Đồ án nước cấp 7000 dân từ nguồn nước mặt, bản vẽ Cad chi tiết các bể

Tính toán thiết kế hệ thống xử lý nước cấp sinh hoạt cho khu dân cư 7000 dân sử dụng từ nguồn nước mặt với lưu lượng 1300 m3ngày.đêm, có các thông số như sau:Nhiệt độ = 25oC ; pH = 7,0 ; Chất rắn lơ lửng = 120 mgl ; Độ đục = 45 NTU ; Độ màu = 75 TCU ; Độ cứng = 85 mgCaCO3l ; Độ kiềm = 45 mgCaCO3l ; Canxi = 4,0 mgCa2+l ; Magie = mgMg2+l ; Amoni = 0,1 mgl ; Sắt = 0,1 mgl ;Mangan = 0,1 mgl ; Colifom = 5.104 VK100ml. 01 bản vẽ mặt bằng tổng thể.01 bản vẽ mặt cắt nước sơ đồ công nghệ.01 bản vẽ chi tiết bể lắng đứng.01 bản vẽ bể lọc nhanh.

1 3

4

6

7 8

78

LỜI NÓI ĐẦU

Trong mọi hoạt động sống của con người đều cần sử dụng nước Nhất là với những nước đang trong giai đoạn đổi mới và phát triển như nước ta hiện nay Đảng và chính phủ rất quan tâm đến mọi mặt của xã hội, trong đó vấn đề nước sạch và vệ sinh môi trường nhận được sự quan tâm đặc biệt của nhà nước cũng như các tổ chức, thu hút nhiều dự án đầu tư và các chương trình phát triển nhằm giải quyết một cách tốt nhất vấn

đề nước sạch và vệ sinh môi trường nói chung và vấn đề cung cấp đầy đủ nước cho nhân dân cả về chất và lượng nói riêng

Vì vậy, đồ án môn học với nhiệm vụ thiết kế hệ thống xử lý nước sông cấp nước sinh hoạt cho khu dân cư cũng là một đóng góp nhỏ để cung cấp nước sạch và bảo vệ môi trường nước ngày càng tốt hơn

Em xin chân thành cảm ơn:

 Trường Đại học Tài Nguyên và Môi Trường TP Hồ Chí Minh

 Ban Chủ nhiệm Khoa Môi Trường

 Quý Thầy Cô bộ môn

 Giảng viên hướng dẫn

Đã tạo điều kiện cho em hoàn thành tốt đồ án của mình!

MỤC LỤC

Chương 1 TỔNG QUAN VỀ NƯỚC CẤP 1

1.1 Các loại nguồn nước dùng để cấp nước [2] 1

1.2 Tính chất và các chỉ tiêu về chất lượng nước [2] 2

1.2.1 Chỉ tiêu lí học 2

1.2.2 Các chỉ tiêu hóa học 3

1.2.3 Các chỉ tiêu vi sinh 4

1.2.4 Vi trùng gây bệnh 4

1.2.5 Các loại rong tảo 4

Chương 2 GIỚI THIỆU CÁC PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ NƯỚC CẤP 5

2.1 Các công trình thu nước 5

2.2 Công trình vận chuyển nước 6

2.3 Các phương pháp xử lý [1] 6

2.3.1 Phương pháp cơ học 7

2.3.2 Phương pháp hóa lý 12

2.4 Khử trùng nước [1] 15

2.4.1 Khử trùng bằng Clo và các hợp chất của Clo 15

2.4.2 Dùng ozone để khử trùng 16

2.4.3 Khử trùng bằng phương pháp nhiệt 16

2.4.4 Khử trùng bằng tia cực tím (UV) 16

2.4.5 Khử trùng bằng siêu âm 16

2.4.6 Khử trùng bằng ion bạc 16

Chương 3 ĐỀ XUẤT LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN XỬ LÝ VÀ TÍNH TOÁN CÁC CÔNG TRÌNH ĐƠN VỊ 17

3.1 Cơ sở lựa chọn công nghệ đầu vào 17

3.2 Tính toán công suất thiết kế cho hệ thống [9] 17

3.3 Sơ đồ công nghệ và thuyết minh [1] 20

3.4 Tính toán lượng hoá chất [9] 23

3.4.1 Tính toán liều lượng phèn 23

3.4.2 Tính toán lượng vôi 25

3.5 Tính toán các công trình đơn vị 30

3.5.1 Song chắn rác bố trí tại họng thu [9] 30

3.5.2 Tính toán trạm bơm cấp 1 34

3.5.3 Bể trộn cơ khí 35

3.5.4 Bể lắng đứng (có bể phản ứng xoáy hình trụ) [1] 38

3.5.5 Bể lọc nhanh 44

3.5.6 Khử trùng nước 53

3.5.7 Bể chứa nước sạch 54

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 55

TÀI LIỆU THAM KHẢO 56

DANH MỤC HÌNH ẢNH BẢNG BIỂU

Hình 2.1 Công trình thu nước bờ sông 5

Hình 2.2 Công trình thu nước lòng sông 6

Hình 2.3 Song chắn rác thủ công [8] 7

Hình 2.4 Sơ đồ nguyên lý của song chắn thẳng kiểu GDC [4] 8

Hình 2.5 Sơ đồ cấu tạo bể lắng ngang thu nước bề mặt [1] 9

Hình 2.6 Sơ đồ cấu tạo bể lắng đứng [1] 10

Hình 2.7 Sơ đồ cấu tạo và nguyên tắc làm việc của bể lọc chậm [1] 11

Hình 2.8 Bể lọc nhanh trọng lực [1] 12

Hình 2.9 Quá trình tạo bông cặn [8] 13

Hình 2.10 Chất keo tụ PAC [8] 15

Bảng 3.1 Thông số chất lượng nước đầu vào và chỉ tiêu 19

Bảng 3.2 Phân tích đánh giá và lựa chọn công nghệ xử lý 23

Bảng 3.3 Liều lượng phèn dùng cho xử lý nước (Bảng 6.3/[9]) 24

Bảng 3.4 Biểu đồ quan hệ giữa K i , CO 2, độ pH trong nước (Hình 5-1, [1]) 26

Bảng 3.5 Đồ thị để xác định độ pH của nước đã bão hoà canxi cacbonat đến trạng thái cân bằng (Theo Hình 6-1, [9]) 27

Bảng 3.6 Biểu đồ để xác định hệ số X ξ theo nồng độ kiềm khi pH o < 8,4 < pH s (Hình 6.5 [9]) 28

Bảng 3.7 Thông số thiết kế song chắc rác 31

Bảng 3.8 Đường kính của hạt theo dòng chảy 33

Bảng 3.9 Kích thước của ngăn lắng cát 34

Bảng 3.10 Thông số thiết kế bể trộn 37

Bảng 3.11 Thông số thiết kế của bể lắng đứng 44

Bảng 3.12 Thông số thiết kế bể lọc nhanh 52

Bảng 3.13 Thông số kỹ thuật ống nhựa HDPE Tiền phong 52

Bảng 3.14 Bảng kích thước, trọng lượng ống thép Hoà Phát 53

PHẦN MỞ ĐẦU

1 Đặt vấn đề

Nước là nguồn tài nguyên vô cùng quý giá và là nhu cầu thiết yếu cho mọi sinh vật trên Trái Đất Cũng như không khí và ánh sáng, nước không thể thiếu trong cuộc sống của con người Nước thiên nhiên không chỉ sử dụng để cấp cho ăn uống, sinh hoạt

mà còn sử dụng cho nhiều mục đích khác như nông nghiệp, công nghiệp, giao thông vận tải, thủy điện…

