đồ án công nghệ môi trường công nghệ xử lý nguồn nước thô cấp cho sinh hoạt

BỘ TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƯỜNG CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM TRƯỜNG ĐẠI HỌC TÀI NGUYÊN Độc lập - Tự do - Hạnh phúc VÀ MÔI TRƯỜNG HÀ NỘI ĐỒ ÁN CÔNG NGHỆ MÔI TRƯỜNG Họ và tên sinh viên: Đỗ Thị Hiền Lớp : LDH1KM2 Họ và tên giảng viên hướng dẫn: Vũ Thị Mai 1. Đề xuất sơ đồ công nghệ và tính toán các công trình chính trong một hệ thống xử lý nước cấp theo các số liệu dưới đây: - Nguồn nước: Ngầm - Công suất cấp nước: 2500m 3 /ngày đêm - Chỉ tiêu chất lượng nguồn nước: QCVN 02:2009/BYT Chỉ tiêu Đơn vị đo Nước nguồn QCVN 02:2009 Nhiệt độ 0 C 27 pH - 6,0 6,0 – 8,5 Độ màu TCU 50 15 Độ đục NTU 75 5 TSS mg/l 130 Hàm lượng sắt tổng số mg/l 25 0,5 Hàm lượng muối mg/l 300 Hàm lượng mangan tổng số mg/l 0,5 0,2 2- Thể hiện các nội dung nói trên vào : - Thuyết minh - Bản vẽ sơ đồ công nghệ - Bản vẽ tổng mặt bằng khu xử lý LỜI MỞ ĐẦU Nước sạch có vai trò rất quan trọng trong hoạt động sống cũng như sản xuất của con người. Các nguồn nước đang được sử dụng hiên nay cho sinh hoạt là nước mưa, giếng khoan, ao hồ… Những nguồn nước này đang bị ô nhiễm bởi các tác nhân như: chất hữu cơ, vi sinh vật, kim loại nặng…từ các hoạt động sản xuất công nghiệp, nông nghiệp, nước mưa chảy tràn sinh hoạt của con người. Nếu không có các biện pháp ngăn chặn và xử lý kịp thời thì sẽ gây ra những ảnh hưởng xấu đến môi trường cũng như sức khỏe của con người. Hiện nay có rất nhiều nhà máy xử lý nước cấp cho sinh hoạt và ăn uống đã và đang sử dụng những dây truyền công nghệ tiên tiến hiện đại để xử lý nước mặt và nước ngầm. Việc lựa chọn dây truyền công nghệ phù hợp rất quan trọng và nó phụ thuộc vào chất lượng nước đầu vào, yêu cầu của nguồn nước đầu ra, điều kiện kinh tế, kỹ thuật. Sau đây tôi xin đề xuất dây truyền công nghệ hợp lý để xử lý nguồn nước thô cấp cho sinh hoạt. PHẦN I: LỰA CHỌN DÂY TRUYỀN CÔNG NGHỆ XỬ LÝ 1.1. Tổng quan về các phương pháp đang áp dụng 1.1.1. Công trình làm thoáng - Mục đích làm thoáng là làm giàu oxy cho nước và tăng pH cho nước. Làm thoáng trước để khử CO 2 , hòa tan O 2 và nâng giá trị pH của nước. Công trình làm thoáng được thiết kế với mục đích chính là khử CO 2 vì lượng CO 2 trong nước cao sẽ làm giảm pH mà môi trường pH thấp không tốt cho quá trình oxy hoá Fe. Sau khi làm thoáng ta sẽ châm hóa chất để khử Fe có trong nước. Hóa chất sử dụng ở đây là Clo – một chất oxy hóa mạnh để oxy hóa Fe, các chất hữu cơ có trong nước, Mn, H 2 S. Ngoài ra để tạo môi trường thuận lợi cho quá trình oxy hóa Fe thì ta phải cho thêm vôi cùng với clo. Mục đích cho thêm vôi là để kiềm hóa nước giúp cho tốc độ phản ứng oxy hóa Fe diễn ra nhanh hơn. Có thể làm thoáng tự nhiên hoặc làm thoáng nhân tạo.  