thiết kế hệ thống xử lý nước ăn uống sinh hoạt công suất 500m3.ngày đêm tại quận thủ đức

thiết kế hệ thống xử lý nước ăn uống sinh hoạt công suất 500m3.ngày đêm tại quận thủ đức Hiện nay, việc quản lý nước thải kể cả nước thải sinh hoạt là vấn đề nan giải của các nhà quản lý môi trường trên thế giới nói chung và của Việt Nam nói riêng ngòai việc thiết kế hệ thống thu gom và xử lý lý rất cần thiết cho các khu dân cư, ngay cả khu dân cư mới quy hoạch nhằm cải thiện môi trường đô thò và phát triển theo hướng bền vững.

KHOA MÔI TRƯỜNG BỘ MÔN KỸ THUẬT MÔI TRƯỜNG

- -  - -

LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP

THIẾT KẾ HỆ THỐNG XỬ LÝ NƯỚC ĂN UỐNG SINH HOẠT

TẠI QUẬN THỦ ĐỨC

LỜI CẢM ƠN

Để chuẩn bị hành trang khi đi làm, các sinh viên ngành Kỹ Thuật Môi Truờng cần phải tiếp cận thực tế, cụ thể hóa các lý thuyết đã học như : các kỹ năng tính toán, thiết kế các quy trình hệ thống xử lý nước cấp, nước thải, khí thải, chất thải rắn, Đó là những yêu cầu không thể thiếu ở sinh viên ngành Kỹ Thuật Môi Truờng và thể hiện tương đối đầy đủ trong Luận Văn Tốt Nghiệp Vì vậy, sinh viên ngành Kỹ Thuật Môi Truờng cần phải hoàn thành tốt Luận Văn Tốt Nghiệp

Trước tiên, em xin chân thành cảm ơn đến thầy Đặng Viết Hùng đã tận tình giúp đỡ em hoàn thành Luận văn này

Xin chân thành cảm ơn gia đình em đã hy sinh, nuôi nấng, chăm sóc và tạo điều kiện tốt nhất cho em hoàn thành Luận văn cũng như quá trình học Đại Học của mình

Xin cảm ơn Thầy, Cô, các anh chị khóa trước cùng các bạn sinh viên khóa 2002 đã giúp đỡ và góp ý trong suốt thời gian làm Luận văn

Dù đã nổ lực hết mình nhưng với khả năng, kiến thức và thời gian có hạn nên không thể tránh khỏi những thiếu sót trong quá trình thực hiện Luận văn này Kính mong quý thầy cô chỉ dẫn, giúp đỡ em hoàn thiện vốn kiến thức của mình để em có thể tự tin tiếp bước vào đời

Em chân thành cảm ơn !

