Đặc tính của nước mặt • Hiện trạng nước mặt Việt Nam Tài nguyên nước mặt của nước ta tương đối phong phú, chiếm khoảng 2% tổng lượng dòng chảy của các sông trên thế giới, trong khi đó di
TỔNG QUAN CÁC CÔNG NGHỆ XỬ LÝ NƯỚC CẤP PHỤC VỤ
Xử lý nước bằng phương pháp cơ học
2.1.1 Song chắn rác, lưới chắn rác
Song chắn và lưới chắn đặt ở cửa dẫn nước vào công trình thu làm nhiệm vụ loại trừ vật nổi, vật trôi lơ lửng trong dòng nước để bảo vệ các thiết bị và nâng cao hiệu quả làm sạch của các công trình xử lý Vật nổi và vật lơ lửng trong nước có thể có kích thước nhỏ như que tăm nổi, hoặc nhành cây non khi đi qua máy bơm vào các công trình xử lý có thể bị tán nhỏ hoặc thối rửa làm tăng hàm lượng cặn và độ màu của nước Song chắn rác có cấu tạo gồm các thanh thép tiết diện tròn cỡ 8 hoặc 10, hoặc tiết diện hình chữ nhật kích thước 6 x 50 mm đặt song song với nhau và hàn vào khung thép Khoảng cách giữa các thanh thép từ
40 ÷ 50 mm Vận tốc nước chảy qua song chắn khoảng 0,4 ÷ 0,8 m/s Song chắn rác được nâng thả nhờ ròng rọc hoặc tời quay tay bố trí trong ngăn quản lý Hình dạng song chắc rác có thể là hình chữ nhật, hình vuông hoặc hình tròn Lưới chắn rác phẳng có cấu tạo gồm một tấm lưới căng trên khung thép Tấm lưới đan bằng các dây thép đường kính 1 ÷ 1,5 mm, mắt lưới 2 x 2 ÷ 5 x 5 mm Trong một số trường hợp, mặt ngoài của tấm lưới đặt thêm một tấm lưới nữa có kích thước mặt lưới 25 x 25 mm đan bằng dây thép đường kính 2 – 3 mm để tăng cường khả năng chịu lực của lưới Vận tốc nước chảy qua băng lưới lấy từ 0,15 ÷ 0,8 m/s Lưới chắn quay được sử dụng cho các công trình thu cỡ lớn, nguồn nước có nhiều Cấu tạo gồm một băng lưới chuyển động liên tục qua hai trụ tròn do một động cơ kéo Tấm lưới gồm nhiều tấm nhỏ nối với nhau bằng bản lề Lưới được đan bằng dây đồng hoặc dây thép không gỉ đường kính từ 0,2 ÷ 0,4 Mắt lưới kích thước từ 0,3 x 0,3 mm đến 0,2 x 0,2 mm Chiều rộng băng lưới từ 2 ÷ 2,5 m Vận tốc nước chảy qua băng lưới từ 3,5 ÷ 10 cm/s, công suất động cơ kéo từ 2 ÷ 5 kW
Nhiệm vụ của bể lắng là tạo điều kiện tốt để lắng các hạt cát kích thước lớn hơn hoặc bằng 0,2 mm và tỷ trọng lớn hơn hoặc bằng 2,6 để loại trừ hiện tượng bào mòn các cơ cấu chuyển động cơ khí và giảm lượng cặn nặng tụ lại trong bể lắng
Trong bể lắng ngang, quỹ đạo chuyển động của các hạt cặn tự do là tổng hợp của lực rơi tự do và lực đẩy của nước theo phương nằm ngang và có dạng đường thẳng Trường hợp lắng có dùng chất keo tụ, do trọng lực của hạt tăng dần trong quá trình lắng nên quỹ đạo chuyển động của chúng có dạng đường cong và tốc độ lắng của chúng cũng tăng dần Các bể lắng ngang thường được sử dụng khi lưu lượng nước lớn hơn 3000 m 3 /ngày đêm
Bể lắng ngang là bể lắng hình chữ nhật làm bằng gạch hoặc bê tong cốt thép Cấu tạo bể lắng ngang bao gồm bốn bộ phận chính: Bộ phận phân phối nước vào bể, vùng lắng cặn, hệ thống thu nước đã lắng, hệ thống thu xả cặn
Bể lắng đứng nước chuyển động theo phương thẳng đứng từ dưới lên trên, còn các hạt cặn rơi ngược chiều với chiều chuyển động của dòng nước từ trên xuống Bể lắng đứng thường có mặt bằng hình vuông hoặc hình tròn Ứng dụng cho trạm có công suất nhỏ (Q ≤ 5000 m 3 /ngđ)