Các công trình làm thoáng gồm: - Làm thoáng đơn giản: phun hoặc tràn trên bề mặt bể lọc có chiều cao từ trên đỉnh tràn đến mực nước cao nhất > 0,6m. Hiệu quảxử lý: khử được 30 – 35% CO 2, Fe <=5mg/l; pH sau làm thoáng >6,8 - Dàn mưa (làm thoáng tự nhiên): Khử được 75 – 80% CO 2 , tăng DO (55% DO bão hòa). - Thùng quạt gió: làm thoáng tải trọng cao(làm thoáng cưỡng bức) nghĩa là gió và nước đi ngược chiều. Khử được 85 – 90% CO 2 , tăng DO lên 70 – 85% DO bão hòa. 1.1.2. Bể lắng - Mục đích: lắng cặn nước, làm sạch sơ bộ trước khi đưa nước vào bể lọc để hoàn thành quá trình làm trong nước. Trong thực tế tùy thuộc vào công suất và chất lượng nước mà người ta sử dụng loại bể lắng phù hợp. - Bể lắng ngang: được sử dụng trong các trạm xử lý có công suất >30000m 3 /ngày đêm đối với trường hợp xử lý nước có dùng phèn và áp dụng với bất kì công suất nào cho các trạm xử lý không dùng phèn. - Bể lắng đứng: thường được áp dụng cho những trạm xử lý có công suất nhỏ hơn (đến 3000 m 3 /ngày đêm). Bể lắng đứng hay bố trí kết hợp với bể phản ứng xoáy hình trụ. - Bể lắng trong có lớp cặn lơ lửng: hiệu quả xử lý cao hơn các bể lắng khác và tốn ít diện tích xây dựng hơn nhưng bể lắng trong có cấu tạo phức tạp, chế độ quản lý vận hành khó, đòi hỏi công trình làm việc liên tục và rất nhạy cảm với sự dao động lưu lượng và nhiệt độ của nước. Bể chỉ áp dụng đối với các trạm có công suất đến 3000m 3 /ngđ. - Bể lắng li tâm: Bể thường được áp dụng để sơ lắng các nguồn nước có hàm lượng cặn cao >2000mg/l với công suất >=30000 m 3 /ng, có hoặc không dùng chất keo tụ. 1.1.3. Bể lọc - Mục đích: giữ lại trên bề mặt và giữa các khe hở của lớp vật liệu lọc các hạt cặn và vi trùng trong nước. - Bể lọc chậm: dùng để xử lý cặn bẩn, vi trùng có trong nước bị giữ lại trên lớp màng lọc. Ngoài ra bể lọc chậm dùng để xử lý nước không dùng phèn, không đòi hỏi sử dụng nhiều máy móc, thiết bị phức tạp, quản lý vận hành đơn giản. Nhược điểm lớn nhất là tốc độ lọc nhỏ, khó cơ giới hóa và tự động hóa quá trình rửa lọc vì vậy phải quản lý bằng thủ công nặng nhọc. Bể lọc chậm thường sử áp dụng cho các nhà máy có công suất đến 1000m 3 /ngđ với hàm lượng cặn đến 50mg/l, độ màu đến 50 Co-pan. - Bể lọc nhanh: là bể lọc nhanh một chiều, dòng nước lọc đi từ trên xuống, có một lớp vật liệu là cát thạch anh. Bể lọc nhanh phổ thông được sử dụng trong dây chuyền xử lý nước mặt có dùng chất keo tụ hay trong dây chuyền xử lý nước ngầm. - Bể lọc nhanh 2 lớp: có nguyên tắc làm việc giống bể lọc nhanh phổ thông nhưng có 2 lớp vật liệu lọc là cát thạch anh và than angtraxit nhằm tăng tốc độ lọc và kéo dài chu kỳ làm việc của bể. - Bể lọc sơ bộ: được sử dụng để làm sạch nước sơ bộ trước khi làm sạch triệt để trong bể lọc chậm. Bể lọc này làm việc theo nguyên tắc bể lọc nhanh phổ thông. - Bể lọc áp lực: là một loại bảo vệ nhanh kín, thương được chế tạo bằng