Các nguồn nước trong tự nhiên ít khi đảm bảo các tiêu chuẩn do tính chất có sẵn của nguồn nước hay bị gây ô nhiễm nên tùy thuộc vào chất lượng nguồn nước và yêu cầu về chất lượng nước mà cần thiết phải có quá trình xử lý nước thích hợp, đảm bảo cung cấp nước có chất lượng tốt và ổn định Không có chất độc hại làm ảnh hưởng đến sức khỏe con người như các chỉ tiêu về pH, nồng độ oxy hòa tan, độ đục, độ màu, hàm lượng các kim loại hòa tan, độ cứng, mùi vị

Do đó, việc cung cấp đủ lượng nước sạch cho sinh hoạt cũng như công nghiệp là một yếu tố cần thiết, để làm được điều này cần phải xây dựng các trạm xử lý nước đạt công suất yêu cầu và có được một đội ngũ kỹ sư, công nhân có chuyên môn

2 Mục tiêu đồ án

Tính toán, thiết kế hệ thống xử lý nước cấp sinh hoạt đạt Quy chuẩn/ Tiêu chuẩn

kỹ thuật quốc gia về chất lượng nước hiện hành

Cung cấp số lượng nước đẩy đủ, an toàn và có đủ thành phần khoáng cần thiết cho việc bảo vệ sức khoẻ của người tiêu dùng

3 Nội dung nghiên cứu

− Tổng quan về nguồn nước cấp và các biện pháp xử lý nước cấp

− Đề xuất công nghệ xử lý nước cấp

− Tính toán chi tiết các công trình đơn vị trong các công nghệ đề xuất

− Lựa chọn công nghệ xử lý nước cấp phù hợp

4 Phương pháp nghiên cứu

Phương pháp so sánh: lấy các số liệu phân tích được so sánh với QCVN 01:2009/BYT - Chất lượng nước ăn uống, từ đó có thể xác định các chỉ tiêu cần xử lý

Phương pháp phân tích tổng hợp: thu thập kiến thức từ các tài liệu sau đó quyết định phương án xử lý hiệu quả nhất

Tham khảo, thu thập ý kiến từ Thầy Cô, chuyên gia

Chương 1 TỔNG QUAN VỀ NƯỚC CẤP

1.1 Các loại nguồn nước dùng để cấp nước [2]

Nước trong thiên nhiên được dùng làm các nguồn nước cung cấp cho ăn uống sinh hoạt và công nghiệp có chất lượng rất khác nhau, khai thác từ các nguồn nước thiên nhiên (thường gọi là nước thô) như: nước mặt, nước ngầm và nước biển

a Nước mặt

Bao gồm các nguồn nước trong các sông suối, ao, đầm, hồ chứa

Nước sông: là loại nước mặt chủ yếu thường dùng để cung cấp nước, dễ khai thác,

trữ lượng lớn Tuy nhiên phần lớn nước sông thường dễ bị nhiễm bẩn (hàm lượng chất lơ lửng cao, vi trùng, thuốc trừ sâu…) Chất lượng nước sông thay đổi theo điều kiện của thổ nhưỡng, thảm thực vật bao phủ, chất ô nhiễm từ cộng đồng dân cư…

Nước ao, hồ: hồ tự nhiên hay hồ nhân tạo (hồ hình thành do xây đập thủy điện…) Nước suối: thường bắt gặp ở vùng đồi núi, trữ lượng ít và bị ảnh hưởng bởi thời

tiết, khi mưa to nước suối thường bị đục và cuốn theo nhiều cặn, sỏi và đá Do kết hợp các dòng chảy trên bề mặt và thường xuyên tiếp xúc với không khí nên các đặc trưng của nước mặt là:

− Chứa khí hòa tan, đặc biệt là oxy

− Có sự hiện diện của nhiều loại tảo

− Thường chứa nhiều chất rắn lơ lửng (riêng trong trường hợp nước trong hồ, chứa

ít chất rắn lơ lửng và chủ yếu ở dạng keo)

− Thường có hàm lượng chất hữu cơ cao, độ đục, độ màu

− Chứa nhiều vi sinh vật

b Nước ngầm

Được khai thác từ các tầng chứa nước dưới 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 granit thường có tính axit và chứa ít chất khoáng Khi nước ngầm chảy qua địa tầng chứa đá vôi thì nước có độ cứng và độ kiềm hydrocacbonat khá cao

Ngoài ra đặc trưng chung của nước ngầm là:

− Độ đục thấp, không có sự hiện diện của vi sinh vật

− Nhiệt độ và thành phần hoá học tương đối ổn định

− Chứa nhiều khoáng chất hoà tan chủ yếu là Sắt, Mangan, Canxi, Magie,

1.2 Tính chất và các chỉ tiêu về chất lượng nước [2]

Chất lượng nước thiên nhiên có thể được phân loại và đánh giá theo các chỉ tiêu sau đây: Các chỉ tiêu lý học, các chỉ tiêu hoá học, các chỉ tiêu vi sinh

1.2.1 Chỉ tiêu lí học

Nhiệt độ: Nhiệt độ của nước là một đại lượng phụ thuộc vào điều kiện môi trường

và khí hậu Nhiệt độ có ảnh hưởng không nhỏ đến các quá trình xử lí nước và nhu cầu tiêu thụ Nước mặt thường có nhiệt độ thay đổi theo nhiệt độ môi trường

Độ màu: Độ màu thường do các chất bẩn trong nước tạo ra Các chất sắt, mangan

không hòa tan làm nước có màu nâu đỏ, các chất mùn humic tạo ra màu vàng Các các loại thủy sinh tạo nước có màu xanh lá cây Gồm có độ màu biểu kiến và độ và thực, đơn vị đo độ màu là (PtCo)

Độ đục: Nước là môi trường truyền ánh sáng tốt, khi trong nước có các vật lạ

như: các chất huyền phù, các hạt cặn đất cát, các vi sinh vật… khả năng truyền sáng bị giảm đi Nước có độ đục lớn chứng tỏ nước có chứa nhiều cặn bẩn Đơn vị đo độ đục thường là mg SiO2/l, NTU, FTU

Mùi vị: Mùi trong nước thường do các hợp chất hóa học, chủ yếu là các hợp chất

hữu cơ hay các sản phẩm từ quá trình phân hủy vật chất gây nên Nước thiên nhiên có thể

có mùi đất, mùi tanh, mùi thối Nước sau khi khử trùng với hợp chất clo có thể bị nhiễm mùi clo hay clophenol Tuỳ theo thành phần và các muối khoáng hòa tan nước có thể có các vị mặn, ngọt, chát, đắng…

Độ nhớt: là đại lượng biểu thị lực ma sát nội sinh ra trong quá trình dịch chuyển

giữa các lớp chất lỏng với nhau Đây là yếu tố chính gây nên tổn thất áp lực và do vậy nó đóng vai trò quan trọng trong quá trình xử lý nước

Độ dẫn điện: nước có tính dẫn điện kém Nước tinh khiết ở 200C có độ dẫn điện là

4,2 µS/m Độ dẫn điện của nước tăng theo hàm lượng các chất khoáng hoàn tan trong nước và dao động theo nhiệt độ

