Đồ án xử lý nước cấp 6000 người tại Bình Dương

- Nguồn nhiễm bẩn do các chất thải công nghiệp, các chất thải rắn có chứa cácchất độc hại của các cơ sở công nghiệp như: phenol, cianua, crom, cadium, chì, kẽm… - Nguồn ô nhiễm dầu mỏ và

Trang 1

TRƯỜNG ĐH TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƯỜNG CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM

NHI M V Đ ÁN MÔN H C ỆM VỤ ĐỒ ÁN MÔN HỌC Ụ ĐỒ ÁN MÔN HỌC Ồ ÁN MÔN HỌC ỌC

X LÝ N Ử LÝ NƯỚC CẤP ƯỚC CẤP C C P ẤP

Giáo Viên Hướng Dẫn: Ks BIỆN VĂN TRANH

Họ Và Tên Sinh Viên: TRẦN THỊ MỘNG KIỀU MSSV: 0510020149

Cấp

1 Ngày nhận đồ án:

2 Ngày hoàn thành đồ án:

3 Đầu đề đồ án:

TÍNH TOÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG XỬ LÝ NƯỚC CẤP CHO KHU DÂN

CƯ 6000 NGƯỜI TẠI BÌNH DƯƠNG

4 Yêu cầu và số liệu ban đầu:

-Nguồn nước xử lý : Nước mặt

-Số liệu chất lượng nước nguổn cho trong bảng sau:

Trang 2

5 Nôi dung các phần thuyết mimh và tính toán :

Lập bảng thuyết minh tính toán bao gồm:

 Phân tích và đề xuất phương án xử lý nước cấp cho khu dân cư trên

Tính toán 3 công trình đơn vị chính trong phương án đã đề xuất.

 Tính toán và lựa chọn thiết bị ( bơm nước, thiết bị khuấy trộn, ) cho các công trình đơn vi tính toán trên.

Trang 3

L I NÓI Đ U ỜI NÓI ĐẦU ẦU

Sau gần 2 năm học tại trường Đại học Tài Nguyên và Môi Trường TP.HCM – khoaMôi Trường – ngành kỹ thuật môi trường, ở năm học đầu tiên là những môn đạicương, nhưng ở năm hai em bắt đầu được tiếp xúc với những môn chuyên ngành,trong đó có môn học xử lý nước cấp Thông qua việc làm đồ án môn học xử lý nướccấp với đề tài: “ Tính toán thiết kế hệ thống xử lý nước cấp cho khu dân cư 6000 ngườitại Bình Dương”,đã giúp em có thể nắm rõ hơn về môn học này cũng như tiếp cậnđược với thực tế về các công nghệ xử lý nước cấp

Bình Dương là một tỉnh phát triển kinh tế khá mạnh và nhanh ở khu vực ĐôngNam Bộ Bên cạnh sự phát triển vượt bậc về kinh tế vấn đề gia tăng dân số cơ họccũng là một áp lực, vì vậy nước là một nhu cầu không thể thiếu để phục vụ sinh hoạt

và sản xuất của người dân tại đây Với đề tài trên, tuy chỉ thiết kế hệ thống xử lý nướccấp cho khu dân cư có 6000 người nhưng cũng đã góp phần giải quyết được một phầnnhu cầu về nước cho người dân

Do sự hiểu biết của bản thân cũng còn nhiều hạn chế nên trong đồ án củaemkhông thể tránh khỏi những thiếu sót, em rất mong nhận được sự góp ý của các thầy

và cô để đồ án của em thêm hoàn thiện

3

Trang 4

NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN

Trang 5

GVHD BIỆN VĂN TRANH

NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN

5

Trang 6

Trang 7

CH ƯƠNG 1: TỔNG QUAN NG 1: T NG QUAN ỔNG QUAN

Bình Dương thuộc miền Đông Nam Bộ, diện tích tự nhiên 2.695,22km2 (chiếmkhoảng 0,83% diện tích cả nước, khoảng 12% diện tích miền Đông Nam Bộ) Dân số1.482.636 người (1/4/2009),mật độ dân số khoảng 550 người/km2.Bình Dương nằmtrong vùng kinh tế trọng điểm phía Nam (gồm 8 tỉnh thành, thành phố Hồ Chí Minh,Đồng Nai, Bình Dương, Bà Rịa - Vũng Tàu, Bình Phước, Tây Ninh, Long An và tỉnhTiền Giang), là một trong những tỉnh có tốc độ tăng trưởng kinh tế cao, phát triển côngnghiệp năng động của cả nước

Hình 1.1 Hình ảnh về Bình Dương

Bình Dương là cửa ngõ giao thương với Thành phố Hồ Chí Minh, trung tâmkinh tế - văn hóa của cả nước, có các trục lộ giao thông huyết mạch của quốc gia chạyqua như quốc lộ 13, quốc lộ 14, đường Hồ Chí Minh, đường Xuyên Á … cách sân bay quốc tế Tân Sơn Nhất và các cảng biển chỉ từ 10 - 15 Km… thuận lợi cho pháttriển kinh tế và xã hội toàn diện

Bình Dương là một trong những địa phương năng động trong kinh tế, thu hútđầu tư nước ngoài Nằm ở vị trí trung tâm thuận lợi, Thành phố mới Bình Dương sẽ làcửa ngõ kết nối quốc tế và giao lưu thương mại, dịch vụ cũng như trao đổi, chuyểngiao công nghệ ở trình độ khoa học tiên tiến nhất

7

Trang 8

Nước mặt bao gồm các nguồn nước trong các ao, đầm, hồ chứa, sông suối Dokết hợp từ các dòng chảy trên bề mặt và thường xuyên tiếp xúc với không khí nên cácđặc trưng của nước mặt là:

 Chứa khí hòa tan đặc biệt là oxy

Chứa nhiều chất rắn lơ lửng, riêng trường hợp nước chứa trong các ao đầm,hồ

do xảy ra quá trình lắng cặn nên chất rắn lơ lửng còn lại trong nước có nồng độ tươngđối thấp và chủ yếu ở dạng keo