thép có dạng hình trụ đứng cho công suất nhỏ và hình trụ ngang cho công suất lớn. Loại bể này được áp dụng trong dây chuyề xử lý nước mặt có dùng chất phản ứng khi hàm lượng cặn của nước nguồn lên đến 50mg/l, độ đục lên đến 80 với công suất trạm xử lý đến 300m 3 /ng, hay dùng trong công nghệ khử sắt khi dùng ejector thu khí với công suất <500m 3 /ng và dùng máy nén khí cho công suất bất kì. - Bể lọc tiếp xúc: thường được sử dụng trong dây chuyền xử lý nước mặt có dùng chất phản ứng với nguồn nước có hàm lượng cặn đến 150mg/l, có độ màu đến 150 với công suất bất kì hoặc khử sắt trong nước ngầm cho trạm xử lý có công suất đến 10000m 3 /ng. 1.1.4. Khử trùng - Khử trùng nước là khâu bắt buộc cuối cùng trong quá trình xử lí nước cấp. Trong nước thô có rất nhiều vi sinh vật và vi trùng gây bệnh như tả, lị, thương hàn cần phải khử trùng nước để đảm bảo chất lượng nước phục vụ nhu cầu ăn uống. - Cơ sở của phương pháp này là dùng chất oxi hóa mạnh để oxy hóa men của tế bào sinh vật và tiêu diệt chúng. - Các biện pháp khử trùng: dùng chất oxi hóa mạnh, tia vật lý, siêu âm, phương pháp nhiệt, ion kim lọai. 1.1.5. Bể chứa nước sạch - Bể chứa nước sạch có nhiệm vụ điều hòa lưu lượng nước giữa trạm bơm cấp I và trạm bơm cấp II. Ngoài ra nó còn có nhiệm vụ dự trữ nước chữa cháy trong 3 giờ, nước xả cặn bể lắng, nước rửa bể lọc và nước dùng cho các nhu cầu khác của nhà máy. - Bể có thể làm bằng bê tông cốt thép hoặc bằng gạch có dạng hình chữ nhật hoặc hình tròn trên mặt bằng. Bể có thể xây dựng chìm, nổi hoặc nửa chìm nửa nổi tùy thuộc vào điều kiện cụ thể. 1.1.6. Keo tụ - Mục đích: tạo ra các hạt keo có khả năng kết dính lại với nhau và kết dính các hạt cặn lơ lửng có trong nước tạo thành các bông cặn lớn hơn có trọng lượng đáng kể và dễ dàng lắng xuống. - Một số chất keo tụ và trợ keo tụ thường dùng: phèn nhôm Al 2 (SO 4 ) 3 , phèn sắt FeSO 4 , FeCl 3 , các hợp chất cao phân tử (PAA, SiO 2 )… 1.2. Lựa chọn phương án xử lý 1.2.1.Đề xuất phương án xử lý Dựa vào các số liệu đã có, so sánh chất lượng nước thô và nước sau xử lý ta thấy nguồn nước sử dụng có các chỉ tiêu sau đây chưa đảm bảo yêu cầu: 1. Hàm lượng sắt vượt 50 lần; 2. Hàm lượng Mangan gấp hơn 2,5 lần; 3. Độ màu cao gấp 3,3 lần; 4. Độ đục vượt 5 lần; 5. Độ kiềm trong nước thấp; 6. Hàm lượng chất rắn lơ lửng khá cao. Từ những đánh giá trên ta có thể đưa ra 2 phương án xử lý sau: * Phương án 1 * Phương án 2 Nước nguồn Bể lọc nhanh Cấp nước vào mạng lưới Giàn mưa Bể trộn cơ khí Bể lắng đứng Vôi Bể chứa Khử trùng Xả cặn, bùn Phèn Bể lọc nhanh Cấp nước vào mạng lưới Thùng quạt gió Bể trộn cơ khí Bể lắng trong có lớp cặn lơ lửng Vôi Bể chứa Khử trùng Xả cặn, bùn Nước nguồn Phèn 1.2.2. Đánh giá 2 phương án So sánh Phương án 1 Phương án 2 Ưu điểm - Giàn mưa: Dễ vận hành, việc duy tu, bảo dưỡng và vệ sinh