Nước được chảy qua ống trung tâm ở giữa bể rồi đi xuống phía dưới qua bộ phận hãm làm triệt tiêu chuyển động xoáy rồi đi vào vùng lắng, chuyển động theo chiều đứng từ dưới lên trên Các hạt cặn có tốc độ lắng lớn hơn tốc độ chuyển động của nước tự lắng xuống, các hạt còn lại bị dòng nước cuốn lên trên, kết dính với nhau (trường hợp có sử dụng chất keo tụ) trở thành hạt có kích thước lớn dần, đến khi trọng lực đủ lớn, thắng lực đẩy của nước thì chúng sẽ tự lắng xuống
Bể lắng đứng được chia thành hai vùng: vùng lắng có dạng hình trụ hoặc hình hộp ở trên và vùng chứa, nén cặn có dạng hình côn ở phía dưới, cặn được đưa ra bể lắng thông qua hệ thống máng vòng xung quanh bể hoạc các ống máng có đục lỗ hình nan quạt, nước chảy trong ống hoặc trong máng với vận tốc 0.6 – 0.7 m/s Hiệu suất thấp hơn bể lắng ngang từ 10 – 20%
Bể lắng li tâm có dạng hình tròn, đường kính từ 5m trở lên Thường dùng để sơ lắng nguồn nước có hàm lượng cặn cao, Co > 2000 mg/l Áp dụng cho trạm có công suất lớn Q ≥ 30.000 m 3 /ngđ và có hoặc không dùng chất keo tụ
Nước được chuyển động theo nguyên tắc từ phía tâm bể ra phía ngoài và từ dưới lên trên Bể có hệ thống gạt bùn đáy nên không yêu cầu có độ dốc lớn nên chiều cao của bể chỉ cần khoảng 1.5 – 3.5m, thích hợp với khu vực có mực nước ngầm cao, bể có thể hoạt động liên tục vì việc xả cặn có thể tiến hành song song với quá trình hoạt động của bể Tốc độ của dòng nước giảm dần từ phía trong ra ngoài, ở vùng trong do tốc độ lớn nên các hạt cặn khó lắng hơn, đôi khi xuất hiện chuyển động khối Mặt khác, phần nước trong chỉ được thu bằng hệ thống máng vòng xung quanh bể nên thu nước khó đều Ngoài ra hệ thống gạt bùn cấu tạo phức tạp và làm việc trong điểu kiện ẩm ướt nên chóng bị hư hỏng
Bể lọc được dung để lọc một phần hay toàn bộ cặn bẩn có trong nước tùy thuộc vào yêu cầu đối với chất lượng nước của các đối tượng dùng nước Quá trình lọc nước là cho nước đi qua lớp vật liệu lọc với một chiều dày nhất định đủ để giữ lại trên bề mặt hoặc giữa các khe hở của lớp vật liệu lọc các hạt cặn và vi trùng có trong nước Hàm lượng cặn còn lại trong nước sau khi qua bể lọc phải đạt tiêu chuẩn cho phép ( ≤ 3 mg/l)
Sau một thời gian làm việc, lớp vật liệu lọc bị chít lại, làm tốc độ lọc giảm dần Để khôi phục lại khả năng làm việc của bể lọc phải thổi rửa bể lọc bằng nước hoặc gió, nước kết hợp để loại bỏ cặn bẩn ra khỏi lớp vật liệu lọc Bể lọc luôn luôn phải hoàn nguyên Chính vì vậy quá trình lọc nước được đặc trưng bởi thông số cơ bản: Tốc độ lọc và chu kỳ lọc Tốc độ lọc là lượng nước được lọc qua một đơn vị diện tích bề mặt của bể lọc trong một đơn vị thời gian (m/h) Chu kỳ lọc là khoảng thời gian giữa hai lần rửa lọc T (h)
Vật liệu lọc là bộ phận cơ bản của các bể lọc, nó đem lại hiệu quả làm việc và tính kinh tế của quá trình lọc Vật liệu lọc hiện nay được dùng phổ biến nhất là cát thạch anh tự nhiên Ngoài ra còn có tể sử dụng một số vật liệu lọc khác như: Cát thạch anh nghiền, đá hoa nghiền, than antraxit (than giấy), polime, … Vật liệu lọc phải đảm bảo các yêu cầu sau: Giá thành rẻ, dễ tìm, dễ vận chuyển; độ đồng nhất cao về thành phần; độ đồng nhất về kich thước hạt càng co càng tốt; có độ bền cơ học cao; có độ bền hóa học cao