Nguyễn Thị Hương Thùy

MỤC LỤC

Lời cảm ơn i

Mục lục ii

Danh sách hình vẽ iv

Danh sách bảng biểu iv

Danh sách phụ lục v

Tóm tắt luận văn vi

CHƯƠNG 1 : TỔNG QUAN 1

1.1 GIỚI THIỆU ĐỀ TÀI LUẬN VĂN 2

1.1.1 Đặt vấn đề 2

1.1.2 Nhiệm vụ luận văn 2

1.1.3 Nội dung luận văn 2

1.1.4 Phạm vi thiết kế 3

1.2 SƠ LƯỢC VỀ KHU CÔNG NGHỆ CAO TP.HCM 3

1.3 LỰA CHỌN NGUỒN NƯỚC ĐỂ XỬ LÝ 4

1.4 CHẤT LƯỢNG NƯỚC NGẦM KHU VỰC TP.HCM 5

1.5 CÁC PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ NƯỚC NGẦM 9

1.5.1 Làm thóang 9

1.5.2 Khử Sắt bằng hóa chất 10

1.6 CÁC CÔNG NGHỆ XỬ LÝ NƯỚC NGẦM 12

1.7 CÔNG NGHỆ ỨNG DỤNG XỬ LÝ NƯỚC NGẦM Ở TP.HCM 13

1.7.1 Nhà máy nước ngầm Hóc Môn 13

1.7.2 Khu Công nghiệp Tân Tạo 14

1.8 PHƯƠNG TIỆN VÀ CÔNG TRÌNH THU NƯỚC 14

CHƯƠNG 2 : LỰA CHỌN CÔNG NGHỆ XỬ LÝ 16

2.1 CƠ SỞ LỰA CHỌN CÔNG NGHỆ 17

2.2 ĐẶC TÍNH NGUỒN NƯỚC 17

2.3 YÊU CẦU THIẾT KẾ 17

2.4 LỰA CHỌN CÁC CÔNG TRÌNH TRONG HỆ THỐNG XỬ LÝ 18

2.5 ĐỀ XUẤT CÔNG NGHỆ XỬ LÝ 19

2.6 THUYẾT MINH QUY TRÌNH CÔN NGHỆ 20

2.7 TIÊU CHUẨN NƯỚC CẤP 20

CHƯƠNG 3 : TÍNH TOÁN CÁC HẠNG MỤC CỦA TRẠM XỬ LÝ 31

3.1 GIÀN MƯA 32

3.1.1 Chức năng 32

3.1.2 Cấu tạo 32

3.1.3 Tính tóan 33

3.2 BỂ LẮNG ĐỨNG 39

3.2.1 Nhiệm vụ 39

3.2.2 Tính tóan 40

3.3 BỂ LỌC NHANH 44

3.3.1 Nguyên tắc làm việc 44

3.3.2 Cấu tạo 44

3.3.3 Tính tóan 46

3.4 KHỬ TRÙNG NƯỚC 60

3.5 BỂ CHỨA NƯỚC SẠCH 61

3.5.1 Chức năng 61

3.5.2 Cấu tạo 62

3.5.3 Tính tóan 63

CHƯƠNG 4 : QUẢN LÝ & VẬN HÀNH TRẠM XỬ LÝ 65

4.1 VẬN HÀNH CÁC CÔNG TRÌNH 66

4.1.1 Công tác chuẩn bị 66

4.1.2 Trình tự vận hành 66

4.2 HƯỚNG DẪN CÁC THAO TÁC VẬN HÀNH 67

4.2.1 Trạm bơm giếng 67

4.2.2 Nhà chlor 68

4.2.3 Giàn mưa 68

4.2.4 Bể lắng tiếp xúc 68

4.2.5 Bể lọc nhanh 69

4.3 KIỂM SÓAT THÔNG SỐ VẬN HÀNH 71

4.4 SỰ CỐ KHI VẬN HÀNH VÀ CÁCH KHẮC PHỤC 72

CHƯƠNG 5 : KHÁI TOÁN KINH TẾ 74

Phương pháp xác định giá thành 1 m3 nước sạch 75

5.1 CHI PHÍ XÂY DỰNG VÀ THIẾT BỊ 76

5.2 CHI PHÍ VẬN HÀNH VÀ XỬ LÝ 78

5.3 PHÂN TÍCH LỢI ÍCH KINH TẾ 79

CHƯƠNG 6 : NHẬN XÉT VÀ KẾT LUẬN 81

TÀI LIỆU THAM KHẢO 84

PHỤ LỤC 85

DANH SÁCH HÌNH VẼ

Hình 1.1 : Vị trí địa lý của khu công nghệ cao TP.HCM 4

Hình 1.2 : Diễn biến nồng độ Fe nước ngầm ở TP.HCM 6

Hình 1.3 : Diễn biến nồng độ TDS nước ngầm ở TP.HCM 7

Hình 1.4 : Diễn biến nồng độ TOC nước ngầm ở TP.HCM 8

Hình 3.1 : Cấu tạo giàn mưa 32

Hình 3.2 : Cấu tạo cửa chớp 38

Hình 3.3 : Cấu tạo bể lọc nhanh 45

DANH SÁCH BẢNG BIỂU Bảng 1.1 : Chất lượng nước ngầm tại TP.HCM 9

Bảng 2.1 : Đặc tính nguồn nước 18

Bảng 2.2 : Tiêu chuẩn nước cấp 21

Bảng 3.1 : Hằng số phân ly bậc 1 của Axit Cacbonic 33

Bảng 5.1 : Chi phí xây dựng và thiết bị 76

Bảng 5.2 : Chi phí vận hành và xử lý 78

DANH SÁCH PHỤ LỤC

 TCVN 5294 : 2003 : Chất lượng nước - Quy tắc lựa chọn và đánh giá chất lượng nguồn tập trung cấp nước uống, nước sinh hoạt

 TCVN 5502 : 2003 : Nước cấp sinh hoạt – Yêu cầu chất lượng

 TCVN 5944 : 2003 : Tiêu chuẩn chất lượng nước ngầm

 TCXDVN 33 : 2006 : Tiêu chuẩn chất lượng nước sạch dùng để thiết kế các công trình xử lý nước cấp cho ăn uống và sinh họat

 TIÊU CHUẨN VỆ SINH NƯỚC SẠCH – BỘ Y TẾ

TÓM TẮT LUẬN VĂN

Như một quy luật tất yếu của tự nhiên, đi đôi với sự phát triển về kinh tế là việc cung cấp nước sạch và đảm bảo vệ sinh môi trường Tại các khu đô thị, khu công nghiệp thì vấn đề nước sạch càng cấp thiết nhằm phục vụ cho nhu cầu phát triển và thu hút vốn đầu tư của nước ngoài Nhận thấy vấn đề trên nên việc xây dựng một trạm xử lý nước tại khu Công nghệ cao TP.HCM là việc làm cần thiết để thu hút sự quan tâm của các nhà đầu tư Để thực hiện được mục tiêu này, luận văn đưa ra phương án xây dựng trạm xử lý nước ngầm công suất 500m3/ngày, tập trung xử lý hàm lượng sắt có trong nước nguồn để cung cấp cho các nhà máy Luận văn đã thu thập các số liệu về nguồn nước tại khu vực, tiến hành tính toán và thiết kế các công trình xử lý nhằm đạt hiệu quả xử lý cao nhất Kết quả phân tích kinh tế đã đưa ra giá thành xử lý nước khá hợp lý là 1110 đồng/m3 Thời gian hoàn vốn của dự án là 11 năm, cho thấy tính khả thi và khả năng áp dụng được vào thực tế của dự án

Chöông 1 :

TOÅNG QUAN

1.1 GIỚI THIỆU ĐỀ TÀI LUẬN VĂN

1.1.1 Đặt vấn đề

Như một quy luật tất yếu của tự nhiên, đi đôi với sự phát triển vượt bậc về kinh tế là việc cung cấp nước sạch và đảm bảo vệ sinh môi trường_ vốn đang là vấn đề nan giải và cấp thiết, cần giải quyết của nước ta hiện nay Tại các đô thị mới cùng với sự phát triển mạnh mẽ và nhanh chóng của các nhà máy sản xuất thì vấn đề nước sạch càng cấp thiết nhằm phục vụ cho nhu cầu phát triển các tiềm lực kinh tế và thu hút vốn đầu tư của nước ngoài

1.1.2 Nhiệm vụ luận văn

Nhiệm vụ của đề tài là tính toán - thiết kế hệ thống cấp nước nhằm đảm bảo cung cấp nước sạch cho một nhà máy sản xuất trong Khu công nghệ cao

TP.HCM, góp phần cải thiện và hỗ trợ phát triển kinh tế nơi đây

1.1.3 Nội dung thiết kế

 Thu thập tài liệu, số liệu cần thiết để phục vụ cho tính toán – thiết kế

 Phân tích số liệu để tính toán – thiết kế

 Khảo sát tất cả các nguồn nước có thể khai thác sử dụng được;