 Có hàm lượng chất hữu cơ cao

 Có sự hiện diện của nhiều loại tảo

 Chứa nhiều vi sinh vật

1.3.1 Nhiệt độ

Là yếu tố liên quan đến sự tồn tài và phát triển của các sinh vật thủy sinh, đồngthời là nhân tố ảnh hưởng đến tốc độ phân hủy sinh học các chất ô nhiễm hữu cơ trongnước, ảnh hưởng đến nồng độ oxy hòa tan Qua đó ảnh hưởng đến khả năng tự làmsạch của nguồn nước tự nhiên nên những thay đổi của nhiệt độ ảnh hưởng nhiều mặtđến chất lượng nước Nhiệt độ là yếu tố quyết định loài sinh vật nào chiếm ưu thếtrong môi trường nước Theo độ sâu, nhiệt độ phân thành 3 tầng rõ rêt:Tầng mặt, tầngchuyển tiếp và tầng đáy

Trong tầng mặt: nước có nhiệt độ cao nên tỷ khối thấp Do ảnh hưởng của gió nênnước trong tầng mặt xáo trộn mạnh làm cho nhiệt độ tương đối đồng đều, nồng độoxy hòa tan cao, tiếp nhận ánh sáng tốt nên quang hợp diễn ra mạnh mẽ Tầng này rấtthuận lợi cho quá trình phân hủy sinh học

Tầng chuyển tiếp: có nhiệt độ giảm rõ rệt theo độ sâu

Tầng đáy: nước không bị khuấy đảo và tách biệt với tầng mặt bởi tầng chuyển tiếp nênnồng độ oxy hòa tan thấp, ánh sáng mặt trời không xuyên tới Trong tầng này, quátrình phân hủy hữu cơ diễn ra trong điều kiện yếm khí, sản phẩm phân hủy có mùi vàđộc hại H2S, NH3

1.3.2 Màu sắc

Màu của nước là do các chất tạo ra trong quá trình phân hủy các mảnh vụn hữu cơ như

lá cây, gỗ hoặc các hợp chất vô cơ chứa Fe(III) khi có trong mẫu nước Những thànhphần gây màu tự nhiên trong nước dưới dạng những hạt keo mang điện tích âm, nên cóthể loại bỏ bằng quá trình đông tụ bởi muối của các ion kim loại hóa trị III như của Fe,

Al Màu của nước do các chất lơ lửng tạo nên loại bỏ bằng phương pháp lọc.Màu của

Trang 9

Nước bị nhiễm bẩn do nước thải sinh hoạt và công nghiệp thường có màu xanh đậmhoặc màu đen.

Độ màu đo bằng đơn vị Pt-Co( Platin-coban) Nước tự nhiên có độ màu nhỏ hơn 200Pt-Co

Dựa vào màu nước để quyết định mức độ xử lý và lựa chon phương pháp xử lý, hóachất dùng trong xử lý

1.3.3 Độ đục

Độ đục của nước là do trong nước có nhiều loại chất lơ lửng dạng keo hoặcdạng phân tán thô bị cuốn trôi từ bề mặt lưu vực xuống thủy vực Độ đục xác địnhthông qua khả năng lan truyền của ánh sáng qua nước Nó phản ánh mức độ ngăn trởánh sáng xuyên qua nước của các chất lơ lửng vô cơ và hữu cơ Thông qua độ đục cóthể đánh giá tình trạng nhiễm bẩn của nước.Đơn vị đo độ đục là NTU, nước mặt có độđục 20-100 NTU Mùa lũ tới 500 NTU Nước cấp cho ăn uống nhỏ hơn 5 NTU

1.3.4 Mùi vị

Nước ô nhiễm có mùi do các hợp chất hóa học chủ yếu các hợp chất hữu cơ haycác sản phẩm từ phân hủy vật chất Nước bị ô nhiễm nặng do các chất hữu cơ có mùihôi thối rất khó chịu do các khí độc hại như SO2, H2S sản phẩm từ phân hủy yếm khí

1.3.8 Chất rắn lơ lửng

Lượng chất rắn lơ lửng là thông số đánh giá cường độ nước thải, hiệu quả củathiết bị xử lý Xác đinh dùng phương pháp lọc mẫu nước bằng chén Gút, sau đó đokhối lượng chất rắn có trong màng lọc của chén (mg/l)

9

Trang 10

Thành phần và chất lượng nước bề mặt chịu nhiều ảnh hưởng của yếu tố tựnhiên, nguồn gốc xuất xứ, các điều kiện môi trường xung quanh và các tác động củacon người khi khai thác và sử dũng nguồn nước Thông thường nước bề mặt chứa cácthành phần sau:

- Chứa khí hoà tan, đặc biệt là khí oxy

- Chứa nhiều chất lơ lửng Riêng trường hợp nước chứa trong hồ, chất rắn lơlửng còn lại thấp và chủ yếu ở dạng keo

- Có hàm lượng chất lơ lửng cao, có sự hiện diện của nhiều tảo

- Các chất hòa tan dưới dạng ion và phân tử, có nguồn gốc hữu cơ và vôcơ

Bảng 1.1 Thành phần các chất gây nhiễm bẩn nước bề mặt Chất rắn lơ lửng

- Cao phân tử hữu cơ

- Virut 0,03 – 0,3m

Nguồn chủ yếu của nước bề mặt là nước sông Chất lượng nước sông phụ thuộc vàocác yếu tố xung quanh như mức độ phát triển công nghiệp, mật độ dân số trong khuvực, hiệu quả của công tác quản lý các dòng thải vào sông Ngoài ra chất lượng nướcsông còn phụ thuộc vào điều kiện thuỷ văn, tốc độ dòng chảy, thời gian lưu và thời tiếttrong khu vực Nơi có mật độ dân số cao, công nghiệp phát triển mà công tác quản lícủa các dòng thải công nghiệp, dòng thải nước sinh hoạt không được chú trọng thìnước sông thường bị ô nhiễm bởi các hoá chất độc hại, các chất hữu cơ ô nhiễm… nơi

có lượng mưa nhiều, điều kiện xói mòn, phong hoá dễ dàng thì nước sông thường bị ô

