đồ án xử lý nước cấp

khoảng cách này được làm lối đi xung quanh khi làm vệ sinh giàn mưa...25 Hệ thống thu nước và xả cặn giàn mưa: sàn thu nước đặt dưới đáy giàn mưa cò độ dốc 0,04 về ống dẫn nước qua bể t

TRƯỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHỆ TP HCM

Chuyên ngành: KỸ THUẬT MÔI TRƯỜNG

Giảng viên hướng dẫn : TS Huỳnh Phú

2 Nguyễn Thụy Bích Hương MSSV 1311090

3 Nguyễn Thị Bích Huyền MSSV1311090

4 Lê Thị Tuyết Mai MSSV 1311090

Lớp: 13DMT03

TP Hồ Chí Minh, năm 2016

MỤC LỤC

1.3 ƯU VÀ NHƯỢC ĐIỂM KHI SỬ DỤNG NƯỚC NGẦM 13

1.3.1 Ưu điểm 13

1.3.2 Nhược điểm 13

CHƯƠNG 2 14

TỔNG QUAN VỀ PHƯƠNG PHÁP XỬ LÍ NƯỚC NGẦM 14

2.1 XỬ LÍ NƯỚC NGẦM BẰNG PHƯƠNG PHÁP CƠ HỌC 14

CHƯƠNG 3 21

TÍNH TOÁN CÔNG TRÌNH ĐƠN VỊ 21

3.1 TÍNH GIÀN MƯA 21

3.1.1 Cấu tạo: gồm các bộ phận sau: 21

Hệ thống phân phối nước 21

Sàn tung mưa 21

Hệ thống thu, thoát khí và ngăn nước 21

Sàn và ống thu nước 21

3.1.2 Chức năng: làm giàu oxy cho nước và khử khí CO2 có trong nước giàn mưa có khả năng thu được oxy hòa tan bằng 55% lượng oxy bão hòa và khử được khoảng 70%-80% lượng CO2 trong nước ngầm Nhưng lượng CO2 sau làm thoáng không được xuống thấp hơn 5-6 mg/l 21

3.1.3 Tính toán 21

Độ kiềm sau làm thoáng: 21

K = K0 – 0,036.Fe2+ = 5,5 – 0,036.26 = 4,564 (mg/l) 21

Trong đó: 21

K0: là độ kiềm ban đầu của nước nguồn K0 = 5,5mgđl/l 21

Fe2+: hàm lượng sắt ban đầu của nước nguồn Fe2+ = 26mg/l 21

Lượng CO2 sau làm thoáng: 22

CO2 = (1-a).CO20+ 1,6.Fe2+ = (1-0.8).160 + 1,6.26 = 73,6 mg/l 22

a: hiệu quả khử CO2 của công trình làm thoáng ta chọn a = 0,8 đối với làm thoáng bằng giàn mưa (a = 0,75 0,8) 22

CO20: hàm lượng CO2 ban đầu của nước nguồn = 160 22

PH của nước ngồn sau làm thoáng 22

22

Trong đó: 22

K: độ kiềm sau làm thoáng 22

C: hàm lượng CO2 sau làm thoáng 22

µ: lượng ion của dung dịch = 0,000022.P = 0,000022.300 = 6,6.10-3 22

P: tổng hàm lượng muối = 300 22

Ki: hằng số phân ly bậc 1 của axit cacbonnic ở nhiệt độ 200c, tra bảng ta được 22

Ki = 4,05.10-7 22

25% lượng CO2 sau làm thoáng = 0,25.73,6 = 18,4mg/l 22

25% lượng kiềm sau làm thoáng = 0,25.4,564 = 1,141mgđl/l 22

Dựa vào 25% lượng CO2 và kiềm vừa tính được tra biều đồ (5-1) ta được pH = 6.81 22

pH 6,8 ; kiềm 1mgđl/l đạt yêu cầu nên ta dùng làm thoáng tự nhiên bằng giàn mưa để khử sắt 22

Diện tích mặt bằng giàn mưa 22

22

Với : Q:lưu lượng nước cần sử lý, Q = 35.000 m3/ngày = 1458 m3/h 22

Qm: cường độ tưới ( lấy từ 10 – 15 m3/m2.h) chọn qm = 12 m3/m2.h 23

23

Diện tích mỗi ngăn giàn mưa: 23

Với: N: số ngăn giàn mưa, chon N= 3 23

F: diện tích mặt bằng giàn mưa 23

23

Chọn kích thước mặt bằng mỗi ngăn giàn mưa là: LxB = 8mx6m 23

Diện tích hữu ích toàn bộ giàn mưa là: 3 x (8x6) = 144 m2 23

Hệ thống phân phối nước: việc tính toán hệ thống phân phối nước lên giàn mưa giống như hệ thống phân phối nước có trở lực lớn ở bể lọc nhanh Bố trí mỗi ngăn giàn mưa có 1 ống dẫn nước chính đường kính 450 mm, vận tốc nước trong mỗi ống dẫn nước chính là: 23