Tính phóng xạ: tính phóng xạ của nước là do sự phân hủy các chất phóng xạ có

trong nươc tạo nên Nước ngầm thường nhiễm các chất phóng xạ tự nhiên, các chất này

có trong thời gian bán phân hủy rất ngắn nên nước thường vô hại Tuy nhiên khi bị nhiễm bẩn phóng xạ từ nước thải và không khí thì tính phóng xạ của nước có thể vượt quá giới hạn cho phép

Hai thông số tổng hoạt độ phóng xạ α và β thường được dùng để xác định tính phóng xạ của nước Trong đó các hạt α bao gồm 2 proton và 2 notron có năng lượng xuyên thấu nhỏ, nhưng có thể xuyên vào cơ thể sống qua đường hô hấp hoặc tiêu hóa, gây tác hại cho cơ thể do tính ion hóa mạnh Các hạt β có khả năng xuyên thấm mạnh hơn, nhưng

dễ bị ngăn lại bởi các lớp nước và cũng gây tác hại cho cơ thể

1.2.2 Các chỉ tiêu hóa học

Độ pH: là chỉ số đặc trưng cho nồng độ ion H+ có trong dung dịch, nó có ứng dụng khử các hợp chất sunfua và cacbonat và khi tăng pH có thêm tác nhân oxy hóa, các kim loại hòa tan trong nước có thể chuyển thành dạng kết tủa và dễ dàng tách ra khỏi nước bằng biện pháp lắng lọc

Độ kiềm: là tổng hàm lượng của các ion bicacbonat, hydroxit và anion của các

mối và các axit yếu Ở nhiêt độ nhất định độ kiềm phụ thuộc vào độ pH và hàm lượng khí CO2 có trong nước

Độ cứng: Độ cứng của nước là đại lượng biểu thị các ion canxi và magie có trong

nước Trong kỹ thuật xử lý nước sử dụng 3 loại độ cứng:

Các chất khí hòa tan: các chất khí O2, CO2, H2S trong nước thiên nhiên dao động rất lớn Khí H2S là sản phẩm của quá trình phân hủy các chất hữu cơ Khi trong nước có

H2S làm cho nước có mùi trứng thối khó chịu và ăn mòn kim loại

Hàm lượng O2 hoàn tan trong nước phụ thuộc vào nhiệt độ, áp suất, đặc tính của

nguồn nước Các nguồn nước mặt thường có hàm lượng Oxi hòa tan cao do có bề mặt thoáng tiếp xúc trực tiếp với không khí

1.2.3 Các chỉ tiêu vi sinh

Trong tự nhiên, môi trường nước cũng là nơi sống của rất nhiều loại vi sinh vật, rong tảo và các đơn bào Tùy tính chất các loại vi sinh phân thành hai nhóm: có hại và vô hại Nhóm có hại gồm các vi trùng gây bệnh và các loại rong, rêu, tảo Chúng cần được giảm thiểu trước khi đưa vào sử dụng

1.2.4 Vi trùng gây bệnh

Nguồn gốc của vi trùng gây bệnh trong nước là do sự nhiễm bẩn rác, phân người

và động vật Trong người và động vật thường có vi khuẩn E.coli sinh sống và phát triển Đây là loại vi khuẩn đường ruột vô hại, thường được bài tiết qua phân ra môi trường

Sự có mặt của E.coli chứng tỏ nguồn nước bị nhiễm bẩn phân rác và khả năng tồn tại của các loại vi khuẩn gây bệnh kèm theo là cao Số lượng nhiều hay ít tùy thuộc vào mức độ nhiểm bẩn

Đặc tính của vi khuẩn E.coli là có khả năng tồn tại cao hơn các loại vi trùng gây bệnh khác Do đó sau khi xử lí, nếu trong nước không còn phát hiện thấy E.coli chứng tỏ các loại vi trùng khác đã bị tiêu diệt Mặt khác việc xác định vi khuẩn E.coli đơn giản và nhanh chóng Nên chúng được chọn làm vi khuẩn đặc trưng cho việc xác định mức độ nhiễm bẩn vi trùng gây bệnh của nguồn nước

1.2.5 Các loại rong tảo

Tảo đơn bào thuộc loại quang tự dưỡng, Chúng tồng hợp các chất cần cho cơ thể

từ chất vô cơ đơn giản NH4+ , CO2, H2O) nhờ ánh sáng mặt trời Rong tảo phát triển trong nước làm nước bị nhiễm bẩn hữu cơ và làm cho nước có màu xanh Trong nước mặt có nhiều loại rong tảo sinh sống, các loại gây hại chủ yếu và khó loại trừ là nhóm tảo diệp lục và tảo đơn bào

Trong kỹ thuật xử lý và cung cấp nước, hai loại tảo trên thường vượt qua bể lắng

và đọng lại trên bề mặt lọc làm tổn thất tăng nhanh Khi phát triển trong các đường ống dẫn nước, rong tảo có thể làm tắc ống, đồng thời còn làm cho nước có tính ăn mòn do quá trình hô hấp thải khí Cacbonic

Do vậy để tránh tác hại của rong tảo, cần có biện pháp phòng ngừa sự phát triển của chúng ngay tại nguồn nước

Chương 2 GIỚI THIỆU CÁC PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ NƯỚC CẤP

2.1 Các công trình thu nước

Công trình thu nước có nhiệm vụ thu nước từ nguồn nước, được đặt ở đầu nguồn nước, phía trên khu dân cư và khu công nghệp theo dòng chảy của sông Vị trí hợp lý nhất

là nơi bờ sông và lòng sông ổn định có điều kiện địa chất công trình tốt, có đủ độ sâu cần thiết để lấy nước trực tiếp từ sông không cần dẫn đi xa

Chọn vị trí công trình thu nước dựa trên cơ sở đảm bảo lưu lượng, chất lượng, độ

ổn định, tuổi thọ công trình và thuận tiện cho việc bảo vệ, vệ sinh nguồn nước Thường công trình thu được bố trí ở phía lõm của bờ sông, tuy nhiên phía lõm thường bị sói lở nên cần phải gia cố bờ Các công trình thu nước sông thường chia ra các loại sau đây:

− Công trình thu nước bờ sông

− Công trình thu nước lòng sông

− Công trình thu nước hình đấu

a) Bố trí kết hợp; 1 – nguồn nước; 2 – cửa lấy nước; 3,5 – cầu trục cửa lấy nước

và cầu trục gian máy chính; 4 – gian máy chính; 7 – nữa tầng cáp điện; 8 – trạm bơm;

9 – van đĩa; 10 – động cơ điện; 11– bơm li tâm trục đứng; 12 – ống hút cong;

b) Bố trí riêng lẻ bên bờ; 1 – giếng bờ; 2 – nhà máy; 3 – ống hút; 4 – cầu trục;

5 – rảnh lưới chắn rác; 6 – van lấy nước; 7 – ngăn thu;

Hình 2.1 Công trình thu nước bờ sông

1 – sông; 2 – nút lấy nước ngập; 3 - ống tự chảy;

4 – giếng bờ; 5 - ống hút; 6 – nhà máy bơm

Hình 2.2 Công trình thu nước lòng sông

2.2 Công trình vận chuyển nước

Các công trình thu nước thường là các trạm bơm Trạm bơm cấp I có nhiệm vụ đưa nước thô từ công trình thu lên trạm xử lý nước Trạm bơm cấp I thường đặt riêng biệt bên ngoài trạm xử lý nước, có trường hợp lấy nước từ xa, khoảng cách đến trạm xử lý có thể tới vài kilomet thậm chí hàng chục kilomet Trường hợp sử dụng nguồn nước mặt, trạm bơm cấp I có thể kết hợp với công trình thu hoặc xây dựng riêng biệt