Trang 11

chất mùn có trong nguồn nước Ngày nay, hiếm thấy có nguồn nước sông nào đạt đượcchất lượng cho tiêu chuẩn nước cấp mà không cần xử lý

Nghiên cứu thành phần và chất lượng nước mặt, tổ chức y tế thế giới đưa ra cách phânloại sau về các loại nhiễm nước bẩn:

- Nước nhiễm bẩn do vi trùng, virus và các chất hữu cơ gây bệnh

- Nguồn nhiễm bẩn do các chất hữu cơ phân huỷ từ động thực vật và các chất thải côngnghiệp

- Nguồn nhiễm bẩn do các chất thải công nghiệp, các chất thải rắn có chứa cácchất độc hại của các cơ sở công nghiệp như: phenol, cianua, crom, cadium, chì, kẽm…

- Nguồn ô nhiễm dầu mỏ và các sản phẩm từ dầu mỏ trong quá trình khai thác, sảnxuất, chế biến, và vận chuyển làm ô nhiễm mạnh nguồn nước mặt và gây trở ngại lớncho công trình xử lý nước bề mặt

- Nguồn ô nhiễm do các chất tẩy rửa trong sinh hoạt và trong công nghiệp

- Các chất phóng xạ từ các cơ sở sản xuất và sử dụng phóng xạ như các nhàmáy phóng xạ ,các bệnh viện, các cơ sở nghiên cứu và công nghiệp

- Các hoá chất bảo vệ thực vật cùng với ưu điểm là dung để phòng chống sâu

bọ, côn trùng, nấm… giúp ích cho nông nghiệp, nó còn mang lại tác hại là gây ônhiễm cho nguồn nước nhất là khi chúng ko đc sử dụng đúng mức

- Các hoá chất hữu cơ tổng hợp được sử dụng rộng rãi cho các ngành côngnghiệp như chất dẻo, dược phẩm, vải sợi

- Các hoá chất vô cơ nhất là các hoá chất dùng làm phân bón trong nông nghiệpnhư các hợp chất photphat, nitrat…

- Một nguồn nước thải đáng kể từ các nhà máy nhiệt điện tuy không gây ônhiễm trầm trọng nhưng cũng làm giảm chất lượng nước bề mặt với nhiệt độ quá caocủa nó

Tóm lại, ngoài các yếu tố địa hình , thời tiết là những yếu tố khách quan gây ảnhhưởng đến chất lượng nước bề mặt chúng ta cần xét đến những yếu tố khác chủ quanhơn đó là các tác động của con người trực tiếp hay gián tiếp vào quá trình gây ô nhiễmmôi trường nước bề mặt

11

Trang 12

CH ƯƠNG 1: TỔNG QUAN NG 2

T NG QUAN V CÁC PH ỔNG QUAN Ề CÁC PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ NGUỒN NƯỚC MẶT ƯƠNG 1: TỔNG QUAN NG PHÁP X LÝ NGU N N Ử LÝ NƯỚC CẤP Ồ ÁN MÔN HỌC ƯỚC CẤP C M T ẶT

2.1.1 Hồ chứa và lắng sơ bộ

Chức năng của hồ chứa và lắng sơ bộ nước thô (nước mặt) là: tạo điều kiện thuận lợicho các quá trình tự làm sạch như: lắng bớt cặn lơ lửng, giảm lượng vi trùng do tácđộng của các điều kiện môi trường, thực hiện các phản ứng oxy hóa do tác dụng củaoxy hòa tan trong nước, và làm nhiệm vụ điều hòa lưu lượng giữa dòng chảy từ nguồn

Trang 13

nước vào và lưu lượng tiêu thụ do trạm bơm nước thô bơm cấp cho nhà máy xử lýnước.

2.1.2 Song chắn rác và lưới chắn rác

Song chắn và lưới chắn đặt ở cửa dẫn nước vào công trình thu làm nhiệm vụ loại trừvật nổi, vật trôi lơ lửng trong dòng nước để bảo vệ các thiết bị và nâng cao hiệu quảlàm sạch của các công trình xử lý Vật nổi và vật lơ lửng trong nước có thể có kíchthước nhỏ như que tăm nổi, hoặc nhành cây non khi đi qua máy bơm vào các côngtrình xử lý có thể bị tán nhỏ hoặc thối rữa làm tăng hàm lượng cặn và độ màu củanước Song chắn rác có cấu tạo gồm các thanh thép tiết diện tròn cỡ 8 hoặc 10, hoặctiết diện hình chữ nhật kích thước 6 x 50 mm đặt song song với nhau và hàn vào khungthép Khoảng cách giữa các thanh thép từ 40 ÷ 50 mm Vận tốc nước chảy qua songchắn khoảng 0,4 ÷ 0,8 m/s Song chắn rác được nâng thả nhờ ròng rọc hoặc tời quaytay bố trí trong ngăn quản lý Hình dạng song chắc rác có thể là hình chữ nhật, hìnhvuông hoặc hình tròn Lưới chắn rác phẳng có cấu tạo gồm một tấm lưới căng trênkhung 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 lướinữa có kích thước mặt lưới 25 x 25 mm đan bằng dây thép đường kính 2 – 3 mm đểtăng 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 cónhiều 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 bằngdây đồng hoặc dây thép không gỉ đường kính từ 0,2 ÷ 0,4 Mắt lưới kích thước từ 0,3 x0,3 mm đến 0,2 x 0,2 mm Chiều rộng băng lưới từ 2 ÷ 2,5 m Vận tốc nước chảy quabăng lưới từ 3,5 ÷ 10 cm/s, công suất động cơ kéo từ 2 ÷ 5 kW