(theo quy phạm vận tốc này nằm trong khoảng từ 0,8 1,2 (m/s) 23

Trên ống dẫn nước chính lên ngăn giàn mưa, ta bố trí các ống phân phối chính Chọn khoảng cách giữa các ống phân phối chính là 1,3m Số ống phân phối chính trên một ngăn giàn mưa là 5 ống Ống phân phối chính có chiều dài bằng chiều rộng của giàn mưa là 6 m trên các ống chính này có nối các ống nhánh theo hính xương cá 23

Lưu lượng nước vào mỗi ống phân phối chính là: 23

23

theo quy phạm vận tốc trong mỗi ống phân phối chính từ 1 1,2 m/s 24

Ta chọn vận tốc trong ống phân phối chính vc =1,1 m/s đường kính ống phân phối chính là: 24

chọn dc =200(mm) 24

Kiểm tra lại vận tốc trong mỗi ống phân phối chính là: 24

(nằm trong khoảng cho phép) 24

Chọn khoảng cách giữa các ống nhánh là 0,3m (theo quy phạm từ 0,25 0,3 m) số ống nhánh trên 1 ống phân phối chính là: 24

( ống) 24

Lưu lượng vào mỗi ống nhánh là: 24

24

Theo quy phạm vận tốc trong mỗi ống nhánh từ 1,8 2 m/s ta chọn vận tốc trong Zphân phối chính, chọn tỷ lệ này là 30% Tổng diện tích lỗ phun là: 24

24

Theo quy phạm đường kính lỗ phun mưa từ 10 – 12 mm, chọn đường kính lỗ phun mưa là 10mm số lỗ phun mưa trên ống nhánh là: 24

Số lỗ(lỗ) 24

Các lỗ được bố trí so le nhau ở hai bên thành ống nhánh 24

Chọn số sàn tung là 3, vì hiệu quả hoạt động của 3 sàn tung đầu tiên thường là cao còn các sàn kế tiếp thường rất kém Khoảng cách giữa các sàn tung càng cao thì thời gian tiếp súc tiếp xúc không khí càng lớn, khỏang cách này cũng làm ảnh hưởng đến việc làm vệ sinh sau này (chiều cao càng lớn càng dễ làm vệ sinh) và đặc biệt nó ảnh hưởng đến hiệu quả khử CO2 so với hiệu quả hòa tan O2 (khoảng cách càng lớn thì hiệu quả khử CO2 càng cao) Chiều cao hiệu quả đối với giàn mưa là 2m ( theo các tài liệu tham khảo) nhưng nếu khoảng cách giữa các sàn tung lớn thì hiệu quả khử CO2 cũng 24

không tăng lên bao nhiêu mà lại rất tốn chi phí xây dựng chọn khoảng cách giữa các sàn tung là 0,7 m chiều cao phần làm thoáng là: 3 0,7 = 2,1 m 25

Chọn sàn tung là các tấm inox có kích thước 1m 1m.vậy cần phải sử dụng 144 tấm inox cho 1 sàn tung 25 Đường kính lỗ trên sàn tung có kích thước càng nhỏ, số lượng càng nhiều thì hiệu quả khử CO2 và hòa tan O2 càng cao Nhưng khi mật độ lỗ càng dày thì không khí sẽ khó

khuếch tán vào trung tâm giàn mưa, nên hiệu quả sử lý sẽ giảm đi Chọn đường kính lỗ

là 10mm và bước lỗ 50mm, như vậy trên mỗi tấm inox cẩn phải khoan 2020 = 400 lỗ 25

Hệ thống thu, thoát khí và thu nước: để có thể thu oxy khí trời kết hợp với việc đuổi CO2 / đồng thời đảm bảo nước không bắn ra ngoài, ta bố trí cửa chớp làm bằng bê tông cốt thép 25

Góc nghiêng giữa các chớp mặt phẳng nằm ngang là 45 25

Khoảng cách giữa hai cửa chớp kế tiếp nhau là 0,2m và chiều rộng mỗi cửa là 0,2m cửa chớp được bố trí xung quanh trên toàn bộ chiều cao của giàn mưa, nơi có bề mặt tiếp xúc với không khí 25

Các cửa chớp này được xây dựng cách mép ngoài của sàn tung là 0,6m khoảng cách này được làm lối đi xung quanh khi làm vệ sinh giàn mưa 25

Hệ thống thu nước và xả cặn giàn mưa: sàn thu nước đặt dưới đáy giàn mưa cò độ dốc 0,04 về ống dẫn nước qua bể trộn 25

Bố trí 3 ống thu nước( mỗi ngăn 1 ống) được đặt ở đáy sàn thu nước và cao hơn sàn thu ít nhất 0,2m để ngăn cặn bẩn không theo dòng nước vào các công trình phía sau Theo quy phạm vận tốc nước trong ống lấy từ 1 – 1,5 m/s chọn vận tốc này là v=1,2m/s đường kính ống dẫn nước là: 25

chọn D = 420(mm) 26

Kiểm tra lại vận tốc trong mỗi ống phân phối chính là: 26

(nằm trong khoảng cho phép) 26

Đối với ống xả cặn chọn ống thép có đường kính d = 150mm (theo quy phạm lấy từ 100 – 200 mm) mỗi ngăn có 1 ống xả cặn bố trí ống xả cặn ở giữa sàn và sát sàn thu nước (phía đáy thấp) cả giàn mưa có 3 ống xả cặn 26