 Đánh giá chất lượng nguồn nước;

 Xác định phương thức khai thác nguồn nước;

 Xác định nhu cầu dùng nước

 Xác định lưu lượng ngày tính toán, lưu lượng nước theo giờ

 Xác định vị trí khai thác nước thô, vị trí nhà máy xử lý và quy trình công nghệ xử lý

 Tính toán các hạng mục công trình

 Vận hành và bảo dưỡng hệ thống cấp nước

 Thực hiện các bản vẽ

1.1.4 Phạm vi thiết kế

Thiết kế hệ thống cấp nước cho một nhà máy trong Khu công nghệ cao TP.HCM với công suất thiết kế là 500 m3/ngày

1.2 SƠ LƯỢC VỀ KHU CÔNG NGHỆ CAO TP.HCM

Khu Công nghệ cao TP.HCM với tổng diện tích 913 ha, cách trung tâm thành phố, cảng Sài Gòn và sân bay quốc tế Tân Sơn Nhất chỉ 15-17km KCNC TP.HCM là địa điểm lý tưởng cho các nhà đầu tư trong lĩnh vực công nghệ cao

 KCNC nằm ở trung tâm của Vùng Kinh tế động lực phía Nam: TPHCM – Bình Dương – Bình Phước - Bà Rịa Vũng Tàu - Đồng Nai – Tây Ninh – Long

An

 Ở vị trí trung tâm của 43 khu chế xuất, khu công nghiệp phía Nam với sự có mặt của các tập đoàn lớn như: Fujitsu, Exxon Mobil, DuPont, NidecTosok, Sony, Mercedes-Benz, Samsung, Daimler Chrysler, Toyota, Mitsubishi …

 Nằm kế cận khu đại học quốc gia TPHCM với nhiều viện nghiên cứu và tiềm năng phong phú về nguồn nhân lực trình độ cao

 Cạnh sân golf Thủ Đức, địa điểm giải trí được ưa chuộng

 KCNC cách trung tâm TPHCM 15 Km về hướng Đông Bắc

 KCNC cách sân bay quốc tế Tân Sơn Nhất 17 Km

 Cách cảng Sài Gòn, Tân Cảng, Thị Vải, Cát Lái khoảng 15km

KCNC TP.HCM phát triển theo mô hình là một khu kinh tế kỹ thuật, thu hút đầu tư nước ngoài và huy động các nguồn lực khoa học công nghệ cao trong nước Đây là nơi tập trung lực lượng sản xuất hiện đại, kết hợp sản xuất kinh doanh – nghiên cứu, tiếp thu, chuyển giao, phát triển công nghệ cao và đào tạo nguồn nhân lực cho nghiên cứu và sản xuất công nghệ cao

Hiện nay, KCNC TP.HCM tập trung thu hút đầu tư các ngành công nghệ cao thuộc 4 lĩnh vực: Công nghệ vi mạch bán dẫn, công nghệ thông tin và viễn thông; Công nghệ tự động hóa, cơ khí chính xác; Công nghệ sinh học áp dụng cho y tế, dược phẩm và môi trường; Công nghệ vật liệu mới, công nghệ nano và năng lượng

Hình 1.1: Vị trí địa lý của KCNC TP.HCM

1.3 LỰA CHỌN NGUỒN NƯỚC ĐỂ XỬ LÝ

Khi thiết kế hệ thống cấp nước, một trong những vấn đề có tầm quan trọng bậc nhất là lựa chọn nguồn nước Nguồn nước quyết định tính chất và thành phần các mực công trình, quyết định kinh phí đầu tư xây dựng và giá thành sản phẩm

Nguồn nước thiên nhiên được sử dụng vào mục đích cấp nước, có thể chia làm 2 loại:

 Nước mặt: sông ngoài, ao hồ và biển

 Nước ngầm: mạch nông, mạch sâu, giếng phun

Đối với Khu công nghệ cao TP.HCM, nguồn nước được chọn để xử lý là nước ngầm vì:

 Xung quanh Khu vực này chỉ có các kênh nhỏ, nguồn nước không đủ tiêu chuẩn để xử lý, lưu lượng nước không đảm bảo Nếu có xử lý được thì tốn rất nhiều kinh phí

 Theo kết quả đánh giá tác động môi trường thì nước ngầm ở khu vực này lượng nước có thể khai thác lâu dài, và chất lượng nước ngầm ở đây có thể xử lý được Theo hiện trạng cấp nước tại Thành phố Hồ Chí Minh và các tỉnh Đồng Bằng Sông Cửu Long, có thể nhận thấy là nước ngầm đang là nguồn cấp nước chủ yếu

cho các huyện thành Thành phố Hồ Chí Minh nói riêng và các đô thị vùng Đồng Bằng Sông Cửu Long nói chung So với nước mặt thì nước ngầm có ưu điểm như sau:

 Nước ngầm là một tài nguyên thường xuyên, ít chịu ảnh hưởng của các nhân tố khí hậu như hạn hán Chất lượng nước ổn định ít bị biến động theo mùa như nước mặt

 Việc xây dựng các công trình xử lý tương đối đơn giản và ít tốn kinh phí so với nước mặt

 Chủ động trong vấn đề cấp nước cho các vùng hẻo lánh, dân cư thưa thớt

Bên cạnh những ưu điểm đó, khi sử dụng nước ngầm cho mục đích cấp nươc cũng có một số nhược điểm sau:

 Một số nguồn nước ngầm ở các tầng sâu, được hình thành qua hàng ngàn năm và ngày nay được rất ít nước bù đắp từ nước mưa

 Việc khai thác nước ngầm với cường độ cao, sẽ làm cho mực nước ngầm hạ thấp xuống