2.1.3 Bể lắng cát

Ở các nguồn nước mặt có độ đục lớn hơn hoặc bằng 250 mg/l sau lưới chắn, cáchạt cặn lơ lửng vô cơ, có kích thước nhỏ, tỷ trọng lớn hơn nước, cứng, có khả nănglắng nhanh được giữ lại ở bể lắng cát Nhiệm vụ của bể lắng cát là tạo điều kiện tốt đểlắng các hạt cát có kích thước lớn hơn hoặc bằng 0,2 mm và tỷ trọng lớn hơn hoặcbằng 2,5; để loại trừ hiện tượng bào mòn các cơ cấu chuyển động cơ khí và giảmlượng cặn nặng tụ lại trong bể tạo bông và bể lắng

13

Trang 14

m3/ngày Đối với bể lắng đứng, nước chuyển động theo phương thẳng đứng từ dướilên đến vách tràn với vận tốc 0,3-0,5 mm/s Hiệu suất lắng của bể lắng đứng thườngthấp hơn bể lắng ngang từ 10 đến 20% Bể lắng lớp mỏng có cấu tạo giống như bểlắng ngang thông thường, nhưng khác với bể lắng ngang là trong vùng lắng của bểlắng 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 vàsong song với nhau Do có cấu tạo thêm các bản vách ngăn nghiêng, nên bể lắng lớpmỏng có hiệu suất cao hơn so với bể lắng ngang Diện tích bể lắng lớp mỏng giảm5,26 lần so với bể lắng ngang thuần túy Bể lắng trong có lớp cặn lơ lửng có ưu điểm

là không cần xây dựng bể phản ứng, bởi vì quá trình phản ứng và tạo bông kết tủa xảy

ra trong điều kiện keo tụ tiếp xúc, ngay trong lớp cặn lơ lửng của bể lắng Hiệu quả xử

lý cao hơn các bể lắng khác và tốn ít diện tích xây dựng hơn Tuy nhiên, bể lắng trong

có cấu tạo phức tạp, kỹ thuật vận hành cao Vận tốc nước đi từ dưới lên ở vùng lắngnhỏ hơn hoặc bằng 0,85 mm/s và thời gian lưu nước khoảng 1,5 – 2 giờ

2.1.5 Lọc

Bể lọc được dùng để lọc một phần hay toàn bộ cặn bẩn có trong nước tùy thuộc vàoyêu cầu đối với chất lượng nước của các đối tượng dùng nước Quá trình lọc nước làcho nước đi qua lớp vật liệu lọc với một chiều dày nhất định đủ để giữ lại trên bề mặthoặc giữa các khe hở của lớp vật liệu lọc các hạt cặn và vi trùng có trong nước Saumột thời gian làm việc, lớp vật liệu lọc bị chít lại, làm tăng tổn thất áp lực, tốc độ lọcgiảm dần Để khôi phục lại khả năng làm việc của bể lọc, phải thổi rửa bể lọc bằngnước hoặc gió, nước kết hợp để loại bỏ cặn bẩn ra khỏi lớp vật liệu lọc Tốc độ lọc làlượng nước được lọc qua một đơn vị diện tích bề mặt của bể lọc trong một đơn vị thờigian (m/h) Chu kỳ lọc là khoảng thời gian giữa hai lần rửa bể lọc T (h) Để thực hiệnquá trình lọc nước có thể sử dụng một số loại bể lọc có nguyên tắc làm việc, cấu tạolớp vật liệu lọc và thông số vận hành khác nhau Thiết bị lọc có thể được phân loạitheo nhiều cách khác nhau: theo đặc tính như lọc gián đoạn và lọc liên tục; theo dạngcủa quá trình như làm đặc và lọc trong; theo áp suất trong quá trình lọc như lọc chânkhông (áp suất 0,085 MPa), lọc áp lực (từ 0,3 đến 1,5 MPa) hay lọc dưới áp suất thủytĩnh của cột chất lỏng;…Trong các hệ thống xử lý nước công suất lớn không cần sửdụng các thiết bị lọc áp suất cao mà dùng các bể lọc với vật liệu lọc dạng hạt Vật liệulọc có thể sử dụng là cát thạch anh, than cốc, hoặc sỏi nghiền, thậm chí cả than nâuhoặc than gỗ Việc lựa chọn vật liệu lọc tùy thuộc vào loại nước thải và điều kiện địaphương Quá trình lọc xảy ra theo những cơ chế sau:

- Sàng lọc để tách các hạt rắn hoàn toàn bằng nguyên lý cơ học;

- Lắng trọng lực;

Trang 15

- Hấp phụ hóa học; Hấp phụ vật lý;

- Quá trình dính bám;

- Quá trình lắng tạo bông

Thiết bị lọc với lớp hạt có thể được phân loại thành thiết bị lọc chậm, thiết bịlọc nhanh, thiết bị lọc hở và thiết bị lọc kín Chiều cao lớp vật liệu lọc trong thiết bịlọc hở dao động trong khoảng 1-2 m và trong thiết bị lọc kín từ 0,5 – 1 m

2.2.1 Làm thoáng

Bản chất của quá trình làm thoáng là hòa tan oxy từ không khí vào nước để oxyhóa sắt hóa trị II, mangan hóa trị II thành sắt hóa trị III, mangan hóa trị IV tạo thànhcác hợp chất hydroxyl sắt hóa trị III và hydroxit mangan hóa trị IV Mn(OH)4 kết tủa

dễ lắng đọng để khử ra khỏi nước bằng lắng, lọc

Làm thoáng để khử CO2,H2S có trong nước, làm tăng pH của nước, tạo điềukiện thuận lợi và đẩy nhanh quá trình oxy hóa và thủy phân sắt và mangan, nâng caonăng suất của các công trình lắng và lọc trong quy trình khử sắt và mangan

Quá trình làm thoáng làm tăng hàm lượng oxy hòa tan trong nước, nâng cao thếoxy hóa khử của nước để thực hiện dễ dàng các quá trình oxy hóa các chất hữu cơtrong quá trình khử mùi và màu của nước

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

2.2.2 Clo hóa sơ bộ

Clo hóa sơ bộ là quá trình cho clo vào nước trước bể lắng và bể lọc, mục đích của clo hóa sơ bộ là:

- Kéo dài thời gian tiếp xúc để tiệt trùng khi nguồn nước bị nhiễm bẩn nặng.