Công trình thu nước sông hoặc hồ có thể dùng cửa thu và ống tự chảy, ống xiphông hoặc cá biệt có trường hợp chỉ dùng cửa thu và ống tự chảy đến trạm xử lý khi mức nước

ở nguồn nước cao hơn cao độ ở trạm xử lý Khi sử dụng nước ngầm, trạm bơm cấp I thường là các máy bơm chìm có áp lực cao, bơm nước từ giếng khoan đến trạm xử lý

2.3 Các phương pháp xử lý [1]

Phương pháp cơ học: sử dụng các công trình và thiết bị để giữ lại cặn không tan

trong nước như: song chắn rác, lưới chắn rác, bể lắng, bể lọc

Phương pháp hóa học: dùng các hóa chất cho vào nước để xử lý nước như keo tụ

bằng phèn, khử trùng bằng Clor, kiềm hóa nước bằng vôi, dùng hóa chất để diệt tảo

Phương pháp lý học: dùng các tia vật lý để khử trùng nước như tia tử ngoại, sóng

siêu âm, điện phân nước để khử muối Khử CO2 trong nước bằng biện pháp làm thoáng

Trong 3 phương pháp xử lý nước nêu ra ở trên thì phương pháp cơ học là phương pháp xử lý nước cơ bản nhất Có thể dùng các phương pháp cơ học để xử lý nước một cách độc lập hoặc kết hợp với phương pháp hóa học và lý học để rút ngắn thời gian và

nâng cao hiệu quả xử lý nước Trong thực tế, để đạt mục đích xử lý một nguồn nước nào

đó một cách kinh tế và hiệu quả nhất phải thực hiện quá trình xử lý bằng sự kết hợp của nhiều phương pháp

2.3.1 Phương pháp cơ học

2.3.1.1 Song chắn rác

1 - thanh chắn; 2 - tấm đậy

Hình 2.3 Song chắn rác thủ công [8]

Nguyên lý cấu tạo: Song chắn gồm các thanh kim loại (thép không rỉ) có tiết diện

5*20 mm có khoảng cách 20-50mm trong khung theo hàn thường là hình chữ nhật để dễ dàng trượt lên xuống theo khe của thành mương, vận tốc nước qua song chắn vmax ≤ 1 m/s (ứng với Qmax)

Nguyên lý hoạt động: Song chắn đặt trước trạm bơm, thường đặt đứng vuông góc

với dòng chảy Vệ sinh song chắn rác bằng phương pháp thủ công, các thiết bị cơ khí tự động hoặc bán tự động Rác được song chắn giữ lại dễ dàng thu gom và xử lý Lượng rác được giữ lại ở song chắn rác phụ thuộc vào khe hở giữa các thanh chắn rác, kích thước các khe này phụ thuộc vào tính chất và khối lượng rác trong nước thải, chọn đúng kích thước sẽ giúp rác thải được giữ lại một cách tối ưu mà không ảnh hưởng tới dòng chảy

Phạm vi ứng dụng: Là công trinh xử lý đầu tiên rất cần thiết cho nước mặt cũng

như nước thải, nó cho phép bảo vệ các công trình phía sau không bị tắc nghẽn do các vật lớn (cây khô, nilon, lá cây, ) Tốc độ chảy qua song chắn thông thường vào khoảng 0,6-

1 m/s Với lưu lượng cực đại có giá trị tới 1,2- 1,4 m/s

Ưu điểm của song chắn rác:

- Cấu tạo đơn giản

- Dễ dàng lắp đặt, vận hành, thay thế

- Tổn thất thuỷ lực nhỏ

Song chắn làm sạch luân phiên (Loại II)

1 – Đế cứng với sàn song chắn; 2 – giá đỡ lược; 3 – vòi phun;

4 – Trục nâng; 5 – Trung tâm thuỷ lực

Hình 2.4 Sơ đồ nguyên lý của song chắn thẳng kiểu GDC [4]

Nguyên lý cấu tạo: Sàn song chắn làm bằng những thanh thép vuông hoặc thép

hình nhẵn (làm giảm nguyên cơ kẹt vật rắn) Một số thiết bị sử dụng cùng song chắn tinh (có thể kể đến như lưới rây) bằng cách dùng sàn song chắn thích hợp (loại Johnson khoảng cách giữa các thanh từ một vài mm đến 0,5 mm) hay một tấm tôn có khoan lỗ Máng thoát các chất cặn bã đặt phía sau song chắn

Nguyên lý hoạt động: Mặt song chắn đặt nghiêng một góc 80o so với phương ngang, điểm dừng lại trên mức lớn nhất của nước một chút và vươn dài ra bằng một tấm che Một thiết bị luân phiên (cào, nạo, móc hoặc ổ quay) kéo rác rưới dọc theo mặt song chắn và tấm che rồi hạ xuống vị trí cách xa mặt song chắn Rác được lấy đi bằng một thiết bị điều khiển bằng động cơ điện Khi song chắn phải xử lý một lưu lượng lớn (nước mặt) lớn hơn 30.000 m3/h, việc làm sạch có thể thực hiện bằng một song chắn di động Diện tích làm sạch chỉ là một phần của song chắn và di chuyển thay nhau sang hai phía sau mỗi chu kỳ

ƯU ĐIỂM KHUYẾT ĐIỂM

- Giữ lại được rác có kích thước nhỏ, các

sản phẩm cần thu hồi

- Nước thải và nước mặt sau khi đi qua song

chắn có cặn rác ít

- Cấu tạo tương đối phức tạp

- Rất khó thay thế, sửa chữa

- Rác có thể bị rơi lại sau song chắn

2.3.1.2 Bể lắng

Bể lắng có nhiệm vụ làm sạch sơ bộ trước khi đưa nước vào bể lọc để hoàn thành quá trình làm trong nước Theo chiều dòng chảy, bể lắng được phân thành: bể lắng ngang,

bể lắng đứng, bể lắng lớp mỏng và bể lắng trong có lớp cặn lơ lửng

1- Ngăn tách khí; 2 - Bể phản ứng có lớp cặn lơ lửng; 3 - Bể lắng ngang;

4 - Ống phân phối nước vào; 5- Máng thu nước bề mặt; 6 - Ống xả cặn

Hình 2.5 Sơ đồ cấu tạo bể lắng ngang thu nước bề mặt [1]

Nguyên lý cấu tạo: Bể lắng ngang có dạng hình chữ nhật, có thể làm bằng gạch

hoặc bê tông cốt thép Được sử dụng trong các trạm xử lý có công suất lớn hơn 3000

m3/ngày đêm đối với trường hợp xử lý nước có dùng phèn và áp dụng với công suất bất

kì cho các trạm xử lý không dùng phèn Cấu tạo bể lắng ngang bao gồm bốn bộ phận chính: bộ phận phân phối nước vào bể; vùng lắng cặn; hệ thống thu nước đã lắng; hệ thống thu xả cặn

Nguyên lý hoạt động: Bể lắng ngang thường chia thành nhiều ngăn Chiều rộng

mỗi ngăn từ 3 - 6m Chiều dài bể không quy định, nhưng khi chiều dài của bể quá lớn cơ thể có nước chảy xoay chiều Để giảm bớt diện tích bề mặt xây dựng, ở một số nước người

ta xây dụng bể lắng nhiều tầng (có thể 2,3 tầng) Để phân phối nước đều trên toàn bộ diện tích bể lắng, cần đặt các vách ngăn có đục lỗ ở đầu bể, cách tường 1 - 2m