 Khi khai thác nước ngầm không hợp lý sẽ làm ảnh hưởng tới chất lượng nước ngầm

1.4 CHẤT LƯỢNG NƯỚC NGẦM KHU VỰC TP.HCM

Yếu tố thủy văn

Vì đang giữa muà khô, mực nước ngầm tầng nông của hầu hết các trạm ở khu vực Tp.HCM qua kết quả quan trắc kỳ 1/2006 đều thấp hơn so với lần quan trắc trước (tháng 11/2005) Tuy nhiên, so với độ sâu mực nước tĩnh ở đợt quan trắc cùng kỳ năm 2005 lại không có sự chênh lệch lớn

Nhiệt độ

Nhiệt độ nước ghi nhận ở các giếng qua kỳ quan trắc 1/2006 dao động trong khoảng từ 28,8 – 32,6oC Khoảng nhiệt độ này phù hợp điều kiện tự nhiên của khu vực khảo sát và có sự thay đổi theo mùa và thời gian trong ngày

pH

Giá trị pH đo đạc ở các giếng kỳ 1/2006 dao động từ 4,4 – 6,8 Chỉ trạm Bãi rác Đông Thạnh (GMS1) đạt tiêu chuẩn cho phép đối với nước ngầm (TCVN 5994 –

1995 pH: 6,5-8,5), các trạm còn lại không đạt tiêu chuẩn cho phép là do đặc tính của nguồn nước ngầm ở hầu hết các khu vực trên địa bàn thành phố bị phèn tiềm tàng

Phèn sắt

Nồng độ sắt tổng đo được ở các trạm quan trắc nước ngầm trong kỳ quan trắc này dao động rất lớn trong khoảng từ 0,3 – 107 mg/l Ngoại trừ trạm Gò Cát (GMS2), Phú Nhuận (GMS7), Bàu Cát (GMS8), Phú Thọ (GMS9) đạt tiêu chuẩn cho phép đối với nước ngầm (TCVN 5944 – 1995 Fe: 1-5mg/l), các trạm còn lại vượt tiêu chuẩn cho phép, đặc biệt là các trạm GMS1, GMS5, GMS4, vượt tiêu chuẩn cho phép từ 1,7 – 21,4 lần Bên cạnh đó, nếu so sánh nồng độ sắt tổng với kết quả quan trắc cùng kỳ năm 2005 cho thấy phần lớn các trạm đều có giá trị cao

hơn (Hình1) Điều này chứng tỏ mức độ ảnh hưởng của phèn tiềm tàng trong đất

đến chất lượng nước ngầm ngày càng cao

Diễn biến nồng độ sắt

Hình 1.2: Diễn biến nồng độ Fe nước ngầm ở Tp.HCM kỳ quan trắc đợt 1

năm 2005 và 2006

Độ cứng tổng

Ngoại trừ trạm Tân Tạo GMS10 có độ cứng tổng (580 mgCaCO3/l) không đạt tiêu chuẩn cho phép đối với nước ngầm (TCVN 5994 – 1995, độ cứng tổng 300 –

500 mgCaCO3/l), các trạm còn lại đều có độ cứng đạt tiêu chuẩn cho phép của chỉ tiêu này (8,5 – 100 mgCaCO3/l) Nguồn nước ngầm ở những khu vực có độ cứng cao sẽ hạn chế mục đích sử dụng cho sinh hoạt và sản xuất

Mức độ nhiễm mặn

Kết quả phân tích tổng chất rắn hoà tan (TDS) ở các giếng trên địa bàn thành phố qua kỳ quan trắc này dao động từ 104 – 2.641 mg/l Ngoại trừ trạm ở Tân Tạo (GMS10) có nồng độ TDS khá cao và đã xác định bị nhiễm mặn qua các lần quan trắc trước, các giếng còn lại đều đạt tiêu chuẩn cho phép (TCVN 5944 – 1995 TDS 750–1500 mg/l) Ở các kỳ quan trắc trước cho thấy khu vực bãi rác Đông Thạnh (GMS1) đã có xu hướng bị nhiễm mặn, trong đợt quan trắc cuả kỳ 1 năm nay mặc dù nồng độ TDS đo được ở trạm GMS1 không vượt tiêu chuẩn cho phép nhưng vẫn

Nồng độ các chất dinh dưỡng như NO3, NH4 , ∑P đo được ở các giếng trong đợt quan trắc này đều đạt tiêu chuẩn cho phép đối với nước ngầm (TCVN 5944 – 1995) Một số trạm ở Phú Nhuận (GMS7), Phú Thọ (GMS9) tuy có nồng độ NO3-,

NH4 đạt tiêu chuẩn cho phép nhưng vẫn ở mức cao (NO3-: 16,7 – 40,1 mg/l)

Tổng Cacbon hữu cơ (TOC)

Kết quả phân tích nồng độ TOC ở các trạm quan trắc nước ngầm kỳ 1/2005 dao động trong khoảng từ 2,1 – 89,8 mg/l Theo tài liệu Đánh giá chất lượng nước cuả Deborah Chapman (1995), nồng độ TOC trong nước ngầm thường < 2mg/l, điều này cho thấy nước ngầm ở Tp.HCM đã có biểu hiện cuả ô nhiễm hữu cơ, đặc biệt là các trạm khu vực Bãi rác Đông Thạnh – GMS1 (63,6 - 71,9 mg/l), Đông Hưng

Thuận – GMS2 (2.4 - 89,8 mg/l) (Hình 3).