- Oxy hóa sắt hòa tan ở dạng hợp chất hữu cơ, oxy hóa mangan hòa tan để

tạo thành các kết tủa tương ứng

15

Trang 16

- Oxy hóa các chất hữu cơ để khử màu.

- Trung hòa amoniac thành cloramin có tính chất tiệt trùng kéo dài.

Clo hóa sơ bộ có tác dụng ngăn chặn sự phát triển của rong, rêu trong bể phản ứng tạo bông cặn và bể lắng, phá hủy tế bào của các vi sinh sản ra chất nhầy nhớt trên mặt bể lọc, làm tăng thời gian cua chu kì lọc

2.2.3 Keo tụ - tạo bông

Keo tụ và bông cặn là quá trình tạo ra các tác nhân có khả năng kết dính cácchất làm bẩn nước ở dạng lơ lửng thành các bông cặn có khả năng lắng được trong bểlắng hay kết dính trên bề mặt hạt của lớp vật liệu lọc với tốc độ nhanh và kinh tế nhất

Khi trộn đều phèn với nước cần xử lý, các phản ứng hóa học và hóa lý xảy ratạo thành hệ keo dương phân tán đều trong nước Khi được trung hòa, hệ keo dươngnày là các hạt nhân có khả năng dính kết với các keo âm phân tán trong nước và dínhvới nhau tạo thành các bông cặn Do đó, quá trình tạo nhân kết dính gọi là quá trìnhkeo tụ còn quá trình kết dính cặn bẩn và nhân keo tụ gọi là quá trình phản ứng tạobông cặn

Trong kỹ thuật xử lý thường dùng phèn nhôm Al2(SO4)3, phèn sắt FeCl3,

Fe2(SO4)3 và FeSO4 Nhưng hiện nay ở Việt Nam thường sử dụng phèn nhôm, cònphèn sắt có hiệu quả keo tụ cao, nhưng các quá trình khác như sản xuất, vận chuyển,phức tạp và trong quá trình xử lý dễ làm nước có màu vàng nên ít được sử dụng trong

kỹ thuật xử lý nước cấp

Hiệu quả của quá trình tạo bông phụ thục vào cường độ và thời gian khuấy trộn

để các nhân keo tụ và cặn bẩn va chạm và kết dính vào nhau

Để tăng cường quá trình tạo bông, thường cho vào bể phản ứng tạo bông cặnchất trợ keo tụ polyme Khi tan vào nước, polymer sẽ tạo ra liên kết dưới loại anionnếu trong nước cần xử lý thiếu ion đối (như SO22-,…) hay loại trung tính nếu thànhphần ion và độ kiềm của nước nguồn thỏa mãn điều kiện keo tụ

2.2.4 Khử trùng nước

Khử trùng nước là khâu bắt buộc trong quá trình xử lý nước ăn uống sinh hoạt.Trongnước thiên nhiên chứa rất nhiều vi sinh vật và khử trùng Sau các quá trình xử lý cơhọc, nhất là nước sau khi qua bể lọc, phần lớn các vi trùng đã bị giữ lại Song để tiêudiệt hoàn toàn các vi trùng gây bệnh, cần phải tiến hành khử trùng nước Hiện nay cónhiều biện pháp khử trùng có hiệu quả như: khử trùng bằng các chất oxy hóa mạnh,các tia vật lý, siêu âm, phương pháp nhiệt, ion kim loại nặng,…

a Khử trùng bằng Clo và các hợp chất của Clo

Trang 17

Clo là một chất oxy hóa mạnh ở bất cứ dạng nào Khi Clo tác dụng với nước tạothành axit hypoclorit (HOCl) có tác dụng diệt trùng mạnh Khi cho Clo vào nước,chất diệt trùng sẽ khuếch tán xuyên qua vỏ tế bào vi sinh vật và gây phản ứng vớimen bên trong của tế bào, làm phá hoại quá trình trao đổi chất dẫn đến vi sinh vật bịtiêu diệt.

Quá trình tiêu diệt vi sinh vật xảy ra như sau: đầu tiên chất diệt trùng đi quamàng tế bào của vi sinh vật, sau đó phản ứng với men bên trong màng tế bào cản trởquá trình trao đổi chất bên trong nhân tế bào và kết quả là tế bào sẽ bị diệt vong Tốc

độ của quá trình khử trùng sẽ tăng khi nồng độ của chất khử trùng và nhiệt độ củanước tăng, ngoài ra còn phụ thuộc vào hàm lượng các tạp chất khác trong nước, nồng

độ các tạp chất trong nước cao thì hiệu quả của quá trình khử trùng sẽ giảm đi đáng kể

