Đồ Án Học Phần Xử Lý Nước Cấp.pdf

- _ Tuy hiện nay phân lớn nguồn nước cung cấp cho cư dân đô thị đã được xử lý tại các nhà máy nhưng vẫn còn nhiều vấn dé tìm an trong nước sinh hoạt hằng ngày ở những khu vực phát triển

- _ Tuy hiện nay phân lớn nguồn nước cung cấp cho cư dân đô thị đã được xử

lý tại các nhà máy nhưng vẫn còn nhiều vấn dé tìm an trong nước sinh hoạt hằng ngày ở những khu vực phát triển và đông dân này

-_ Cấp nước là một ngành thuộc cơ sở hạ tầng kỹ thuật đô thị, giữ vai trò quan

trọng đối với hoạt động sản xuất và sinh hoạt của xã hội Trong những năm

qua cùng với quá trình phát triển kinh tế xã hội, nhu cầu sử dụng nước sạch ngày một tang lên nhất là tại các đô thị Để đáp ứng nhu cầu sử dụng nước sạch, nhiều dự án mở rộng và xây dựng mới các nhà máy xử lý nước cấp

đã và đang được đầu tư với nhiều quy mô và công suất khác nhau

se MỤC TIỂU NGHIÊN CỨU

- _ Thiết kế hệ thống xử lý nước cấp công suất 50.000 m3/ngày đêm, đề tạo

một môi trường sinh hoạt thật tốt góp phân hạn chế những dịch bệnh nảy sinh do nước bị nhiễm bân hoặc do thiếu nước cho khu dân cư

- _ Chọn hệ thống xử lý nước mặt đạt tiêu chuẩn Việt Nam QCVN 02:2009 BYT Tính toán, thiết kế toàn bộ các công trình đơn vị và công trình phụ

trợ trong phương án chọn để đảm bảo đúng công suất được đặt ra

-_ Để xuất mô hình xử lý nước cấp bị ô nhiễm và quy trình thực hiện

® NỘI DUNG NGHIÊN CỨU

Xác định thành phần nguồn nước cần xử lý như: đệ đục, độ màu, pH, TDS,

nitrat, clorua, sắt, canxi (Ca)

Nghiên cứu các công nghệ xử lý nước dé áp

Đánh gía tinh kha thi việc thiết kế công nghệ xử lý

e® PHƯƠNG PHÁP THỰC HIỆN

- _ Phương pháp thu thập số liệu

- _ Phương pháp nghiên cứu lý thuyết

Nước đạt tiêu chuẩn nguyên chất, ở trạng thái tỉnh khiết hoàn toàn không

có mùi vị gì Nhưng nước chứa các thành phần chất khác thì không như vậy,

Mội trong các chỉ tiêu vật lý đánh giá chất lượng nước không thê bỏ qua,

đó là nhiệt độ Chỉ tiêu này được đo đạc vô cùng dễ dàng, cho kết quả cực kỳ

chính xác bằng nhiệt kẻ

e) Chất rắn trong nước

Bên trong nước có thể tồn tại chất rắn không tan Các bạn sẽ nhìn thấy rõ

ràng bằng mất thường Nhưng cũng có thể tồn tại chất rắn hòa tan, mắt

thường không thể nào nhìn thấy được

2 Chỉ tiêu hóa học

a Độ cứng

Độ cứng của nước được gây ra bởi các thành phần khoáng chất Mà chủ

yêu nhất là 2 loại Mg2+ và Ca2+ Độ cứng sẽ phân chia nước thành các loại

khác nhau

b Độ axit trong nước

Axit Cacbonic là loại chủ yếu nhất, tồn tại trong tat cả nguồn nước tự nhiên Ngoài

ra, còn có các loại khác như axIt sunftrIe, axIt vô cơ

Các bạn kiêm tra nồng độ axit trong nước thông qua phản ứng với dung dịch

kiểm Tiêu biểu là 2 loại dung dịch kiềm KOH va NaOH Don vi tính bằng

mdlg/I

Loại và nồng độ axit trong nước có ảnh hưởng trực tiếp đến sức khỏe hệ sinh thai

và con người sử dụng Vì thê, nó rât cân kiêm tra, kiêm soát cân trọng

c Các kim loại nặng

Thành phần, hàm lượng kim loại nặng trong nước là một tiêu chuân đánh

giá chất lượng nước quan trọng Các bạn không thê nào bỏ qua Bởi vì, khi

hệ sinh thái nói chung, con người nói riêng sứ dụng nguồn nước nhiễm thành phân các kim loại nặng, hàm lượng lớn qua ngưỡng cho phép sẽ vô cùng

nguy hiểm

d Các hợp chất hữu cơ khác

Trong nước, đặc biệt là nước thải có thé ton tai vô số loại chất hữu cơ khác nhau,