Hình 1.4 Diễn biến nồng độ TOC nước ngầm ở Tp.HCM kỳ quan trắc đợt 1

năm 2005 và 2006

Kim loại nặng

Kết quả phân tích kim loại nặng ở các trạm quan trắc nước ngầm trên địa bàn Tp.HCM đều đạt tiêu chuẩn cho phép đối với nước ngầm (TCVN 5944 – 1995)

Ô nhiễm vi sinh

Nồng độ TOC

Từ kết quả phân tích Coliform và Fecal Coliform ở các trạm quan trắc năm kỳ 1/2005 cho thấy chỉ có trạm Gò Cát và Đông Hưng Thuận có dấu hiệu nhiễm vi sinh, các trạm còn lại đều đạt tiêu chuẩn cho phép

Như vậy, qua kết quả phân tích chất lượng nước ngầm những tháng đầu năm 2006 cho thấy nước ngầm tầng nông ở hầu hết các vị trí quan trắc trên địa bàn Tp.HCM tiếp tục bị ô nhiễm hữu cơ, hàm lượng sắt tổng cao và nhiễm mặn ở một số khu vực

Bảng 1.1: Chất lượng nước ngầm tại Thành phố Hồ Chí Mính

Địa điểm pH Fetc(mg/l) Cứng

(mgCaCO3/l) Quận Thủ Đức 3,92 – 6,99 Vét – 34,2 Vét – 400 Quận Bình Chánh 2,82 – 7,82 Vét – 26,2 4 – 600 Quận Gò vấp 3,89 – 4,54 0,2 – 0,4 6 – 22 Quận Tân Bình 4,2 – 6,94 Vét – 7,6 14 – 42 Hóc Môn 3,67 – 6,97 Vét – 5,4 Vét – 180

Quận 8 4,26 – 6,86 Vét – 26,2 42 – 261

(Nguồn: Trung Tâm Y tế Dự Phòng)

1.5 CÁC PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ NƯỚC NGẦM

Tùy thuộc vào hàm lượng Fe2+ có trong nước ngầm mà ta có thể lựa chọn các phương pháp khử sắt khác nhau:

1.5.1 Làm thóang:

Dàn phun mưa cao 0.7m, lỗ phun đường kính 5- 7mm; lưu lượng 10m3/m2h Lượng oxy hòa tan sau làm thoáng = 40% lượng oxy hòa tan bão hòa (Ở 250C lượng oxy bão hòa = 8.4 mg/l)

Dàn một bậc hay nhiều bậc với sàn rải xỉ hoặc tre gỗ Lượng oxy hòa tan sau làm thoáng = 55% lượng oxy hòa tan bão hòa Hàm lượng CO2 giảm 50%

Tháp làm thoáng cưỡng bức lưu lượng 30 – 40 m /h, lượng không khí tiếp xúc 4 – 6 m3/m3 H2O Lượng oxy hòa tan sau làm thoáng = 70% lượng oxy hòa tan bão hòa Hàm lượng CO2 giảm 75%

Trong nước ngầm, ngoài Fe2+ còn có HS-, S2- (H2S) có tác dụng khử đối với sắt nên ảnh hưởng đến quá trình oxy hóa sắt

2H2S + O2 2S + 2H2O Nếu trong nước có oxy hòa tan thì phản ứng oxy hóa S2- xảy ra trước sau đó mới tiếp tục oxy hóa Fe2+ thành Fe3+ Vì vậy, ta phải tính toán lượng oxy cung cấp để đủ oxy hóa Fe2+ thành Fe3+ để đạt tiêu chuẩn cấp nước

1.5.2 Khử sắt bằng hóa chất:

Nguồn nước có hàm lượng tạp chất hữu cơ cao, các hợp chất hữu cơ này tạo lớp màng dạng keo bảo vệ ion sắt nên cần phá vỡ màng hữu cơ bảo vệ bằng chất oxy hóa mạnh Trong nước ngầm, hàm lượng Fe2+ quá cao, tồn tại đồng thời cả H2S thì lượng oxy thu được bằng làm thoáng không đủ để oxy hóa toàn bộ H2S và sắt nên cần dùng hóa chất để khử bổ sung

Khi cho vôi vào, pH của dung dịch tăng, Fe2+ thủy phân thành Fe(OH)2, thế oxy hóa khử tiêu chuẩn của Fe(OH)2/Fe(OH)3 giảm, Fe2+ chuyển thành Fe3+ Fe(OH)3

kết thành bông cặn, lắng trong bể lắng và được tách riêng

Phương pháp này đòi hỏi thiết bị pha chế cồng kềnh, quản lý phức tạp Tuy nhiên có thể kết hợp khử sắt với quá trình xử lý khác (Ổn định nước bằng kiềm hóa, làm mềm nước bằng vôi kết hợp sôđa …)

Khi cho clo vào nước, clo sẽ oxy hóa sắt (II) thành sắt (III)

2Fe(HCO3)2 + Cl2 + Ca(HCO3)2 + 6H2O  2Fe(OH)3 + CaCl2 + 6H+ + 6HCO3-

Quá trình oxy hóa bằng clo tăng nhanh khi giảm [H+], tức là pH tăng Do clo là chất oxy hóa mạnh nên phản ứng vẫn xảy ra nhanh ở pH  5

Ngoài ra, trong nước còn có amoni hòa tan, clo sẽ kết hợp tạo thành cloramin làm quá trình oxy hóa chậm lại Ở pH =7, quá trình oxy hóa sắt (II) bằng cloramin kết thúc sau 60 phút Vì vậy, với nước có hàm lượng hợp chất amoni hòa tan nồng độ đáng kể, sử dụng clo để khử là hoàn toàn không hiệu quả Liều lượng clo cần thiết phụ thuộc hàm lượng chất hữu cơ có trong nước, cần bổ sung lượng clo đề khử tạp chất hữu cơ

MCl = 0.5 [O2] (mg/l)

[O2]: độ oxy hóa bằng kali permanganat của muối tính chuyển ra oxy

Khi khử sắt bằng KMnO4, quá trình khử sắt kết thúc rất nhanh vì cặn mangan (IV) hyđroxit vừa được tạo thành là nhân tố xúc tác cho phản ứng khử