Hiệu quả khử trùng phụ thuộc vào nồng độ chất khử trùng, tức nồng độ HClO.Trong kỹ thuật xử lý nước chất diệt trùng được dùng phổ biến nhất là clo và cáchợp chất của clo vì rẻ dễ kiếm và quản lý vận hành đơn giản

b Dùng ozone để khử trùng

Ozon (O3) là chất khí màu lam nhạt (trong điều kiện nhiệt độ và áp suất tiêuchuẩn),có mùi hắc đặc trưng.Ozone có tính hoạt hóa mạnh hơn Clo, nên khả năng diệttrùng mạnh hơn Clo rất nhiều lần Thời gian tiếp xúc rất ngắn do đó diện tích bề mặtthiết bị giảm, không gây mùi vị khó chịu trong nước kể cả khi trong nước có chứaphênol

c Khử trùng bằng phương pháp nhiệt

Đây là phương pháp khử trùng cổ truyền Đun sôi nước ở nhiệt độ 100oCcó thểtiêu diệt phần lớn các vi khuẩn có trong nước Chỉ trừ nhóm vi khuẩn khi gặp nhiệt độcao sẽ chuyển sang dạng bào tử vững chắc Tuy nhiên, nhóm vi khuẩn này chiếm tỉ lệrất nhỏ Phương pháp đun sôi nước tuy đơn giản, nhưng tốn nhiên liệu và cồng kềnh,nên chỉ dùng trong quy mô gia đình.Khử trùng bằng tia cực tím (UV)

Tia cực tím là tia bức xạ điện từ có bước sóng khoảng 4 – 400 nm, có tác dụng diệttrùng rất mạnh Dùng các đèn bức xạ tử ngoại, đặt trong dòng chảy của nước Các tiacực tím phát ra sẽ tác dụng lên các phân tử protit của tế bào vi sinh vật, phá vỡ cấutrúc và mất khả năng trao đổi chất, vì thể chúng sẽ bị tiêu diệt Hiệu quả khử trùng chỉđạt được triệt để khi trong nước không có các chất hữu cơ và cặn lơ lửng Sát trùngbằng tia cực tím không làm thay đổi mùi, vị của nước

d Khử trùng bằng siêu âm

Dòng siêu âm với cường độ tác dụng không nhỏ hơn 2W/cm2 trong khoảng thờigian trên 5 phút có khả năng tiêu diệt toàn bộ vi sinh vật trong nước

17

Trang 18

e.Khử trùng bằng ion bạc

Ion bạc có thể tiêu diệt phần lớn vi trùng có trong nước Với hàm lượng 2 – 10ion g/l đã có tác dụng diệt trùng Tuy nhiên, hạn chế của phương pháp này là: nếutrong nước có độ màu cao, có chất hữu cơ, có nhiều loại muối,…thì ion bạc khôngphát huy được khả năng diệt trùng

Đ XU T PH Ề CÁC PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ NGUỒN NƯỚC MẶT ẤP ƯƠNG 1: TỔNG QUAN NG PHÁP X LÝ VÀ TÍNH TOÁN CÔNG TRÌNH Đ N V Ử LÝ NƯỚC CẤP ƠNG 1: TỔNG QUAN Ị

3.1 CƠ SỞ LỰA CHỌN CÔNG NGHỆ

Việc lựa chọn sơ đồ công nghệ của trạm xử lý dựa vào các yếu tố cơ bản sau:

 Công suất của trạm xử lý là 2285 m3/ ngày

 Thành phần và tính chất của nguồn nước

ĐẦU RA

Trang 19

 Nguồn vốn, chi phí đầu tư xây dựng và quản lý vận hành trạm xử lý.

 Vị trí trạm xử lý, điều kiện mặt bằng và các đặc điểm địa hình địa chất, khítượng thủy văn khu vực

 Trình độ quản lý vận hành của cơ quan quản lý

 Có khả năng phát triển trong tương lai

3.2 ĐỀ XUẤT PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ

3.2.1 Chọn phương án công nghệ

19

Nướcnguồn

Trạm bơm cấp 1

Côngtrình thu

Trang 20

3.2.2 Thuyết minh các phương án xử lý

Nư c ngu n qua h ng thu c a công trình thu có b trí m t song ch n rácồn qua họng thu của công trình thu có bố trí một song chắn rác ọng thu của công trình thu có bố trí một song chắn rác ủa công trình thu có bố trí một song chắn rác ố trí một song chắn rác ột song chắn rác ắn rác

nh m đ lo iằm để loại ể loại ại để loại trừ các vật thể có kích thước lớn, các vật trôi lơ lửng trong dòngnước giúp bảo vệ các thiết bị và nâng cao hiệu quả làm sạch cho các công trình xử lý

Nư c được bơm từ trạm bơm cấp 1 vào bể trộn cơ khí, sau đó cho phènc b m t tr m b m c p 1 vào b tr n c khí, sau đó cho phènơm từ trạm bơm cấp 1 vào bể trộn cơ khí, sau đó cho phèn ừ trạm bơm cấp 1 vào bể trộn cơ khí, sau đó cho phèn ại ơm từ trạm bơm cấp 1 vào bể trộn cơ khí, sau đó cho phèn ấp 1 vào bể trộn cơ khí, sau đó cho phèn ể loại ột song chắn rác ơm từ trạm bơm cấp 1 vào bể trộn cơ khí, sau đó cho phènnhôm vào b tr n Quá trình xáo tr n gây ra do cánh khu y quay v i t c đ caoể loại ột song chắn rác ột song chắn rác ấp 1 vào bể trộn cơ khí, sau đó cho phèn ố trí một song chắn rác ột song chắn ráctrong m t kho ng th i gian ng n trột song chắn rác ảng thời gian ngắn trước khi tạo thành những bông kết tủa ời gian ngắn trước khi tạo thành những bông kết tủa ắn rác ư c khi t o thành nh ng bông k t t a.ại ững bông kết tủa ết tủa ủa công trình thu có bố trí một song chắn rác

Nước và phèn nhôm sau khi đã được trộn đều trong bể trộn cơ khí sẽ được đưasang bể tạo bông Bể tạo bông có chức năng hoàn tất quá trình keo tụ, tạo điều kiệnthuận lợi cho quá trình tiếp xúc và kết dính giữa các hạt keo và cặn bẩn trong nước đểtạo nên những bông cặn đủ lớn và được giữ lại trong bể lắng đứng Tốc độ khuấy trộn

đủ lớn để tạo bông nhưng không quá lớn làm phá vỡ bông cặn

Bể tạobông

Bể lắng đứng

Bể lọc nhanh

Bể chứa nước sạch

Trạm bơmcấp 2

Mạng lướicấp nước

Hồchứacặn

CHÚ THÍCH

- Đường nước:

- Đường hóa chất:

- Đường cặn:

- Đường nước rửa:

- Bơm nước trong:

Trang 21

Nước sau khi tạo thành bông cặn lớn ở bể tạo bông nước được dẫn sang bể lắngđứng Tại đây, các bông cặn sẽ được tách ra khỏi nước.