Tổng diện tích lỗ lấy theo tốc độ nước qua lỗ từ 0,2 - 0,3 m/s Các lỗ của ngăn phân phối có thể tròn hoặc vuông, đường kính 50 - 150 mm

Hình 2.6 Sơ đồ cấu tạo bể lắng đứng [1]

Nguyên lý hoạt động: Bể lắng đứng, nước chuyển động theo phương thẳng đứng từ

dưới lên đến vách tràn với vận tốc 0,3 - 0,5 mm/s Hiệu suất lắng của bể lắng đứng thường thấp hơn bể lắng ngang từ 10 đến 20% Bể lắng lớp mỏng có cấu tạo giống như bể lắng ngang thông thường, nhưng khác với bể lắng ngang là trong vùng lắng của bể lắng lớp mỏng được đặt thêm các bản vách ngăn bằng thép không gỉ hoặc bằng nhựa Các bản vách ngăn này nghiêng một góc 450 ÷ 600 so với mặt phẳng nằm ngang và song song với nhau

Do có cấu tạo thêm các bản vách ngăn nghiêng, nên bể lắng lớp mỏng có hiệu suất cao hơn so với bể lắng ngang Diện tích bể lắng lớp mỏng giảm 5,26 lần so với bể lắng ngang

- Không cần xây dựng bể phản ứng

- Hiệu quả xử lý cao hơn các bể lắng khác

- Tốn ít diện tích xây dựng hơn

- Bể lắng trong có cấu tạo phức tạp

- Kỹ thuật vận hành cao

- Hiệu suất lắng cao, chế độ làm việc ổn định

- Xây dựng, vận hành đơn giản

- Có thể thu cát bằng thủ công hoặc bằng cơ giới

- Chiều cao xây dựng nhỏ cho nên chi phí xây dựng thấp

- Chiếm nhiều diện tích xây dựng

- Thời gian lưu nước lớn

2.3.1.3 Bể lọc

Bể lọc được dùng để lọc một phần hay toàn bộ cặn bẩn có trong nước tùy thuộc vào yêu cầu đối với chất lượng nước của các đối tượng dùng nước Quá trình lọc nước là cho nước đi qua lớp vật liệu lọc với một chiều dày nhất định đủ để giữ lại trên bề mặt hoặc giữa các khe hở của lớp vật liệu lọc các hạt cặn và vi trùng có trong nước Sau một thời gian làm việc, lớp vật liệu lọc bị chít lại, làm tăng tổn thất áp lực, tốc độ lọc giảm dần Để khôi phục lại khả năng làm việc của bể lọc, phải thổi rửa bể lọc bằng nước hoặc gió, nước kết hợp để loại bỏ cặn bẩn ra khỏi lớp vật liệu lọc Tốc độ lọc là lượng nước được lọc qua một đơn vị diện tích bề mặt của bể lọc trong một đơn vị thời gian (m/h) Chu kỳ lọc là khoảng thời gian giữa hai lần rửa bể lọc T (h) Vật liệu lọc có thể sử dụng là cát thạch anh, than cốc, hoặc sỏi nghiền, thậm chí cả than nâu hoặc than gỗ Việc lựa chọn vật liệu lọc tùy thuộc vào loại nước và điều kiện địa phương

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; Giữ hạt rắn theo quán tính;

- 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 bị lọc nhanh, thiết bị lọc hở và thiết bị lọc kín Chiều cao lớp vật liệu lọc trong thiết bị lọc hở dao động trong khoảng 1-2 m và trong thiết bị lọc kín từ 0,5 – 1m

1- Bể lọc; 2- Nguồn nước; 3- Đập lấy nước; 4- Cửa đưa nước vào; 5- Cửa thu nước rửa; 6- Bể chứa nước sạch; 7- Cát lọc; 8- Sỏi đỡ; 9- Sàn thu nước;

2- 10- Van điều chỉnh tốc độ lọc

Hình 2.7 Sơ đồ cấu tạo và nguyên tắc làm việc của bể lọc chậm [1]

1 - Ống dẫn nước từ bể lắng sang; 2- Hệ thống thu nước lọc và phân phối nước rửa lọc; 3- Ống dẫn nước lọc; 4- Ống xả nước rửa lọc; 5- Máng phân phối nước lọc và thu nước rửa lọc; 6- Ống dẫn nước rửa lọc; 7- Mương thoát nước; 8- Máng phân phối

nước lọc; 9- Ống xả nước lọc đầu; 10- Van điều thỉnh tốc độ lọc

Hình 2.8 Bể lọc nhanh trọng lực [1]

2.3.2 Phương pháp hóa lý

Clo hóa sơ bộ

Clo hóa sơ bộ là quá trình cho clo vào nước trước bể lắng và bể lọc Clo hóa sơ bộ

có tác dụng tăng thời gian khử trùng khi nguồn nước 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, ngăn chặn sự phát triển của rong, rêu, phá hủy tế bào của các vi sinh sản ra chất nhầy, nhớt trên mặt bể lọc

Khuấy trộn hóa chất

Mục đích là tạo ra điều kiện phân tán nhanh và đều hóa chất vào toàn bộ khối lượng nước cần xử lý vì phản ứng thủy phân tạo nhân keo tụ diễn ra rất nhanh, nếu không trộn đều và trộn kéo dài thì sẽ không tạo ra được các nhân keo tụ đủ, chắc, và đều trong thể tích nước, hiệu quả lắng sẽ kém và tiêu tốn hóa chất nhiều hơn

Keo tụ tạo bông

Trong nguồn nước, các hạt thường tồn tại ở dạng các hạt keo phân tán, kích thước của hạt thường dao động trong khoảng 0,1μm - 10μm Các hạt này không nổi cũng không lắng Vì kích thước hạt nhỏ, tỷ số diện tích bề mặt và thể tích của chúng rất lớn nên hiện tượng hóa học bề mặt trở nên rất quan trọng Theo nguyên tắc, các hạt nhỏ trong nước có

khuynh hướng keo tụ do lực hút VanderWaals giữa các hạt Lực này có thể dẫn đến sự dính kết giữa các hạt ngay khi khoảng cách giữa chúng đủ nhỏ nhờ va chạm

Sự va chạm xảy ra do chuyển động Brown và do tác động của sự xáo trộn Tuy nhiên, trong trường hợp phân tán keo, các hạt duy trì trạng thái phân tán nhờ lực đẩy tĩnh điện vì bề mặt các hạt mang tích điện, có thể là điện tích âm hoặc điện tích dương nhờ sự hấp thụ có chọn lọc các ion trong dung dịch hoặc sự ion hóa các nhóm hoạt hóa Trạng thái lơ lửng của các hạt keo được bền hóa nhờ lực đẩy tĩnh điện

Do đó, để phá tính bền của hạt keo cần trung hòa điện tích bề mặt của chúng, quá trình này được gọi là quá trình keo tụ Các hạt keo đã bị trung hòa điện tích có thể liên kết với những hạt keo khác tạo thành bông cặn có kích thước lớn, nặng hơn và lắng xuống, quá trình này được gọi là quá trình tạo bông

Hình 2.9 Quá trình tạo bông cặn [8]

Những chất keo tụ thường dùng nhất là các muối sắt và muối nhôm như:

Al2(SO4)3, Al2(SO4)2.18H2O, NaAlO2, Al2(OH)5Cl, Kal(SO4)2.12H2O,

NH4Al(SO4)2.12H2O, FeCl3, Fe2(SO4)2.2H2O, Fe2(SO4)2.3H2O, Fe2(SO4)2.7H2O

Muối Nhôm: Trong các loại phèn nhôm, Al2(SO4)3 được dùng rộng rãi do có tính hòa tan tốt trong nước, chi phi thấp và hoạt động hiệu quả trong khoảng pH = 5,0 – 7,5 Quá trình điện ly và thủy phân Al2(SO4)3 xảy ra như sau:

Ngoài ra, Al2(SO4)3 có thể tác dụng với Ca(HCO3)2 trong nước theo phương trình phản ứng sau :

Al2(SO4)3 + 3Ca(HCO3)2 → Al(OH)3 + 3CaSO4 + 6CO2

Trong phần lớn các trường hợp, người ta sử dụng hỗn hợp NaAlO2 và Al2(SO4)3

theo tỷ lệ (10:1) – (20:1) Phản ứng xảy ra như sau:

6NaAlO2 + Al2(SO4)3 + 12H2O → 8Al(OH)3 + 2Na2SO4 Việc sử dụng hỗn hợp muối trên cho phép mở rộng khoảng pH tối ưu của môi trường cũng như tăng hiệu quả quá trình keo tụ tạo bông

Muối Sắt : Các muối sắt được sử dụng làm chất keo tụ có nhiều ưu điểm hơn so với

các muối nhôm do:

- Tác dụng tốt hơn ở nhiệt độ thấp; Có thể khử mùi H2S

- Có khoảng giá trị pH tối ưu của môi trường rộng hơn;

Tuy nhiên, các muối sắt cũng có nhược điểm là tạo thành phức hòa tan có màu do phản ứng của ion sắt với các hợp chất hữu cơ Quá trình keo tụ sử dụng muối sắt xảy ra

do các phản ứng sau:

FeCl3 + 3H2O → Fe(OH)3 + 3HCl

Fe2(SO4)3 + 6H2O → 2Fe(OH)3 + 3H2SO4

Trong điều kiện kiềm hóa:

2FeCl3 + 3Ca(OH)2 → 2Fe(OH)3 + 3CaCl2

Fe2(SO4)3 + 3Ca(OH)2 → 2Fe(OH)3 + 3CaSO4

Chất Trợ Keo Tụ: Để tăng hiệu quả quá trình keo tụ tạo bông, người ta thường sử

dụng các chất trợ keo tụ (flucculant) Việc sử dụng chất trợ keo tụ cho phép giảm liều lượng chất keo tụ, giảm thời gian quá trình keo tụ và tăng tốc độ lắng của các bông keo

Các chất trợ keo tụ nguồn gốc thiên nhiên thường dùng là tinh bột, dextrin (C6H10O5)n, các ete, cellulose, dioxit silic hoạt tính (xSiO2.yH2O)

Các chất trợ keo tụ tổng hợp thường dùng là polyacrylamit (CH2CHCONH2)n Tùy thuộc vào các nhóm ion khi phân ly mà các chất trợ đông tụ có điện tích âm hoặc dương như polyacrylic acid (CH2CHCOO)n hoặc polydiallyldimetyl-amon

Hiện nay Poly Aluminium Chloride hay Poly nhôm clorua (PAC) được sử dụng rộng rãi như một chất kết tủa công nghiệp và trong các ngành công nghiệp khác nhau

Hóa chất PAC được sử dụng trong xử lý nước để loại bỏ các chất rắn lơ lửng (đục)

và chất gây ô nhiễm khác như chất hữu cơ tự nhiên từ lớp nước mặt, sinh vật nhỏ và các hạt keo, bùn và đất sét

− Trợ lắng cho các bông hydroxit

− Không độc, ít làm giảm pH của nước, thích hợp cho xử lý nước cấp

− PAC có tác dụng tách các tạp chất lơ lửng gây ra độ đục của nước, làm trong nước

Hình 2.10 Chất keo tụ PAC [8]

2.4 Khử trùng nước [1]

Trong nước thiên nhiên chứa rất nhiều vi sinh vật, vi khuẩn và các loại vi trùng gây bệnh như tả, lỵ, thương hàn Để ngăn ngừa các bệnh dịch, nước cấp cho sinh hoạt phải được khử trùng Với các hệ thống cấp nước công nghiệp cũng cần phải khử sạch các loại vi sinh vật để ngăn ngừa sự kết bám của chúng lên thành ống dẫn nước trong các thiết bị làm lạnh, làm giảm khả năng truyền nhiệt, đồng thời làm tăng tổn thất thủy lực của hệ thống 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 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,…

2.4.1 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 nước tạo 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

Khi cho Clo vào nước, phản ứng diễn ra như sau:

Cl2 + H2O → HOCl + HCl

Hoặc có thể ở dạng phương trình phân ly:

Cl2 + H2O → H+ + OCl- + ClKhi sử dụng Clorua vôi, phản ứng diễn ra như sau:

-Ca(OCl)2 + H2O → CaO + 2HOCl + 2HOCl + 2H+ + 2OCl

-2.4.2 Dùng ozone để khử trùng

Ozon là một chất khí có màu ánh tím ít hoà tan trong nước và rất độc hại đối với con người Ở trong nước ozone phân hủy rất nhanh thành oxy phân tử và nguyên tử 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 phenol

2.4.4 Khử trùng bằng tia cực tím (UV)

Tia cực tím là tia bức xạ điện tử có bước sóng khoảng 4 – 400 nm, có tác dụng diệt trùng rất mạnh Dùng các đèn bức xạ tử ngoại, đặt trong dòng chảy của 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 thay đổi mùi, vị của nước

2.4.5 Khử trùng bằng siêu âm

gian trên 5 phút có khả năng tiêu diệt toàn bộ vi sinh vật trong nước

Chương 3

ĐỀ XUẤT LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN XỬ LÝ VÀ TÍNH TOÁN CÁC

CÔNG TRÌNH ĐƠN VỊ 3.1 Cơ sở lựa chọn công nghệ đầu vào

− Công suất trạm xử lý Thành phần và đặc tính của nước mặt: độ đục, độ màu,…

− Hiệu quả quá trình, phương pháp xử lý, khả năng ứng dụng cao hay thấp

− Chất lượng nước sau xử lý

− Diện tích xây dựng Yêu cầu về năng lượng, hóa chất, các thiết bị có trên thị trường

− Có thể dễ dàng vận hành đối với công nhân không kinh nghiệm

Đề tài đồ án: Tính toán thiết kế hệ thống xử lý nước cấp sử dụng nguồn nước mặt

cho khu dân cư 7000 người

Yêu cầu đồ án: Nước sau xử lý đạt Quy chuẩn/ Tiêu chuẩn kỹ thuật quốc gia về

nước uống hiện hành Công suất của hệ thống cấp nước sinh hoạt phải được tính toán để đảm bảo cấp nước theo thời gian quy hoạch ngắn hạn và dài hạn

3.2 Tính toán công suất thiết kế cho hệ thống [9]

Theo tiêu chuẩn cấp nước sinh hoạt TCXD 33 : 2006 đối tượng cấp nước thuộc đô thị loại IV, đô thị loại V, điểm dân cư nông thôn

