i=0,0172 Vậy h ô i l 0,86 m Lấy hô=1 m hcb: tổn thất áp lực cục phận nối ống van khố Tính hcb: V2 2g h cb (2 0,98 0,26 1) 1,912 9,81 0,7846m Giả sử đường ống rửa lọc có thiết bị phụ tùng sau: cút 900, van khoá, ống ngắn có hệ số sức kháng sau: Cút 900 : 0,98 Van khoá: 0,26 Ống ngắn: V: vận tốc nước chảy ống, V = 1,91 m/s Vậy áp lực công tác cần thiết máy bơm rửa lọc: Hr= ht + hhh + h0 + hcb = 7,629 + 6,35 + + 0,7846 = 15,76(m) N= Công suất bơm QHg 0, 06 15, 76 998 9,81 = = 11,57Kw 1000 1000 0,8 : hiệu suất chung bơm, = 0,8 Chọn bơm rửa lọc có cơng suất 12kW, với lưu lượng 0,06 m3/s -Đường kính ống dẫn nước từ bể lắng sang bể lọc: D 4Q m v Tốc độ lọc tính tốn chế độ bình thường bể lọc nhanh vbt=5,5 m3/m2.h(quy phạm là5-6 m3/m2.h) GVHD:PGS.TS Nguyễn Phước Dân SVTH: Võ Tuấn Anh Page 51 THIẾT KẾ HỆ THỐNG XỬ LÝ NƯỚC CẤP NHIỄM ASEN Bể lọc nhanh có diện tích:4m2 Như cần phải cung cấp lưu lượng nước là: Q 5,5 22 m /h V:vận tốc nước chảy ống,chọn v= 1m/s (quy phạm từ 0,8-1,2 m/s) Thay giá trị vào công thức trên,ta có: D 4Q 22 0, 088 m v 1 3600 Vậy chọn ống dãn nước từ bể lắng sang máng phân phối nước bể lọc,co đường kính 90 mm Kiểm tra lại vận tốc nước chảy ống: v 4Q 22 0,96 m/s( khoảng cho phép) D 3600 0, 092 Tỷ lệ nước rửa lọc so với lượng nước vào bể lọc: P F t1 60 N 100 Q T0 1000 % Trong đó: :cường độ rửa lọc; F:diện tích bể lọc N:số bể lọc Q:cơng suất trạm xử lí T0:thời gian công tác bể lần rửa (giờ) T0 T t1 t2 t3 n T :thời gian công tác bể ngày,T=8h n:số lần rửa bể lọc ngày,n=1 t1, t2 ,t3:thời gian rửa ,xả nước lọc đầu thời gian chết bể,h t1=0,1 h; t2=0,17h ;t3=0,35h T0 0,1 0,17 0,35 7,38 h GVHD:PGS.TS Nguyễn Phước Dân SVTH: Võ Tuấn Anh Page 52 THIẾT KẾ HỆ THỐNG XỬ LÝ NƯỚC CẤP NHIỄM ASEN P 15 60 1100 11% 25 7,38 1000 Bảng 4: Một số thông số bể lọc nhanh Bể lọc nhanh Kích thước(m) Chiều cao(m) Chiều dày lớp vật liệu lọc(m) Rửa lọc Cường độ nước rửa lọc:(l/m2.s) Công suất bơm nước rửa lọc(kW) Cường độ khí rửa lọc(l/m2.s) Cơng suất bơm khí rửa lọc(kW) 3.4 Bể chứa nước sạch: Giá trị 22 4,7 1,2 15 11,57 18 5,29 -Nhu cầu dùng nước trạm xử lí: Nhu cầu dùng nước trạm xử lí bao gồm: -Nước vệ sinh trạm xử lí -Nhu cầu sinh hoạt trạm xử lí -Nước dùng để rửa ngược bể lọc Nhu cầu vệ sinh nhà máy không ổn định nhỏ so với nhu cầu dùng nước khác nên bỏ qua phần tính tốn đây: Thể tích cần thiết cho sinh hoạt cơng nhân trạm xử lí: Số lượng cơng nhân trạm xử lí người nhu cầu dùng nước cho cơng nhân có sử dụng vòi hoa sen 150l/người.ngày Nhu cầu dùng nước sinh hoạt cơng nhân trạm xứ lí: W1 2ng 150l 103 m3 / l 3,3m3 / day ng day Thể tích cần thiết để rửa bể lọc: Bể lọc cần thể tích nước rửa là: -Nước rửa