Kiểm tra thời gian làm thoáng: được tính sơ bộ theo thời gian rơi toàn bộ trên chiều cao phần làm thoáng (bỏ qua thời gian nước đọng trên các sàn tung): 26

26

chiều cao giàn mưa: H = h1 + h2 + h3 +h4 26

Với: 26

h1: chiếu cao hệ thống phân phối nước, h1 = 0,75m 26

h2: chiều cao hệ thống làm thoáng, h2 = 2,1m 26

h3: chiều cao sàn thu nước, h3 = 0,75m 26

h4: chiều cao từ mặt đất đến đấy sàn thu nước, h4 = 5,4m 26

H = 0,75 +2,1+0,75+5,4= 9m 26

Ngoài các bộ phận chính trên thì giàn mưa còn được bố trí các vòi nước với đường kính 20mm để rửa giàn mưa Cứ khoảng 10m bố trí 1 vòi rửa sàn tung nước 26

Tổn thất thủy lực qua giàn mưa : do nước rơi tụ do trên dàn nưa nên ta chon sơ bộ tổn thất thủy lực của nước qua giàn mưa là 0,5 26

3.2.TÍNH BỂ TRỘN 26

3.3 BỂ LẮNG LY TẤM 30

3.3.1 Nguyên tắc làm việc: 30

3.3.2 Tính toán 30

-Diện tích bề mặt bể xác định theo công thức: 30

3.4 TÍNH BỂ LỌC NHANH 32

3.5 CÔNG TRÌNH TÔI VÔI 42

3.6 KHỬ TRÙNG NƯỚC 43

3.7 BỂ CHỨA NƯỚC SẠCH 44

3.8 TRẠM BƠM CẤP 2 44

3.9 GIẾNG KHOAN 44

CHƯƠNG 4: CAO TRÌNH CÁC CÔNG TRÌNH TRONG TRẠM XỬ LÝ 45

TRƯỜNG ĐH CÔNG NGHỆ TP.HỒ CHÍ MINH CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM

ĐỘC LẬP – TỰ DO – HẠNH PHÚC

NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN MÔN HỌC XỬ LÍ NƯỚC CẤP

Giáo Viên Hướng Dẫn: PGS.TS Huỳnh Phú

Sinh viên thực hiện: Nhóm lớp 13DMT03

Ngành:KỹThuật Môi trường

Khoa: Môi Trường

Bộ Môn: Kĩ Thuật Xử Lý Nước Cấp

• Ngày nhận đồ án:

• Ngày hoàn thành đồ án:

• Đầu đề đồ án: Tính toán hệ thống xử lí nước cấp công suất 35.000m3/ngđ cấp cho khu dân cư A tại Bình Dương

• Yêu cầu và số liệu ban đầu:

• Nguồn nước xử lí : nước ngầm

• Số liếu chất lượng nước nguồn cho bảng sau:

5 Hàm lượng cặn nước nguồn mg/l 15

6 Tổng hàm lượng các muối hòa tan mg/l 300

• Tiêu chuẩn nước sau xử lí đạt quy chuẩn kĩ thuật quốc gia về chất lượng nước ăn uống

• Diện tích khu đất dự kiến xây dựng trạm xử lí nước cấp cho khu dân cư là 200m x 600m

5.Nội dung phần tính toán và thuyết minh:

 Lập bản thuyết minh và tính toán bao gồm :

• Phân tích và đề xuất phương án xử lí nước cấp cho khu dân cư trên

• Tính toán 03 công trình đơn vị chính trong phương án đề xuất

• Tính toán và lựa chọn thiết bị (bơm nước, thieests bị khuấy trộn,…) cho các công trình đơn vị tính toán trên

NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN

CHƯƠNG I : TỔNG QUAN-GIỚI THIỆU

1.1 TỔNG QUAN VỀ NƯỚC NGẦM

• Việt nam là quốc gia có nguồn nước ngầm khá phong phú về trữ lượng và khátôt về chất lượng Nước ngầm tồn tại trong các lỗ hổng và các khe nứt của đất

đá được tạo thành trong giai đoạn trầm tích đất đáhoặc do sự thẩm thấu ,thấm của nguồn nước mặt , nước mưa… nước ngầm có thể tồn tại cách mặtđất vài mét, vài chục mét hay hàng trăm mét.

• Đối với các hệ thống cấp nước cộng đồng thì nguồn nước ngầm luôn luôn lànguồn nước được ưa thích Bởi vì các nguồn nước mặt thường bị ô nhiễm vàlưu lượng khai thác phải phụ thuộc vào sự biến động theo mùa Nguồn nướcngầm ít chịu tác động của con người Chất lượng nước ngầm thường tốt hơnchất lượng nước mặt nhiều Trong nước ngầm hầu như không có các hạt keo

tụ hay các hạt lơ lửng và vi sinh , vi trùng gây bệnh thấp

• Các nguồn nước ngầm hầu như không chứa rong tảo, một trong những nguyênnhân gây ô nhiễm nguồn nước Thành phần đáng quan tâm trong nước ngầm

là các tạp chất hoà tan do ảnh hưởng của điều kiện địa tầng, thời tiết, nắngmưa, các quá trình phong hoá và sinh hoá trong khu vực Ở những vùng cóđiều kiện phong hoá tốt, có nhiều hất bẩn và luợng mưa lớn thì chất lượngnước ngầm dễ bị ô nhiễm bởi các chất khoáng hoà tan, các chất hữu cơ, mùnlâu ngày theo nước mưa ngấm vào đất