định kỳ giàn mưa cũng không gặp nhiều khó khăn. - Bể lắng đứng: phù hợp với công suất ≤ 3000 m 3 /ngày đêm, hiệu qủa cao khi kết hợp với bể phản ứng. - Hệ số khử khí CO 2 trong thùng quạt gió là 90 – 95% cao hơn so với giàn mưa. - Bể lắng trong có lớp cặn lơ lửng: không cần xây dựng bể phản ứng, hiệu quả xử lý cao, tốn ít diện tích xây dựng. Nhược điểm - Giàn mưa tạo tiếng ồn khi hoạt động, khối lượng công trình chiếm diện tích lớn. - Thùng quạt gió vận hành khó hơn giàn mưa, khó cải tạo khi chất lượng nước đầu vào thay đổi, tốn điện khi vận hành. Khi tăng công suất phải xây dựng thêm thùng quạt gió chứ không thể cải tạo. - Bể lắng trong có lớp cặn lơ lửng có kết cấu và vận hành phức tạp, rất nhạy cảm với sự dao động về lưu lượng và nhiệt độ nguồn nước, chế độ quản lý chặt chẽ, phải hoạt động liên tục. → Qua việc phân tích đánh giá trên ta thấy phương án 1 là hợp lý vì vậy sẽ chọn phương án 1 làm phương án tính toán. [...]... của máng dẫn nước rửa phải nằm cao hơn lớp vật liệu lọc tối thiểu 0,07 m Chiều cao toàn phần của máng thu nước là: Hm = 0,4 m Vì máng dốc về phía máng tập trung i = 0,01, máng dài 2,8 m → Chiều cao ở máng tập trung là: 0,4 + 0,01  2,8 = 0,43 m Vậy ∆Hm sẽ phải lấy bằng: ∆Hm = 0,07 + 0,43 = 0,5 m Nước rửa lọc từ máng thu nước tập trung Khoảng cách từ đáy máng thu đến máng tập trung xác định theo công. .. bể chứa nước sạch: điều hòa lưu lượng giữa trạm bơm cấp 1 và trạm bơm cấp 2, nó còn có nhiệm vụ dự trữ lượng nước chữa cháy, nước xả cặn bể lắng, rửa bể lọc và nước dùng cho nhu cầu khác của nhà máy nước - Tại bể xảy ra quá trình tiếp xúc giữa nước cấp với dung dịch Clo (30 phút) để loại bỏ những vi trùng còn lại trước khi cấp nước vào mạng lưới cấp nước - Dung tích của bể chứa: Wbc = Wđh + W3hcc+Wbt... Nước chảy trong máng đến chỗ ống dẫn nước ra khỏi bể theo 2 hướng ngược chiều nhau nên lượng nước của máng thu nước là: qm = 104,2 Q = = 52,1 m3/h 2 2 Diện tích tiết diện máng với tốc độ nước chảy trong máng vm = 0,6m/s (Theo điều 6.56 TCVN 33:2006) là: fm = 52,1 qm = = 0,024 m2 0,6.3600 vm Chọn chiều rộng máng bm = 0,25m Khi đó chiều cao lớp nước tính toán trong máng: Hm = fm 0,24 = = 0,096 m 0,25 bm... 100 mm e) Tính toán máng phân phối và thu nước rửa lọc Bể có chiều rộng là 2,8 m Chọn mỗi bể bố trí 2 máng thu nước rửa lọc có đáy hình tam giác Khoảng cách giữa các tim máng là d = 2,8/2 = 1,4 m (Theo TCVN 33:2006: d = 2,2m) - Lượng nước rửa thu vào mỗi máng là: qm = Wn x d x l (l/s) Trong đó: + Wn = 14 l/s.m3 ( cường độ rửa lọc) + d: khoảng cách giữa các tim máng + l: chiều dài của máng l = 2,8 m qm... trong nước đưa vào bể lắng được tính theo công thức: C = Cn + K.P +1,92.CFe + 0,25.M + v (mg/l) Trong đó: - Cn là nồng độ cặn trong nước nguồn, Cn = 130 mg/l - P là liều lượng phèn (g/m3), theo tính toán ở phần 3.1 thì P = 35 