được phân chia làm 3 nhóm chính là:

+ Hop chat Phenol

+ Hop chat bao vệ thực vật

» - Hợp chất tây rứa

Các loại hợp chất hữu cơ trên nêu như không được xử lý đúng cách thì sẽ gây ô nhiễm môi trường nghiêm trọng Rất cần cảnh báo đến tất cả người dân

e Hàm lượng oxy hòa tan

Oxy hòa tan trong nước là một tác nhân cực kỳ quan trọng trong nhiều quá trình sinh hóa Hàm lượng oxy hòa tan trong nước đo bằng chỉ số 2O, thông qua 2 phương pháp:

5 - Đo điện cực oxI, sử dụng máy đo oxy

* Phan ung héa hoc

Do hàm lượng cảng cao chứng tỏ nước cảng nhiều rong tảo và chất hữu cơ, sẽ càng

nguy hiểm khi sử dụng

f Do pH

Khi dé cập đến các chỉ tiêu đánh giá chất lượng nước sinh hoạt, không thê bỏ qua

nông độ PH Thông thường tại nhà, nó sẽ được đo bằng máy do PHI, quỳ tím Tốt nhất, vẫn là các bạn mang mẫu nước đi kiểm tra tai co quan, tổ chức chuyên môn

Dựa vào PH còn có thể xác định thành phần cũng như hàm lượng các chat tổn tại trong

nước Cụ thẻ là:

Nông độ PH nước lớn hơn 7: Nước kiểm, chứa hàm lượng lớn các

chất carbonat, bicarbonat tồn tại ở dạng ion

+ Nong dé PH bang 7: Trung tính, chứng tỏ nước sạch Do tự nhiên có được hoặc sau xử lý bằng các phương pháp lọc

» - Nồng độ PH nước nhỏ hơn 7: Nước axit, chứa hàm lượng lớn các chất axit tồn tại

ở dạng 1on, tính ăn mòn cao

Nước dùng cho hoạt động sinh hoạt thường nhật của con người có tiêu chuẩn nồng độ

PH đao động 6.0 đến 8.5 Riêng nước ăn uống, nồng độ PH từ 6.5 đến 8.5 Nếu như

PH cao hơn hoặc thấp hơn thì đều gây ra những ảnh hưởng xấu

3 Chí tiêu sinh học

a Chỉ số BOD

Nhu câu oxi sinh hóa hay nhu cầu oxi sinh học thường viết tắt là BOD, là lượng oxi cần thiết để oxi hóa các chất hữu cơ có trong nước bằng các vi sinh vật ( chủ yếu là vi khuẩn) hoại sinh, hiểu khí Quá trình này được gọi là quá trình oxi hóa sinh học Quá trình này đòi hỏi thời gian dài ngày vì phải phụ thuộc vào bản chất của chất

hữu cơ, vào các chúng loại VSV, nhiệt độ nguồn nước, cũng như vào một số chất có độc tính trong nước Bình thường 70% nhu cầu oxi được sử dụng trong 5 ngày đầu, 20% trong 5 ngày tiếp theo và 99% ở ngày thức 20 và 100% ở ngày thứ 21

b Chỉ số COD

chí số này được dùng rộng rãi đề đặc trưng cho hàm lượng chất hữu cơ của nuwos và

sự ô nhiễm của nước tự nhiên

COD là lượng oxi cần thiết cho quá trình oxi hóa toàn bộ các chất hữu cơ có trong

mẫu nước thành CO2 và nước

COD va BOD déu la ede chỉ số định lượng chất hữu cơ trong nước có khả năng bị oxi hóa, nhưng 2 chỉ số nảy khác nhau về ý nghĩa COD cho thấy toàn bộ chất hữu cơ ( và