2.1.3.2 Phân loại o Theo tốc độ lọc: Bể lọc nhanh, bể lọc chậm, bể lọc cao tốc o Theo chế độ dòng chảy: Bể lọc trọng lực, bể lọc áp lực o Theo chiều của dòng nước: Bể lọc xuôi, bể lọc ngược, bể lọc hai chiều o Theo số lượng lớp vật liệu lọc: Bể lọc một lớp, bể lọc hai lớp… o Theo cỡ hạt lớp vật liệu lọc: Bể lọc hạt nhỏ ( d < 0.4mm), hạt vừa ( d = 0.4 – 0.8mm), hạt thô ( d > 0.8mm)
2.1.3.3 Một số loại bể lọc
Theo nguyên tắc cấu tạo và hoạt động, bể lọc nhanh bao gồm bể lọc một chiều và bể lọc hai chiều
Nước từ bể lắng đưa vào lọc có thể đi qua lớp vật liệu lọc từ trên xuống ( lọc xuôi), từ dưới lên ( lọc ngược), hoặc cả hai chiều ( lọc hai chiều), qua hệ thống thu nước trong sau đó được chuyển sang bể chứa nước sạch
Xử lý nước bằng phương pháp hoá học
Bản chất của quá trình làm thoáng là hòa tan oxy từ không khí vào nước để oxy hóa sắt hóa trị II, mangan hóa trị II thành sắt hóa trị III, mangan hóa trị IV tạo thành các hợp chất hydroxyl sắt hóa trị III và hydroxyl mangan hóa trị IV
Có hai phương pháp làm thoáng:
- Đưa nước vào trong không khí: cho nước phun thành tia hay thành màng mỏng chảy trong không khí ở các dàn làm thoáng tự nhiên, hay cho nước phun thành tia và màng mỏng trong các thùng kín rồi thổi không khí vào thùng như ở các dàn làm thoáng cưỡng bức
- Đưa không khí vào nước: dẫn và phân phối không khí nén thành các bọt nhỏ theo dàn phân phối đặt ở đáy bể chứa nước, các bọt khí nổi lên, nước được làm thoáng
Hỗn hợp hai phương pháp trên: làm thoáng bằng máng tràn nhiều bậc và phun trên mặt nước
Clo là một chất oxy hóa mạnh, ở bất cứ dạng nào, nguyên chất hay hợp chất khi tác dụng với nước đều tạo ra phân tử axit hypoclorit HOC có tác dụng khử trùng rất mạnh Quá trình diệt vi sinh vật xảy ra qua hai giai đoạn Đầu tiên chất khử trùng khuếch tán xuyên qua vỏ tế bào vi sinh, sau đó phản ứng với men bên trong tế bào và phá hoại quá trình trao đổi chất dẫn đến sự diệt vong của tế bào Tốc độ của quá trình khử trùng được xác định bằng động học của quá trình khuếch tán chất diệt trùng qua vỏ tế bào và động học của quá trình phân hủy men tế bào Tốc độ của quá trình khử trùng tăng khi nồng độ của chất khử trùng và nhiệt độ nước tăng, đồng thời phụ thuộc vào dạng không phân ly của chất khử trùng, vì quá trình khuếch tán qua vỏ tế bào xảy ra nhanh hơn quá trình phân ly Tốc độ khử trùng bị chậm đi rất nhiều khi trong nước có các chất hữu cơ, cặn lơ lửng và các chất khử khác Ưu điểm:
- Khả năng đạt được hiệu quả khử trùng với chi phí thấp hơn tia cực tím hay ozone
- Có khả năng ngăn ngừa sự tái nhiễm vi sinh vật trong nước thải
- Phát huy hiệu quả trên hầu hết các loại vi sinh vật
- Có thể kiểm soát liều lượng một cách linh hoạt
Phản ứng đặc trưng là sự thủy phân của clo tạo ra axit hypoclorit và axit clohydric:
Cl2 + H2O ↔ HOCl + HCl Hoặc ở dạng phương trình phân ly:
Cl2 + H2O ↔ 2H + + OCl - + Cl Khi sử dụng clorua vôi làm chất khử trùng phản ứng sẽ là :
Ozone là một chất khí có màu ánh tím ít hòa tan trong nước và rất độc hại đối với con người Ở trong nước, ozone phân hủy rất nhanh thành oxy phân tử và nguyên tử Ozone có tính hoạt hóa mạnh hơn Clo, nên khả năng diệt trùng mạnh hơn Clo rất nhiều lần Thời gian tiếp xúc rất ngắn do đó diện tích bề mặt thiết bị giảm, không gây mùi vị khó chịu trong nước kể cả khi trong nước có chứa phenol.