 Tất cả các thông số tính toán lưu lượng sẽ tra trong Bảng 3.1, số III, cột năm 2020, TCXDVN 33:2006/BXD

3 ngày.tb

 qi: tiêu chuẩn cấp nước sinh hoạt lấy theo (bảng 3.1/ [9])

 Ni: số dân tính toán ứng với tiêu chuẩn cấp nước qi

 f i : tỷ lệ dân được cấp nước 90% lấy theo (bảng 3.1/ [9])

D : Lượng nước tưới cây, rửa đường, dịch vụ đô thị, khu công nghiệp, thất thoát,

nước cho nhà máy xử lý nước được tính theo (bảng 3.1/ [9]) và lượng nước dự phòng

Lượng nước dự phòng cho phát triển công nghiệp, dân cư và các lượng nước khác chưa tính được cho phép lấy thêm 5-10% tổng lưu lượng nước cho ăn uống sinh hoạt của điểm dân cư Khi có lý do xác đáng được phép lấy thêm không quá 15%

 Lượng nước cấp cho sinh hoạt

 Với N: Số dân tính toán ứng với tiêu chuẩn cấp nước qtc ; N = 7000 người

 qtc: Tiêu chuẩn cấp nước sinh hoạt giai đoạn 2020; qtc = 100 l/người.ngày)

 f: Tỉ lệ dân được cấp nước lấy theo (bảng 3.2/ [9]) Chọn f = 90 % giai đoạn 2020

 Lưu lượng nước dùng cho dịch vụ

Qdv = 10% Qsh = 10% 630 = 63 (m3/ngày đêm)

Với tỉ lệ 10% giai đoạn 2020 lấy theo (bảng 3.1/ [9])

 Lưu lượng nước thất thoát

Qtt= 14% (Qsh + Qdv) = 14% (630 + 63) = 97,02 (m3/ngày đêm)

Với tỉ lệ 14% giai đoạn 2020 lấy theo (bảng 3.1/ [9])

 Lưu lượng nước dùng cho yêu cầu riêng của nhà máy xử lý nước

Qr(xln) = 10% (Qsh+ Qdv + Qtt)= 10%.(630 + 63 + 97,02) = 79 (m3/ngày đêm)

Với tỉ lệ 10% giai đoạn 2020 lấy theo (bảng 3.1/ [9])

 Lưu lượng nước dự phòng

Qdp = 10% Qsh = 10% 630 = 63 (m3/ngày đêm)

Với lượng nước dự phòng cho phát triển công nghiệp, dân cư và các lượng nước khác chưa tính được cho phép lấy thêm 5 - 10% tổng lưu lượng nước cho ăn uống sinh hoạt của điểm dân cư Chọn tỉ lệ là 10%

 Lưu lượng trung bình ngày của trạm xử lý nước

 Lưu lượng tính toán giờ dùng nhiều nhất và ít nhất (CT 3-3/ [9])

Trong đó α là hệ số kể đến mức độ tiện nghi của công trình, chế độ làm việc của các cơ

sở sản xuất và các điều kiện địa phương khác:

αmax = 1,2 ÷ 1,5 (Chọn αmax = 1,5); αmin = 0,4 ÷ 0,6 (Chọn αmin = 0,6)

b: hệ số kể đến số dân trong khu dân cư, (bảng 3.2/ [9]) Chọn bmax = 1,2; bmin = 0,5) Khi tính toán ta chọn chọn giá trị 𝑄𝑛𝑔𝑚𝑎𝑥 = 1300 (m3/ngày đêm) = 54 m3/h = 0,015 m3/s

Bảng 3.1 Thông số chất lượng nước đầu vào và chỉ tiêu

 Nhận xét: với chất lượng nguồn nước mặt như trên ta thấy: thì hệ thống xử

lý chủ yếu là chất rắn lơ lửng (SS), độ đục, độ màu, và colifom tổng số Phương án được

đề xuất sẽ được quan tâm: lắng – lọc – khử trùng

 Lắng – lọc: tức là quá trình làm trong nước bằng cách khử màu, khử đục,

được thực hiện trong bể lắng và bể lọc Trong thực tế để tăng nhanh và nâng cao hiệu quả làm trong nước, người ta thường cho thêm vào nước chất phản ứng (phèn nhôm, phèn sắt) Khi đó dây chuyền công nghệ xử lý có thêm các công trình bể trộn và bể phản ứng

 Khử trùng: chất khử trùng được sử dụng phổ biến hiện nay là các hợp chất

clo: clorua vôi, nước javen, clo lỏng được đưa vào đường ống dẫn nước từ bể lọc sang bể chứa hơặc đưa trực tiếp vào bể chứa Để khử trùng có hiệu quả phải đảm bảo thời gian tiếp xúc giữa clo và nước tối thiểu là 30 phút Ngoài ra có thể dùng ozon, các tia vật lý (tia tử ngoại), sóng siêu âm để diệt trùng

3.3 Sơ đồ công nghệ và thuyết minh [1]

 Phương án 1; xử lý nước có dùng phèn

Sơ đồ công nghệ

Thuyết minh công nghệ

Nước sông được trạm bơm cấp I đưa đến bể trộn cơ khí Tại bể trộn cơ khí, hóa chất keo tụ và kiềm hóa sẽ được cho vào với liều lượng thích hợp để tạo ra các hạt keo có khả năng dính lại với nhau và dính với các hạt cặn lơ lửng có trong nước tạo thành các bông cặn lớn hơn có trọng lượng đáng kể

Sau thời gian lưu nước ở bể trộn, nước sẽ được đưa sang bể phản ứng xoáy hình trụ nằm trong bể lắng đứng, theo đường ống có gắn vòi phun ở phía cuối Hai vòi phun được đặt đối xứng qua tâm bể, có hướng phun ngược nhau và chiều phun nằm trên phương tiếp tuyến với đường chu vi của bể Nước ra khỏi miệng vòi phun với tốc độ (vl = 2 ÷ 3 m/s), chảy quanh bể tạo thành chuyển động xoáy từ trên xuống Các lớp nước ở bán kính quay khác nhau sẽ có tốc độ chuyển động khác nhau, tạo điều kiện tốt cho quá trình tiếp xúc giữa các hạt keo và cặn bẩn trong nước để tạo nên những bông cặn đủ lớn và được giữ lại trong bể lắng

Nước chảy vào ống trung tâm ở giữa bể đi xuống dưới qua bộ phận hãm làm triệt tiêu chuyển động xoáy rồi vào bể lắng Trong bể lắng đứng nước chuyển động theo chiều đứng từ dưới lên trên, cặn rơi từ trên xuống đáy bể Nước sau lắng được thu vào máng vòng bố trí xung quanh thành bể Hiệu quả xử lý ngoài phụ thuộc vào chất keo tụ, thì còn phụ thuộc vào sự phân bố của dòng nước đi lên và chiều cao vùng lắng phải đủ lớn để các hạt cặn kểt dính với nhau

Sau đó nước (có hàm lượng cặn < 12 mg/l) được đưa sang máng phân phối đến bể lọc nhanh Tại đây các hạt cặn chưa lắng được ở bể lắng và vi trùng có trong nước sẽ được giữ lại ở trên bề mặt hoặc các khe hở của hai lớp vật liệu lọc (cát thạch anh và than anthracite) Nước qua hai lớp vật liệu, lớp sỏi đỡ vào hệ thống thu nước trong và được đưa vào bể chứa nước sạch Hàm lượng cặn còn lại sau khi qua bể lọc nhanh phải đạt chuẩn cho phép ( ≤ 3mg/l)