các nhóm vô cơ có tính khử) có trong nước bị oxi hóa băng tác nhân hóa học BOD chỉ

thê hiện các chấy hữu cơ dễ phân hủy sinh học, nghĩa là các chất hữu cơ có thé bị oxi hóa bởi các VSV có trong nước Do vậy, chỉ số COD luôn lớn hơn BOD va ti số COD:BOD bao giờ cũng lớn hơn I Tỉ số cảng cao, đặc biệt tới 3,4,5 có thê là trong nước bị nhiễm các chất độc có độc tính kìm hãm VSV phat triển và hoạt động hoặc gây chết Nhu vat, BOD sé rất thấp hoặc có khi gần tới không Do đó trong nhiều

trường hợp không thể suy từ COD ra BOD và ngược lại

e Chỉ số nito, photpho

Cần xác định tổng N, tổng P hoặc các dạng N - NH3, N - NO2,N - NO3 dé chọn phương án làm sạch các ion này hoặc cân đối dinh dưỡng trong kỹ thuật bùn hoạt tính

d Chỉ số vệ sinh

Trong nước thải , đặc biệt là nước thải sinh hoạt, nước thải bệnh viện, nước thải vùng

du lịch, địch vụ, khu chăn nuôi, nhiễm nhiều vi sinh vật có sẵn ở trong phân người

và phân súc vật Trong đó có thê có nhiều vi khuân gây bệnh, đặc biệt là về các bệnh đường tiêu hóa như tả, lị, thương hàn, các vi khuân gây ngộ độc thực phẩm Trong ruột người và các động vật có vú khác không kê lứa tuổi có những nhóm VSV

cư trú, chủ yêu là vi khuân Các nhóm vi khuẩn này thường có ở trong phân

II Tổng quan về phương pháp xử lý nước cấp

1 Khái quát về xử lý nước cấp:

Tùy theo mục đích sử dụng khác nhau như nước dùng cho ăn uống, nước phục vụ sinh hoạt hay nước dùng cho sản xuất, chất lượng nước cung cấp

phải đảm bảo đạt tiêu chuẩn theo các quy định khác nhau Vì các nguồn

nước trong tự nhiên như nước mặt hay nước ngầm không đảm bảo được các tiêu chuẩn nảy (do tính chất có sẵn của từng nguồn nước hay do tác động ô

nhiễm hiện nay) nên chúng ta cần phải tiễn hành quá trình xử lý nước cấp dé

loại bỏ các chất bân, các chất hòa tan trong nước, đảm bảo chất lượng nước sau xứ lý đạt yêu cầu cho từng mục đích sử dụng

2 Phân loại nước nguồn trong xử lý nước cấp

Phân loại theo nguồn nước đầu vào:

— Nguồn nước ngầm: nước giếng khoan,

— Nguồn nước mặt: nước sông, suôi, ao hô,

Phân loại theo mục đích sử dụng:

~ Nước cấp dùng cho mục đích ăn uống (tiêu chuân QCVN 01:2009/BYT)

~ Nước cấp dùng cho sinh hoạt (tiêu chuân QCVN 02:2009/BYT)

— Nước cấp dùng cho sản xuất: nước cấp cho sản xuất thực phẩm, bia rượu, nước giải khát, nước dùng cho lò hơi,

3 Các phương pháp xử lý nước cấp

Chất lượng nguồn nước có ý nghĩa quan trọng trong quá trình xử lý nước và ảnh hưởng tới việc chọn phương pháp, công nghệ xử lý nước cấp phù hợp Do vậy trong những điều kiện cho phép, cần chọn nguồn nước có chất lượng tốt nhất để có được

hiệu quả cao trong quá trình xứ lý cũng như tiết kiệm được chi phí đầu tư

Cơ sở đề lựa chọn công nghệ xứ lý nước dựa vào các yếu tổ sau:

« Chất lượng của nước nguồn (nước thô) trước khi xứ lý

« Chất lượng của nước yêu cầu (sau xử lý) tùy theo mục đích của đối tượng sứ dụng

« Công suất của nhà máy nước

« Điều kiện kinh tế kỹ thuật và quy mô đầu tư

Có 3 phương pháp xử lý nước cấp cơ bản:

- Phương pháp cơ học: Sử dụng các thiết bị Hồ chứa và lắng sơ bộ, song chan rác, lưới chan rac, bé lang, bé loc

* Phuong phap héa hoc: Dung phén lam chất cao tụ, dùng vôi dé kiềm hóa nước, cho

lo vào nước dé khứ trùng

- Phương pháp lý học: Dùng các tia vật lý đề khử trùng nước như tia tứ ngoại, sóng

siêu âm Điện phân nước biển để khử muối Khử khí CO2 hòa tan trong nước bằng

phương pháp làm thoảng

Phương pháp xử lý nước cấp sinh hoạt bằng cơ học

Ñe0 tu tạ0 bông (ăn

(UV TRÌNH HỬ LÝ NƯỚC CAP HIEU QUA

Hinh 1.1

CHƯƠNG 2: CÁC CÔNG TRÌNH TRONG XỬ LÝ NƯỚC

CÁP

I Hồ chứa và lang sơ bb

Chức năng của hồ chứa và lắng sơ bộ nước thô (nước mặt) là: tạo điều kiện thuận lợi cho các quá trình tự làm sạch (lắng bớt căn lơ lửng, giảm lượng vị

trùng) đo tác động của các điều kiện môi trường, thực hiện các phản ứng oxy hóa đo tác dụng của oxy hòa tan trong nước và làm nhiệm vụ điều hòa lưu

lượng giữa đòng chảy từ nguồn nước vào và lưu lượng tiêu thụ do trạm bơm nước thô bơm cấp cho nhà máy xử lý nước

II Bễ Lang

— Bề lắng có nhiệm vụ làm sạch sơ bộ trước khi đưa nước vào bê lọc để hoàn

thành quá trình làm trong nước Theo chiều dòng chảy, bể lắng được phân

thành: bê lắng ngang, bê lắng đứng, bê lắng lớp mỏng và bê lắng trong có lớp cặn lơ lửng

~— Trong bề lắng ngang, đòng nước thải chảy theo phương ngang qua bễ với vận tốc không lớn hơn 16,3 mm/s Các bê lắng ngang thường được sử dụng

khi lưu lượng nước lớn hơn 3.000 m3/ngày Đối với bê lắng đứng, nước

chuyên động theo phương thăng đứng từ dưới lên đến vách tràn với vận tốc

0,3-0,5 mm/s Hiệu suất lắng của bêlắng đứng thường thấp hơn bê lắng ngang

từ 10 đến 20%

— Bé lắng lớp mỏng có cầu tạo giống như bề lắng ngang thông thường, nhưng khác với bễ lắng ngang là trong vùng lắng của bễ lắng lớp mỏng được đặt

thêm các bản vách ngăn bằng thép không gỉ hoặc bằng nhựa Các bản vách

ngăn này nghiêng một góc 450 + 600 so với mặt phẳng nằm ngang và song

song với nhau Do có cầu tạo thêm các bản vách ngăn nghiêng, nên bề lắng

lớp mỏng có hiệu suất cao hơn so với bê lắng ngang Diện tích bê lắng lớp

mỏng giảm 5,26 lần so với bê lắng ngang thuần túy

— Bề lắng trong có lớp cặn lơ lửng có ưu điểm là không cần xây dựng bề phản

ứng, bởi vì quá trình phân ứng và tạo bông kết tủa xảy ra trong điều kiện keo

tụ tiếp xúc, ngay trong lớp cặn lơ lửng của bê lắng Hiệu quả xử lý cao hơn

các bê lắng khác và tốn ít diện tích xây dựng hơn Tuy nhiên, bé lắng trong có cầu tạo phức tạp, kỹ thuật vận hành cao Vận tốc nước đi từ dưới lên ở vùng