• Nước ngầm có nguồn gốc từ nước mưa, nước mặt và hơi nước trong không khí ngưng tụ lại và thẩm thấu cào lòng đất

• Chất lượng nước ngầm phụ thuộc vào thành phần khoáng hóa và cấu trúc địa tầng mà nước thấm qua Do vậy nước chảy qua các địa tầng chứa cát và granitthường có tính axit và chứa ít chất khoáng Khi nước ngầm chảy qua địa tầng chứa đá vôi thì nước thường có độ cứng và độ kiềm hydrocacbonat khá cao Ngoài ra nước ngầm còn có những đặc tính chung:

 Độ đục thấp

 Nhiệt độ và thành phần hóa học tương đối ổn định

 Không có oxy nhưng có thể chứa nhiều khí như: CO2, H2S,…



 Chứa nhiều khoáng chất hòa tan chủ yếu là: Fe, Mn, Ca, Mg,…

 Không có hiện diện của vi sinh vật

 Hàm lượng cặn nhỏ

• Ưu điểm: nước ngầm ít chịu ảnh hưởng yếu tố tác động của con người Ở

khía cạnh vệ sinh, nước ngầm thường tốt hơn nước bề mặt Tuy nhiên, một

số nước ngầm tầng nông chịu ảnh hưởng mạnh của nước thải trên bề mặt vànhất là tại những vùng đất có hệ số thấm cao thì cũng có thể tìm thấy vikhuẩn và virus gây bệnh Trong nước ngầm, thành phần đáng quan tâm làcác chất hòa tan do ảnh hưởng củ điều kiện địa tầng, thời tiết nắng mưa, cácquá trình phong hóa và sinh hóa diễ nra trong lòng đất mà nước ngầm cótiếp xúc một thời gian khá dài Rất thường gặp là nước ngầm có độ cứng cao

và độ pH thấp Nước ngầm thường là nguồn cung cấp nước cho sông về mùakhô, khi mực nước sông xuống rất thấp.

• Nhược điểm: để tìm mạch nước có chất lượng thì công tác thăm dò cần

nhiều thời gian và ở một số vùng, công tác này khá khó khăn do cấu tạo địatầng phức tạp

1.2 THÀNH PHẦN VÀ TÍNH CHẤT NƯỚC NGẦM

• Đặc tính chung về thành phần, tính chất của nước ngầm là nước có độ đụcthấp, nhiệt độ và các thành phần hóa học ít thay đổi, nước không có oxy hóatrong môi trường khép kín là chủ yếu, thành phần của nước có thể thay đổiđột ngột với sự thay đổi độ đục và ô nhiễm khác nhau Những thay đổi nàyliên quan đến sự thay đổi lưu lượng của lớp nước sinh ra do nước mưa

• Thành phần, tính chất nước ngầm phụ thuộc vào nguồn gốc, cấu trúc địatầng của khu vực và chiều sâu của lớp nước ngầm… Trong nước ngầmkhông chứa rong, tảo là yếu tố dễ gây ô nhiễm nguồn nước nhưng chúng lạichứa các tạp chất hoà tan do ảnh hưởng của điều kiện địa tầng, các quá trìnhphong hoá và sinh hoá trong khu vực Ở những vùng có điều kiện phong hoátốt, mưa nhiều hoặc bị ảnh hưởng của nguồn thải thì trong nước ngầm dễ bị

ô nhiễm bởi các chất khoáng hoà tan, các chất hữu cơ Bản chất địa chất củakhu vực ảnh hưởng lớn đến thành phần hoá học của nước ngầm vì nước luôntiếp xúc với đất đá trong đó nó có thể lưu thông hoặc bị giữ lại Giữa nước

và đất luôn hình thành nên sự cân bằng về thành phần hoá học, vì vậy thànhphần của nước thể hiện thành phần của địa tầng khu vực đó Tuy vậy, nướcngầm có một số đặc tính chung là: độ đục thấp, nhiệt độ và thành phần hoá

học ít thay đổi theo thời gian, ngoài ra nước ngầm thường chứa rất ít vikhuẩn, trừ trường hợp nguồn nước bị ảnh hưởng của nước bề mặt

• Các đặc tính của nước ngầm:

 Nhiệt độ của nước ngầm tương đối ổn định

 Độ đục thường thay đổi theo mùa

 Độ màu: Thường thì không có màu, độ màu gây ra do chứa các chất của acid humic

 Độ khoáng hoá thường không thay đổi

 Sắt và mangan thường có mặt với các hàm lượng khác nhau

 CO2 thường xâm thực với hàm lượng lớn

 Ôxi hoà tan thường không có

 H2S thỉnh thoảng có mặt trong nước ngầm

 NH4+ thường có mặt trong nước ngầm

 Nitrat, Silic có hàm lượng đôi khi cao.