g/m3 - K hệ số phụ thuộc vào độ tinh khiết của phèn sử dụng, do dùng phèn nhôm nên K = 0,5 - M là độ màu của nước nguồn, M = 50 - V là lượng vôi cho vào nước (mg/l), theo tính toán... lọc: Nước được dẫn từ bê lắng sang, qua mương phân phối vào bể lọc, qua lớp vật liệu lọc, lớp sỏi đỡ vào hệ thống thu nước trong và đưa vào bể chứa nước sạch - Quá trình rửa lọc: Nước rửa và khí được cấp vào bể lọc qua hệ thống phân phối nước và khí rửa lọc, qua lớp sỏi đỡ, lớp vật liệu lọc và kéo theo cặn bẩn tràn vào máng thu nước rửa, thu vào máng tập trung, rồi được xả ra ngoài heo mương thoát nước. .. thu nước của sàn thu dẫn qua bể trộn là: d= 4Q 4 × 0,0289 =0,175m = πv 3,14 ×1,2 →Chọn đường ống d = 175mm - Đường kính ống dẫn nước thô lên trạm xử lý là: d= 4×Q 4 × 0,0289 = = 0,215m π×v 3,14 × 0,8 → Chọn d = 250 mm 2.3.4 Xác định các chỉ tiêu sau khi làm thoáng: - Độ kiềm sau khi làm thoáng: Ki = Ko – 0,036 x C0(Fe) = 5,5 – 0,036 x 25 = 4,6 (mg/l) Trong đó: K0 là hàm lượng kiềm ban đầu của nước nguồn. .. (mgđ/l) C0(Fe) là hàm lượng sắt của nước nguồn (mg/l) - Hàm lượng CO2 sau khi làm thoáng: C(CO2) = C0 x(1-a) + 1,6xC0(Fe) Trong đó: C0 là hàm lượng CO2 ban đầu của nước nguồn (mg/l) a là hiệu quả khử CO2 của công trinhg làm thoáng, (theo TCXD 33:2006, làm thoáng bằng giàn mưa a = 0,75 – 0,8), chọn a = 0,8 → C(CO2) = 25x(1-0,8) + 1,6x25 = 45 (mg/l) - Độ pH sau khi làm thoáng: Với Ki = 4,6 mg/l; C(CO2) =... liệu lọc hv = 0,8 m + hn: chiều cao lớp nước trên lớp vật liệu lọc hn = 2m (Theo TCXD33:2006, hn= 2 m) + hbv: chiều cao bảo vệ = 0,5 m ( Nguồn: Sách xử lý nước cấp của Nguyễn Ngọc Dung) Do đó, chiều cao toàn phần của bể lọc nhanh là: H = 0,7 +0,8 + 2 +0,5 = 4 m c) Xác định hệ thống phân phối nước rửa lọc: Chọn biện pháp rửa lọc bằng gió, nước kết hợp Cường độ nước rửa lọc Wn = 14 2 l/s.m độ trương nở... Ki = 4,6 mg/l; C(CO2) = 45 mg/l; T = 270C, P = 300 mg/l Tra biểu đồ hình 6-2 (TCXD33:3006) ta có pH = 7 - Hàm lượng cặn sau khi làm thoáng được tính theo công thức: C*max = C0max + 1,92 x [Fe2+] + 0,25M + V (mg/l) Trong đó: + C0max:Hàm lượng cặn lơ lửng lớn nhất trong nước nguồn trước khi làm thoáng = 130 (mg/l) + M : Độ mầu của nước nguồn - tính theo độ Coban, M = 50 ` + V là hàm lượng vôi (mg/l), . nhiều nhà máy xử lý nước cấp cho sinh hoạt và ăn uống đã và đang sử dụng những dây truyền công nghệ tiên tiến hiện đại để xử lý nước mặt và nước ngầm. Việc lựa chọn dây truyền công nghệ phù hợp. vào chất lượng nước đầu vào, yêu cầu của nguồn nước đầu ra, điều kiện kinh tế, kỹ thuật. Sau đây tôi xin đề xuất dây truyền công nghệ hợp lý để xử lý nguồn nước thô cấp cho sinh hoạt. PHẦN. Thị Mai 1. Đề xuất sơ đồ công nghệ và tính toán các công trình chính trong một hệ thống xử lý nước cấp theo các số liệu dưới đây: - Nguồn nước: Ngầm - Công suất cấp nước: 2500m 3 /ngày đêm