thiết kế hệ thống xử lý nước cấp cho khu dân cư phường thạnh lộc, quận 12 , thành phố hồ chí minh công suất 750 m3ngày đêm (da)

TÍNH CẤP THIẾT CỦA ĐỀ TÀI : Phường Thạnh Lộc , Quận 12 là một trong những vùng có mức độ phát triển công nghiệp cao, gần các khu công nghiệp lớn.Dân cư chủ yếu sử dụng nguồn nước từ các

NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

Hồ Chí Minh ,ngày…… , tháng………, năm 2011.

TS.Đặng Viết Hùng

GVHD : TS Đặng Viết Hùng

NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

Hồ Chí Minh ,ngày…… , tháng………, năm 2011.

GVHD : TS Đặng Viết Hùng

LỜI CẢM ƠN

Lời đầu tiên em không có gi hơn ngoài lòng biết ơn vô cùng đến các thầy cô khoa môi trường của Trường Đại Học Kỹ Thuật Công nghệ TP.HCM đã tận tâm chỉ dạy em trong thời gian học tập tại trường

Luận văn tốt nghiệp đối với em mang ý nghĩa vô cùng to lớn và quan trọng trong cả cuộc đời và sự nghiệp sau này của em

Để hoàn thành luận văn này em xin trân trọng biết ơn thầy Đặng Viết Hùng đã tận tâm chỉ bảo , bổ túc cho em những kiến thức vô cùng quý báu trong thời gian qua

Em xin chân thành cảm ơn các bạn bè đã động viên chia sẽ trong suốt quá trình học tập.Tuy nhiên trong quá trình làm luận văn không tránh khỏi những thiếu sót mong các thầy

cô ,bạn bè góp ý kiến ,sửa chửa …

em xin chân thành cảm ơn!

GVHD : TS Đặng Viết Hùng

TÓM TẮT Luận văn có tiêu đề :Thiết kế hệ thống xử lý nước cấp cho khu dân cư Phường Thạnh Lộc

Quận 12 , Thành phố Hồ Chí Minh công suất 750 m 3 /ngày đêm.Được trình bày qua 8

chương với các nội dung sau :

 Tổng quan về khu dân cư Phường Thạnh Lộc và nhu cầu cấp nước

 Lựa chọn nguồn nước và công nghệ xử lý nước cấp

 Đề suất và lựa chọn quy trình công nghệ xử lý phù hợp

 Tính toán kích thướt các công trình thiết bị

 Khái toán giá thành đầu tư hệ thống và chi phí xử lý cho một m3 nước

 Đưa hệ thống vào hoạt động và quản lý vận hành hẹ thống

 Kết luận và kiến nghi

 Thực hiện các bảng vẽ thiết kế chi tiết

GVHD : TS Đặng Viết Hùng

MỤC LỤC

Lời cảm ơn………

Tóm tắt nội dung đồ án………

Mục lục……….

Danh mục bảng………

Danh mục hình………

Danh mục từ viết tắt………

CHƯƠNG 1 : MỞ ĐẦU 1.1. Đặt vấn đề 1.2. Tính cấp thiết của đề tài 1.3. Nhiệm vụ của đồ án 1.4. Nội dung đồ án CHƯƠNG 2 : TỔNG QUAN KHU VỰC THIẾT KẾ 2.1 Điêù kiện tự nhiên 2.2 Điều kiện kinh tế xã hội 2.3 Điều kiện địa chất công trình – địa chất thuỷ văn khu vực nghiên cứu 2.4 Hiện trạng cung cấp và sử dụng nước trong khu vực

CHƯƠNG 3 : TỔNG QUAN NGUỒN NƯỚC VÀ CÔNG NGHỆ XỬ LÝ NƯỚC NGẦM

3.1 Tổng quan nguồn nước

3.2 Tổng quan các công nghệ xử lý nước ngầm

3.3 Tổng quan các phương pháp xử lý nước ngầm

CHƯƠNG 4 : LỰA CHỌN CÔNG NGHỆ XỬ LÝ

4.1 Chất lượng nước đầu vào

4.2 Tiêu chẩn cấp nước đầu ra

4.3 Yêu cầu thiết kế

4.4 Đề suất công nghệ

CHƯƠNG 5 : TÍNH TOÁN CÁC CÔNG TRÌNH ĐƠN VỊ

5.1 Giếng khoan

5.2 Tháp làm thoáng

5.3 Bể lắng ngang

5.4 Bể lọc nhanh

5.5 Bể chứa nước sạch

5.6 Khử trùng

5.7 Tính bơm cấp I

5.8 Hệ thống điều khiển

5.9 Đường ống công nghệ

GVHD : TS Đặng Viết Hùng

5.10 Bố trí mặt bằng hệ thống

CHƯƠNG 6 : KHÁI QUÁT GIÁ THÀNH

6.1 Dự toán phần xây dựng và thiết bị

6.2 Suất đầu tư cho 1m3 nuớc cấp

6.3 Chi phí cho 1m3 nuớc cấp

6.4 Phân tích lợi ích kinh tế

CHƯƠNG 7: QUẢN LÝ VÀ VẬN HÀNH HỆ THỐNG

7.1 Đưa hệ thong vào hoạt động

7.2 Thao tác vận hành hang ngày

7.3 Kiểm soát thông số vận hành

DANH MỤC BẢNG

Bảng 2.1 : Địa chất công trình

Bảng 3.1 :Một số điểm khác nhau giữa nước ngầm và nước mặt

Bảng 3.2:quá trình xử lý nước ngầm

Bảng 3.3:Phân loại nước ngầm theo hàm lượng sắt

Bảng 4.1 : Kết quả phân tích chất lượng nước

Bảng 4.2 Hằng số phân li bậc nhất của axic cacbonic

Bảng 5.1: Các thông số chuẩn của tháp làm thoáng Rinki

DANH MỤC HÌNH

Hinh 3.1:Sơ đổ xử lý nước ngẩm có chất lượng nước nguổn loại A theo tiêu chuẩn TCXD

233:1999

Hinh 3.2 :Sơ đổ 2:Dủng để xử lý nước ngẩm có chất lượng loại B.

Hình 3.3 :Dùng để xử lý nước ngầm có hàm lượng sắt cao , sắt ở dạng hoà tan trong các phức

chất hữu cơ , kết hợp khử mangan , tiêu chuẩn nguồn loại C

Hình3 4 :Sơ đồ công nghệ xử lý nước ngầm tại Phường Hiệp Bình Chánh , Quận Thủ Đức ,

Thành Phố hồ Chí Minh, công suất 400m3/ngày đêm

Hình 3.5 :Sơ đồ công nghệ xử lý nước ngầm tại Xã Hưng Long , Huyện Bình Chánh , Thành

Phố hồ Chí Minh, công suất 800m3/ngày đêm

Hình3 6 :Sơ đồ công nghệ xử lý nước ngầm nhiễm sắt cao (40 – 60mg/l ) tại Xã Phước

DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT

QCVN : Quy chuẩn Việt Nam

TCXDVN : Tiêu chuẩn xây dựng Việt Nam

1.1. ĐẶT VẤN ĐỀ :

Thành phố Hồ Chí Minh là vùng kinh tế trọng điểm của phía Nam.nơi có ngành công nghiệp phát triển cao, dân cư đông đúc Mặc dù đã có những nhà máy nước lớn nhưng vẫn không đủ cung cấp nước sạch cho người dân nhất là vào mùa khôvào khoảng tháng

11 đến tháng 5 năm sau.Nhiều nơi người dân phải sử dụng nước chưa qua sử lý , bị ô nhiễm nặng hoặc mua nước chở bằng ghe hay xe tải với giá thành rất cao

Nhu cầu sử dụng nước của con người không ngừng tăng lên Vì vậy ,việc cung cấp nước sạch đạt yêu cầu về tiêu chuẩn an toàn vệ sinh cho con người là một vấn đè hết sức quan trọng được đặt ra cho các ngành các cấp