bề mặt -Nước rửa ngược GVHD:PGS.TS Nguyễn Phước Dân SVTH: Võ Tuấn Anh Page 53 THIẾT KẾ HỆ THỐNG XỬ LÝ NƯỚC CẤP NHIỄM ASEN Thể tích nước rửa bề mặt: Ban đầu rửa bề mặt với lưu lượng : Ws Qs ts , m3 Với Qs:lưu lượng rửa bề mặt,m3/phút Ts:thời gian rửa,phút;theo quy phạm thời gian rửa 7-8 phút,trong 2-3 phút rửa trước cho phối hợp với nước rửa lọc từ lên Lưu lượng rửa bề mặt: Qs qs F ,m /phút qs:cường độ rửa bề mặt Chọn 0,75l/m2.s(quy phạm 0,5-0,75l/m2.s) F: diện tích bể lọc;F=4 m2 Vậy: Qs qs F 0, 75 103 m3 s m3 60 m 0,18 m2 s phút phút Thể tích nước rửa bề mặt: Vs 0,18 m3 phút 1, 44m3 phút Thể tích rửa ngược: Vn qb t , m3 Trong đó: qb:lưu lượng nước rửa ngược, qb=0,06 m3/s Vn:thể tích rửa ngược, m3 Vậy: Vn 0, 06 m3 s 60 phút 28,8m3 s phút Tổng thể tích rửa ngược: W2=Vs+Vn=1,44+28,8=30,24 m3 Suy ra:Nhu cầu dùng nước trạm: V1=W1+ W2=0,3+30,24=30,54 m3 Cân nhu cầu mạng lưới đầu trạm xử lý: GVHD:PGS.TS Nguyễn Phước Dân SVTH: Võ Tuấn Anh Page 54 THIẾT KẾ HỆ THỐNG XỬ LÝ NƯỚC CẤP NHIỄM ASEN Thể tích bể chứa xác định từ chênh lệch công suất bơm công suất trạm xử lý nước: V2 30% Q 30% 200 m3 60 m3 day Thể tích bể chứa: Vb= V1 +Vs=30,54+60=90,54 m3 Chọn thể tích bể: Vb=91 m3 Chiều cao mực nước bể chứa 4m;chiều cao an toàn 0,3 m Bể xây dựng nửa chìm nửa Diện tích bể chứa: S Vb 91 21,16 m2 H 4,3 Chọn: L B H 6,5m 3,5m 4,3m Khử trùng nước:Chọn phương pháp khử trùng chlorine Cl2+H2O HCl+HOCl HOCl HCl+O HOClH++OClNhu cầu chlorine trung bình ngày: G tb a Q kg/day a:liều lượng chlorine trung bình,chọn a=0,85 mg/l(quy phạm từ 0,7-1 mg/l) Q:liều lượng xử lý,Q=200 m3/day G tb 0,85 mg m3 mg l 200 106 103 0,17 kg / day l day kg m Lượng chlorine dự trữ 45 ngày: Gdt 45 G tb 45 0,17 7,65kg Lượng chlorine dụng tối đa ngày: G max mg m3 mg l 200 106 103 0, 2kg / day l day kg m GVHD:PGS.TS Nguyễn Phước Dân SVTH: Võ Tuấn Anh Page 55 THIẾT KẾ HỆ THỐNG XỬ LÝ NƯỚC CẤP NHIỄM ASEN Chọn thiết bị định lượng chlorine cần thiết 2,trong có thiết bị dự phịng với lưu lượng trung bình Đường kính ống dẫn khí chlorine: d chlorine 1, q v Trong đó:q :lưu lượng giây lớn khí clo clo lỏng (m3/s),lấy lớn trung bình từ 3-5 lần,trọng lượng thể tích Clo lỏng:1,4 T/m3,của Clo khí:0,0032 T/m3 v:tốc độ đường ống,lấy 2,5-3,5 m/s Clo khí ),8 m/s Clo lỏng q 0,17 7,38 106 m3/s 3600 0, 0032 10 Vậy: d chlorine 1, 7,38 106 9,31104 0,931 mm 3,5 Chọn d chlorine =1 mm 3.5 Tính tốn sân phơi bùn: Lượng cặn khơ xả ngày tính theo cơng thức: G QC (kg/day) 1000 Trong đó: - G: Lượng cặn khơ tích lại bể lắng sau ngày, (kg/day) - Q: Lượng nước xử lý, Q = 200 (m3/day) - C : Hàm lượng cặn nước đưa vào bể lọc; C = 5,908 (mg/l) Vậy G Q C 200 5,908 1,1816 (kg/day) 