Phần các hạt cặn chưathể lắng được ở bể lắng đứng sẽ tiếp tục được loại bỏhoàn toàn khỏi nước trong bể lọc nhanh Quá trình lọc nước là quá trình cho nước điqua lớp vật liệu lọc với một chiều dày nhất định để giữ lại trên bề mặt hoặc lớp khe hởcủa lớp vật liệu lọc các hạt cặn và một phần vi sinh vật có trong nước Sau một thờigian làm việc, lớp vật liệu lọc bị trít lại, làm tốc độ lọc giảm.Để phục hồi lại khả nănglàm việc của bể lọc, phải tiến hành rửa lọc để loại bỏ cặn bẩn ra khỏi lớp vật liệu lọc

Nước sau khi đã lọc được dẫn vào bể chứa nước sạch, trữ trong bể để cung cấpcho người tiêu thụ Trên đường ống dẫn nước đến bể chứa nước sạch, nước sẽ qua giaiđoạn cuối cùng của quá trình xử lý là khử trùng, nước sẽ tiếp xúc với clo ở dạng lỏng

để khử trùng hoàn toàn vi sinh vật trong nước Và cuối cùng nước sẽ được phân phốiđến mạng lưới cung cấp nước nhờ trạm bơm cấp 2

3.3 TÍNH TOÁN THIẾT KẾ

3.3.1.Tính toán công suấttrạm xử lý

a Dự báo số dân đến năm 2020

Khu dân c 6000 ngư ười gian ngắn trước khi tạo thành những bông kết tủa ạii t i Bình Dươm từ trạm bơm cấp 1 vào bể trộn cơ khí, sau đó cho phènng vào năm 2013 và có t c đ tăng ố trí một song chắn rác ột song chắn rác

trưởng r=2%/năm.ng r=2%/năm

i+1 : s dân sau 1 năm (ngố trí một song chắn rác ười gian ngắn trước khi tạo thành những bông kết tủa.i)

 Ni+1/2 : s dân sau n a năm (ngố trí một song chắn rác ửa năm (người) ười gian ngắn trước khi tạo thành những bông kết tủa.i)

 r: t c đ tăng trố trí một song chắn rác ột song chắn rác ưởng r=2%/năm.ng (%/năm)

 t: th i gian (năm)( thời gian ngắn trước khi tạo thành những bông kết tủa ười gian ngắn trước khi tạo thành những bông kết tủa.ng là 1 năm)

- D báo s dân năm 2014 ự báo số dân năm 2014 ố dân năm 2014

N*

2014= 6000 + 0,02.6000.1= 6120 người gian ngắn trước khi tạo thành những bông kết tủa.i

N2013+1/2= người gian ngắn trước khi tạo thành những bông kết tủa.i

21

6060 2

6000 6120





Trang 22

N2014= 6000 + 0,02.6060.1 = 6122 người gian ngắn trước khi tạo thành những bông kết tủa.i

N*

2015 = 6122 + 0,02.6122.1= 6245 người gian ngắn trước khi tạo thành những bông kết tủa.i

N2014+1/2= người gian ngắn trước khi tạo thành những bông kết tủa.i

N*

N2015+1/2 = người gian ngắn trước khi tạo thành những bông kết tủa.i

N2016 = 6246 + 0,02.6309.1 = 6373 người gian ngắn trước khi tạo thành những bông kết tủa.i

N*

Vậy số dân tính cho năm 2020 là 6906 người

6184 2

6122 6245





6309 2

6246 6371





6437 2

6501 6373





6568 2

6502 6633





6701 2

6767 6634





6837 2

6905 6769





Trang 23

b Tính toán công suấttrạm xử lý

Khu dân c Bình Dư ởng r=2%/năm ươm từ trạm bơm cấp 1 vào bể trộn cơ khí, sau đó cho phènng v i s dân d báo đ n năm 2020 là 6906 ngố trí một song chắn rác ự báo đến năm 2020 là 6906 người ết tủa ười gian ngắn trước khi tạo thành những bông kết tủa.i

Gi s khu dân c thu c khu đô th lo i II và trong n i đô.ảng thời gian ngắn trước khi tạo thành những bông kết tủa ửa năm (người) ư ột song chắn rác ị loại II và trong nội đô ại ột song chắn rác

Nước mặt bao gồm các nguồn nước trong các ao, đầm, hồ chứa, sông suối Dokết hợp từ các dòng chảy trên bề mặt và thường xuyên tiếp xúc với không khí nên cácđặc trưng của nước mặt là:

 Chứa khí hòa tan đặc biệt là oxy

Chứa nhiều chất rắn lơ lửng, riêng trường hợp nước chứa trong các ao đầm,hồ

do xảy ra quá trình lắng cặn nên chất rắn lơ lửng còn lại trong nước có nồng độ tươngđối thấp và chủ yếu ở dạng keo

 Có hàm lượng chất hữu cơ cao

 Có sự hiện diện của nhiều loại tảo

 Chứa nhiều vi sinh vật

1.5.1 Nhiệt độ

Là yếu tố liên quan đến sự tồn tài và phát triển của các sinh vật thủy sinh, đồngthời là nhân tố ảnh hưởng đến tốc độ phân hủy sinh học các chất ô nhiễm hữu cơ trongnước, ảnh hưởng đến nồng độ oxy hòa tan Qua đó ảnh hưởng đến khả năng tự làmsạch của nguồn nước tự nhiên nên những thay đổi của nhiệt độ ảnh hưởng nhiều mặtđến chất lượng nước Nhiệt độ là yếu tố quyết định loài sinh vật nào chiếm ưu thếtrong môi trường nước Theo độ sâu, nhiệt độ phân thành 3 tầng rõ rêt:Tầng mặt, tầngchuyển tiếp và tầng đáy