5Fe2+ + MnO4- + 8H+  5Fe3+ + Mn2++ 4H2O Trong quá trình oxy hóa sắt, các ion Fe3+ được tạo thành sẽ bị thủy phân và tạo bông cặn ngay nên nồng độ Fe3+ hòa tan trong nước còn lại không đáng kể Do đó, phản ứng trên là phản ứng không thuận nghịch, xảy ra nhanh và triệt để Vì vậy, khử sắt bằng KMnO4 là quá trình khử sắt tốt nhất, tuy nhiên, nó có nhược điểm là gây ra nước có màu, nên ít được mọi người dùng

Ngoài ra, còn có nhiều phương pháp khử sắt khác nhau như phương pháp điện phân, trao đổi ion Các công nghệ này khử sắt tốt hơn, xử lý nhiều hơn nhưng có nhược điểm là đắt tiền nên đối với nhà máy có công suất nhỏ ít sử dụng

1.6 CÁC CÔNG NGHỆ XỬ LÝ NƯỚC NGẦM

trạm bơm

tiếp xúc Bể lọc nhanh Bể chứa nước sạch

Chất khử trùng

Dàn mưa hay thùng quạt gió

trạm bơm

nhanh

Bể chứa nước sạch

Bể chứa nước sạch

Chất khử trùng

Ejector thu khí hay máy nén khí

trạm bơm

nhanh Bể chứa nước sạch

Chất khử trùng Phun mưa trên

mặt bể lọc

1.7 CÔNG NGHỆ ỨNG DỤNG XỬ LÝ NƯỚC NGẦM Ở TP.HCM

1.7.1 Công nghệ xử lý nước ngầm của nhà máy nước ngầm Hóc Môn

Các thông số :

 Sắt: hàm lượng 14 ÷ 15 mgl/l

 Mn: hàm lượng 0,6 ÷ 0,7 mgl/l

 pH: 5 ÷ 6

Sơ đồ công nghệ:

Nước từ giếng khoan được đưa lên 4 đường ống 800 để đưa lên giàn phun mưa Tại đây người ta có thêm Clo và vôi để tăng pH nhằm tạo môi trường để Fe2+

chuyển thành Fe3+ Sau đó nước được chuyển qua bể trộn đứng, rồi đưa sang bể lắng ngang tiếp xúc, nước sau lắng cho qua bể lọc nhanh Sau đó nước được đưa vào bể chứa Nước trước khi vào bể chứa được châm Clo để khử trùng

Cặn (Fe3+) phát sinh từ giàn mưa, bể trôn đứng, bể lắng tiếp xúc, bể lọc nhanh, bề chứa được đưa vào một ống dẫn ra ao lắng Tại đây nước được xả ra kênh, còn cặn sẽ được nạo vét định kỳ một năm một lần

Ngoài ra công ty công ty còn áp dụng công nghệ xử lý mới, đó là sử dụng Zeolit để hấp phụ trực tiếp Fe2+ mà không cần phải biến Fe2+ thành Fe3+

Bể lắng tiếp xúc Bể lọc

nhanh

Bể chứa

Trạm bơm cấp 2

Nhận xét:

Nhìn chung, công nghệ xử lý nước ngầm ở nhà máy nước hóc môn đơn giản nhưng

hiệu quả Mặc khác, nước ngầm của khu vực này được đánh giá là nguồn cung cấp

nước tốt nhất

Tuy nhiên, công ty nên có kế hoạch tái sử dụng Zeolit sau khi đã dùng nó để hấp

phụ Fe2+ thay vì thải bỏ như hiện nay, bởi vì hoá chất này tương đối đắt tiền

1.7.2 Công nghệ xử lý nước ngầm của KCN Tân Tạo công suất 20 m 3/h

Al2O4

Xả cặn

Sơ đồ công nghệ:

Nước từ giếng khoan được đưa lên giàn phun mưa Tại đây người ta có thêm

chất keo tụ Al2O3, Fe2O3 và Clo để tăng pH nhằm chuyển Fe2+ chuyển thành Fe3+

Sau đó nước được dẫn qua bể lắng tiếp xúc, tại đây xảy ra quá trình keo tụ thủy lực,

sau đó được bơm qua bể lọc áp lưc Sau đó nước được đưa vào bể chứa Nước trước

khi vào bể chứa được châm Clo để khử trùng

Cặn (Fe3+) phát sinh từ bể lắng tiếp xúc, bể lọc nhanh, bề chứa được đưa vào

một ống dẫn ra cống

Nhận xét:

Nhìn chung, công nghệ xử lý nước ngầm ở khu công nghiệp Tân Tạo đơn giản

nhưng hiệu quả Tuy nhiên hóa chất keo tụ ở đây sử dụng nhiều

1.8 PHƯƠNG TIỆN VÀ CÔNG TRÌNH THU NƯỚC:

Khi thiết kế giếng lấy nước mạch sâu, người kỹ sư cấp thoát nước được cơ quan

thăm dò địa chất- thủy văn cung cấp các số liệu sau đây:

Giếng bơm Thùng quạt gió Lắng

tiếp xúc Lọcnhanh Bể chứa

 Maởt caột ủũa taàng, chieàu daứy taàng chửựa nửụực

 Sụ ủoà boỏ trớ gieỏng vaứ coõng suaỏt cho pheựp khai thaực cuỷa moói gieỏng

 Caực thoõng soỏ ủũa chaỏt- thuỷy vaờn nhử heọ soỏ thaỏm K (m/ngaứy.ủeõm), heọ soỏ truyeàn aựp a (m2/ngaứy.ủeõm)

 Baỷng phaõn tớch thaứnh phaàn haùt cuỷa taàng chửựa nửụực ủeồ thieỏt keỏ oỏng loùc