Xử lý nước bằng phương pháp lý học
2.3.1 Khử trùng bằng phương pháp nhiệt Đây là phương pháp khử trùng cổ truyền Đun sôi nước ở nhiệt độ 1000C có thể tiêu diệt phần lớn các vi khuẩn có trong nước Chỉ trừ nhóm vi khuẩn khi gặp nhiệt độ cao sẽ chuyển sang dạng bào tử vững chắc Tuy nhiên, nhóm vi khuẩn này chiếm tỉ lệ rất nhỏ Phương pháp đun sôi nước tuy đơn giản, nhưng tốn nhiên liệu và cồng kềnh, nên chỉ dùng trong quy mô gia đình
2.3.2 Khử trùng bằng tia cực tím (UV)
Tia cực tím tác dụng làm thay đổi DNA của tế bào vi khuẩn, tia cực tím có độ dài bước sóng 254 nm có khả năng diệt khuẩn cao nhất Trong các nhà máy xử lý nước, dùng đèn thủy ngân áp lực thấp để phát tia cực tím, loại đèn này phát ra tia cực tím có bước sóng 253,7 nm, bóng đèn đặt trong hộp thủy tinh không hấp thụ tia cực tím,ngăn cách đèn và nước Đèn được lắp thành bộ trong hộp đựng có vách ngăn phân phối để khi nước chảy qua hộp, được trộn đều để cho số lượng đèn có độ dày khoảng 6 mm, năng lượng tiêu thụ từ 6000 đến 13000 microwatt/s Các loại đèn thủy ngân áp lực thấp sản xuất tia cực tím hiện nay có thể phát ra công suất 30000 microwatt/s, độ bền 3000 giờ đến 8000 giờ
Nhược điểm của thiết bị tia cực tím:
- Độ vẩn đục của nước và chất nhờn bám vào đèn có thể ngăn cản tia cực tím tác dụng vào vi khuẩn, do đó hiệu quả khử trùng thấp
LỰA CHỌN CÔNG NGHỆ XỬ LÝ NƯỚC CẤP
Cơ sở để lựa chọn công nghệ xử lý
Lựa chọn công nghệ xử lý nước phụ thuộc rất nhiều vào chất lượng và đặc trưng của nguồn nước, yêu cầu chất lượng nước cấp và công suất trạm nước cấp cần xử lý Hơn nữa, chất lượng của nguồn nước có thể thay đổi theo vị trí (điểm lấy nước cấp) và thời gian (các mùa trong năm), do vậy công nghệ xử lí nước và quá trình vận hành cũng sẽ thay đổi theo tính chất của nguồn nước thô Như vậy cần biết được chất lượng nước thô, so sánh với yêu cầu chất lượng nước sau xử lý để có thể lựa chọn công nghệ xử lý nước phù hợp, đưa ra kỹ thuật xử lý cụ thể, chọn hóa chất và tính toán liều lượng hóa chất cần dùng, tối ưu hóa điều kiện vận hành cho từng công đoạn và sắp xếp các bước xử lý cho phù hợp
Các chất bẩn có mặt trong nước với kích thước rất khác nhau, ứng với mỗi khoảng kích thước hạt cần có những biện pháp xử lí phù hợp Để có được sự lựa chọn phù hợp nhất cho quá trình xử lí cần phân tích chất lượng nước thô để xác định kích thước của các hạt có trong nguồn nước thô
Dựa vào các số liệu đã có, so sánh chất lượng nước thô và chất lượng nước sau xử lí để quyết định cần tách gì ra khỏi nước, chọn thông số chính về chất lượng nước và đưa ra kỹ thuật xử lí cụ thể, chọn hóa chất và liệu lượng hóa chất cần dùng, tối ưu hóa các điều kiện vận hành cho từng bước xử lí và sắp xếp các bước cho thật hợp lí.