Trong tầng mặt: nước có nhiệt độ cao nên tỷ khối thấp Do ảnh hưởng của gió nênnước trong tầng mặt xáo trộn mạnh làm cho nhiệt độ tương đối đồng đều, nồng độoxy hòa tan cao, tiếp nhận ánh sáng tốt nên quang hợp diễn ra mạnh mẽ Tầng này rấtthuận lợi cho quá trình phân hủy sinh học

Tầng chuyển tiếp: có nhiệt độ giảm rõ rệt theo độ sâu

Tầng đáy: nước không bị khuấy đảo và tách biệt với tầng mặt bởi tầng chuyển tiếp nênnồng độ oxy hòa tan thấp, ánh sáng mặt trời không xuyên tới Trong tầng này, quátrình phân hủy hữu cơ diễn ra trong điều kiện yếm khí, sản phẩm phân hủy có mùi vàđộc hại H2S, NH3

1.5.2 Màu sắc

23

Trang 24

Màu của nước là do các chất tạo ra trong quá trình phân hủy các mảnh vụn hữu cơ như

lá cây, gỗ hoặc các hợp chất vô cơ chứa Fe(III) khi có trong mẫu nước Những thànhphần gây màu tự nhiên trong nước dưới dạng những hạt keo mang điện tích âm, nên cóthể loại bỏ bằng quá trình đông tụ bởi muối của các ion kim loại hóa trị III như của Fe,

Al Màu của nước do các chất lơ lửng tạo nên loại bỏ bằng phương pháp lọc.Màu củanước do các chất hòa tan tạo nên loại bỏ bằng phương pháp hóa lý kết hợp

Nước bị nhiễm bẩn do nước thải sinh hoạt và công nghiệp thường có màu xanh đậmhoặc màu đen

Độ màu đo bằng đơn vị Pt-Co( Platin-coban) Nước tự nhiên có độ màu nhỏ hơn 200Pt-Co

Dựa vào màu nước để quyết định mức độ xử lý và lựa chon phương pháp xử lý, hóachất dùng trong xử lý

1.5.3 Độ đục

Độ đục của nước là do trong nước có nhiều loại chất lơ lửng dạng keo hoặcdạng phân tán thô bị cuốn trôi từ bề mặt lưu vực xuống thủy vực Độ đục xác địnhthông qua khả năng lan truyền của ánh sáng qua nước Nó phản ánh mức độ ngăn trởánh sáng xuyên qua nước của các chất lơ lửng vô cơ và hữu cơ Thông qua độ đục cóthể đánh giá tình trạng nhiễm bẩn của nước.Đơn vị đo độ đục là NTU, nước mặt có độđục 20-100 NTU Mùa lũ tới 500 NTU Nước cấp cho ăn uống nhỏ hơn 5 NTU

1.5.4 Mùi vị

Nước ô nhiễm có mùi do các hợp chất hóa học chủ yếu các hợp chất hữu cơ haycác sản phẩm từ phân hủy vật chất Nước bị ô nhiễm nặng do các chất hữu cơ có mùihôi thối rất khó chịu do các khí độc hại như SO2, H2S sản phẩm từ phân hủy yếm khí

Trang 25

1.3.9 Chất rắn lơ lửng

Lượng chất rắn lơ lửng là thông số đánh giá cường độ nước thải, hiệu quả củathiết bị xử lý Xác đinh dùng phương pháp lọc mẫu nước bằng chén Gút, sau đó đokhối lượng chất rắn có trong màng lọc của chén (mg/l)

Thành phần và chất lượng nước bề mặt chịu nhiều ảnh hưởng của yếu tố tựnhiên, nguồn gốc xuất xứ, các điều kiện môi trường xung quanh và các tác động củacon người khi khai thác và sử dũng nguồn nước Thông thường nước bề mặt chứa cácthành phần sau:

- Chứa khí hoà tan, đặc biệt là khí oxy

- Chứa nhiều chất lơ lửng Riêng trường hợp nước chứa trong hồ, chất rắn lơlửng còn lại thấp và chủ yếu ở dạng keo

- Có hàm lượng chất lơ lửng cao, có sự hiện diện của nhiều tảo

- Các chất hòa tan dưới dạng ion và phân tử, có nguồn gốc hữu cơ và vôcơ

Bảng 1.1 Thành phần các chất gây nhiễm bẩn nước bề mặt Chất rắn lơ lửng

- Cao phân tử hữu cơ

- Virut 0,03 – 0,3m

Nguồn chủ yếu của nước bề mặt là nước sông Chất lượng nước sông phụ thuộc vàocác yếu tố xung quanh như mức độ phát triển công nghiệp, mật độ dân số trong khu

25

Trang 26

vực, hiệu quả của công tác quản lý các dòng thải vào sông Ngoài ra chất lượng nướcsông còn phụ thuộc vào điều kiện thuỷ văn, tốc độ dòng chảy, thời gian lưu và thời tiếttrong khu vực Nơi có mật độ dân số cao, công nghiệp phát triển mà công tác quản lícủa các dòng thải công nghiệp, dòng thải nước sinh hoạt không được chú trọng thìnước sông thường bị ô nhiễm bởi các hoá chất độc hại, các chất hữu cơ ô nhiễm… nơi

có lượng mưa nhiều, điều kiện xói mòn, phong hoá dễ dàng thì nước sông thường bị ônhiễm bởi các chất khoáng hoà tan, độ đục cao do các chất huyền phù và các chất rắn,chất mùn có trong nguồn nước Ngày nay, hiếm thấy có nguồn nước sông nào đạt đượcchất lượng cho tiêu chuẩn nước cấp mà không cần xử lý