 Ít bị ảnh hưởng bởi các chất vô cơ và hữu cơ

 Clo có thể bị ảnh hưởng hoặc không bị ảnh hưởng tuỳ theo khu vực

 Vi sinh vật: Thường có vi khuẩn sắt

• Trong nước ngầm thường không có mặt oxi hoà tan nhưng có hàm lượng

CO2 cao, thường có hàm lượng sắt tổng cộng với các mức độ khác nhau, từ vài mg/l đến 100 mg/l hoặc lớn hơn, vượt xa tiêu chuẩn cho phép với nước

ăn uống sinh hoạt ( tiêu chuẩn cho phép đối với hàm lượng sắt trong nước ănuống sinh hoạt là 0,3 mg/l, đối với khu vực đô thị là 0,5 mg/l đối với khu vực nông thôn) Do đó cần phải xử lý trước khi đưa vào sử dụng Một đặc điểm khác cần quan tâm là pH trong nước thường khá thấp, nhiều nơi pH giảm đến 3 – 4 ( do hàm lượng CO2 cao), không thuận lợi cho việc sử lý nước

1.3 ƯU VÀ NHƯỢC ĐIỂM KHI SỬ DỤNG NƯỚC NGẦM

1.3.1 Ưu điểm

• Nước ngầm là tài nguyên thường xuyên, ít chịu ảnh hưởng của các yếu tố khí hậu như hạn hán

• Chất lượng nước tương đối ổn định, ít bị biến động theo mùa như nước mặt

• Chủ động hơn trong vấn đề cấp nước cho các vùng hẻo lánh, dân cư thưa, nhất là trong hoàn cảnh hiện nay bởi vì nước ngầm có thể khai thác với nhiều công suất khác nhau

•

• Để khai thác nước ngầm có thể sử dụng các thiềt bị điện như bơm ly tâm, máy nén khí, bơm nhúng chìm hoặc các thiết bị không cần điện như các loại bơm tay Ngoài ra nước ngầm còn đươc khai thác tập trung tại các nhà máy nuớc ngầm, các xí nghiệp, hoặc khai thác phân tán tại các hộ dân cư Đây là

ưu điểm nổi bật của nước ngầm trong vấn đề cấp nước nông thôn

Giá thành xử lý nước ngầm nhìn chung rẻ hơn so với nước mặt

1.3.2 Nhược điểm

• Một số nguồn nước ngầm ở tầng sâu được hình thành từ hàng trăm, hàng nghìn năm và ngày nay nhận được rất ít sự bổ cập từ nước mưa Và tầng nước này nói chung không thể tái tạo hoặc khả năng tái tạo rất hạn chế Do vậy trong tương lai cần phải tìm nguồn nước khác thay thế khi các tầng nướcnày bị cạn kiệt

• Việc khai thác nước ngầm với qui mô và nhịp điệu quá cao cũng sẽ làm cho hàm lượng muối trong nước tăng lên từ đó dẫn đến việc tăng chi phí cho việc xử lý nước trước khi đưa vào sử dụng.

• Khai thác nước ngầm với nhịp điệu cao sẽ làm cho mực nước ngầm hạ thấp xuống, một mặt làm cho quá trinh nhiễm mặn tăng lên, mặt khác làm cho nền đất bị võng xuống gây hư hại các công trình xây dựng-một trong các nguyên nhân gây hiện tượng lún sụt đất

• Khai thác nước ngầm một cách bừa bãi cũng dễ dẫn tới tình trạng ô nhiễm nguồn nước ngầm

CHƯƠNG 2

TỔNG QUAN VỀ PHƯƠNG PHÁP XỬ LÍ NƯỚC NGẦM

2.1 XỬ LÍ NƯỚC NGẦM BẰNG PHƯƠNG PHÁP CƠ HỌC

2.1.1 Công trình thu nước ngầm có thể chia thành các loại sau:

• Giếng khoan: là công trình thu nước nầm mạch sâu Độ sâu khoan phụ

thuộc vào độ sâu tầng chứa nước, thường nằm trong khoảng 20 – 200m, đôikhi có thể lớn hơn Giếng khoan được sử dụng rộng rãi trong mọi trạm xử lý.Hiện nay có 4 loại giếng khoan đang được sử dụng:

 Giếng khoan hoàn chỉnh, không áp

 Giếng khoan không hoàn chỉnh, không áp

 Giếng khoan hoàn chỉnh, có áp

 Giếng khoan không hoàn chỉnh có áp

• Cấu tạo giếng khoan gồm

 Miệng giếng

 Ống vách để gia cố và bảo vệ giếng

 Ống lọc

 Ống lắng

• Giếng khơi: là công trình thu nước ngầm mạch nông, thường không áp đôi

khi áp lực yếu, chỉ áp dụng đối với các điểm dùng nước nhỏ hoặc hộ giađình lẻ

• Đường hầm thu nước: được áp dụng để thu nước ngầm mạch nông, độ sâu

tầng chứa nước không quá 8m, cung cấp cho những điểm dùng nước với lưulượng nhỏ

• Công trình thu nước ngầm mạch lộ thiên

• Công trình thu nước thấm

2.1.2 Bể lắng:

• Mục đích của bể lắng là nhằm lắng cặn nước, làm sạch sơ bộ trước đi đưnước vào bể lọc để hoàn than quá trình làm trong nước Trong thực tếthường dùng các loại bể lắng sau tùy thuộc vào công suất và chất lượngnước mà người ta sử dụng