Đề xuất công nghệ xử lý
3.2.1 Chất lượng nước đầu vào
Bảng 1 Chất lượng nước thải đầu vào
Chỉ tiêu Số liệu QCVN
01-1:2018/BYT Đơn vị pH 5,9 6 – 8,5 - Độ đục 4 2 NTU Độ màu 18 15 Co/Pt
Chất lượng nguồn nước mặt trên có độ đục và độ màu vượt quá quy chuẩn cho phép (QCVN 01-2018/BYT)
Hệ thống xử lý nước cấp sẽ tập trung xử lý độ màu vàđộ đục Công nghệ được quan tâm sẽ là: lắng - lọc
3.2.2 Sơ đồ công nghệ đề xuất
TÍNH TOÁN THIẾT KẾ CÁC CÔNG TRÌNH XỬ LÝ
Bể lắng đứng
Lưu lượng nước tính toán: Q = 5000 m 3 /ngày = 208,33 m 3 /h
Diện tích tiết diện ngang vùng lắng của bể lắng đứng:
Q: Lưu lượng nước tính toán (m 3 /h)
Vtt: Tốc độ tính toán của dòng nước đi lên (mm/s), chọn Vtt = 0,45 mm/s
Tốc độ này không được lớn hơn tốc độ lắng của cặn ghi trong bảng 6.9; điều 6.71
N: số bể lắng, chọn N = 5 bể
𝛽: hệ số kể đến việc sử dụng dung tích bể lấy trong giới hạn 1,3 - 1,5 (giới hạn dưới tỉ số giữa đường kính và chiều cao bằng 1, giới hạn trên tỉ số này là 1,5), chọn 𝛽 = 1,5 ứng với tỉ số D/H = 1,5
Chọn chiều cao vùng lắng H = 5 m
Diện tích ngăn phản ứng xoay hình trụ:
Trong đó: t: Thời gian lưu nước trong ngăn phản ứng lấy bắng 15 – 20 phút, chọn t = 15 phút (điều 6.66)
H: Chiều cao ngăn phản ứng lấy bằng 0,9 chiều cao vùng lắng, H = 4,5 m (điều 6.66)
Chiều cao vùng lắng tuỳ thuộc vào cao trình của dây chuyền công nghệ có thể lấy từ 2,6 - 5 m Tỷ số giữa đường kính bể lắng và chiều cao của vùng lắng lấy không quá 1,5 Đường kính bể lắng:
Vậy tỷ số # $ = %,"' ' = 1,45 < 1,5 đạt yêu cầu
Thời gian làm việc giữa 2 lần xả cặn:
Wc: Dung tích phần chứa cặn của bể
Trong đó: hn: Chiều cao toàn phần hình nón chứa cặn (m)
𝛼: Góc nghiêng phần nón so với mặt phẳng nằm ngang 𝛼 = 50 + − 55 + , chọn 𝛼 55 +
D: Đường kính bể lắng (m) d: Đường kính phần đáy hình nón, lấy bằng đường kính ống xã cặn 150 – 200 mm, lấy d = 180 mm = 0,18 m N: Số bể lắng đứng
𝛿: Nồng độ trung bình của cặn đã nén chặt, tính bằng g/m 3 tuỳ theo hàm lượng cặn trong nước và thời gian chứa cặn trong bể, lấy theo bảng 6.8, lấy 𝛿 = 15000 g/m 3 m: Hàm lượng cặn trong nước sau lắng, 10 – 12 mg/l, lấy m = 10 mg/l
C: Nồng độ cặn trong nước đưa vào bể lắng tính bằng g/m 3
Cn: Hàm lượng cặn trong nguồn nước đầu vào, Cn = 10 mg/l P: Liều lượng phèn tính theo sản phẩm không chứa nước, lấy P = 30 g/m 3 K: Hệ số với phèn sạch K = 0,5; Với phèn không sạch K = 1; Với sắt Clorua
K = 0,7; lấy K = 0,5 M: Độ màu nguồn nước đầu vào (CO – Pt), M = 18 Co – Pt V: Liều lượng vôi (nếu có) cho vào nước (mg/l)
Lượng nước dùng cho việc xả cặn bể lắng tính bằng phần trăm lưu lượng nước xử lý:
Trong đó: Kp – Hệ số pha loãng cặn, bằng 1,15 – 1,2, lấy Kp = 1,2 Đường kính ống trung tâm:
𝜋 ≈ 1,7 𝑚 Đường kính ống dẫn nước vào và ra khỏi bể:
Trong đó: v: Vận tốc nước vào và ra khỏi bể lấy từ 0,8 – 1 m/s, chọn v = 1 m/s = 3600 m/h Chọn ống dẫn nước Ddn = 300 mm Để thu nước đã lắng, dùng hệ thống máng vòng chảy tràn xung quanh bể và 6 máng răng cưa chảy tập trung vào máng chính
Diện tích mặt cắt ngang của máng vòng:
Q: Lưu lượng tính toán, Q = 208,33 m 3 /h = 0,058 m 3 /s n: Số máng vòng ứng với từng bể, n = 5 ứng với 5 bể lắng (mỗi bể 1 máng vòng) v: Vận tốc nước chảy trong máng, 0,5 – 0,6 m/s, lấy v = 0,5 m/s
Thiết kế máng vòng có diện tích (0,1 x 0,12) m 2
Lưu lượng nước trên mỗi máng răng cưa:
Tấm xẻ khe hình chữ Vcó góc đáy 90 0
Chiều cao chữ V chọn: h = 6,5 cm (quy phạm: 5 – 8 cm)
Chiều cao máng chọn: H = 15 cm (quy phạm: 15 – 16 cm)
Khoảng cách giữa các chữ V: 10 cm
Chiều cao mực nước trong khe chữ V chọn: 3 cm
Lưu lượng nước qua khe chữ V: 𝑞 / = 1,4 0,03 ".' = 2,18 10 12 𝑚 * /𝑠
Số khe cần thiết của 6 máng răng cưa: 𝑛 = 3 !