Nhieọm vuù cuỷa ngửụứi kyừ sử caỏp nửụực laứ thieỏt keỏ caỏu taùo gieỏng vaứ traùm bụm gieỏng Nửụực ngaàm ủửụùc ủaởc bieọt chuự yự khai thaực roọng raừi nhử moọt nguoàn boồ caọp quan troùng beõn caùnh nguoàn nửụực mửa vaứ nửụực maởt Nửụực ngaàm thửụứng ớt bũ oõ nhieóm, dieọn phaõn boỏ roọng, ớt dao ủoọng Tuy nhieõn, chi phớ khaỷo saựt, thaờm doứ, khai thaực vaứ xửỷ lyự nửụực ngaàm thửụứng laứ cao

Các loại công trình thu n-ớc ngầm có thể sử dụng là:

 Giếng khơi dùng để thu n-ớc mạch nông vào từ xung quanh hoặc từ đáy ở độ sâu thích hợp

 Họng hay giếng thu n-ớc ngầm chảy lộ thiên

 Đ-ờng hầm hoặc ống thu n-ớc nằm ngang dùng để khai thác tầng n-ớc ở độ sâu không quá 8m, hoặc thu n-ớc ở các lớp đất chứa n-ớc nằm gần các dòng n-ớc mặt (nh- sông suối, hồ chứa…) thi công bằng ph-ơng pháp đào mở, nếu sâu hơn

và mực n-ớc ngầm cao dùng ph-ơng pháp khoan ép, đ-ờng kính giếng đứng để khoan ép ngang  2m

 Giếng khoan mạch sâu có áp hoặc không có áp, hoàn chỉnh hay không hoàn chỉnh

Chöông 2 :

LỰA CHỌN CÔNG NGHỆ XỬ LÝ

2.1 CƠ SỞ LỰA CHỌN CÔNG NGHỆ

Để lựa chọn công nghệ xử lý nước cấp có thể dựa vào các điều kiện sau :

 Dựa vào lưu lượng, thành phần, tính chất nguồn nước

 Yêu cầu mức độ xử lý đạt tiêu chuẩn cấp nước cho ăn uống sinh hoạt của bộ y tế

 Các điều kiện tự nhiên, khí tượng và thuỷ văn tại khu vực

 Tình hình thực tế và khả năng tài chính

 Qui mô và xu hướng phát triển

 Khả năng đáp ứng thiết bị cho hệ thống xử lý

 Chi phí đầu tư xây dựng, quản lý, vận hành và bảo trì

 Tận dụng tối đa các công trình sẵn có

 Quỹ đất, diện tích mặt bằng sẵn có của các nhà máy

Viện Vệ Sinh – Y Tế Công cộng đã kiểm tra mẫu nước lấy tại Khu công nghệ cao TP HCM, kết quả thử nghiệm thể hiện trong bảng 2.1

Nhận xét

Mẫu nước giếng khoan thăm dò 216m được xét nghiệm có chỉ tiêu Sắt không đạt tiêu chuẩn vệ sinh nước ăn uống theo Quyết định 1329/2002/QĐ-BYT

do Bộ Y tế ban hành ngày 18 tháng 4 năm 2002

Dựa vào đặc tính nguồn nước ở trên thì yêu cầu của luận văn là thiết kế hệ thống xử lý nước ngầm khử Sắt với công suất 500 m3/ ngày

Bảng 2.1: Đặc tính nguồn nước

Stt Tên chỉ tiêu Phương pháp thử Kết quả Tiêu chuẩn

1 Màu sắc (đơn vị TCU) APHA 2120 C 10  15

2 Độ đục (đơn vị NTU) APHA 2130 B 0,11  2,0

 Trước hết, đối với quá trình làm thoáng có thể sử dụng giàn mưa hoặc tháp oxy hóa (thùng quạt gió)

 Nếu sử dụng giàn mưa thì tốn diện tích cũng như chi phí xây dựng ban đầu nhưng khi hoạt động thì việc quản lý tương đối dễ dàng và thuận tiện Việc duy tu, bảo dưỡng và vệ sinh định kỳ giàn mưa cũng không gặp nhiều khó khăn Cần tiến hành vệ sinh thường xuyên do các cặn Fe dễ dàng bám trên các sàn tung làm chít các lỗ dẫn đến giảm hiệu quả giàn mưa

 Nếu sử dụng tháp oxy hóa thì sẽ tiết kiệm được mặt bằng xây dựng và chi phí xây dựng ban đầu nhưng khi vận hành thì tốn chi phí hơn so với sử dụng giàn mưa (do phải cung cấp điện năng để hoạt động máy thổi khí), quản lý cũng gặp khó khăn hơn Việc duy tu bảo dưỡng cũng khó khăn do

lâu ngày cặn Fe dễ bám chít trên lớp vật liệu tiếp xúc (hay sàn tiếp xúc) Lúc này phải ngừng hoạt động của tháp để tiến hành vệ sinh

 Sau khi qua dàn mưa, nước được đưa sang công trình kế tiếp là công trình lắng hay lọc tiếp xúc Mục đích của công trình này là tạo thời gian để các phản ứng diễn

ra và thu hồi cặn của các phản ứng này Đối với hệ thống xử lý nước công suất lớn thì ta nên sử dụng bể lắng tiếp xúc và thời gian lưu trong bể tốt nhất là 2-3 tiếng Bể lắng thường được sử dụng trong hệ thống xử lý nước ngầm là bể lắng ngang với hệ thống thu nước bề mặt Tuy nhiên, đối với hệ thống xử lý có công suất nhỏ 500m3/ ngày thì ta nên sử dụng bể lắng đứng để tiết kiệm diện tích mặt bằng xây dựng