• Bể lắng ngang: được sử dụng trong các trạm xử lý có công suất

>30000m3/ng đối với trường hợp xử lý nước có dùng phèn và áp dụng vớibất kì công suất nào cho các trạm xử lý không dùng phèn

• Bể lắng đứng: thường được áp dụng cho những trạm xử lý có công suất nhỏ

hơn (đến 3000 m3/ng) Bể lắng đứng hay bố trí kết hợp với bể phản ứngxoáy hình trụ

2.1.3 Bể lọc

• Bể lọc chậm: dùng để xử lý cặn bẩn, vi trùng có trong nước bị giữ lại trênlớp màng lọc Ngoài ra bể lọc chậm dùng để xử lý nước không dùng phèn,không đòi hỏi sử dụng nhiều máy móc, thiết bị phức tạp, quản lý vận hànhđơn giản Nhược điểm lớn nhất là tốc độ lọc nhỏ, khó cơ giới hóa và tự độnghóa quá trình rửa lọc vì vậy phải quản lý bằng thủ công nặng nhọc Bể lọcchậm thường sử áp dụng cho các nhà máy có công suất đến 1000m3/ng vớihàm lượng cặn đến 50mg/l, độ màu đến 50 độ

• Bể lọc nhanh: là bể lọc nhanh một chiều, dòng nước lọc đi từ trên xuống, cómột lớp vật liệu là cát thạch anh Bể lọc nhanh phổ thông được sử dụngtrong dây chuyền xử lý nước mặt có dùng chất keo tụ hay trong dây chuyền

xử lý nước ngầm

• Bể lọc nhanh 2 lớp: có nguyên tắc làm việc giống bể lọc nhanh phổ thôngnhưng có 2 lớp vật liệu lọc là cát thạch anh và than angtraxit nhằm tăng tốc

độ lọc và kéo dài chu kỳ làm việc của bể

• Bể lọc sơ bộ: được sử dụng để làm sạch nước sơ bộ trước khi làm sạch triệt

để trong bể lọc chậm Bể lọc này làm việc theo nguyên tắc bể lọc nhanh phổthông

• Bể lọc áp lực: là một loại bảo vệ nhanh kín, thương được chế tạo bằng thép

có dạng hình trụ đứng cho công suất nhỏ và hình trụ ngang cho công suấtlớn Loại bể này được áp dụng trong dây chuyề xử lý nước mặt có dùng chấtphản ứng khi hàm lượng cặn của nước nguồn lên đến 50mg/l, độ đục lên đến

80 với công suất trạm xử lý đến 300m3/ng, hay dùng trong công nghệ khửsắt khi dùng ejector thu khí với công suất <500m3/ng và dùng máy nén khícho công suất bất kì

• Bể lọc tiếp xúc: thường được sử dụng trong dây chuyền xử lý nước mặt códùng chất phản ứng với nguồn nước có hàm lượng cặn đến 150mg/l, có độmàu đến 150 với công suất bất kì hoặc khử sắt trong nước ngầm cho trạm xử

lý có công suất đến 10000m3/ng

2.1.4 Bể chứa nước sạch

• Bể chứa nước sạch có nhiệm vụ điều hòa lưu lượng nước giữa trạm bơm cấp

I và trạm bơm cấp II Nó còn có nhiệm vụ dự trữ nước chữa cháy trong 3giờ, nước xả cặn bể lắng, nước rửa bể lọc và nước dùng cho các nhu cầukhác của nhà máy

• Bể có thể làm bằng bê tông cốt thép hoặc bằng gạch có dạng hình chữ nhậthoặc hình tròn trên mặt bằng Bể có thể xây dựng chìm, nổi hoặc nửa chìmnửa nổi tùy thuộc vào điều kiện cụ thể

2.2 XỬ LÍ NƯỚC NGẦM BẰNG PHƯƠNG PHÁP HÓA LÍ

 Xử lí nước ngầm bằng phương pháp làm thoáng

• Mục đích làm thoáng là làm giàu oxy cho nước và tăng pH cho nước

• Làm thoáng trước để khử CO2, hòa tan O2 và nâng giá trị pH của nước Côngtrình làm thoáng được thiết kế với mục đích chính là khử CO2 vì lượng CO2

trong nước cao sẽ làm giảm pH mà môi trường pH thấp không tốt cho quátrình oxy hoá Fe Sau khi làm thoáng ta sẽ châm hóa chất để khử Fe có trongnước Hóa chất sử dụng ở đây là clo – một chất oxy hóa mạnh để oxy hóa

Fe, các chất hữu cơ có trong nước, Mn, H2S Ngoài ra để tạo môi trườngthuận lợi cho quá trình oxy hóa Fe thì ta phải cho thêm vôi cùng với clo.Mục đích cho thêm vôi là để kiềm hóa nước giúp cho tốc độ phản ứng oxyhóa Fe diễn ra nhanh hơn

• Có thể làm thoáng tự nhiên hoặc làm thoáng nhân tạo

▪ Cường độ rử lọc bằng nước 10 – 12l/s.m2; bằng khí 20l/s.m2

▪ Fe <=5mg/l; pH sau làm thoáng >6,8

2.2.2 Dàn mưa:làm thoáng tự nhiên Khử được 75 – 80% CO2, tăng DO (55% DObão hòa)

• Cấu tạo dàn mưa gồm:

▪ Hệ thống phân phối nước

 Sàn tung nước (1 – 4 sàn), mỗi sàn cách nhau 0,8m

 Sàn đỡ vật liệu tiếp xúc

 Sàn và ống thu nước

2.2.3 thùng quạt gió : làm thoáng tải trọng cao(làm thoáng cưỡng bức) nghĩa là gió

và nước đi ngược chiều Khử được 85 – 90% CO2, tăng DO lên 70 – 85% DO bãohòa

• Cấu tạo:

▪ Hệ thống phân phối nước

▪ Lớp vật liệu tiếp xúc

2.2.4 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

▪ 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

2.2.5 Keo tụ - tạo bông

• Keo tụ và bông cặn là quá trình tạo ra các tác nhân có khả năng kết dính các chất làm bẩn nước ở dạng lơ lửng thành các bông cặn có khả năng lắng đượctrong bể lắng 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 ra tạo thành hệ keo dương phân tán đều trong nước Khi được trung hòa, hệ keo dương này là các hạt nhân có khả năng dính kết với các keo âm phân tán trong nước và dính với nhau tạo thành các bông cặn Do đó, quá trình tạo nhân kết dính gọi là quá trình keo tụ còn quá trình kết dính cặn bẩn và nhân keo tụ gọi là quá trình phản ứng tạo bông 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, còn phèn 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 màuvàng 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 anion nếu trong nước cần xử lý thiếu ion đối (như SO22-,…) hay loại trung tính nếu thành phần ion và độ kiềm của nước nguồn thỏa mãn điều kiện keo tụ

2.2.6 Khử trùng nước

•

• Khử trùng nước là khâu bắt buộc trong quá trình xử lý nước ăn uống sinh hoạt Trong nước thiên nhiên chứa rất nhiều vi sinh vật và khử trùng Sau các quá trình xử lý cơ học, nhất là nước sau khi qua bể lọc, phần lớn các vi trùng đã bị giữ lại Song để tiêu diệt hoàn toàn các vi trùng gây bệnh, cần phải tiến hành khử trùng nước Hiện nay có nhiều 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

• Clo là một chất oxy hóa mạnh ở bất cứ dạng nào Khi Clo tác dụng với nướctạo thành 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 với men bên trong của tế bào, làm phá hoại quá trình trao đổi chất dẫn đến vi sinh vật bị tiêu diệt

• Quá trình tiêu diệt vi sinh vật xảy ra như sau: đầu tiên chất diệt trùng đi qua màng tế bào của vi sinh vật, sau đó phản ứng với men bên trong màng tế bàocản trở quá 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 của nước 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 các hợp 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 tiêu chuẩn),có mùi hắc đặc trưng.Ozone có tính hoạt hóa mạnh hơn Clo, nên khả năng diệt trùng mạnh hơn Clo rất nhiều lần Thời gian tiếp xúc rất ngắn do

đó diện tích bề mặt thiết bị giảm, không gây mùi vị khó chịu trong nước kể

cả khi trong nước có chứa phênol

c.Khử trùng bằng phương pháp nhiệt

• Đây là phương pháp khử trùng cổ truyền Đun sôi nước ở nhiệt độ 100oCcó thể tiêu diệt phần lớn các vi khuẩn có trong nước Chỉ trừ nhóm vi khuẩn khigặp nhiệt độ cao sẽ chuyển sang dạng bào tử vững chắc Tuy nhiên, nhóm vikhuẩn này chiếm tỉ lệ rất nhỏ Phương pháp đun sôi nước tuy đơn giản,

nhưng tốn nhiên liệu và cồng kềnh, nên chỉ dùng trong quy mô gia đình 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 diệt trùng rất mạnh Dùng các đèn bức xạ tử ngoại, đặt trong dòng chảycủa nước Các tia cực tím phát ra sẽ tác dụng lên các phân tử protit của tế bào vi sinh vật, phá vỡ cấu trúc và mất khả năng trao đổi chất, vì thể chúng

sẽ bị tiêu diệt Hiệu quả khử trùng chỉ đạt được triệt để khi trong nước không

có các chất hữu cơ và cặn lơ lửng Sát trùng bằng tia cực tím không làm thayđổi mùi, vị của nước

2.3 LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN XỬ LÝ

 Đề xuất phương án xử lý

Việc lựa chọn công nghệ xử lý nước phụ thuộc vào chất lượng và đặc trưngcủa nguồn nước thô Các vấn đề cần đề cập đến khi thiết kế hệ thống xử lýnước bao gồm chất lượng nước thô, yêu cầu và tiêu chuẩn sau xử lý Dựavào các số liệu đã có, so sánh chất lượng nước thô và nước sau xử lý đểquyết định cần xử lý những gì, chọn những thông số chính về chất lượngnước và đưa ra kỹ thuật xử lý cụ thể Theo chất lượng nước nguồn đã có đưa

ra các phương án xử lý:

Phương án 1:

• Tóm lại hệ thống xử lý của nhà máy bao gồm:

2.4 THUYẾT MINH QUY TRÌNH CÔNG NGHÊ

• Đầu tiên, nước ngầm được hút từ đất lên nhờ hệ thống bơm cấp 1, sẽ dẫn nước vào công trình làm thoáng Với mục đích chính là khử CO2, hòa tan oxi

từ không khí vào nước để oxi hóa Fe2+ thành Fe3+, Mn2+ thành Mn4+ (nếu có)

để dễ dàng kết tủa, dễ dàng lắng đọng để khử ra khỏi nước nâng cao công suất của các công trình lắng và lọc

• Sau khi làm thoáng nước tiếp tục sẽ qua bể lắng li tâm Nước cần xử lý vàoống trung tâm của bể, rồi được phân phối vào vùng lắng Trong vùng lắng

giàn mưa

vôi

Bể trộn

Bể lắng

li tâm

Bể lọc nhanh

Trạm bơm cấp 1

Trạm bơm cấp 2

Bể chứa nước sạch

nước chuyển động chậm dần từ tâm bể ra ngoài và từ dưới lên trên Ở đây,cặn được lắng xuống đáy, nước trong thì được thu vào máng vòng và theođường ống sang bể lọc.

• Sau đó nước được đưa qua bể lọc nhanh Tại đây, không chỉ giữ lại các hạt

• cặn lơ lửng trong nước có kích thước lớn hơn các lỗ rộng tạo ra giữ các hạt

mà còn lọc giữ lại keo sắt,keo hữu cơ gây độ đục, độ màu

• Kế tiếp là nước được dẫn vào bể chứa nước sạch, với hóa chất khử trùng là dung dich Clo để loại trừ vi sinh vật tồn tại trong nước ngầm

• Nước đã được khử trùng được đưa qua bể chứa nước sạch

• Cuối cùng nhờ hệ thống bơm cấp 2 phân phối nước cho người dân sử dụng

CHƯƠNG 3

TÍNH TOÁN CÔNG TRÌNH ĐƠN VỊ

3.1 TÍNH GIÀN MƯA

3.1.1 Cấu tạo: gồm các bộ phận sau:

• Hệ thống phân phối nước

• Sàn tung mưa

• Hệ thống thu, thoát khí và ngăn nước

• Sàn và ống thu nước

3.1.2 Chức năng: làm giàu oxy cho nước và khử khí CO2 có trong nước giàn mưa

có khả năng thu được oxy hòa tan bằng 55% lượng oxy bão hòa và khử được khoảng 70%-80% lượng CO2 trong nước ngầm Nhưng lượng CO2 sau làm thoáng không được xuống thấp hơn 5-6 mg/l

3.1.3 Tính toán

• Độ kiềm sau làm thoáng:

K = K0 – 0,036.Fe2+ = 5,5 – 0,036.26 = 4,564 (mg/l)

Trong đó:

K0: là độ kiềm ban đầu của nước nguồn K0 = 5,5mgđl/l

Fe2+: hàm lượng sắt ban đầu của nước nguồn Fe2+ = 26mg/l

• Lượng CO2 sau làm thoáng:

CO2 = (1-a).CO20+ 1,6.Fe2+ = (1-0.8).160 + 1,6.26 = 73,6 mg/l

a: hiệu quả khử CO2 của công trình làm thoáng ta chọn a = 0,8 đối với làm

thoáng bằng giàn mưa (a = 0,75 0,8)

CO20: hàm lượng CO2 ban đầu của nước nguồn = 160

• PH của nước ngồn sau làm thoáng

74 , 6 0066 , 0 6 , 73 000000405 ,

0

564 , 4 44 log

K pH

i

Trong đó:

K: độ kiềm sau làm thoáng

C: hàm lượng CO2 sau làm thoáng

µ: lượng ion của dung dịch = 0,000022.P = 0,000022.300 = 6,6.10-3

P: tổng hàm lượng muối = 300

Ki: hằng số phân ly bậc 1 của axit cacbonnic ở nhiệt độ 200c, tra bảng ta được

Ki = 4,05.10-7

25% lượng CO2 sau làm thoáng = 0,25.73,6 = 18,4mg/l

25% lượng kiềm sau làm thoáng = 0,25.4,564 = 1,141mgđl/l

• Dựa vào 25% lượng CO2 và kiềm vừa tính được tra biều đồ (5-1) ta được

Qm: cường độ tưới ( lấy từ 10 – 15 m3/m2.h) chọn qm = 12 m3/m2.h

) ( 5 , 121 12

F

f =

Với: N: số ngăn giàn mưa, chon N= 3

F: diện tích mặt bằng giàn mưa

) ( 5 , 40 3

• Chọn kích thước mặt bằng mỗi ngăn giàn mưa là: LxB = 8mx6m

• Diện tích hữu ích toàn bộ giàn mưa là: 3 x (8x6) = 144 m2

• Hệ thống phân phối nước: việc tính toán hệ thống phân phối nước lên giàn mưa giống như hệ thống phân phối nước có trở lực lớn ở bể lọc nhanh Bố trí mỗi ngăn giàn mưa có 1 ống dẫn nước chính đường kính 450 mm, vận tốcnước trong mỗi ống dẫn nước chính là:

) / ( 85 , 0 4

45 , 0 14 ,

3

3600 3 1458

• Lưu lượng nước vào mỗi ống phân phối chính là:

) / ( 027 , 0 3600 5

3

1458 3600

5

3

3 s m