Hình 2.2 IIL Bé loc

— Bé lọc được dùng để lọc một phan hay toan bé can ban cé trong nuéc thy

thuộc vào yêu cầu đối với chất lượng nước của các đối tượng dùng nước Quá

trinh lọc nước là cho nước đi qua lớp vật liệu lọc với một chiều dày nhất định

đủ đề giữ lại trên bề mặt hoặc giữa các khe hở của lớp vật liệu lọc các hạt cặn

và vị trùng có trong nước Sau một thời gian làm việc, lớp vật liệu lọc bị chít

lai, lam tăng tôn thất áp lực, tốc độ lọc giảm dẫn Đề khôi phục lại khả năng làm việc của bể lọc, phải thôi rửa bê lọc bằng nước hoặc gió, nước kết hop dé loại bỏ cặn bản ra khỏi lớp vật liệu lọc Tốc độ lọc là lượng nước được lọc

qua một đơn vị diện tích bề mặt của bề lọc trong một đơn vị thời gian (m/h) Chu ky lọc là khoảng thời gian giữa hai lần rửa bể lọc T (h)

- Đề thực hiện quá trình lọc nước có thể sử dụng một số loại bễ lọc có

nguyên tắc làm việc, cầu tạo lớp vật liệu lọc và thông số vận hành khác nhau Thiết bị lọc có thê được phân loại theo nhiều cách khác nhau: theo đặc tính

như: lọc gián đoạn và lọc liên tục; theo dạng của quá trình như làm đặc và lọc

trong: theo áp suất trong quá trình lọc như lọc chân không (áp suất 0,085

MPa), loc ap lye (tir 0,3 dén 1,5 MPa) hay lọc đưới áp suất thủy tĩnh của cột chất lỏng:

— Trong các hệ thống xử lý nước công suất lớn không cần sử đụng các thiết bị lọc áp suất cao mà dùng các bễ lọc với vật liệu lọc dang hat Vật liệu lọc có

thé sử dụng là cát thạch anh, than cốc, hoặc sỏi nghiền, thậm chí cả than nâu hoặc than gỗ Việc lựa chọn vật liệu lọc tùy thuộc vào loại nước thải và điều

kiện địa phương Quá trình lọc xảy ra theo những cơ chế sau:

+ Sang loc dé tách các hạt rắn hoàn toàn bằng nguyên lý cơ học; + Lắng trọng

lực;

+ Giữ hạt rắn theo quan tinh;

+ Hấp phụ hóa học;

+ Hap phy vat ly;

+ Qua trinh dinh bam;

+ Quá trình lắng tạo bông

~ Thiết bị lọc với lớp hạt có thê được phân loại thành thiết bị lọc chậm, thiết

bị lọc nhanh, thiết bị lọc hở và thiết bị lọc kín Chiều cao lớp vật liệu lọc

trong thiết bị lọc hở dao động trong khoảng 1-2 m và trong thiết bị lọc kín từ 0,5— 1m

Vòi phun mưa | I

(NGĂN PHẢN ỨNG CƠ KHÍ )BỂ LỌC KHÔNG VAN TỰ RỬA (§)NGĂN CHỨA NƯỚC RỬA LỌC

(@BỀ LẮNG LAMEN (ĐỒNG XI PHÔNG (@ỐNG THU NƯỚC SẠCH

Bảng 2.1 Các loại bê lắng

ae - : " Áp dụng cho những trạm có

Bề lăng ngang | Hiệu quả lăng tôt hơn so với L., Coa,

Tiết kiệm | céng trinh don vi

(không cân xây dựng bê phản

ứng )

Hiệu quả xử lý cao hơn các bê

Đời hỏi độ ổn định cao về lưu lượng và nhiệt độ

đáy bể có độ đốc nhỏ hơn so _ | thụ nước bằng hệ thống máng

với bê lắng đứng nên chiều cao vòng xung quanh bể nên thu

Bê ly tâm công tác nhỏ Thích hợp xây | nước không đều

dựng ở những khu vực có mực

nước ngâm cao Hệ thống gat bun co cấu tạo

phức tạp làm việc trong điều kiện âm trớt nên chóng hư hỏng

điện năng, giúp người dùng

tiết kiệm chi phi vận hành

Không tến nhiều diện tích và | được tỷ lệ nước một cách tuần

Hoạt động dựa trên nguyên lý

Không thường xuyên điều chỉnh

hoàn hay cường độ khuấy trộn

Un điềm : bê trộn đứng phù hợp với

việc hòa trộn vôi sữa

- Có hiệu suất lắng tốt, ít bị ảnh hưởng do biến động bởi lưu

-_ Có công suất xử lý cao, chế độ

làm việc ôn định, chiều dài xây

- _ Bê lắng được xây dựng liền khối

với các ngăn tách khí và bê phản

Nhược điểm : có diện tích bề mặt

lắng lớn, hiệu suất lắng phụ thuộc vào

bê lắng cần có sự chính xác cao

Do công xuất xử lý lớn nên chất lượng nước ra cuối bể lắng thường mang theo cặn ra ngoài

theo phương áH Ì cho trạm xử lí

CHƯƠNG 3: TÍNH TOÁN VÀ THIẾT KẾ CÁC CÔNG

TRÌNH TRONG SƠ ĐÔ

I TAI LIEU THUYET KE:

¢ Sé6 liệu ban đầu: (Các chỉ tiêu về chất lượng nước nguồn)

IL Tính toán và thiết kế trạm xử lý đã cho

1 Quá trình xử lý nước đầu vào

-_ Nước nguồn được lây từ nước mặt có đồ màu và hàm lượng căn tương đổi

cao

® Xác định lượng hóa chất đưa vào:

L, =4 =(mg ' l)

Trong đó : Ly : Hàm lượng phèn cần thiết dùng để keo tụ (mg/1)

M: 55 - Độ màu của nước nguồn

L, =4V¥55 =32,2S5mg / 1)

Xác định theo bảng 6.3/2006 với hàm lượng cing 1a 1600 -> “= 80 mg/l

Theo hàm lượng cặn lơ lửng ban đầu: C„„.° = 1600 mpg/1 Từ hàm lượng cặn ta tra bảng 6.3

(TCVN 33 : 2006 ) chọn liều lượng phèn L„ = 90 mg/1

So sánh 2 liều lượng phén P,! va P,” ta thay P,'= P»=> Chọn liều

luong phén dé keo ty la Pp = 90 mg/l va su dung phén nhém loai Poly Aluminium chloride (con gọi là PAC) vì hiện nay PAC được sản xuất với số lượng lớn và được sử dụng rộng rãi ở các nước tiên tién dé thay thế cho phèn nhôm sunfat trong xử lý nước thải và nước sinh hoạt

Hóa chất PAC có nhiều ưu điểm so với phèn nhôm sunphat đối với quá trình keo tụ lắng Như hiệu quả lắng trong cao hơn 4-5 lần, thời gian keo tụ nhanh, ít làm biến động độ PH của nước, không cần hoặc dùng rất

ít chất hỗ trợ, không cân các thiết bị và thao tác phức tạp, không bị đục khi dùng thiếu hoặc thửa phèn

Khả năng loại bỏ các chất trong nước(đặc biệt các chất hữu cơ hòa tan và không hòa tan cùng kim loại nặng) tốt hơn Do đó, chỉ cần dùng lượng ít hơn lượng phèn nhôm thông thường trong cùng điều kiện

Có thê được vận chuyển, cất giữ và định lượng dé dang, co thé hoa tan vào nước với bất ky ty 1é nao, co nhiều Al203 hoat tinh sunfat nhôm,

do đó các bê hóa chất sẽ nhỏ hơn

- Hàm lượng cặn lớn nhất sau khi cho hóa chất vào:

C =C '+0,25xM+K

Trong d6: : Cmax’ = 1600 mg/l — Ham long can Io himg ban dau trong nude nguén

M=65 - Độ màu của nước nguồn;

Pp = 90 mg/l - Luong phén diva vào xử lý;

K =0,55 - Hệ số kể đến độ tinh khiết của phèn

nhôm

=> C„„„ = 1600 + 0,25*65 + 0,55*90 = 1665,75 (mg/l) :

Nước đục

® Dựa vào các kết qua tính toán được và mẫu xét nghiệm nước nguồn:

+ Lưu lượng nước tính toán: 50.000 (mỶ/ng.đ)

+ Hàm lượng cặn lơ lửng trong nước: 600 mg/l

s - Xác định lượng vôi cần thiết để kiềm hóa trong quá trình keo tụ

Trong đó:

+L„ : Hàm lượng chất kiềm hóa (mg/1)

+L„ : Hàm lượng phèn cần thiết dùng đề keo tụ (mg/l)

+ei,e; : Trọng lượng của chất kiềm hóa và của phèn (mg/mgđl) Chọn e¡= 40 (Đối với NaOH) và