1.2. TÍNH CẤP THIẾT CỦA ĐỀ TÀI :

Phường Thạnh Lộc , Quận 12 là một trong những vùng có mức độ phát triển công nghiệp cao, gần các khu công nghiệp lớn.Dân cư chủ yếu sử dụng nguồn nước từ các giếng đào hoặc các giếng khoang nông , nguồn nhiễm bẩn cao do hệ thống nước thải sinh hoạt và công nghiệp không được xử lý tốt, không đảm bảo cho nhu cầu sinh hoạt.Chính do nhu cầu cấp thiết trên “thiết kế hệ thống xử lý nước cấp cho khu dân cư phường Thạnh Lộc , Quận 12 , TP.HCM “ là một đề tài cần thiết phụ vụ cho nhu cầu sinh hoạt của người dân

1.3. NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN :

Thiết kế hệ thống xử lý nước cấp công xuất 750 m3/ngày đêm cho khu dân cư Phường Thạnh Lộc , Quận 12 ,TP.HCM

1.4. NỘI DUNG ĐÒ ÁN :

- Thu thập số liệu phụ vụ cho thiết kế

- Phân tích số liệu để tính toán thiết kế

- Đề suất công nghệ xử lý

- Tính toán các công trình đơn vị

- Khái toán giá thành

- Thực hiện các bảng vẽ

 Mặt bằng trạm xử lý

 Mặt cắt dọc các công trình theo coa trình mực nước

 Chi tiết các công trình đơn vị

GVHD : TS Đặng Viết Hùng

CHƯƠNG 2 : TỔNG QUAN KHU VỰC THIẾT KẾ

2.1 ĐIỀU KIỆN TỰ NHIÊN:

GVHD : TS Đặng Viết Hùng

 106 đô 40 phút đến 106 độ 40 phút 15 giây :kinh độ đông

- Ranh giưới và vị trí địa lý của phường Thạnh Lộc :

 Phía bắc giáp với xã Nhị Bình huyện Hóc Môn

 Phía nam giáp với phường An Phú Đông , quận 12

 Phía đông giáp với song Sài Gòn

 Phía tây giáp với phường Tân Thới Hiệp , quận 12

• Khí hậu ôn hoà không quá nóng cũng không quá lạnh Chênh lệch nhiệt độ giữa tháng cao nhất và tháng thấp nhất là 2,30C

 Lượng mưa:

• Thạnh Lộc có hai mùa : mùa mưa từ tháng 5 đến tháng 10 , mùa khô từ tháng 11 đến tháng 4 năm sau Mưa nhiều vào tháng 8 -9 và tháng 1 – 2 hầu như không có mưa

• Tổng lượng mưa trong năm 2009 là 1,984mm cao nhất là 349mmvào tháng 9 và thấp nhất là tháng 1 không có mưa

 Gió : gồm 3 hướng gió chính

• Gió nam và đông nam vào tháng 2 – 5 vận tốc trung bình Vtb =1,5 – 2,5 m/s

• Gió tây và tây nam vào tháng 6 -9 vận tốc trung bình Vtb = 1,5 - 3m/s

• Gió đông bắc vào tháng 10 -11 vận tốc trung bình Vtb = 1 – 1,5m/s

 Lượng bốc hơi :

GVHD : TS Đặng Viết Hùng

Luợng bốc hơi trung bình hàng năm là1.169mm , cao nhất là 1.223,3 mm , nhỏ nhất 1.136mm So với lượng mưa , bốc hơi sấp xỉ 60%.

 Độ ẩm :

Độ ẩm trung bình 76,3% , cao nhất là 100%(tháng 11) , thấp nhất là 33% (tháng 1).Mùa mưa độ ẩm từ 74 – 89% , mùa khô độ ẩm thấp từ 67 – 73%

 Số giờ nắng :

Số giờ nắng trung bình 5,2 giờ/ngày , số giờ nắng cao nhất là các tháng mùa khô (cao nhất là tháng 3,4 :7,1 giờ/ngày) , tháp nhất là vào các tháng mùa mưa (thấp nhất

là tháng 12 : 3,9 giơ/ngày)

 Mạng lưới thuỷ văn :

Hệ thống song chính là song Sài Gòn và vô số kênh rạch chằng chịt

2.2 ĐIỀU KIỆN KINH TẾ XÃ HỘI :

- Về công nghiệp : chủ yếu là cơ khí sửa chửa

- Về du lịch :trên địa bàn có nhiều khu di tích nổi tiếng giúp cho ngành kinh doanh du lịc có cơ hội phát triển

- Về kinh tế vuờn : chủ yếu trồng mai , lài , lan , cây màu

• Nguồn cấp nước chủ yếu ở đây là các trạm bơm cấp nứoc tập trung công suất

từ 500 – 1000m3/ngày.đêm do hai đơn vị cấp nước của thành phố là Trung Tâm Nước Sinh Hoạt và Vệ Sinh Môi Trường Nông Thôn trực thuộc Sở Nông Nghiệp Và Phát Triển Nông Thôn và công ty cấp nước ngoại thành trực thuộc công ty SAWACO

• Ngoài ra còn có một số nguồn nước khác của hệ thống tư nhân và các hộ tự khoan nhưng thường không đạt tiêu chuẩn

Hiện nay kinh tế phát triển hơn trước làm cho cơ sở hạ tầng của quận 12 đượpc nâng lên rõ rệt trong đó có phường Thạnh Lộc.Các tuyến đường giao thông đã được mở rộng , nâng cấp như quốc lộ 1A , Nguyễn Oanh ,Hà Huy Giáp …,bến xe Ngã Tư Ga cũng góp phần quan trọng trong hệ thống giao thông vùng.

2.3 ĐIỀU KIỆN ĐỊA CHẤT CÔNG TRÌNH – ĐỊA CHẤT THUỶ VĂN KHU VỰC

NGHIÊN CỨU:

2.3.1 Địa chất công trình:

Theo kết quả khảo sát địa chất do XÍ NGHIỆP TƯ VẤN XÂY DỰNG thuộc CÔNG TY XÂY DỰNG VÀ ĐẦU TƯ thực hiện , địa chất tiêu biểu tại vị trí xây dựng trạm như sau:

2 SC 2,8 Cát nhuyễn lẫn đất sét ,màu xám vàng , bời rời

3 SM 7,0 Lớp mặt , cát trung đến nhuyễn lẫn đất bột , màu xám

4 CL 1.3 Đất sét lẫn đất bột và cát , màu nâu xám , độ dẽo

trung bình , rất cứng

2.3.2 Địa chất thuỷ văn :

Theo kết quả điều tra địa chất thủy văn của liên đoàn địa chất thủy văn và địa chất công trình Miền Nam , trong trầm trích bờ rời Kainozoi vùng TP,HCM có 4 phân vị chứa nước chủ yếu :

 Tầng chứa nước trong trầm tích bờ rời nguồn gốc Holocen (Q IV ):

Trầm tích holocen có nhiều nguồn gốc khác nhau : đầm lầy biển ,đầm lầy sông , đầm lầy sông – sông biển… , phân bố rộng rãi trên TP.HCM Thành phần lọc chủ yéu là bùn sét , bùn pha sét , bùn cat pha với với một ít chất hữu cơ Bề dày của trầm tích từ 5 – 15m , có nơi dày đến 20m , với khả năng chứa nước thấp Nước chứa trong các thành tạo này tồn tại trong các lỗ hỗng cát , cát pha.Nguồn gốc phổ cập là do nước mưa rơi tại chổ xâm nhập từ các kênh rạch , nước có thành phần clỏua bicarbonate – sunfat , tổng độ khoáng hoá cao , không có giá trị cho ăn uống

và tưới

 Tầng chứa nước lỗ rổng – trầm tích bờ rời nguồn gốc Pleistocen (Q I-III )

- Tầng chứa nước nầy nằm ngay dưới tầng chứa nước trong trầm tích bờ rời nguồn gốc Holocen (QIV) Chiều dày của lớp QI-III từ 10m ở Bắc Củ Chi , Thủ Đức đến

GVHD : TS Đặng Viết Hùng

30m ở Hoc Môn.Nóc của tầng chứa nước này có nhiều trường hợp là bề mặt phong hóa Laterit nhiều nơi bị sét hoá cứng hoặc dẻo quánh , lớp vỏ này không phải là lớp cách nước hoàn chỉnh , bởi bề mặt lồi lõm không liên tục tạo thành các cửa sổ lưu thông nước từ trên xuống Thành phần chính của các cở hạt khác nhau , phần còn lại là sét sạn sỏi , đôi khi gặp lớp kẹp mỏng hoặc thấu kính cách nước Nước của tầng này được lưu trữ trong khe hở của hạt có nguồn gốc sông – sông biển hỗn hợp.

- Qua khảo sát một số giếng thăm ở khu vực thăm dò tầng chứa nước QI-III có độ sâu từ 45 - 100m

 Tầng chứa nước lỗ rổng – vỉa trầm tích bờ rời nguồn gốc Pliocen (N 2 2 )

- Tầng chứa nước này phân bố rộng ở thành phố HCM , tầng có áp lực yếu , phủ lên trên các lớp cách nước hoặc thấm nước yếu Thành phần đất đá bao gồm cát với các cở hạt khác nhau , chủ yếu là hạt trung (0,25-0,5mm) chiếm ưu thế, tuy nhiên có trường hợp cát hạt lớn , thô , san sỏi.Tầng chứa nước được ngăn cách với tầng trên bởi một lớp sét , đôi khi sen lẫn hoặc bị thay thế bởi một lớp sét pha có bề dày khoảng 10 – 20m , có nơi lên đến 50m

- Qua khảo sát một số giếng thăm ở khu vực thăm dò tầng chứa nước N2

2.4 HIỆN TRẠNG CUNG CẤP VÀ SỬ DỤNG NƯỚC TRONG KHU VỰC :

Chương trình sử dụng nước sạch nông thôn ở thành phố được phát triển năm 1997.Do đặc điểm của khu vực nghiên cứu là đân cư phân tán trên địa bàn rộng nên hệ thống cấp nước của thành phố hầu như không có Khắc phục tình trạng này thành phố đã dành nguồn vốn ngân sách để phát triển giéng lẻ bơm tay và đặc biệt là trạm bơm cấp nước tập trung ở các khu dân cư tập trung.Đa số người dân hiện nay đều sử dụng giếng tự khoan không đủ tiêu chuẩn kỹ thuật cũng như chất lượng nước sử dụng.Các trạm bơm cấp nước tập trung chưa đủ công suất để đáp ứng nhu cầu dùng nước sạch của người

GVHD : TS Đặng Viết Hùng

dân.Việc nâng cao công suất và xây dựng thêm trạm cấp nước đang là một vấn đề cấp thiết hiện nay

Theo thống kê năm 2009 nguồn nước sử dụng ở khu vực như sau:

CHƯƠNG 3 :

TỔNG QUAN NGUỒN NƯỚC VÀ CÔNG

NGHỆ XỬ LÝ NƯỚC NGẦM

3.1 TỔNG QUAN NGUỒN NƯỚC:

Nguồn cấp nước ở đây là nước ngầm

 Đặc điểm tính chất nguồn nước:

- Nước ngầm là loại nước trọng lực dưới đất ở vùng tầng chứa nước thứ nhất kể từ trên mặt xuống Phía trên tầng nước ngầm thường không có lớp cách nướcche phủ và nước

GVHD : TS Đặng Viết Hùng

trọng lực không chiếm hết toàn bộ bề dày của đất đá thấm nước , nên bề mặt của nước ngầm là một mặt thoáng tự do Điều này quyết định tính chất không có áp của nước ngầm.Trong một số trường hợp, trong đới thông khí có thấu kính cách nước nằm đè lên

bề mặt nước ngầm sẽ làm cho nước ngầm có áp cụ bộ

- Nói về nước ngầm cần chú ý khái niệm về tầng nước và tầng cản nước tầng chứa nước thường được cấu tạo bởi các phần tử cát , cụi sỏi….có cở hạt và thành phần khoáng chất khác nhau Chúng tạo nên lỗ hỗng trong long đất , nước ngầm được chúă trong các lỗ hổng này.Tầng cản nước hay còn gọi là tầng cách nước thường được cấu tạo bởi set , cát kết , cụi kết…Nước không di chuyển qua được các tầng cản nước này

- Các trạng thái tồn tại của nước ngầm :

• Ở thể khí : cùng với không khí nằm trong các lỗ hổng của đất

• Ở thể bắm chặt: bao quanh các hạt đất bằng một lớp rất mỏng , gắn chặt với đất bằng các lực dính , ở điều kiện thường không thể tách ra được

• Ở thể màng lỏng : nằm bao quanh các phân tử đất cát bang lực phân tử , có thể di chuyển trong long đất dưới ảnh hưởng của lực phân tử nhưng không thể truyên được áp suất

• Nước mao dẫn : chứa đầy trong các lỗ hổng nhỏ của đất , chịu tác dụng của sức căn mặt ngoài và trọng lực.Nước mao dẫn có thể di chuyển trong đất và có thể tryền được áp suất Vùng nước mao dẫn nằm trên mực nước trọng lực

• Nước trọng lực hay nước thấm : Chứa đầy trong các lỗ hổng của đất , chuyển động dưới tác dụng của trọng lựcvà có thể truyền được áp suất

- Trong các dạng tồn tại của nước ngầm đã nêu trên chỉ có nước thấm là có trử lượng đáng kể và có khả năng khai thác được Vì vậy mọi khái niệm được sử dụng để nghiên cứu là áp dụng đối với nước thấm và nước thấm được đề cập đến ở đây là nước ngầm tồn tại ở thể nước thấm

- Nước ngầm ở Việt Nam được phân bố gần như ở khắp nơi và nằm ở độ sâu không lớn Tâng chứa nước rất dày , trung bình từ 15 – 30m , có nhiều nơi 50 – 70m Do nước ngầm nằm sâu trong lòng đất và được bảo vệ bởi các tầng cản nước nên nước ngầm ở nước ta có chất lượng tốt , hàm lượng cặn nhỏ , ít vi trùng , nhiệt độ ổn định , công nghệ xử lý cũng nhờ đó mà đơn giản cho giá thành sản xuất nước rẻ

- Thành phần đáng quan tâm trong nước ngầm là các hợp chất hoà tan do ảnh hưởng của điều kiện địa tầng , thời tiết ,các quá trình phân hoá và vi sinh trong khu vực.Ở những vùng có điều kiện phong hoá tốt , có nhiều chất bẩn và lương mưa lớn thì nước ngầm dễ

bị ô nhiễm bởi các khoáng chất hoà tan , các chất hữu cơ , mùn lâu ngày theo nước thấm vào đất

- Ngoài ra nước ngầm cũng có thể bị nhiễm bẩn do tác động của con người Các hoạt dộng kinh tế kỹ thuật của con người gây tác động trực tiếp hay gián tiếp đến thay đổi về

GVHD : TS Đặng Viết Hùng

các mặt thành phần vật lí , hoá học của nước và sự phong phú của các vi sinh vật trong nước Những chất thải của con người và động vật , các chất thải sinh hoạt , chất thải hoá học và sử dụng phân bón hoá học …tấc cả những chất thải đó theo thời gian nó sẽ thấm vào nước , tích tụ dần và dẫn đến ô nhiễm nguồn nước.Đã không ít nguồn nước ngầm

do tác động của con người đã bi ô nhiễm bởi các hợp chất hữu cơ khó phân huỷ , các vi khuẩn gây bệnh nhất là các hoá chất độc hạinhư các kim loại nặng ,thuốc trừ sâu và không loại trừ các chất phóng xạ

- Đồng thời với sự phát triển công nghiệp hiện nay cộng với sự khai thác nước ngầm qua mức làm cho các chất ô nhiễm thấm sâu vào tầng đất ngầm.Tuy viêc đun sâu nấu nướng

có thể loại bỏ các vi khuẩn và một vài chất gây hại nhưng đông thồ cũng làm phân huỷ một số khoáng chất trong nước ngầm , kim loại nặng và một số chất độc hại vẫn còn

- Đặt điểm nổi bật nhất của nước ngầm là cá hàm lượng sắt tương đối lớn , đặt biệt là sắt hoá trị II Ở một số vùng , trong nước ngầm còn chứa lượng mangang đáng kể Công nghệ xử lý nước ngầm là khử sắt , đôi khi khử mangan silic…

 Lựa chọn nguồn nước :

Chất lượng nguồn nước có ý nghĩa vô cùng quan trọng cho qua trình xử lý nước do vẩytong những điều kiện cho phép cần chọn nguồn nước có giá trị tốt nhất để có được hiệu quả cao trong quá trình xử lý

Việt Nam là quốc gia có nguồn nước ngầm hết sức phong phú về trử lượng và khá tốt

vè chất lượng.Đối với hệ thống cấp nước cộng đồng thì nguồn nước ngầm luôn luôn được ưa thích.Các nguồn nước mặt thường bị ô nhiễm và trử lượng khai thác chịu biến động theo mùa Nguồn nước ngầm ít ảnh hưởng bởi tác động của con người

Chất lượng nước ngầm thường tốt hơn chất lượng nước mặt nhiều Trong nước ngầm hầu hết không có các hạt keo hay các hạt lơ lửng và vinh sinh vi trùng gây bệnh thấp

Bảng 3.1 :Một số điểm khác nhau giữa nước ngầm và nước mặt

Chất rắn lơ lững Rất thấp, hầu như không

có

Thường cao và thay đổi theo mùa

Chất khoáng hoà tan Ít thay đổi cao hơn so với

nước mặt Thay đổi tuỳ theo chất lượng đất , lượng mưaHàm lượng Fe2+ , Mn2+ Thường xuyên có trong

nước Rất thấp, chỉ có khi nước ở sát đấy hồKhí CO2 hoà tan Có nồng độ cao Rất thấp hoặc bằng 0

Khí O2 hoà tan Thường không tồn tại Gần như bảo hoà

GVHD : TS Đặng Viết Hùng

Khí NH3 Thường có Có khi nguồn nước bị

gây ra Nhiều loại vi trùng , vi rút gây bệnh và tảo

Các nguồn nước ngầm hầu như không chứa rong tảo , một trong những nguyên nhân gây ô nhiễm nguồn nước

Khu vực thiết kế có hệ thống kenh rạch chằn chịt nhưng bị ô nhiễm nặng và chủ yếu là kênh rạch nhỏ Mặt khác nguồn nước ngầm ở đây có chất lượng và trử lượng tốt cho nên nguồn nước được lựa chọn ở đây là nước ngầmthuộc tầng chứa nước Pliocen (N2 2 ).

3.2 TỔNG QUAN CÁC CÔNG NGHỆ XỬ LÝ NƯỚC NGẦM :

L m thoáng à

tự nhiện hoặc cưỡng bức

Nước

tiếp xúc

Lọc Tiếp xúc khử

trùng

Hình 3.3 :Dùng để xử lý nước ngầm có hàm lượng sắt cao , sắt ở dạng hoà tan trong các phức chất hữu cơ , kết hợp khử mangan , tiêu chuẩn nguồn loại C

Hóa chất keo tụ CloNước ngầm

L m à thoáng

Lọc Trộn và

lắng cặn

Lắng nước rửa lọc

Hồ nén cặn

Bể chứa trung gian

Bể lắng đứng

Thiết bị Deairator

Giếng

khoan

Bể lọc áp lực

Nơi tiêu thụ Bể chứa

nước

- Thuyết minh công nghệ:

Nước từ giếng khoang sau khi qua hệ thống bơm cấp I sẽ được đưa vào thiết bị Deairator Trong thiết bị Deairator có hệ thống quạt gió sẽ tạo điều kiện thuận lợi cho quá trình oxy hóa

Fe2+ thành Fe3+ và đưa vào bể lắng Tại đây các hạt cặn sắt phần lớn sẽ bị loại bỏ Nước tiếp tục

đi vào bể chứa trung gian trước khi được dẫn đến hệ thống lọc áp lực.Các hạt cặn còn sẽ được giữ lại nhò vào các lớp vật liệu lọc Sau đó nước sẽ được dẫn vào bể chứa nhờ vào bơm định lượng Cuối cùng nước được đưa lên thuỷ đài và đưa vào mạng lưới sử dụng

Hình 3.5 :Sơ đồ công nghệ xử lý nước ngầm tại Xã Hưng Long , Huyện Bình Chánh , Thành Phố hồ Chí Minh, công suất 800m 3 /ngày đêm.

Clo

- Thuyết minh công nghệ:

Nước sau khi được bom từ giếng lên được đưa gqua quạt gió , tại đây xảy ra quá trình làm thoáng cưởng bứcchuyển Fe2+ thành Fe3+ Tiếp theo nước được đưa vào bể lắng tiếp xúc tại đây

sẽ loại bỏ phần lớn các hạt cặn Nước sau khi lắng sẽ đi tiếp vào bể lọc.Trên các đường ốnh dẫn

từ bể lọc sang bể chứa , clo sẽ được châm vào nhằm mục đích khử trùng Sau đó nước từ bể chứa sẽ được bom lên đài nước và đưa vào mạng tiêu thụ

Hình 3.6 : Sơ đồ công nghệ xử lý nước ngầm nhiễm sắt cao (40 – 60mg/l ) tại Xã Phước

Bể lắng tiếp xúc

Thùng quạt gió

Gi n à mưa

Giếng khoan

bom cấp I

Bể chứa nước

Bồn lọc áp lực

Bể lắng

Clo

- Thuyết minh công nghệ:

Nước từ giếng khoan được bom lên giàn mưa để thực hiện qua strình làm thoáng sau đó dẫn sang bể phản ứng cơ khí Bể phản ứng cơ khí dung năng lượng của cánh khoáy trong nước để tạo ra sự sáo trộn của dòng chảy.Tại bể phản ứng cơ khí nước được khoáy trộn cùng với dung dịch xút châm vào PH từ 4.9 – 5.2 lên thành 7.2 – 7.5.Tiếp theo nước được đưa sang bể lắng vách nghiêng,tại đây hảm lượng cặn sắt sẽ được lắng xuống đáng kể nhờ các tấm vách đặt nghiêng với chiều dòng chảy Nước sau khi ra khỏi bể lắng được dẫn tiếp sang bể lọc áp lực Trên các đường ống dẫn từ bể lọc sang bể chứa , clo sẽ được châm vào nhằm mục đích khử trùng Sau đó nước từ bể chứa sẽ được bom lên đài nước và đưa vào mạng tiêu thụ

3.3.TỔNG QUAN CÁC PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ NƯỚC NGẦM:

Tùy thuộc vào nhiều yếu tố như:nhu cầu cấp nước,tiêu chuẩn dùng nước ,đặc điểm của nước ngầm ,các điều kiện tự nhiên ,kinh tế xã hội …mà chúng ta sẽ lụă chọn công nghệ xử lý nước ngầm sao cho phù hợp.Tuy nhiên có một số quá trình cơ bản có thể sử dụng để xử lý nước ngầm được tóm tắt như bảng sau :

Bảng 3.2:quá trình xử lý nước ngầm :

Làm thoáng - Lấy oxy từ không khí để oxy hoá sắt và

mangan hoá trị II hoà tan trong nước

- Khử khí CO2 nâng PH của nước để đấy nhanh quá trình oxy hóa và thuỷ phân sắt và mangan trong dây chuyền khử sắt

và mangan

- Làm giàu oxy để tăng thế oxy hoá khử của nước.Khử các chất bẩn ở dạng khí hoà tan trong nước

Clo hoá sơ bộ - Oxy hoá sắt vag mangan ở dạng phức

chất hữu cơ

- Loại trừ rong rêu , tảo phát triển trên thành các bể trộn, tạo bong cặn và bể lắng , bể lọc

- Trung hoà lượng ammoniac dư , diệt các

vi khuẩn tiết ra chất nhẩy trên mặt lớp cát lọc

GVHD : TS Đặng Viết Hùng

Qúa trình khuấy trộn hoá chất - Phân tấn nhanh , đều phèn và các hoá

chất khác vào nước cần xử lýQúa trình keo tụ và phản ứng tạo bông cặn - Tạo điều kiện và quá trình dín kết các

hạt cặn keo phân tán thành bong cặnđể

có khả năng lắng và lọc với tốc độ kinh

tế cho phép

Qúa tình lắng - Loại trừ ra khỏi nước các hạt cặn và

bong cặn có khả năng lắng với tốc độ kinh tế cho phép , làm giàu lượng vi trùng và vi khuẩn

Quá trình lọc - Loại trừ các hạt cặn nhỏ không lắng

được trong bể lắng nhưng có khả năng dín kết trên bề mặt hạt lọc

Flo hoá nước - Nâng cao lượng flo trong nước lên cao

từ 0,6 – 0,9 mg/l để bảo vệ men răng và sương cho người dung nước

Khử trùng nước - Tiêu diệt vi khuẩn và vi trùng còn lại

trong nước sau lọc

Ổn định nước - Khử tính xâm thực và tạo ra màng bảo

vệ cách li không cho nước tiếp xúc trực tiếp với vật liệu mặt trong thành ống dẫn để bảo vệ ống và phụ tùng trên ống Khử cứng - Khử các ion Ca2+ và Mg2+ đến nồng độ

yêu cầuKhử muối - Khử ra khỏi nước các anion và cation

của các muối hoà tan đến nồng độ yêu

cầu

Bảng 3.3:Phân loại nước ngầm theo hàm lượng sắt

Nước ngầm có hàm lượng sắt trung bình 10 – 20

Sắt là nguyên tố vi lượng cần thiết cho cơ thể cấu tạo hông cầu Vì thế sắt với hàm lượng

0,3mg/l là mức ấn định cho phép đối với nước sinh hoạt Vượt quá giới hạn trên sắt cáo thể gây

ra nhiều trở ngại như : Làm nước có mùi tanh và màu vàng Khi tiếp xúc với khí trời Fe (II) sẽ

bị oxy hoá thành Fe(III) có màu nâu đỏ tạo ấn tượng không tố cho người tiêu dung Và cũng vị thế nước có chứa sắt không dung cho một số ngành công nghiệp đòi hỏi cao như : tơ , sợi , thực phẩm , dược phẩm , du lịch…

Chính vì vậy , xử lí sắt trong nước cấp có ý nghĩa quan trọng trong đời sống cũng như trong công nghiệp

3.3.1.1 Trạng thái tồn tại tự nhiên của sắt trong các nguồn nước :

Trong nước ngầm , do có PH thấp nên sắt tồn tại ở dạng ion , sắt hoá trị II là thành phần của các muối hoà tan như : FE(CO3)2 , FÉO4 … hàm lượng sắt có trong nguồn nước ngầm thuờng cao

và phân bố không đồng đểutong các lớp trầm tích dưới đất sâu.

- Các hợp chất ion của sắt : Các hợp chất ion của sắt hoá trị II : FeS , Fe(OH)3 , FeCl3 … trong đó Fe(OH)3 là chất keo tụ , dể dàng lắng đọng trong các bể lắng và bể lọc.Vì thế hợp chất vô cơ của sắt hoà tan trong nước hoàn toàn có thể xử lý bằng phương pháp hoá học : làm thoáng lấy oxy của không khí để oxy hoá sắt hoá trị II thành sắt hoá trị III và cho quá trình thuỷ phân , keo tụ Fe(OH)3 xảy ra hoàn toàn trong các bể lắng , bể lọc

- Các phức chất vô cơ của ion sắt với silicat , photphat :

• Các phức chất hữu cơ của ion sắt với axic humic , funvic …

• Các ion sắt hoà tan Fe(OH)2 , Fe(OH)3 tồn tại vào giá trị thế oxy hóa khử và PH của môi trường

• Các loại phức chất và hỗn hợp các ion hoà tan của sắt không thể thay khử bằng phương pháp lý hoá thông thường, mà phải kết hợp với phương pháp hoá học.Muốn khử sắt ở các dạng này phải cho thêm vào nước các chất oxy hoá Cl- , kMnO4 , O3 … để phá vở ion liên kết và oxy hoá ion sắt thành ion hoá trị III hoặc cho vào nước các chất keo tụ FeCl3 , Al(SO4)3 và kiềm hoá để có giá trị PH thích hợp cho quá trình đồng keo tụ các loại keo sắt và phèn xảy ra triệt để trong các bể lắng , bể lọc

3.3.1.2 Các phương pháp khử sắt trong xử lý nước :

 Phương pháp oxy hoa sắt : nguyên lý của phương pháp này là oxy hoá sắt II thành sắt

III và tách chúng ra khỏi nước dưới dạng hydroxit sắt III Trong nước ngầm sắt II

bicacbonat là một muối không bền , nó dể dàng thuỷ phân thành sắt II hidroxit theo phản ứng sau :

Fe(HCO3)2 = Fe2+ + 2HCO3Nếu trong nước có oxy hoá hoà tan , sắt II hidroxit sẽ bị oxy hóa thành sắt III hidroxit theo phản ứng :

-4Fe2+ +10H2O +O2 = 4 Fe(OH)3 +8H+Đông thời sảy ra phản ứng phụ

GVHD : TS Đặng Viết Hùng

H+ + HCO3- = H2OTốc độ phản ứng được biểu diễn theo phương trình sau :

[ ] [ ] [ ]

[ ]H K

O Fe dt

Fe d

2 2

+

+ +

: sự biến thiên [ ]Fe2 + theo thời gian t

• [ ]Fe2 + , [ ]H+ , [ ]O2 :nông độ của ion Fe2+ , H+ và oxy

• K: hằng số tốc độ phản ứng , phụ thuộc vào nhiệt độ và chất xúc tác

Như vậy quá trình chuyển hoá Fe2+ thành Fe3+ phụ thuộc vào rất nhiều yếu tố :PH , Oxy , hàm lượng sắt của nước ngầm , CO2 ,độ kiềm , nhiệt độ , thời gian phản ứng Ngoài ra , tốc độ phản ứng của quá trình oxy hóa và thuỷ phân Fe2+ thành Fe3+ tuỳ thuộc vào lượng oxy hoà tan trong nước tăng lên Để oxy hoá 1mg sắt II tiêu tốn 0,143 mg oxy Sắt III hidroxit trong nước kết tủa thành bong cặn màu vàng và có thể tách ra khỏi nước dể dàng nhờ quá trình giữ cặn cơ học.Nước ngầm thường không chứa oxy hoà tan hoặc có hàm lượng oxy hoà tan rất thấp Để tăng nồng độ oxy hoà tan trong nước ngầm , biện pháp đơn giản nhất là làm thoáng Hiệu quả của bước làm thoáng được xác định theo nhu cầu oxy cho quá trình khử sắt

a. Khử sắt bằng quá trình oxy hóa :

- Làm thoáng dơn giản bề mặt cơ học : Nước cần khử sắt được làm thoáng bằng giàn

phun mưa ngay trên bề mặt lọc Chiều cao giàn phun thường lấy khoảng 0,7m , lỗ phun

có đường kính 5 – 7 mm , lưu lượng tưới khoảng 10m3/m2.h Lượng oxy hoà tan trong nước sau làm thoáng ở nhiệt độ 250C bằng 40% lượng oxy hoà tan bảo hoà (ở 250C lượng oxy hòa tan bảo hòa bằng 8,1 mg/l)

- Làm thoáng bằng giàn mưa tự nhiên : Nước cần làm thoáng được tưới lên dàn làm

thoáng một bậc hay nhiều bậc với các sàn rải sỉ hoặc tre gổ.Lưu lượng tưói và chiều cao tháp cũng lấy như trường hợp trên Lượng oxy hoà tan sau làm thoáng bằng 55% lượng oxy bảo hoà Hàm lượng CO2 sau làm thoáng giảm 50%

- Làm thoáng cưỡng bức :Cũng có thể dung tháp làm thoáng cưởng bức với lưu lượng

tưới 30 – 40m3/h Lượng không khí tiếp xúc lấy từ 4 – 6 m3 cho 1m3 nước.Lưu lượng oxy sau làm thoáng bằng 70% hàm lượng oxy hoà tan bảo hòa Hàm lượng CO2 sau làm thoáng giảm 75%

bằng tác dụng của các chất oxy hoá mạnh như : Cl2 , KMnO4 , O3 …phản ứng diễn ra như sau:

2Fe2+ + Cl2 +6H2O = 2Fe(OH)3 + 2Cl- + 6H+Khi dung KMnO4 để khử sắt quá trình xảy ra rất nhanh vì cặn mangan (IV) hidroxit vừa được tạo thành sẽ là nhân tố xúc tác cho quá trình khử xảy ra theo phương trình sau:

3Fe2+ + KMnO4 +7H2O = 3Fe(OH)3 +KMnO2 +K+ + 5H+Đối với nước ngầm , khi hàm lượng sắt quá cao đồng thời tồn tại cả H2S thì lượng oxy thu được nhờ làm thoáng không đủ để oxy hoá hết H2S và sắt trong trường hợp này cần phải dung hóa chất để xử lý

c. Khử sắt bằng vôi :

Khi cho vôi vào nước độ PH của nước tăng lên Ở điều kiện giàu ion OH- , các ion Fe2+thuỷ phân nhanh chóng thành Fe(OH)2 và lắng xuống một phần, thế oxy hoá khử tiêu chuẩn của hệ Fe(OH)2/ Fe(OH)3 giảm xuống, do đó săt II dể dàng chuyển hoá thành sắt III Sắt II hidroxit kết tụ thành bong cặn lắng trong bể lắng và có thể dể dàng tách ra khỏi nước

Khi có oxy hoà tan trong nước , vôi cho vào coi như là chất xúc tác :

4Fe(HCO3)2 + O2 + 2H2O + 4Ca(OH)2 = 4Fe(OH)3 + 4 Ca(HCO3)2Khi nước không có oxy hòa tan sắt được khử đi thành dạng FeCO3 chứ không phải hidroxit sắt :

Fe(HCO3)2 + Ca(OH)2 = FeCO3 + CaCO3 +H2OPhương phấp này có thể sử dụng cảc cho nước mặt và nước ngầm Nhược điểm của các phương pháp là phải dung thiết bị pha chế công kềnh , quản lý phức tạp , cho nên

thường kết hợp với quá trình khử sắt với các quá trình xử lý khác như ổn định nước bằng kiềm , làm mềm nước bằng vôi kết hợp với soda

d. Khử sắt bằng cách lọc qua lớp vật liệu đặc biệt :

Các vật liệu đặc biệt có khả năng xúc tác , đẩy nhanh quá trình oxy hóa khử săt II thành sắt III và giữ lại trong tầng lọc Quá trình này diễn ra rất nhanh chóng và có hiệu quả cao.Cát đen là một trong những chất có đặc tính như thế

e. Khử sắt bằng phương pháp trao đổi ion :

phương pháp trao đổi ion được sử dụng kết hợp với quá trình khử cứng Khi sử dụng thiết bị trao đổi ion để khử sắt , nước ngầm không được tiếp xúc với không khí vì sắt III

sẽ làm giảm khả năng trao đổi của các ionic Phương pháp này chỉ có hiệu quả khi xử lý nước ngầm có hàm lượng sắt thấp

f. Khử sắt bằng phương pháp vi sinh :

Một số loại vi sinh có khả nắng oxy hóa sắt trong điều kiện mà quá trình oxy hóa diễn

ra khó khăn.Chúng ta cấy các mầm khuẩn sắt trong lớp cấy của bể lọc , thông qua hoạt

GVHD : TS Đặng Viết Hùng

động của các vi khuẩn sắt được loại ra khỏi nước , thường sử dụng bể lọc chậm để khử sắt.

3.3.2 Lắng :

Lắng là giai đoạn làm sạch sơ bộ trước khi đưa nước vào bể lọc để làm trong nước.Trong công nghệ xử lý nước quá trình lắng sảy ra rất phức tạp , chủ yếu lắng ở trạng thái động , các hạt cặn không tan trong nước là các tập hợp không đồng nhất và không ổn định Trong quá trình lắng dưới tác dụng của trọng lực các hạt cặn lơ lững trong nước có khối lượng riêng lớn hơn khối lượng riêng của nước , các hạt cặn sẽ sa xuống đáy và bị giữ lại

3.3.2.1 Các loại cặn lắng :

Trong thực tế trong xử lý nước thường gặp những loại cặn sau đây :

-Cặn rắn:là các hạt phân tán riêng lẻ,có độ lớn ,bề mặt và hình dáng không thay đổi trong suốt

quá trình lắng.Tốc độ lắng cặn không phụ thuộc vào chiều cao lắng và nồng độ cặn (tốc độ lắng được xem như là không đổi theo thời gian lắng)

-Cặn lơ lửng:có bề mặt thay đổi ,có khả năng dính kết và keo tụ với nhau trong quá trình lắng

làm cho kích thước và vận tốc lắng của các bông cặn tăng dần theo thời gian và chiều cao lắng

-Các bông cặn:Có khả năng kết dính lại với nhau ,khi nồng độ lớn hơn 100mg/l tạo thành các

đám cặn ,khi các đám cặn lắng xuống ,nước từ dưới đi lên qua các khe rỗng giữa các bông cặn tiếp xúc với nhau ,lực ma sát tăng lên làm hạn chế tốc độ lắng của đám bông cặn nên được gọi

là lắng hạn chế

Tốc độ lắng của đám mây các bông cặn phụ thuộc vào tính chất và nồng độ của hạt cặn

3.3.2.2 Các loại bể lắng:

-Bể lắng có dòng chảy ngang cặn rơi thẳng đứng:

Gọi là bể lắng ngang:hình dáng mặt bằng có thể là hình chữ nhật hoặc hình tròn thường dung

để lắng cặn thô và cặn keo tụ.Với cùng một lưu lượng và thể tích bể,các bể lắng hình chữ nhật dài,hẹp và sâu cho hiệu quả lắng cao hơn

Nhưng có nhược điểm là đòi hỏi diện tích mặt bằng lớn và tốn chi phí vật liệu xây dựng

-Bể lắng có dòng nước đi từ dưới lên ,cặn rơi từ trên xuống:

Gọi là bể lắng đứng ,hình dáng mặt bằng có thể là hình vuông hoặc hình tròn

-Bể lắng trong có lớp cặn lơ lửng:

Nước đi từ dưới lên qua lớp cặn lơ lửng được hình thành trong quá trình lắng,cặn dính bám vào lớp cặn,nước trong thu trên bề mặt,cặn thừa đưa sang bên nén cặn từng thời kì sẽ được thải ra ngoài Bể lắng trong có lớp cặn lơ lửng dung để lắng cặn có khả năng keo tụ

.Kết quả là sau khi lọc nước sẽ có hàm lượng cặn đạt tiêu chuẩn cho phép nước sẽ có chất lượng tốt hơn cả về mặt vật lý,hoá học ,sinh học.

Vật liệu lọc có thể sử dụng như sỏi ,cát,than…Trong đó cát được sử dụng rộng rãi nhất do giá thành rẻ và hiệu suất lọc cũng khá cao.Có thể sử dụng nhiều lớp vật liệu lọc tạo thành nhiều lớp

để tăng hiệu quả lọc.Sau một thời gian làm việc ,lớp vật liệu lọc bị chít lại làm cho tốc độ lọc bị giảm dần.Để khôi phục lại khả năng làm việc của bể lọc ,ta phải tiến hành rửa lọc.Có thể rửa bằng nước ,bằng gió hoặc gió nước kết hợp

Để thực hiện quá trình lọc nước có thể sử dụng một số loại bể lọc có nguyên tắc làm việc ,cấu tạo vật liệu lọc và các thông số vận hành khác nhau ,có thể chia ra các loại bể lọc sau:

Bể lọc áp lực :bể lọc kín quá trình lọc xảy ra nhờ áp lực nước phía trên lớp vật liệu lọc.

3.3.3.3 Chia bể lọc theo chiều của dòng nước :

Bể lọc xuôi:là bể lọc có dòng chảy qua lớp vật liệu lọc từ trên xuống như bể lọc chậm ,bể lọc

nhanh phổ thông…

Bể lọc ngược :là bể lọc có dòng chảy qua lớp vật liệu lọc từ dưới lên trên như bể lọc tiếp xúc.

Bể lọc hai chiều :là bể lọc có dòng chảy qua lớp vật liệu lọc theo cả hai chiều từ trên xuống và

từ dưới lên

3.3.3.4 Chia bể lọc theo số lượng lớp vật liệu lọc :

Bể lọc một lớp vật liệu lọc.

Bể lọc hai hay nhiều lớp vật liệu lọc.

3.3.3.5 Chia bể lọc theo cấu tạo của vật liệu lọc :

Bể lọc có vật liệu lọc ở dạng hạt

Bể lọc lưới :nước đi qua lưới lọc kim loại

Bể lọc có màng lọc :nước lọc đi qua màng được tạo thành trên bề mặt lưới hay lớp vật liệu

rỗng

3.3.4 Khử trùng :

Khử trùng là một khâu quan trọng ,bắt buộc cuối cùng trong quá trình xử lý nước ăn uống sinh hoạt Đây là một quá trình nhằm tiêu diệt vi sinh ,làm mất khả năng hoạt động của các vi sinh vật gây bệnh hoặc tách vi sinh vật khỏi nước

Hiện nay có nhiều phương pháp khử trùng hiệu quả như:

GVHD : TS Đặng Viết Hùng

- Khử trùng bằng phương pháp lý học :khử trùng bằng nhiệt ,tia UV,siêu âm ,khử trùng bằng lọc qua sứ xốp hoặc màng bán thấm.Phương pháp này cho hiệu quả thấp , qui mô nhỏ nhưng không làm thay đổi tính chất của nước

- Khử trùng bằng chất oxy hoá mạnh: Các chất khử trùng như clorine , chloramin , clorine dioxide … Phương pháp này cho hiệu quả cao , qui mô lớn , tạo ra nhiều hợp chất trung gian của quá trình khử trùng

Ở Việt Nam , hiện nay đang sử dụng phổ biến nhất là phương phấp khử trùng bằng oxy hóa mạnh

Khử trùng theo nguyên tắc : đảm bảo rằng khi không có sự hiện diện của các vi sinh vật chỉ thị thì các vi sinh vậtgây bệnh cũng không tồn tại

- Cơ chế khử trùng :

Có 3 cơ chế khử trùng chính trong nước cấp :

 Phá huỷ hợăc làm suy giảm tổ chức cấu trúc tế bào

 Làm cản trở quá trình trao đổi chất và năng lượng

 Lamg cản trở quá trình sinh tổng hợp và phát triển

Quá trình khử trùng chính là sự kết hợp giữ ba cơ chế này , tuỳ thuộc vào tác nhân khử trùng sử dụng và dạng vi sinh vật trong nước.Trong quá trình sử lý nước cấp , khả năng oxy hoá các phân tử sinh học và khả năng khuếch tán qua thành tế bào là cần thiết cho bất kỳ một tác nhân khử trùng hiệu quả nào

- Yếu tố ảnh hưởng :

Hiệu quả khử trùng là một hàm của các yếu tố sau :

 Dạng và liều lượng chất khử trùng

 Dạng và nồng độ của vi sinh vật

 Thời gian tiếp xúc trong bể

 Đặc trưng của nước

GVHD : TS Đặng Viết Hùng

CHƯƠNG 4 : LỰA CHỌN CÔNG NGHỆ XỬ LÝ

4.1 CHẤT LƯỢNG NƯỚC ĐẦU VÀO :

Nguồn nước khai thác được lấy trực tiếp từ miệng giếngtheo yêu cầu kỹ thuật lấy mẫu được qui định Kết quả xét nghiệm như sau:

Bảng 4.1 : Kết quả phân tích chất lượng nước.

(Nguồn : trung tâm nước sinh hoạt và vệ sinh môi trường nông thôn)

4.2 TIÊU CHUẨN ĐẦU RA :

Nước cấp cho ăn uống và sinh hoạt không có màu, không có mùi vị lạ , không chứa các chất độc hại , các vi trùng và các tác nhân gây bệnh Hàm lượng các chất mhoà tan không vượt quá tiêu chuẩn cho phép Các hệ thống xử lý nước hiện nay ở nước ta thường áp dụng “Quy chuẩn quốc gia về chất lượng nước ăn uống” (ban hành kèm theo quyết định của bộ trưởng bộ y tế số 04/2009/TT – BYT ngày 17/6 /2009 ) tức QCVN 01 :2009/BYT

4.3 YÊU CẦU THIẾT KẾ :

- Lưu lượng nước đảm bảo cung cấp đủ cho nhu cầu sử dụng của người dân tính theo “ Tiêu chuẩn cấp nước sinh hoạt” (Đô thị loại I ) 165 l/ng.ngày

- Chất lượng phải đạt QCVN 01 :2009/BYT

- Sử dụng công nghệ đã được áp dụng rất nhiều trong thực tế và có hiệu quả cao

- Chi phí thấp

- Dễ vận hành , dể quản lý ,

- Dể mở rộng nâng cao công suất

- Tính toán dựa trên

 TCXD 33 -2006 : cấp nước mạng lưới đường ống và công trình , tiêu chuẩn thiết kế

 Cấp nước sinh hoạt theo QCVN 01 :2009/BYT

µ +

= PH O O

x K

K C

10

441Trong đó :

 µ : là lực ion của dung dịch Do tổng lượng muối của nguồn nước

P < 100mg/l nên µ = 0,22

 K1 : hằng số phân ly bậc nhất của axic cacbonic K1 tra theo bảng 4.2

Bảng 4.2 Hằng số phân li bậc nhất của axic cacbonic

K1 3,34x10-7 4,05x10-7 4,31x10-7 4,52x10-7

(Nguồn : Tính toán thiết kế các công trình trong hệ thốn nước sạch – Trịng Xuân Lai)

) / ( 6 , 68 10

31 , 4

8 , 1 44

22 , 0 9 ,

 C : hàm lượng CO2 làm thoáng (mg/l)

 C0 : hàm lượng CO2 có trong nguồn nước (mg/l)

 a : hiệu quả khử CO2 của công trình làm thoáng

- Làm thoáng bằng giàn mưa a = 0,5 ÷ 0,6 Chọn a = 0,6

K PH

1

44 log

 Với C = 34,2 ta có PH = 6,24 < 6,8 không thể làm thoáng độc lập mà phải thêm hoá chất để làm thoáng để nâng PH

 Với C = 11,6 ta có PH = 6,81 > 6,8 có thể làm thoáng độc lập mà không cần phải thêm hóa chất để nâng PH

Vậy ta dung tháp làm thoáng để làm thoáng khử sắt Ưu điểm của tháp làm thoáng so với giàn mưa

- Diện tích tiếp xúc lớn hơn nên oxy hóa Fe2+ và các chất hữu cơ diễn ra nhanh chóng.hàm lượng oxy hòa tan trong nước và CO2 thoát ra cao

- Thiết kế gọn nhẹ , ít tốn diện tích , mặt bằng Phù hợp với công suất nhỏ

GVHD : TS Đặng Viết Hùng

- Không tốn chi phí hóa chất để nâng cao PH.

 Công nghệ được đề suất như sau:

Xả bùn

Nước sau rửa lọc

Nước rửa lọcChâm Clo

Hình 4.1 sơ đồ công nghệ được lựa chọn để xử lý tại Phường Thạnh Lộc

 Thuyết minh :

Nuớc sau khi được bơm lên từ giếng khoan , theo đường ống chính đưa lên tháp làm thoáng , tháp này có chức năng cung cấp oxy cho nước và khử CO2 trong nước , tạo điều kiện cho Fe2+oxy hóa thành Fe3+ nhanh chóng , sau đó Fe3+ tiến hành thuỷ phân tạo thành những hợp chất ít tan Fe(OH)3 Lúc này PH của nước đã đạt chuẩn Nước tiếp tục qua bể lắng ngang với chức năng lưu nước lại trong bể để tạo điều kiện cho quá trình oxy hóa và thuỷ phân diễn ra hoàn toàn , đồng thời giữ một phần cặn trước khi qua bể lọc Nước tiếp tục được dẫn đến bể lọc nhanh để loại bỏ các hạt cặn còn sót sau khi lắng Nước sau khi lọc xong sẽ được đưa vào bể chứa nước sạch Ta bố trí thiết bị châm clo vào bể chứa để khử trùng trước khi đưa vào sử dụng.Nước sau khi qua hệ thống đạt tiêu chuẩn của bộ y tế cho nước ăn uống và sinh hoạt

Bể lắng ngang

Bể lọc nhanh

CHƯƠNG 5 :

GVHD : TS Đặng Viết Hùng

TÍNH TOÁN CÁC CÔNG TRÌNH ĐƠN

VỊ

5.1.GIẾNG KHOANG:

5.1.1 Cơ sở tính toán cho hệ thống cấp nước tập trung :

5.1.1.1 Lưu lượng tính toán cho hệ thống cấp nước tập trung được xác định theo công thức :

D f N q

i TB

1000

(m3/ng.đêm)Trong đó :

 qi : tiêu chuẩn cấp nước sinh hoạt (lấy theo bảng 3.1/TCXD 33 – 2006)

GVHD : TS Đặng Viết Hùng

 Ni : số dân tính toán

 fi : tỷ lệ dân được cấp nước (lấy theo bảng 3.1/TCXD 33 – 2006)

 D : lượng nước phụ vụ công cộng , dịch vụ , công nghiệp , thất thoát , nước cho bản than nhà máy xử lý nước cấp và lượng nước dự phòng ( lấy từ 5 -10% tổng lưu lượng nước phụ vụ ăn uống

Vì thành phố HCM là đô thị loại I nên :

Tiêu chuẩn cấp nước sinh hoạt 165 l/ng.đêm

Tỷ lệ dân được cấp nước 85%

Số dân được cấp nước là 3000 dân

Vậy :

Lưu lượng nước dung cho sinh hoạt là:

4211000

85,03000165

%10

%17)(

%7)(

%10

đêê ng

5.1.1.2 Lưu lượng tính toán trong ngày dung nước nhiều nhất và ít nhất

max 3

Trong đó :

 Kngày : là hệ số dung nước không điều hòa phụ thuộc đến cách tổ chức đời sống xã hội

và sự thay đổi nhu cầu dung nước theo mùa

 Đối với thành phố HCM có thể áp dụng Kngay như sau:

GVHD : TS Đặng Viết Hùng

2 , 1 1 , 1

max = −

ngay K

K ngaymin =0,8−0,9

Chọn K ngaymax =1,2

K ngaymin =0,9

746 622 2

h h

Q x K

q =

24

min min min ngay

h h

Q x K

q =

Trong đó : Kh : là hệ số dung nước không điều hòa giờ

max max max α xβ

min min min α xβ

K h =

α : hệ số kể đến chế độ tiện nghi , chế độ làm việc của công trình…

αmax = 1,2 – 1,5 chọn αmax = 1,2

αmin = 0,4 – 0,6 chọn αmin = 0,4

β : hệ số kể đến số dân sống trong khu dân cư (lấy theo bảng 3.2/TCXD 33 – 2006)

số dân 3000 người thì βmax = 1,7 , βmin = 0,18

Vậy : max max 1,2 1,7 2,04

max = x = x =

K h α β

072 , 0 18 , 0 4 , 0

min min min = x = x =

4,6324

74604,224

max max max =K x Q = x =

q h h ngay

(m3/h)

68,124

560072,024

min min min =K x Q = x =

q h h ngay

(m3/h)

5.1.1.4 Tính toán công suất thiết kế giếng :

Công suất thiết kế giếng được tính theo công thức sau:

3,3720

max

ngay

Q

: Lưu lượng ngày lớn nhất = 746m3/ngày

T : Thời gian bơm cấp I hoạt động , dự kiến bơm hoạt động 20h/ng.đêm

Công suất thiết kế giếng : Qtk = 37,3 (m3/h) Chọn công suất thiết kế là 37,5 (m3/h)

GVHD : TS Đặng Viết Hùng

5.1.2 Thiết kế công trình khai thác dưới đất :

5.1.2.1 Yêu cầu và chế độ dung nước :

Công suất thiết kế 37,5 m3/h = 750 m3/ng.đêm

Khả năng cấp nước thực tế:



max

ngay Q

: Lưu lượng ngày lớn nhất = 746m3/ngày

 Ni : Số dân sử dụng nước thực tế = 3000 người

 qt : Tiêu chuẩn dung nước = 165 l/người/ng.đêm



max

ngay K

: Hệ số không điều hoà lớn nhất = 1,2

5.1.2.2 Số lượng giếng dự phòng :

- Giếng dự phòng lấy theo bảng 5.1/TCXD 33 – 2006

Trong đó : bậc tin cậy của hệ thống cấp nước lấy theo 4.1/TCXD 33 – 2006

Bài toán thiết kế của luạn văn có bậc tin cậy của hệ thống cấp nước là II trạm thiết kế một giếng làm việc vậy không cần có giếng dự phòng

5.1.2.3 Chọn tầng chứa nước và thiết kế giếng khai thác :

- Toàn khu vực công trình có đặc tính địa chất thuỷ văn có cấu trúc tốt , tầng chứa nước cách ly tốt nước mặt tại điểm thi công

- Theo tài liệu khoan thăm dò cho thấy các thông số về trử lượng của tầng này là rất tốt ,hơn nửa việc thi công giếng đúng các quy trình , quy phạm kỹ thuật , do đó trong quá trình khai thác không gây ô nhiễm các giếng xung quanh

- Cấu tạo địa tầng :0 -16m : sét vàng ,16 – 33 m : sét xám xanh , 33 – 41 m : cát hạt vừa tới to ,

41 -56m : cát pha sét

- Số liệu của giếng khai thác như sau :

 Độ sâu của giếng : 41m

 Đường kính khoan : Ø 500mm

 Kết cấu giếng : đường kính giếng Ø 315mm , ống vách PVC Ø 315mm , chiều dài 33m , ống lọc khe bằng thép Ø 225mm , chiều dài 6m , ống lắng PVC Ø 225mm , chiều dài 2m

 Thông số giếng : mực nước tĩnh 14m , mực nước động 26m , tỷ lưu lượng 37,5 :(26-14)

= 3,125 (m3/m).Lưu lượng khai thác 37,5 m3/h

5.1.2.4 Quy trình thi công hoàn thiện giếng :

 Quy trình thi công:

- Sử dụng phương pháp khoan xoay theo đúng quy trình và quy phạm về giếng và lấy mẫu nhằm xác định địa tầng và cở hạt bằng thiết bị khoan công suất lớn , khả năng khoan với đường kính lớn nhất là 600 mm độ sâu tối đa 300 m

- Đường kính lỗ khoan kết thúc giếng là 500 mm

GVHD : TS Đặng Viết Hùng