Khi rửa lọc, rửa lọc bằng gió trước với vận tốc thích hợp, sau đó nước rửa lọc được bơm từ bể chứa nước sạch qua hệ thống phân phối nước rửa lọc qua lớp vật liệu và lớp sỏi đỡ kéo theo cặn bẩn tràn vào máng thu nước rửa, thu về máng tập trung Quá trình rửa được tiến hành đến khi nước rửa hết đục thì ngưng rửa

Nước sau khi qua bể lọc nhanh được đưa đến bể chứa nước sạch Tại đây giai đoạn khử trùng được tiến hành để loại bỏ vi sinh vật gây bệnh Clo sẽ được châm vào đủ để khử trùng và đảm bảo lượng Clo dư đạt chuẩn cho phép cấp nước cho ăn uống sinh hoạt (<0,3 mg/l)

 Phương án 2; Xử lý nước không dùng phèn

Sơ đồ công nghệ

Thuyết minh công nghệ

Nước nguồn được trạm bơm cấp 1 đưa lên bể lọc sơ bộ Tại bể lọc sơ bộ với tốc

độ lọc 3 – 5m/h, các hạt cặn sẽ được giữ lại trên bề mặt của lớp vật liệu lọc Và tạo điều kiện cho các quá trình tự làm sạch như: lắng bớt cặn lơ lửng, giảm lượng vi trùng do tác động của các điều kiện môi trường, thực hiện các phản ứng oxy hoá do tác dụng của oxy hoà tan trong nước và làm nhiệm vụ điều hoà lưu lượng giữa dòng chả từ nguồn nước và lưu lượng tiêu thụ do trạm bơm nước thô bơm cấp cho nhà máy xử lý nước

Nước từ máng phân phối đi vào bể lọc chậm, qua lớp vật liệu lọc với vận tốc rất nhỏ (0,1 – 0,5m/h) Bể lọc chậm có dạng hình chữ nhật hoặc vuông, bề rộng mỗi ngăn của bể không được lớn hơn 6m và bề dài không lớn hơn 60m Bể lọc chậm có thể xây gạch, hoặc làm bằng bêtông cốt thép Khi có nhiều bể phải có hệ thống máng phân phối

để đảm bảo phân phối nước đều vào mỗi bể lọc

Đáy của bể lọc chậm thường được thiết kế bằng gạch xếp nghiêng, độ dốc 5% về phía van xả đáy hay máng thu nước chính, trên đó xếp lớp nằm ngang gối lên các hàng gạch nghiêng để tạo ra các ống thu và dẫn nước bên dưới Nếu bể quá rộng có thể có nhiều máng thu và tập trung nước Đáy bể phải có lớp chống thấm bảo vệ Diện tích một

bể lọc thường là 100 – 200m2 và phải nhỏ hơn 3000m2

Trong trạm phải có ít nhất 3 bể lọc, lớp cát lọc được đổ trên lớp sỏi đỡ, dưới lớp sỏi đỡ là hệ thống thu nước đã lọc đưa sang bể chứa và khử trùng bằng Clo Nước rửa lọc phải dùng 1 máy bơm riêng hoặc 1 đài riêng cấp Hoặc dùng một phần nước của những ngăn bể đang luân phiên làm việc

Bảng 3.2 Phân tích đánh giá và lựa chọn công nghệ xử lý

ứng có gắn vòi phun ở phía cuối Hai

vòi phun được đặt đối xứng qua tâm bể,

có hướng phun ngược nhau và chiều

phun nằm trên phương tiếp tuyến với

công suất < 3000 m3/ngày đêm

Bể lọc chậm: Khi cho nước qua bể lọc

với vận tốc nhỏ (0,1–0,3m/h), trên bề mặt cát dần dần hình thành màng lọc Nhờ màng lọc hiệu quả xử lý 95 – 99% cặn bẩn và vi trùng có trong nước

bị giữ lại trên màng lọc -Xử lý nước không dùng phèn do đó không đòi hỏi sử dụng nhiều máy móc thiết bị phức tạp

Nhược

điểm

Bể lắng đứng:

Chiều cao xây dựng lớn làm tăng giá

thành xây dựng, số lượng bể nhiều, hiệu

suất thấp

Bể lọc chậm

-Diện tích bể lớn do tốc độ lọc chậm -Khó tự động và cơ giới hoá, phải quản lý bằng thủ công, nặng nhọc -Dùng cho trạm có công suất nhỏ <

1000 m3/ngày.đêm, hàm lượng cặn < 50mg/l, độ màu Pt.Co < 50o

 Nhận xét, qua 2 phương án trên thì ta thấy :

 Chi phí xây dựng ban đầu của phương án 2 thấp hơn Không tốn chi phí hoá chất Nhưng khả năng ứng dụng vào thực tế không cao, vì khó tự động và cơ giới hoá, việc vận hành thủ công khó khăn, bất lợi

 Hiệu quả 2 phương án trên chênh lệch không cao Phương án 1 tuy chiếm diện tích xây dựng, chi phí hoá chất xử lý nước nhưng không đáng kể

 Khả năng vận hành của phương án 1 dễ dàng và ứng dụng vào thực tế cao

 Vì vậy ta sẽ chọn phương án 1 để thiết kế và tính toán

3.4 Tính toán lượng hoá chất [9]

3.4.1 Tính toán liều lượng phèn

Bảng 3.3 Liều lượng phèn dùng cho xử lý nước (Bảng 6.3/[9])

Căn cứ vào hàm lượng cặn của nước nguồn là 120 mg/l, chọn liều lượng phèn

nhôm khô cần thiết là 40 mg/l

4

3 1

10)(m

 Trong đó:

 Q: lưu lượng nước cần xử lý, Q = 1300 m3/ng.đ = 54 m3/h

 P: liều lượng phèn cần thiết lớn nhất P = 40 mg/L = 40 g/m3

 n: thời gian giữa hai lần hòa trộn (giờ); n = 12 giờ Chọn theo công suất trạm

(1.200 < Q <10.000m3/ngày đêm)

 𝑏ℎ: nồng độ dung dịch phèn trong thùng hòa trộn (%) (thep qui phạm nồng độ

từ 10 – 17%)

Chọn 𝑏ℎ = 10% tính theo sản phẩm không ngậm nước

  : Khối lượng riêng của dung dịch phèn (T/m3),

𝑊1 =54×12×40

10 4 ×10×1 = 0,25 𝑚3 = 250 𝑙 (số bể không được nhỏ hơn 2 để dễ dàng thay đổi khi thay rửa, 1 làm việc và 1 dự trữ.)

 Chọn bồn nhựa Đại thành có thể tích 250l Số lượng N = 2

Công suất Q = 1300 m3/ngđ < 5000 m3/ngđ, nên có thể khuấy trộn thủ công (Mục

 Chọn bồn nhựa Đại thành thể tích 500l Số lượng N = 2

3.4.2 Tính toán lượng vôi

a Xác định nồng độ CO 2 của nước

Ki = Kio – 0,036.C.Feo2+ CT 5-1, [1])

 Trong đó:

 Kio : độ kiềm ban đầu của nước nguồn (mgđl/l), Kio = 0,9

 CFeo2+ : hàm lượng sắt của nước nguồn (mg/l), C.Feo2+ = 0,1 mg/l

 Ki = 0,9 – 0,036 x 0,1 = 0.8964 mg/l

3

T/m1