 Sau khi ra khỏi bể lắng nước tiếp tục sang bể lọc Bể lọc có nhiệm vụ giữ lại các cặn còn sót lại sau bể lắng đồng thời khử Mn Đối với hệ thống xử lý nước có công suất lớn người ta thường sử dụng bể lọc nhanh với vận tốc lọc khoảng 5 – 8 m/h Ở đây ta có thể sử dụng bể lọc áp lực với vận tốc > 10 m/h nhưng nếu sử dụng loại bể lọc này sẽ tốn chi phí đầu tư cao đồng thời chi phí bảo trì, sửa chữa cũng là

1 vấn đề

 Chọn bể chứa có mặt bằng dạng hình chữ nhật, nửa chìm nửa nổi để thuận tiện cho việc bố trí bể lọc Phía trên có nắp đậy, ống thông hơi và có thể phủ lên một lớp đất để trống cây nhằm giữ cho nước khỏi nóng

Với công suất nhà máy là 500 m3/ngày và nồng độ các chất đo được, ta đề xuất dây chuyền công nghệ xử lý cần thiết để khử Sắt

2.6 THUYẾT MINH QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ:

Nước từ giếng khoan được bơm lên giàn mưa để cung cấp oxy hòa tan tạo điều kịên cho quá trình oxy hóa Fe2+ thành Fe3+ Đồng thời để khử CO2 , hòa tan O2

và nâng giá trị pH của nước Công trình làm thoáng được thiết kế với mục đích chính là khử CO2 vì lượng CO2 trong nước cao sẽ làm giảm pH mà môi trường pH thấp không tốt cho quá trình oxy hoá Fe Sau khi làm thoáng thì nước được đưa sang công trình kế tiếp là công trình lắng Bể lắng đứng có nhiệm vụ giữ lại các cặn tạo ra trong quá trình oxy hóa, cặn lắng xuống đáy và được xả theo định kỳ Thời gian lưu nước trong bể lắng thường là 2-3 tiếng Và công trình tiếp theo là bể lọc nhanh Bể lọc này có nhiệm vụ giữ lại các cặn nhỏ mà không thể giữ lại trong bể lắng cũng như là để khử Mn Nước sau lọc đạt tiêu chuẩn lý hóa cấp cho sinh hoạt sẽ đi vào bể chứa Trước khi vào bể chứa, nước sẽ được khử trùng bằng Clo Nước sau khi vào bể chứa để ổn định lại, sẽ được trạm bơm cấp 2 đưa vào mạng lưới cấp nước

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 18/4/2002)

đứng Bể lọc nhanh nước sạch Bể chứa

Chất khử trùng

Dàn mưa

Trạm bơm cấp 2 Mạng lưới

cấp nước

Bảng 2.2: Tiêu chuẩn nước cấp

I Chỉ tiêu cảm quan và thành phần vô cơ

6 Tổng chất rắn hoà tan (TDS) mg/l 1000

8 Hàm lượng Amoni,

tính theo NH4+

12 Hàm lượng Bo tính chung

cho cả Borat và Axit boric

20 Hàm lượng sắt mg/l 0,5

III Hàm lượng của các chất hữu cơ

a.Nhóm Alkan clo hoá

VI Mức nhiễm xạ

VII Vi sinh vật

111 Coliform tổng số khuẩn lạc/100ml 0

112 E.coli hoặc Coliform chịu

nhiệt

khuẩn lạc/100ml 0

I Chỉ tiêu cảm quan và thành phần vơ cơ

III Hàm lượng của các chất hữu cơ

a.Nhóm Alkan clo hoá

Chương 3

TÍNH TOÁN CÁC HẠNG MỤC

CỦA TRẠM XỬ LÝ

3.1 GIÀN MƯA

3.1.1 Chứùc năng :

Giàn mưa còn gọi là công trình làm thoáng tự nhiên, nó có chức năng làm giàu oxy hòa tan và khử khí CO2 trong nước ngầm Giàn mưa có khả thu được lượng oxy hòa tan bằng 55% lượng oxy bão hòa và khử được khoảng 70% - 80% lượng CO2

trong nước ngầm Nhưng lượng CO2 sau làm thoáng không được xuống thấp hơn 5 –

6 mg/l

3.1.2 Cấu tạo : gồm các bộ phận sau

- Hệ thống phân phối nước

- Sàn tung nước

- Hệ thống thu, thoát khí và ngăn nước

- Sàn và ống thu nước

Hình 3.1: Cấu tạo giàn mưa

THÉP ĐỠ ỐNG NƯỚC HÌNH CH Ữ V

ỐNG DẪN NƯỚC SANG BỂ LẮNG - LỌC D90

ỐNG XẢ NƯỚC KHI RỬA GIÀN MƯA D150

ỐNG DẪN NƯỚC TỪ TRẠM BƠM GIẾNG

i = 4%

 Kiểm tra hàm lượng CO2 còn lại trong nước sau khi làm thoáng:

C(CO2) = C0 (1 – a) + 1,6  CFe02+

Trong đó:

C0: hàm lượng CO2 của nước nguồn trước khi làm thoáng,

l mg x

K

K C

pH l

m eq

10

441

) / (







K: độ kiềm của nước nguồn (meq/l)

: lực ion của dung dịch,  = 22.10-6P

P: tổng hàm lượng muối khoáng (mg/l); nếu hàm lượng muối khoáng  1000  = 0,022

K1: hằng số phân ly bậc 1 của axit cacbonic

Bảng 3.1: Hằng số phân ly bậc 1 của axit cacbonic

K1 3,34.10-7 4,05.10-7 4,31.10-7 4,52.10-7

(Nguồn: Cấp nước tập 2 – Trịnh Xuân Lai)

l mg x

x

1010.31,4

4,244

022 , 0 3 , 6 7

0    

a : hiệu quả khử CO2 của công trình làm thoáng, lảm thoáng bằng giàn

mưa a = 0,75  0,8 Lấy a = 0,8

 C(CO2) = 87,27  (1 – 0,8) + 1,6  5,44 = 26,16 (mg/l)