Số khe cho 1 máng: 46/6 = 7,67 chọn 8 khe
Bảng 2 Thông số thiết kế bể lắng đứng
Bể lọc nhanh
Lưu lượng đầu vào của bể: Q = 5000 m 3 /ngày = 208,33 m 3 /h
Chọn vật liệu lọc là cát thạch anh (bảng 6.11 điều 6.103):
• Đường kính nhỏ nhất: dmin = 0,5 mm
• Đường kính lớn nhất: dmax = 1,25 mm
• Đường kính hiệu dụng: d10 = 0,65 mm
• Hệ số không đồng nhất: K = 1,7
• Chiều dày lớp vật liệu lọc: 800 mm
• Tốc độ lọc ở chế độ làm việc bình thường: Vbt = 6 m/h
• Tốc độ lọc ở chế độ làm việc tăng cường: Vtc = 7,5 m/h
Tổng diện tích các bể lọc:
Thông số thiết kế Kết quả Đơn vị
Tiết diện ngang vùng lắng 39 m 2
Chiều cao vùng lắng 5 m Đường kính bể lắng 7,25 m
Chiều cao vùng chứa cặn 5 m
Góc nghiêng phần hình nón 55 độ Đường kính phần đáy hình nón 0,18 m Đường kính ống trung tâm 1,7 m Đường kính ống vào 0,3 m
Thời gian làm việc giữa 2 lần xả cặn 38 ngày
Dung tích phần chứa cặn của bể 49,4 m 3
Q: Công suất hữu ích của trạm, Q = 5000 m 3 /ngày
T: Thời gian làm việc của trạm trong 1 ngày đêm, T = 18 h
Vbt: Tốc độ lọc tính toán ở chế độ làm việc bình thường lấy theo bảng 6.11 và có tính đến vận tốc lọc tăng cường tính theo công thức (6 – 21), Vbt = 6 m/h a: Số lần rửa mỗi bể lọc trong 1 ngày đêm ở chế độ làm việc bình thường (điều 6.102), lấy a = 1
W: Cường độ nước rửa (bảng 6.13 điều 6.115), lấy W = 14 l/s.m 2 t1: Thời gian rửa (điều 6.115 và diều 6.124), lấy t1 = 0,1 h t2: Thời gian ngừng bể lọc để rửa (điều 6.102), lấy t2 = 0,35 h
Số bể lọc cần thiết:
Tốc độ lọc tính toán ở chế độ tăng cường:
→ Không phù hợp với tốc độ lọc tăng cường cho phép nên chọn số bể lọc N = 5 bể Diện tích mỗi bể lọc:
Chọn kích thước mỗi bể: chiều dài (L) x chiều rộng (B) = 5 x 2 m 2
Chiều cao toàn phần của bể lọc nhanh:
Trong đó: h1: Chiều cao lớp sỏi đỡ (Ghi chú 2 điều 6.110), lấy h1 = 500 mm h2: Chiều cao lớp vật liệu lọc (bảng 6.11 điều 6.103), lấy h2 = 800 mm h3: Chiều cao lớp nước trên mặt lớp vật liệu lọc (điều 6.106, ℎ * ≥ 2 𝑚), lấy h3
= 2,5 m h4: Chiều cao an toàn (điều 6.106, ℎ 2 ≥ 0,3 𝑚), lấy h4 = 0,5 m
Hệ thống dẫn nước rửa lọc
Cường độ nước rửa lọc: W = 14 l/s.m 2 (bảng 6.13 điều 6.115)
Lưu lượng nước rửa lọc của 1 bể:
Vận tốc dòng chảy trong đường ống dẫn nước rửa: V = 1,9 m/s (điều 6.120) Đường kính ống chính:
Khoảng cách giữa các ống nhánh: L = 0,25 m (điều 6.111)
Số ống nước nhánh của 1 bể lọc:
Lưu lượng nước chảy trong mỗi ống nhánh là:
16 = 0,00875 𝑚 * /𝑠 = 8,75 𝑙/𝑠 Chọn đường kính ống nhánh Dn = 75 mm, tốc độ nước chảy trong ống nhánh là:
Với ống chính là 300 mm, tiết diện ngang của ống chính là: Ω = 𝜋𝐷 "
Tổng diện tích các lỗ phải lấy bằng 0,35 – 0,4 tiết diện ống chính, lấy bằng 0,4 (điều 6.122):
𝜔 = 0,4 Ω = 0,4.0,08 = 0,028 𝑚 " Đường kính lỗ lấy từ 10 – 12 mm, lấy Dl = 10 mm (điều 6.124)
Tổng số lỗ trên đoạn ống nhánh: 𝑁 9 = < ;
Số lỗ trên 1 ống nhánh: 𝑛 9 = = / $ = 2+6 5> = 22,3 𝑙ỗ → 𝑙ấ𝑦 22 𝑙ỗ
Trên mỗi ống nhánh, các lỗ xếp thành 2 hàng so le nhau, hướng xuống phía dưới và nghiêng 1 góc 45 0 so với mặt phẳng nằm ngang [2]
Số lỗ trên mỗi hàng của ống nhánh: 22/2 = 11 lỗ
Khoảng cách giữa các lỗ: 𝑎 = ?1# ".5* = '1+,* ".55 = 0,21 𝑚 [2]
Chọn ống thoát khí có f32 mm đặt ở cuối ống chính, đặt cao hơn mực nước cao nhất trong bể lọc [1]
Hệ thống dẫn gió rửa lọc
Cường độ gió rửa lọc: W = 18 l/s.m 2 (điều 6.123)
Lưu lượng gió rửa lọc của 1 bể:
Vận tốc dòng chảy trong dường ống dẫn gió rửa: V = 15 m/s (điều 6.122) Đường kính ống chính:
Số ống gió nhánh của 1 bể lọc: lấy bằng số ống nước nhánh là 16 ống nhánh Lưu lượng gió trong mỗi ống nhánh là:
16 = 0,01125 𝑚 * /𝑠 = 11,25 𝑙/𝑠 Đường kính ống gió nhánh của bể:
𝜋 15 ≈ 0,03 𝑚 = 30 𝑚𝑚 Với ống chính là 120 mm, tiết diện ngang của ống chính là: Ω = 𝜋𝐷 "
Tổng diện tích các lỗ phải lấy bằng 0,35 – 0,4 tiết diện ống chính, lấy bằng 0,4 (điều 6.122):
𝜔 = 0,4 Ω = 0,4.0,01 = 0,004 𝑚 " Đường kính lỗ lấy từ 2 – 5 mm, lấy Dl = 4 mm (điều 6.122)
Tổng số lỗ trên đoạn ống nhánh: 𝑁 9 = < ;
Số lỗ trên 1 ống nhánh: 𝑛 9 = = / $ = *5% 5> = 19,8125 𝑙ỗ → 𝑙ấ𝑦 20 𝑙ỗ
Trên mỗi ống nhánh, các lỗ xếp thành 2 hàng so le nhau, hướng xuống phía dưới và nghiêng 1 góc 45 0 so với mặt phẳng nằm ngang [2]
Số lỗ trên mỗi hàng của ống nhánh: 20/2 = 10 lỗ
Khoảng cách giữa các lỗ: 𝑎 = ?1# ".5+ = '1+,5" ".5+ = 0,244 𝑚 [2]
Máng phân phối và thu nước rửa lọc
Bể có chiều dài 5 m , chọn mỗi bể bố trí 3 máng thu nước rửa lọc đáy hình tam giác
Lượng nước rửa thu vào mỗi máng:
W: Cường độ nước rửa lọc, W = 14 l/s.m 2 a: Khoảng cách giữa các máng, a = 1,67 m
Trong đó: a: Tỷ số giữa chiều cao của phần chữ nhật với nửa chiều rộng của máng, lấy bằng 1 – 1,5; lấy a = 1,5
K: Hệ số lấy bằng 2 đối với máng có tiết diện nửa tròn, bằng 2,1 đối với máng có tiết diện 5 cạnh; lấy K = 2,1
Chiều cao phần máng hình chữ nhật: 𝑎 = ' @
Chiều cao đáy hình tam giác: ℎ !B = A !