1000 1000 Lượng bùn cần nén tháng: G 1 30 1,1816 35, 448 kg Diện tích mặt sân cần thiết: GVHD:PGS.TS Nguyễn Phước Dân SVTH: Võ Tuấn Anh Page 56 THIẾT KẾ HỆ THỐNG XỬ LÝ NƯỚC CẤP NHIỄM ASEN F G 35, 448 0,322 m a 110 Chọn sân hình chữ nhật:chiều rộng 1/4 chiều dài Ta có: B2 0,322 B 0, 28m Chọn B=0,3 m L 0,3 1, 2m Bùn chứa sân khoảng tháng,nồng độ bùn khô đạt 25%,tỷ trọng bùn: kh« 1, t/m Thể tích bùn khơ sân là: Vkhơ = G2 35, 448 103 0, 03 (m3) 1, Chiều cao bùn khô sân là: hkhô Vkhô 0, 03 0, 083 (m) F 0,36 Lượng cặn khô xả ngày G=1,1816 kg;nồng độ cặn:3%;tỷ trọng:1,03 t/m3 Trọng lượng dung dịch cặn xả ngày: G3 1,1816 100 39,39 Thể tích bùn lỗng xả ngày là: Vlỗng G3 39,39 103 0, 038 (m3) 1, 03 0, 038 0,11 (m) 0,36 lo·ng Chiều cao bùn loãng sân là: h loãng V lo·ng F Vậy chiều dày lớp bùn sân phơi là: Hsân = hkhơ + hlỗng = 0,083+ 0,11 = 0,193 (m) Lấy chiều cao dự trữ = 0,3 (m), chiều dày lớp sỏi đáy hđáy = 0,4 (m) chiều cao thành máng sân phơi H=0,193 + 0,3 + 0,4 = 0,893 (m) Chọn H= 1m GVHD:PGS.TS Nguyễn Phước Dân SVTH: Võ Tuấn Anh Page 57 THIẾT KẾ HỆ THỐNG XỬ LÝ NƯỚC CẤP NHIỄM ASEN 3.6 Tính tốn thiết bị pha chế hóa chất kiềm hóa: Tính tốn lượng xút cần thiết: Ta có:pH sau q trình làm thống 6,1 < 6,8châm NaOH để nâng pH.Fe2+ dễ dàng chuyển hóa thành Fe3+ mơi trường pH=7-7,5 NaOH H+ + OH- Na+ + OH H2O Lượng NaOH để nâng pH=6,1 lên 7,5 là: NaOH 40 106,1 107,5 1000 0, 0305g / l 30,5g / m3 Khối lượng xút sử dụng ngày: 30,5 200 6100 g/ngày= 6,1 kg/ngày Lượng xút thị trường với độ tinh khiết 95% cần dùng cho ngày: G 6,1 6, 421 kg 0,95 Tính tốn dung tích bể pha xút 5%: Thể tích bể xút nồng độ 5% là: Wv Q n Pv m3 10.000 bv Trong đó: Q:lưu lượng nước tính tốn,Q=25 m3/h n:thời gian hai lần pha vôi,n=8h Pv:liều lượng xút cho vào nước(mg/l) bv:nồng độ vôi sữa (%), bv=5% :khối lượng riêng xút, =1,1 tấn/m Wv Q n Pv 25 6, 421 0, 0233m3 23,3l 10.000 bv 10.000 1,1 Sử dụng thùng dung tích 50l,vật liệu chế tạo nhựa PE để pha xút GVHD:PGS.TS Nguyễn Phước Dân SVTH: Võ Tuấn Anh Page 58 ... Anh Page 21 THIẾT KẾ HỆ THỐNG XỬ LÝ NƯỚC CẤP NHIỄM ASEN Chương 3: THIẾT KẾ Tính tốn cơng nghệ thiết kế đơn vị hệ thống xử lý 3.1 Giàn mưa: Nhiệm vụ: - Khử CO2 nước - Làm giàu oxy nước tạo điều... thoáng Xả Cặn Lọc Bể chứa nước Cấp nước Hồ chứa nước rửa Hình 4:Quy trình cơng nghệ xử lý nước ngầm nhiễm Asen GVHD:PGS.TS Nguyễn Phước Dân SVTH: Võ Tuấn Anh Page 18 THIẾT KẾ HỆ THỐNG XỬ LÝ NƯỚC... 0.3 (TCXD-33: 2006) Page 11 THIẾT KẾ HỆ THỐNG XỬ LÝ NƯỚC CẤP NHIỄM ASEN Chương 2: QUY TRÌNH CƠNG NGHỆ 2.1.Giới thiệu cơng nghệ nước: Phương pháp xử lý Arsenic diện nước ngầm (trạng thái yếm khí)
Ngày đăng: 17/03/2023, 10:03
Xem thêm:
