Đồ Án Xử lý Nước Sông Đồng Nai

Đồ Án Xử lý Nước Sông Đồng Nai với công suất trên 20.000 m3ngày.đêm.Thuộc Khoa Kỹ Thuật Môi Trường Đại Học Bách Khoa Thành Phố Hồ Chí Minh Niên Khóa 2012.Với Mức chi Phí hợp lý nhất và công nghệ mới nhất

KHOA MÔI TRƯỜNG VÀ TÀI NGUYÊN

BỘ MÔN KỸ THUẬT MÔI TRƯỜNG

Đồ án môn học không những giúp chúng em tổng kết lại kiến thức đã học đồng thời còn cho chúng em một cái nhìn thực tế và nhận thức rõ hơn về ngành mình học.

Để đồ án này được hoàn thành, bên cạnh sự nỗ lực của bản thân, chúng em còn nhận được sự hướng dẫn tận tình của quý thầy cô

Chúng em xin bày tỏ lời cám ơn đến cô Võ Thanh Hằng đã tận tình hướng dẫn, chỉ bảo, đồng hành cùng chúng em trong quá trình thực hiện và thầy Đặng Viết Hùng

đã cung cấp những kiến thức hữu ích để chúng em có thể hoàn thiện đồ án này

Dù đã nỗ lực hết mình nhưng với khả năng, kiến thức và thời gian có hạn nên không thể tránh khỏi sai sót, khuyết điểm Rất mong nhận được sự góp ý, nhận xét của thầy cô

Thành phố Hồ Chí Minh, tháng 12 năm 2014

Sinh viên

Nguyễn Hoàng Phương Hoàng Thị Thiện

Tp Hồ Chí Minh, ngày … tháng … năm …

Chữ ký GVHD

NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN iv

MỤC LỤC v

DANH MỤC BẢNG BIỂU viii

DANH MỤC HÌNH VẼ ix

DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT x

CHƯƠNG 1 GIỚI THIỆU 1

1.1 Đặt vấn đề 1

1.2 Tính cấp thiết 1

1.3 Mục tiêu 2

1.4 Phạm vi nghiên cứu 2

1.5 Nội dung đồ án 2

1.6 Phương pháp nghiên cứu 2

CHƯƠNG 2 TỔNG QUAN .3

2.1 Giới thiệu chung về lưu vực sông Đồng Nai 3

2.1.1 Vị trí địa lý 3

2.1.2 Đặc tính thủy văn của lưu vực sông Đồng Nai [1] 4

2.1.3 Các nguồn gây ô nhiễm trên sông Đồng Nai 4

2.1.4 Tầm quan trọng 4

2.2 Nhu cầu sử dụng nước ở thành phố Hồ Chí Minh [2] 5

2.3 Các chỉ tiêu về chất lượng nước sông Đồng Nai năm 2012 6

2.3.1 Độ đục 7

2.3.2 Độ màu 7

2.3.3 Pecmanganat 7

2.3.4 Sắt 8

2.3.5 E.Coli 8

2.3.6 Tổng Coliform 8

2.3.7 Kết luận 8

CHƯƠNG 3 LỰA CHỌN CÔNG NGHỆ XỬ LÝ 9

3.1.2 Quy trình công nghệ xử lý nước tại nhà máy nước Tân Hiệp 10

3.2 Lọc trong xử lý nước cấp [5] 11

3.2.1 Lý thuyết lọc 11

3.2.2 Quá trình lọc chậm .12

3.2.3 Quá trình lọc nhanh 13

3.3 Đề xuất quy trình công nghệ xử lý nước sông Đồng Nai 15

3.3.1 Sơ đồ quy trình 15

3.3.2 Thuyết minh quy trình công nghệ [6] 16

CHƯƠNG 4 TÍNH TOÁN CÁC CÔNG TRÌNH ĐƠN VỊ [7] [8] 20

4.1 Công trình thu 20

4.1.1 Họng thu nước 20

4.1.2 Ngăn lắng cát (ngăn thu) 21

4.1.3 Tính toán trạm bơm nước thô: 22

4.2 Bể trộn cơ khí 23

4.2.1 Hóa chất 23

4.2.2 Tính toán 24

4.3 Bể keo tụ tạo bông 27

4.3.1 Chức năng 27

4.3.2 Tính toán 27

4.4 Bể lắng ngang 28

4.4.1 Chức năng 28

4.4.2 Tính toán 28

4.5 Bể lọc nhanh 33

4.5.1 Chức năng 33

4.5.2 Tính toán bể lọc nhanh 33

4.5.3 Tính toán rửa lọc 35

4.6 Bể chứa 36

4.7 Bể nén bùn 38

4.7.1 Chức năng 38

4.7.2 Tính toán 38

CHƯƠNG 5 BỂ LỌC NHANH [7] [8] 41

5.1 Chức năng 41

5.2 Tính toán bể lọc nhanh 41

5.3 Tính toán rửa lọc 42

5.4 Tính toán kinh tế 47

5.5 Kết luận 48

TÀI LIỆU THAM KHẢO 49

PHỤ LỤC 50

Bảng 3.1 So sánh các thông số kỹ thuật của hai quá trình lọc 14

Bảng 4.1 Tốc độ lắng của các hạt cát trong dòng chảy 21

Bảng 4.2 Tốc độ rơi của cặn 28

Bảng 4.3 Trị số K và α phụ thuộc vào tỉ số L/H0 29

Bảng 4.4 Thông số kích thước bể lắng ngang 33

Bảng 5.1 Bảng dự trù chi phí xây dựng và vận hành bể lọc nhanh trong một năm 48

Hình 2.2 Tổng nhu cầu về nước đối với Lưu vực sông Đồng Nai 5

Hình 2.3 Tỷ lệ thất thoát (%) của các công ty cấp nước thuộc Tổng công ty Cấp nước Sài Gòn 6

Hình 3.1: Sơ đồ công nghệ truyền thống 9

Hình 3.2 Sơ đồ công nghệ xử lý nước tại nhà máy nước Tân Hiệp 10

Hình 3.3 Quá trình lọc chậm 12

Hình 3.4 Sơ đồ xử lý nước bằng bể lọc chậm 12

Hình 3.5 Quá trình lọc nhanh 13

Hình 3.6 Sơ đồ xử lý nước bằng bể lọc nhanh 13

Hình 3.7 Sơ đồ công nghệ xử lý nước sông Đồng Nai 15

Hình 3.8 Cửa thu nước tại Trạm bơm Hóa An 16

Hình 3.9 Bơm trục đứng tại trạm bơm Hóa An 16

Hình 3.10 Bể trộn cơ khí 16

Hình 3.11 Các máy trộn trong bể kết bông 17

Hình 3.12 Nước đầu ra từ bể lắng 17

Hình 3.13 Bể lọc nhanh 18

Hình 3.14 Hình tổng quát trạm bơm cấp 2 19

Hình 3.15 Hầm kênh xả bùn 19

WTO World Trade Organization - Tổ chức Thương mại Thế giới

hóa tất cả chất hữu cơ với thời gian xử lý nước là 5 ngày ở điều kiện nhiệt độ là 20oC

trùng

QCVN 01:2009/BYT Quy chuẩn kỹ thuật Quốc gia về chất lượng nước ăn uống.QCVN 02:2009/BYT Quy chuẩn kỹ thuật Quốc gia về chất lượng nước sinh hoạt

CHƯƠNG 1 GIỚI THIỆU

1.1 ĐẶT VẤN ĐỀ

- Cùng với sự phát triển kinh tế của thế giới, nền kinh tế Việt Nam cũng ngày càng tăng lên đáng kể, Việt Nam đã trở thành một thành viên của WTO trong năm 2007 vừa qua Khi nền kinh tế phát triển, đời sống người dân được nâng cao thì nhu cầu dùng nước sạch càng tăng Do đó, vấn đề nước sạch đang là nỗi bức xúc của người dân và việc đầu tư xây dựng một hệ thống xử lý nước sạch để cung cấp cho người dân là một việc làm cần thiết và cấp bách Thiếu nước sạch hiện nay là tình trạng nghiêm trọng không chỉ đối với nước ta, thành phố ta mà thực sự là vấn đề của toàn cầu

- Nước sạch dùng trong sinh hoạt là nhu cầu không thể thiếu trong cuộc sống ngày nay Theo Cục Thủy lợi (Bộ Nông nghiệp và Phát triển nông thôn) nhu cầu dùng nước tại Việt Nam ngày càng tăng trong khi nguồn cung cấp ngày càng có hạn, khiến Việt Nam

có nguy cơ bị xếp vào những quốc gia thiếu nước trên thế giới Tại nhiều vùng trong

cả nước, nguồn nước sinh hoạt cho người dân đang bị thiếu trầm trọng Họ phải sử dụng nguồn nước bị ô nhiễm, không đảm bảo vệ sinh dẫn đến nguy cơ mắc các bệnh đường ruột và bệnh ngoài da là rất cao

- Thành phố Hồ Chí Minh là vùng kinh tế trọng điểm phía nam, nơi có nền công nghiệp phát triển cao, dân cư đông đúc Mặc dù đã có những nhà máy nước lớn nhưng vẫn không đảm bảo cung cấp nước sạch cho người dân nhất là vào mùa khô (khoảng tháng

11 đến tháng 5 năm sau) Nhiều nơi người dân còn phải sử dụng nước chưa qua xử lý,

bị ô nhiễm nặng, hoặc phải mua nước chở bằng ghe hay xe tải với giá thành rất cao Vì vậy, việc cung cấp nước sạch và đảm bảo vệ sinh đang là vấn đề cần phải quan tâm hiện nay, nhất là khi thành phố đang phát triển nhanh chóng

- Theo chỉ thị “Bảo đảm nước sạch và vệ sinh môi trường nông thôn” số 200/TTg ngày 29/04/1994 của Thủ tướng chính phủ thì “Vấn đề Bảo đảm nước sạch, bảo vệ môi trường ở nông thôn là trách nhiệm của mọi ngành, mọi cấp chính quyền, mọi tổ chức

và mọi công dân Các ngành, các địa phương phải có trách nhiệm cao và chỉ đạo cụ thể để thực hiện cho được chương trình đã xác định Đây là vấn đề rất cấp bách, phải được tổ chức thực hiện nghiêm túc và thường xuyên” Và theo chỉ đạo của Uỷ ban Nhân dân Thành phố là đến cuối năm 2014, tỷ lệ hộ dân tại thành phố được cấp nước sạch là 100%

- Xuất phát từ nhu cầu cấp thiết là cần có nguồn nước sạch cho nhân dân sử dụng, đề tài: “Thiết kể bể lọc nhanh xử lý nước sông Đồng Nai công suất 20.000 m3/ngày đêm” nhằm đáp ứng nhu cầu trên

- Thu thập, xử lý, đánh giá số liệu nước sông Đồng Nai quý 3 năm 2012

- Đề xuất quy trình công nghệ xử lý nước phù hợp với tính chất nguồn nước và quy chuẩn đầu ra QCVN 02:2009/BYT

- Tính toán, thiết kế bể lọc nhanh xử lý nước mặt sông Đồng Nai có công suất 20.000

m3/ngày.đêm

- Dự toán các chi phí xây dựng, thiết bị, hóa chất và chi phí vận hành bể lọc nhanh

1.6 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

- Phương pháp thu thập thông tin:

• Tìm hiểu vị trí địa lý, đặc tính thủy văn của hệ thống lưu vực sông Đồng Nai thông qua các tài liệu của Tổng cục Môi trường

• Thu thập thông tin về nhu cầu sử dụng nước ở thành phố Hồ Chí Minh, các chỉ tiêu về chất lượng nước sông Đồng Nai từ các báo cáo của UBND Thành phố

Hồ Chí Minh và Trung tâm quan trắc và kỹ thuật Môi trường tỉnh Đồng Nai

• Các quy trình công nghệ trong hệ thống xử lý nước cấp qua internet và các nghiên cứu khác

- Phương pháp tổng hợp, phân tích:

• Tổng hợp các tài liệu, nghiên cứu về chất lượng, công nghệ xử lý nước sông Đồng Nai

• Phân tích các chỉ tiêu chất lượng nước sông Đồng Nai quý 3 năm 2012

• Tính toán các công trình đơn vị xử lý nước sông Đồng Nai và dự toán các chi phí liên quan

CHƯƠNG 2 TỔNG QUAN

2.1 GIỚI THIỆU CHUNG VỀ LƯU VỰC SÔNG ĐỒNG NAI

2.1.1 Vị trí địa lý

Hình 2.1 Vị trí lưu vực sông Đồng Nai

(Nguồn: Tổng cục Môi trường)

- Sông Đồng Nai là hệ thống sông lớn thứ hai ở phía Nam, và đứng thứ ba toàn quốc, lưu vực rộng lớn của nó gần như nằm trọn trong địa phận nước ta, chỉ có một bộ phận nhỏ nằm ở Campuchia

- Tổng diện tích lưu vực phần trong nước khoảng 37.330 km2, chảy qua địa phận các tỉnh: Lâm Đồng, Đăk Lăk, Bình Dương, Bình Phước, Long An, Tây Ninh, Bình Thuận, Đồng Nai và thành phố Hồ Chí Minh

- Sông Đông Nai có hình nan quạt kéo dài từ cuối sườn Tây của dãy Trường Sơn thuộc Nam Trung Bộ, qua hết vùng Đông Nam Bộ đến giáp vùng Đồng Tháp Mười thuộc đồng bằng sông Cửu Long

- Bắt nguồn từ phía Bắc cao nguyên Lâm Viên (Lang Biang), phía Nam dãy Trường Sơn ở độ cao 1.770 m với nhiều đồi núi, thung lũng và sườn núi

- Sông Đồng Nai phía thượng lưu có tên Đa Dung, sau khi hợp lưu với sông Đa Nhim, sông có tên là Đồng Nai Thượng Từ đó cho tới chỗ hợp lưu với sông Sài Gòn, sông mang tên là Đồng Nai Ở phía dưới thành phố Hồ Chí Minh, sông chia làm hai nhánh lớn: sông Lòng Tàu chảy vào vũng Cần Giờ và sông Nhà Bè đổ ra biển qua cửa Xoài Rạp

- Sông Đồng Nai gồm nhiều nhánh sông và chảy qua nhiều thác ghềnh, thác cuối cùng

là thác Trị An - nơi có hồ nước nhân tạo lớn nhất Việt Nam

- Hướng chảy chính của sông Đồng Nai là Đông Bắc - Tây Nam và Bắc - Nam

2.1.2 Đặc tính thủy văn của lưu vực sông Đồng Nai [1]

- Lưu vực sông Đông Nai nằm trong khu vực đón gió mùa Tây Nam nên lượng mưa ở đây khá phong phú, lượng mưa trung bình năm khoảng 2.100 mm, tương ứng với khối lượng nước mưa khoảng 84 tỷ m3 Lượng mưa có xu hướng giảm dần từ Bắc xuống Nam, từ Đông Bắc xuống Tây Nam

- Tương ứng với hai mùa khí hậu (mùa khô, mùa mưa) thì mùa khô trùng với mùa cạn, mùa mưa trùng với mùa lũ Về cơ bản, mùa mưa bắt đầu từ tháng V đến hết tháng X,

có năm mưa sớm hơn vào nửa cuối tháng IV, cũng có năm kết thúc muộn hơn vào nửa đầu tháng XI; mùa khô từ tháng XII năm trước cho đến tháng VI năm sau

- Hằng năm, lưu vực sông Đồng Nai, không kể sông Sài Gòn và sông Vàm Cỏ, tải ra biển khoảng trên 22 tỷ m3 nước, ứng với môđun dòng chảy khoảng 30 l/s.km2 Vùng thượng nguồn sông Bé, sông Đồng Nai dòng chảy chỉ đạt 15 – 20 l/s.km2 Hệ số dòng chảy bình quân từ 0,4 – 0,5 vào loại khá so với lưu vực phía Nam và trong cả nước Lưu lượng trung bình từ 20 – 500 m3/s, lưu lượng cao nhất trong mùa lũ lên tới 10.000

m3/s

- Mùa lũ trên lưu vực sông Đồng Nai thường là từ tháng VII đến tháng X hoặc tháng XI

và có lượng nước chiếm khoảng 80 – 85% tổng lượng nước cả năm

2.1.3 Các nguồn gây ô nhiễm trên sông Đồng Nai

- Trong quá trình phát triển, công nghiệp hóa – hiện đại hóa, các địa phương trên lưu vực sông Đồng Nai đã và đang tiếp tục đối mặt với vấn đề ô nhiễm các nguồn nước với xu hướng ngày một gia tăng, đặc biệt là ở khu vực hạ lưu của hệ thống sông này Không chỉ dừng lại ở vấn đề là việc thải bỏ các chất thải sinh hoạt và công nghiệp với

số lượng lớn, tải lượng ô nhiễm cao vào nguồn nước, môi trường nước của hệ thống sông Đồng Nai còn bị tác động mạnh bởi việc khai thác đất trên lưu vực; bởi việc phát triển thủy điện, thủy lợi với sự hình thành các hồ chứa, đập dâng và việc vận hành hệ thống này; bởi việc khai thác tài nguyên khoáng sản; bởi các hoạt động nông nghiệp…

và vấn đề phát triển giao thông vận tải thủy với tiềm ẩn nhiều rủi ro và sự cố môi trường

- Môi trường nước của hệ thống sông này đang chịu tác động trực tiếp của các nguồn thải từ 116 khu đô thị với các quy mô khác nhau, 47 khu công nghiệp – khu chế xuất, trên 57.000 cở sở sản xuất công nghiệp với nhiều quy mô khác nhau, 73 bãi rác, hàng nghìn cơ sở chăn nuôi quy ô công nghiệp, hàng chục bến cảng và nhiều nguồn thải khác

2.1.4 Tầm quan trọng

- Hệ thống sông Đồng Nai giữ vai trò đặc biệt quan trọng trong phát triển kinh tế xã hội của 11 tỉnh, thành phố Hệ thống này vừa là nguồn cũng cấp nước sinh hoạt và hầu hết các hoạt động kinh tế trên lưu vực, vừa là môi trường tiếp nhận và vận chuyển các nguồn thải trên lưu vực

- Chức năng cung cấp nước cho sinh hoạt và sản xuất công nghiệp vốn là chức năng quan trọng hàng đầu của hệ thống sông Đồng Nai, hiện đang bị đe dọa trực tiếp bởi

hoạt động của chính các khu đô thị và khu công nghiệp trên lưu vực, bởi các chất thải đang được đổ trực tiếp vào nguồn nước.

2.2 NHU CẦU SỬ DỤNG NƯỚC Ở THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH [2]

- Nước là nhu cầu thiết yếu cho mọi sinh vật và sự sống trên Trái Đất Ngày nay, với sự phát triển công nghiệp, đô thị và sự gia tăng dân số nhanh đã là cho các nguồn nước bị cạn kiệt và ô nhiễm trầm trọng Vì thế, con người phải biết xử lý các nguồn nước cấp

để đủ số lượng và đảm bảo đạt chất lượng cho sinh hoạt và sản xuất công nghiệp

- Nước là nhu cầu không thể thiếu được trong cuộc sống sinh hoạt hàng ngày cũng như trong hoạt động sản xuất công nghiệp Trong sinh hoạt, nước cấp dùng cho nhu cầu ăn uống, vệ sinh, các hoạt động giải trí, các hoạt động công cộng Trong hoạt động sản xuất công nghiệp, nước cấp dùng cho các quá trình là lạnh, sản xuất thực phẩm như đồ hộp, nước giải khát, rượu bia

- Hiện nay, nhu cầu nước cho sinh hoạt, công nghiệp và dịch vụ (chưa kể nước cho nông nghiệp và các dịch vụ khác) của thành phố Hồ Chí Minh là 1,7 triệu m3/ngày tương ứng với số dân khoảng 9 triệu người

- Hằng năm, hệ thống sông Đồng Nai cung cấp 15 tỷ m3 nước và là nguồn nước ngọt chính của thành phố Hồ Chí Minh Ngoài ra, mỗi ngày thành phố khai thác khoảng 500.000 m3 nước ngầm, tương ứng với khoảng 200 triệu m3/năm

Hình 2.2 Tổng nhu cầu về nước đối với Lưu vực sông Đồng Nai

(Nguồn: Hội thảo về Cuộc sống Đô Thị C40 Sự Ứng Phó về Nước và Khí Hậu cho Thành

phố Hồ Chí Minh, 2010)

- Theo báo cáo của UBND thành phố, tính đến cuối năm 2013, công suất phát nước bình quân ước đạt 1,65 triệu m3/ngày, đạt 98,72% kế hoạch và bằng 99,86% so với năm 2012 Tỷ lệ thất thoát nước giảm còn 34,03%

Hình 2.3 Tỷ lệ thất thoát (%) của các công ty cấp nước thuộc Tổng công ty Cấp nước

Sài Gòn [3]

- Ước tính đến năm 2025 dân số dự kiến của thành phố sẽ là 10 triệu người thường trú và 2,5 triệu người vãng lai cho toàn bộ 24 quận huyện Với sự gia tăng dân số đáng kể này thì lượng nước sạch cung cấp cho người dân cũng phải tăng theo, dự báo đến năm 2015 là 2,7 triệu m3/ngày, năm 2025 là 3,55 triệu m3/ngày Nhưng với hiện trạng cung cấp nước như hiện nay và đi kèm với vấn đề biến đổi khí hậu thì khả năng cấp đủ nước trong tương lai sẽ rất khó

2.3 CÁC CHỈ TIÊU VỀ CHẤT LƯỢNG NƯỚC SÔNG ĐỒNG NAI NĂM

2012

- Để đánh giá chất lượng nước, người ta đưa ra các chỉ tiêu về chất lượng nước như sau:

• Các chỉ tiêu vật lý cơ bản: nhiệt độ, độ màu, độ đục, mùi…

• Các chỉ tiêu hóa học: pH, độ cứng, độ kiềm, sắt, mangan

• Các chỉ tiêu vi sinh: E.Coli, tổng Coliform…

Bảng 1.1 Số liệu chất lượng nước sông Đồng Nai quý 3 năm 2012

STT Thông số Đơn vị Đầu vào QCVN

02:2009/BYT

QCVN 01:2009/BYT

(Nguồn: Báo cáo kết quả quan trắc chất lượng nước sông Đồng Nai quý 3 năm 2012 của

Trung tâm Quan trắc và kỹ thuật Môi trường tỉnh Đồng Nai).

 Nhận xét về nguồn nước sông Đồng Nai:

2.3.1 Độ đục

Qua số liệu bảng 1.1, ta thấy chỉ tiêu độ đục không đạt cả hai quy chuẩn; gấp 34,4 lần so với quy chuẩn về nước sinh hoạt QCVN 02:2009/BYT và gấp 86 lần so với quy chuẩn về nước ăn uống QCVN 01:2009/BYT

2.3.7 Kết luận

- Chất lượng nước sông Đồng Nai ngày càng thay đổi theo chiều hướng xấu Ô nhiễm hàm lượng chất hữu cơ tăng nhanh (hàm lượng BOD, COD), ô nhiễm do các chất dinh dưỡng (hợp chất Nitơ, Photpho), ô nhiễm do dầu mỡ… Cùng với nền nông nghiệp Việt Nam đang phát triển mạnh nên việc tiêu dùng thuốc trừ sâu, diệt cỏ, nấm bệnh và phân bón ngày càng được sử dụng nhiều hơn Những chất độc hại này rất khó phân hủy, bền với thời gian và ít biến đổi tính chất… khiến cho việc xử lí chúng rất khó Ngoài ra, nước sông còn bị ô nhiễm do chăn nuôi (nước vệ sinh chuồng trại, tắm rửa gia súc ), ô nhiễm do chất thải từ sự cố giao thông vận tải thủy, các bến cảng hay dầu cặn từ các khu kho cảng… Và nhất là việc vứt bỏ rác bừa bãi xuống sông và các kênh rạch

- Dựa vào số liệu chất lượng nước sông đã tổng hợp được, kết hợp các kiến thức đã học

và các tài liệu tham khảo từ đó lựa chọn công nghệ xử lý nước cấp phù hợp cho tình hình hiện nay và tương lai

CHƯƠNG 3 LỰA CHỌN CÔNG NGHỆ XỬ LÝ

3.1 TỔNG QUAN CÁC CÔNG NGHỆ XỬ LÝ

Sau đây là một số sơ đồ dây chuyền công nghệ xử lý nước mặt đạt tiêu chuẩn nước sinh hoạt, ăn uống được sử dụng phổ biến ở Việt Nam hiện nay:

3.1.1 Sơ đồ công nghệ xử lý nước truyền thống

- Dùng để xử lý nguồn nước có chỉ tiêu chất lượng nước đạt loại B hay tốt hơn

Hình 3.1: Sơ đồ công nghệ truyền thống [4]

- Nguồn nước mặt được dẫn vào bể trộn để tiến hành trộn với phèn Sau đó, nước được dẫn qua bể phản ứng để tiến hành quá trình keo tụ tạo bông Tại bể lắng, các bông cặn được tạo ra từ quá trình keo tụ - tạo bông sẽ lắng xuống và được loại bỏ khỏi nước Tiếp theo, nước sẽ chảy qua bể lọc, bể lọc có tác dụng giữ lại các hạt cặn nhỏ không lắng được Sau khi qua bể lọc, nước sẽ vào bể khử trùng để thực hiện quá trình clo hóa rồi cấp cho người sử dụng

- Phần nước rửa lọc được lắng tại một bể riêng, rồi được dẫn lên bể phản ứng để thực hiện lại quá trình xử lý

Nguồn nước mặt đầu vào

Trộn

Bể phản ứngPhèn

Lắng

Lọc

Tiếp xúc khử trùng

Cung cấp

Lắng nước rửa lọcClo

Xả cặn

3.1.2 Quy trình công nghệ xử lý nước tại nhà máy nước Tân Hiệp

Hình 3.2 Sơ đồ công nghệ xử lý nước tại nhà máy nước Tân Hiệp [4]

Công trình thu nước

sôngSông Sài Gòn

Hầm chắn rác

Nhà bơm nước thô

Bể phân chia lưu lượng

Hồ chứa nước thải

- Tại trạm bơm nước thô Hòa Phú: Nguồn nước sông Sài Gòn được cho qua song chắn rác để loại bỏ những vật nổi có kích thước lớn và lưới chắn rác để loại bỏ những vật nổi có kích thước nhỏ hơn Tại đây, nước được châm thêm clo để khử bớt rong rêu và một số loại vi khuẩn.

- Tại nhà máy xử lý nước Tân Hiệp:

• Nước được bơm vào bể phân chia lưu lượng thông qua trạm bơm cấp 1 Sau

đó, nước sẽ chảy vào bể trộn, được châm thêm PAC và vôi để thực hiện quá trình keo tụ - tạo bông Tiếp theo, các bông cặn được tạo ra từ quá trình keo tụ

- tạo bông sẽ lắng xuống nhờ tác dụng của trọng lực và được loại bỏ khỏi nước

• Sau đó, nước sẽ chảy qua bể lọc Tại bể loc, các cặn lơ lửng không lắng được

sẽ bị giữ lại Cuối cùng, nước sẽ được khử trùng tại bể chứa nước sạch rồi được phân phối tới người sử dụng nhờ trạm bơm cấp 2

3.2 LỌC TRONG XỬ LÝ NƯỚC CẤP [5]

3.2.1 Lý thuyết lọc

- Lọc nước là quá trình xử lí tiếp theo quá trình lắng, nó có nhiệm vụ giữ lại các hạt cặn nhỏ hơn trong nước không lắng được ở bể lắng, do đó làm trong nước một cách triệt

để hơn, với mức độ cao hơn và làm giảm đáng kể lượng vi trùng trong nước

- Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình lọc:

• Kích thước hạt lọc và sự phân bố cỡ hạt trong các lớp vật liệu lọc

• Kích thước, hình dạng, trọng lượng riêng, nồng độ và khả năng kết dính của cặn bẩn lơ lửng trong nước

• Tốc độ lọc, chiều cao, thành phần của lớp vật liệu lọc và tổn thất áp lực của quá trình lọc

• Nhiệt độ và độ nhớt của nước

- Các loại vật liệu lọc thường sử dụng: Cát thạch anh, than, sỏi, xỉ, thủy tinh…Trong đó, cát được sử dụng rộng rãi nhất do giá thành rẻ, lại có sẵn và hiệu suất khá cao

- Yêu cầu chung đối với vật liệu lọc:

3.2.2 Quá trình lọc chậm

Hình 3.3 Quá trình lọc chậm

- Áp dụng khi nguồn nước có chất lượng loại A, độ đục nhỏ hơn hoặc bằng 30 mg/l tương đương với 15 NTU, hàm lượng rong, rêu, tảo và độ màu thấp

- Cơ chế: Ngăn giữ cơ học và phân hủy sinh học

- Ưu điểm: Chất lượng nước lọc cao; không đòi hỏi nhiều máy móc, thiết bị phức tạp; công trình đơn giản, tốn ít ống và thiết bị thi công dễ; quản lý và vận hành đơn giản

- Nhược điểm: Diện tích lớn; giá thành xây dựng cao; chiếm nhiều đất do vận tốc lọc nhỏ; khó cơ khí hóa và tự động hóa quá trình rửa lọc

Hình 3.4 Sơ đồ xử lý nước bằng bể lọc chậm

- Nước mặt được đưa vào bể lọc chậm, qua bể tiếp xúc để khử trùng rồi cấp cho người

sử dụng

Bể lọc chậmNước mặt

Clo

Bể tiếp xúc khử trùng

Cấp cho người tiêu

thụ

3.2.3 Quá trình lọc nhanh

Hình 3.5 Quá trình lọc nhanh

- Áp dụng nguồn nước có chất lượng loại A theo tiêu chuẩn nước cấp, nước có độ đục nhỏ hơn hoặc bằng 10 NTU, tương đương 20 mg/l

- Cơ chế: Ngăn giữ cơ giới và hấp thụ bề mặt

- Ưu điểm: Tốc độ lọc lớn gấp vài chục lần so với bể lọc chậm; diện tích xây dựng nhỏ; quá trình rửa lọc được cơ giới hóa

- Nhược điểm: tốn ống và thiết bị; tăng chi phí vận hành

Hình 3.6 Sơ đồ xử lý nước bằng bể lọc nhanh

- Nước được đưa vào bể chứa để tiến hành quá trình keo tụ - tạo bông bằng phèn Sau

đó, phần nước trong sẽ qua bể lọc nhanh Tại bể khử trùng, nước được bổ sung clo để khử khuẩn rồi cấp cho người sử dụng Phần nước rửa lọc được đưa vào lại bể chứa hoặc xả thẳng ra ngoài

Bể chứa

Cấp cho người tiêu thụLắng nước rửa lọc

Đưa vào bể chứa/xả ra

CloPhèn

Bảng 3.1 So sánh các thông số kỹ thuật của hai quá trình lọc

10 Lượng nước rửa (theo

Thấp hơnCao hơn

Chất lượng nước lọc cao; không đòi hỏi nhiều máy móc, thiết bị phức tạp; công trình đơn giản, tốn ít ống

và thiết bị thi công dễ; quản lý và vận hành đơn giản

Tốc độ lọc lớn gấp vài chục lần so với bể lọc chậm; diện tích xây dựng nhỏ; quá trình rửa lọc được cơ giới hóa

Diện tích lớn; giá thành xây dựng cao; chiếm nhiều đất do vận tốc lọc nhỏ; khó cơ khí hóa và tự động hóa quá trình rửa lọc

Tốn ống và thiết bị; tăng chi phí vận hành

(Nguồn: Giáo trình Xử lý nước cấp, Đặng Viết Hùng, 2011)

3.3 ĐỀ XUẤT QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ XỬ LÝ NƯỚC SÔNG ĐỒNG NAI

Dựa vào tính chất của nước đầu vào và các yêu cầu của nước đầu ra ở bảng 1.1, ta thấy các chỉ tiêu cần phải quan tâm và được xử lý bao gồm: độ đục, độ màu, Pecmanganat, sắt, E.Coli và Tổng Coliform Từ đó, đề xuất quy trình công nghệ xử lý như sau:

3.3.1 Sơ đồ quy trình

Hình 3.7 Sơ đồ công nghệ xử lý nước sông Đồng Nai

Tưới cây xanh trong

Nguồn nước mặt đầu vào

Công trình thu (Song chắn rác, ngăn lắng cát, trạm bơm cấp 1…) (1)

3.3.2 Thuyết minh quy trình công nghệ [6]

(1) Công trình thu

Nguồn nước mặt trước khi vào ngăn lắng cát và ngăn thu được qua song chắn rác

để loại trừ các vật nổi có kích thước lớn và qua lưới chắn rác để loại trừ vật nổi có kích thước nhỏ hơn có thể gây tổn hại cho bơm và các công trình xử lý phía sau

(2) Bể trộn cơ khí

- Nước từ trạm bơm cấp 1 sẽ được dẫn vào bể trộn có tiết diện vuông Tại đây nước được clo hóa sơ bộ ở dạng tự do, quá trình cho clo vào nước để oxy hóa phá hủy các hợp chất hữu cơ để khử màu và ngăn chặn sự phát triển của rong rêu trong các bể phản ứng, bể lắng, bể lọc, đường ống dẫn nước

- Nước đi từ dưới lên sẽ trộn đều với dung dịch PAC, vôi sữa, tại đây sẽ diễn ra quá trình keo tụ tạo ra các hạt keo có khả năng kết dính các chất lơ lửng trong nước tạo thành bông cặn có kích thước lớn

Hình 3.10 Bể trộn cơ khí

(3) Bể keo tụ - tạo bông

Tại bể này, nước chảy theo kiểu zizac tạo sự thay đổi về tốc độ và tạo ra hiệu quả khuấy trộn với các cường độ chậm dần Các hạt cặn chuyển động lệch nhau nên dễ va chạm và kết dính với nhau tạo thành bông cặn Sau thời gian lưu là 30 phút, nước sau quá trình tạo bông sẽ gom về một mương và mương này cũng có tác dụng phân phối nước đến bể lắng ngang

Hình 3.11 Các máy trộn trong bể kết bông

Nước từ bể lắng tự chảy đến bể lọc bằng ống dẫn và phân phối vào mỗi bể lọc bằng các máng phân phối để nước được phân phối đều Bể lọc có nhiệm vụ giữ lại các hạt cặn nhỏ và vi khuẩn mà bể lắng không có khả năng giữ và loại bỏ các chất hữu cơ

ra khỏi nước Vật liệu lọc được dùng là cát thạch anh 1 lớp, có đường kính hạt từ 0,5 đến 1,25 mm và một lớp sỏi đỡ Nước sau khi qua lớp vật liệu lọc, lớp sỏi đỡ được thu vào hệ thống xiphông Hệ thống này có tác dụng điều chỉnh tốc độ lọc Nước sau đó tràn vào bồn chứa dưới xiphông và được đưa đến bể chứa

Hình 3.13 Bể lọc nhanh

(6) Bể chứa

Tại bể chứa, nước được khử trùng Hóa chất khử trùng là cloramine, được tạo ra từ

sự kết hợp của clo với amonia được châm thêm vào trong nước Khử trùng bằng clo với ưu điểm là ổn định chlorine dư trong mạng lưới phân phối và rất hiệu quả trong vệc kiểm soát sự tái phát triển của vi khuẩn

(7) Trạm bơm cấp 2

Sau đó nước được bơm vào hệ thống phân phối Trạm bơm cấp 2 sẽ bơm nước từ

bể chứa vào mạng lưới phân phối nước của các xã, thị trấn để phân phối nước đến hộ gia đình

Hình 3.14 Hình tổng quát trạm bơm cấp 2

(8) Hệ thống rửa lọc và xử lý bùn

Ta sử dụng chế độ rửa bể lọc bằng nước Nước rửa lọc được tuần hoàn lại vào bể lắng ngang Bùn cặn từ bể lắng sẽ dẫn đến bể nén bùn rồi đem phơi, bùn sau ép sẽ được thu gom và đem đi chôn lấp hợp vệ sinh

Hình 3.15 Hầm kênh xả bùn

CHƯƠNG 4 TÍNH TOÁN CÁC CÔNG TRÌNH ĐƠN VỊ [7] [8]

Dựa vào quy trình công nghệ đề xuất ở chương 3 và tính chất nguồn nước đầu vào, chất lượng nước đầu ra được thể hiện trong bảng 1.1, ta tính toán các công trình đơn vị

Các công trình đơn vị được tính toán trong chương này bao gồm: Công trình thu,

bể trộn cơ khí, bể keo tụ - tạo bông, bể lắng ngang, bể lọc nhanh, bể chứa …

- Công trình thu bao gồm: Họng thu nước, ngăn lắng cát (ngăn thu) và trạm bơm

4.1.1 Họng thu nước

- Đầu họng thu đặt song chắn để loại trừ vật nổi kích thước lớn Thanh song chắn có tiết diện hình tròn, đường kính 10 mm, khoảng cách giữa hai thanh chắn 50 mm Khung thép hàn có thể lắp dễ dàng để làm sạch và thay thế khi cần thiết

- Diện tích song chắn xác định theo công thức:

• Q: Lưu lượng cần thu, Q = 0,2315 m3/s;

• v: Tốc độ nước chảy qua cửa thu, v < 0,6 m/s, chọn v = 0,5 m/s để tránh hiện tượng kéo rác vào ống;

• K1: Hệ số thu hẹp diện tích cho các dây làm lưới choán chỗ và rác bám, K1 = 1,5 – 1,6; chọn K1 = 1,5

Từ công thức (1) ta có:

1

0, 23151,5

0,5

Vậy chọn kích thước của song chắn là 0,8 x 0,8 m

- Phía ngoài cửa thu đặt phao nổi để chắn rác nổi như lục bình, các hộp xốp… Phao nổi được đặt trước song chắn rác

- Khoảng cách giữa các thanh chắn là 50 mm để ngăn xác súc vật và những rác có kích thước lớn

- Mép dưới cửa thu nước đặt cao hơn đáy song 0,5 m Mép trên cửa thu đặt ngập 0,3 m

4.1.2 Ngăn lắng cát (ngăn thu)

 Ống dẫn nước vào ngăn thu:

- Vận tốc nước chảy trong ống dẫn là V = 0,7 – 1,5 m/s, chọn V = 1,2 m/s

 Ngăn lắng cát (ngăn thu):

- Ngăn lắng cát có cấu tạo như một mương lắng hình chữ nhật, có vai trò giữ lại các hạt cát có kích thước d = 0,4 mm

- Chọn vận tốc chảy ngang của dòng là 0,3 m/s

Bảng 4.1 Tốc độ lắng của các hạt cát trong dòng chảy

-(Nguồn: Bảng 2-1/Tính toán các công trình xử lý và phân phối nước cấp – Trịnh Xuân Lai)

- Tra bảng 4.1, ứng với vận tốc dòng chảy ngang vng = 0,3 m/s vận tốc lắng của hạt cát

có đường kính d = 0,4 mm là Uo = 4,5 cm/s = 0,045 m/s

- Diện tích bề mặt cần thiết của ngăn lắng cát xác định theo công thức:

2

0, 2315

5,140,045

0, 2315

0,770,3

F

B

= = = Chọn H = 0,8 m

- Vậy ngăn lắng cát có kích thước :

5, 2 1 0,8

L B H× × = × × m

- Lưới chắn đặt cuối ngăn lắng cát vào buồng thu có mắt lưới 5 x 5 mm, đường kính d = 1,5 mm

4.1.3 Tính toán trạm bơm nước thô:

- Trạm bơm nước thô được xây dựng trên bờ, trạm bơm được xây dựng theo kiểu nửa nổi nửa chìm

• γ : Khối lượng thể tích của nước, γ =1000kg m/ 3;

• η: Hiệu suất bơm, lấy η =80%

Từ công thức (2) ta có:

• PAC dạng lỏng: có màu nâu vàng, có thể đựng trong chai hoặc can nhựa để bảo quản lâu dài.

- Liều lượng PAC sử dụng cho 1 m3 nước sông, ao, hồ là:

• 1 – 4 g PAC đối với nước đục thấp (50-400 mg/l)

• 5 – 6 g PAC đối với nước đục trung bình (500 – 700 mg/l)

• 7 – 10 g PAC đối với nước đục cao (800 – 1200 mg/l)

- Liều lượng chính xác được xác định bằng thử nghiệm trực tiếp đối với nguồn cần xử

lý Sau khi lắng trong, nếu dùng để uống cần đun sôi hoặc cho nước khử trùng theo liều lượng hướng dẫn

- Ta chọn sử dụng PAC dạng lỏng vì có nhiều ưu điểm hơn phèn nhôm khô:

• Không phải pha chế, tốn thời gian và chi phí công nhân