Chiều cao toàn phần của máng thu nước rửa:
Khoảng cách từ bề mặt lớp vật liệu lọc đến mép máng thu nước:
L: Chiều dày lớp vật liệu lọc, L = 0,8 m e: Độ giãn nở tương đối của lớp vật liệu lọc, lấy e = 45% (bảng 6.13 điều 6.115) Theo quy phạm, khoảng cách giữa đáy dưới cùng của máng dẫn nước rửa phải nằm cao hơn lớp vật liệu lọc tối thiểu là 100 mm (điều 6.124)
Chiều cao toàn phần của máng thu nước rửa là Hm = 0,53 m, vì máng dốc về phía máng tập trung i = 0,01; máng dài 2 m nên chiều cao máng ở phía máng tập trung là: 0,53 + 0,01.2 = 0,55 m [2]
Vậy khoảng cách từ bề mặt lớp vật liệu lọc đến mép máng thu nước phải lấy bằng:
∆𝐻 / = 0,66 + 0,1 = 0,76 𝑚 Khoảng cách từ đáy máng thu đến đáy máng tập trung:
Qm: Lưu lượng nước chảy vào máng tập trung , Qm = 0,047 m 3 /s g = 9,81 m/s 2
Khoảng cách giữa các máng sẽ là a = 5/3 = 1,67 m ( quy phạm không được lớn hơn 2,2 m)
Tổn thất áp lực khi rửa bể lọc nhanh
Tổn thất áp lực trong hệ thống phân phối bằng giàn ống lỗ khoan:
Trong đó: vc: Tốc độ ở đầu ống chính, vc = 1,8 m/s vn: Tốc độ ở đầu ống nhánh, vn = 1,74 m/s
𝜁: Hệ số sức cản, tính theo công thức sau:
Với kW = 0,4 là tỉ số giữa tổng diện tích các lỗ trên hệ thống phân phối và diện tích mặt cắt ngang của ống chính g = 9,81 m/s 2 Tổn thất áp lực trong lớp sỏi đỡ:
Lsđ: Chiều dày lớp sỏi đỡ, Lsđ = 200 mm = 0,2 m
W: Cường độ nước rửa lọc, W = 14 l/s.m 2
Tổn thất áp lực trong lớp vật liệu lọc:
Với kích thước hạt cát thạch anh có d = 0,5 – 1,25 mm; a = 0,76; b = 0,017 L: Chiều dày lớp vật liệu lọc, L = 800 mm = 0,8 m e: Độ giãn nở tương đối của vật liệu, e = 45%
W: Cường độ nước rủa bể lọc, W = 14 l/s.m 2
Tổn thất để phá vỡ kết cấu ban đầu của lớp vật liệu lọc: h = 2 m [2]
Tổn thất áp lực trong bể lọc:
Tỉ lệ lượng nước rửa so lượng nước vào bể lọc:
W: Cường độ nước rửa lọc, W = 14 l/s.m 2 f: Diện tích 1 bể lọc, f = 10 m 2 t1: Thời gian rửa 1 bể lọc, t1 = 0,1 h = 6 phút
Q: Lưu lượng cần xử lý, Q = 5000 m 3 /ngày = 208,33 m 3 /h
T0: Thời gian công tác của bể giữa 2 lần rửa
T: Thời gian làm việc trong 1 ngày của nhà máy, T = 18 h n: Số lần rửa bể lọc, n = 1 (điều 6.102) t1: Thời gian rửa lọc, t1 = 0,1 h (điều 6.115 và 6.124) t2: Thời gian xả nước lọc đầu, t2 = 0,2 h t3: Thời gian ngừng bể lọc để rửa, t3 = 0,35 h (điều 6.102)
Bảng 3 Thông số bể lọc nhanh
Thông số thiết kế Kết quả Đơn vị
Kích thước bể L x B = 5 x 2 = 10 m 2 Đường ống phân phối nước 0,3 m
Số máng thu nước rửa lọc 3 máng
Số ống phân phối nước rửa lọc 16 ống nhánh
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
Hiện nay, với sự tăng trưởng kinh tế nhanh chóng con người ngày càng quan tâm đến sức khoẻ vì thế nhu cầu sử dụng nguồn nước sinh hoạt ngày càng khắt khe hơn về chất lượng vì vậy nguồn nước được sử dụng cho sinh hoạt hiện nay được xử lý theo quy trình chặt chẽ phù hợp với QCVN 01-1:2018/BYT
Từ thực tiễn trên, các công nghệ xử lý nước sinh hoạt hiện nay ngày càng được chú trọng và cải tiến để đạt được hiệu quả cao nhất Quy trình công nghệ xử lý được thiết kế đơn giản nhưng với sự tiến bộ của khoa học và công nghệ, chất lượng nước sau xử lý được quản lý chặt chẽ và khắt khe hơn
Mặc dù những công nghệ xử lý hiện nay có những ưu điểm vượt trội so với trước nhưng vẫn còn một số khuyết điểm nhất định, nhóm mong rằng trong tương lai sẽ giúp phát huy triệt để những ưu điểm và khắc phục những khuyết điểm còn tồn tại
Một số kiến nghị của nhóm:
- Nâng cao chất lượng của các nhân viên và quản lý về mặt kiến thức để tránh rủi ro và có thể khắc phục được những sự cố bất ngờ trong quá trình vận hành
- Thường xuyên rà soát, kiểm tra, tiến hành quan trắc và đo đạt tại các trạm xử lý để đảm bảo chất lượng nước sau xử lý luôn nằm trong giới hạn cho phép của QCVN
- Nâng cao ý thức của người dân trong quá trình sử dụng nguồn nước, tránh để lãng phí và tiết kiệm nguồn tài nguyên nước.