Đồ án xử lý nước cấp ĐH Nông Lâm

Xử lý nước là các quá trình giúp cải thiện chất lượng của nước để phù hợp với mục đích sử dụng của con người. Mục đích sử dụng cuối cùng có thể là nước uống, cung cấp nước cho hoạt động công nghiệp, nông nghiệp, tưới cây, duy trì dòng chảy của sông, cải thiện chất lượng nước hoặc các mục đích sử dụng khác hay chỉ đơn giản là nhằm đảm bảo không gây ô nhiễm trước khi xả thải vào môi trường. Xử lý nước loại bỏ các chất gây ô nhiễm và các thành phần không mong muốn, hoặc giảm nồng độ của chúng để nước trở nên phù hợp cho mục đích sử dụng cuối cùng. Quá trình này rất quan trọng đối với sức khỏe con người bởi nó tạo cho con người có một nguồn nước uống sạch và nguồn nước phục vụ cho tưới tiêu trong nông nghiệp.

TRƯỜNG ĐẠI HỌC NƠNG LÂM TP HỒ CHÍ MINH KHOA MÔI TRƯỜNG VÀ TÀI NGUYÊN  Đồ án CNXLNC THIẾT KẾ HỆ THỐNG XỬ LÝ NƯỚC NHIỄM MẶN CẤP CHO KHU DU LỊCH VÀM SÁT – CẦN GIỜ GVGD: ThS Lê Thị Lan Thảo Thực hiện: NHÓM Nguyễn Thị Khánh Ly 12127248 Huỳnh Trân 12127219 Huỳnh Ngọc Minh 12127107 Nguyễn Thành Công 12127049 Đỗ Văn Thuận 12127174 Phạm Văn Hồng Quang 12127142 Trần Đức Khuê 12127031 Nguyễn Quốc Luật 12127103 Tp.HCM, tháng12 năm 2014 Trang | 42 MỤC LỤC Chương ĐẶT VẤN ĐỀ Trang | 42 CHƯƠNG ĐẶT VẤN ĐỀ ĐẶT VẤN ĐỀ 1.1 Vàm Sát – Cần Giờ khu du lịch sinh thái phát triển bền vững giới Việt Nam tổ chức du lịch giới WTO công nhận Hằng năm nơi thu hút hàng ngàn lượt khách đến tham quan nghỉ dưỡng Tuy nhiên, khu du lịch Vàm Sát – Cần Giờ lại đứng trước vấn đề nan giải tình trạng khan nước Phần lớn người dân chưa sử dụng nguồn nước hàng tháng phải mua nước “nhỏ giọt” từ đơn vị cấp nước tư nhân với giá cao chất lượng để sử dụng cho sinh hoạt Có thể thấy, khu du lịch thu hút khách, lượng nước chất lượng nước lại khơng đảm bảo tương lai khu vực du lịch đầy tiềm khơng cịn thấy khách tham quan du lịch Do đó, vấn đề cấp nước cho khu du lịch Vàm Sát – Cần Giờ vấn đề cấp bách coi trọng hàng đầu nhằm đảm bảo cung cấp lượng nước ổn định, chất lượng cao tránh tình trạng thiếu nước làm ảnh hưởng đến nhu cầu sử dụng nước cho người dân việc phát triển ngành du lịch sinh thái Cần Giờ Đây lý nhóm chúng tơi chọn đề tài “THIẾT KẾ HỆ THỐNG XỬ LÝ NƯỚC NHIỄM MẶN CẤP CHO KHU DU LỊCH VÀM SÁT – CẦN GIỜ” MỤC TIÊU THIẾT KẾ 1.2 − Hệ thống đảm bảo cung cấp nước đầy đủ liên tục − Tránh tình trạng thiếu nước huyện ảnh hưởng đến nhu cầu sử dụng nước cho ngành du lịch sinh thái Cần Giờ − Giá thành xây dựng quản lý rẻ − Việc xây dựng quản lý thuận tiện NHIỆM VỤ THIẾT KẾ 1.3 − Tách riêng toàn hệ thống nước cấp dành cho khu du lịch Vàm Sát – Cần Giờ để đảm bảo lượng nước ổn định Trang | 42 − Thu thập số liệu để phục vụ cho công tác thiết kế như: đặc điểm nguồn nước, địa chất thủy văn, dân số,… − Tính toán tổng hợp lưu lượng nước cấp cho khu du lịch − Tính tốn đề suất cơng nghệ thực cấp nước nước cho lượng khách tham quan nghỉ dưỡng Vàm Sát – Cần Giờ − − Tính tốn kinh tế Hồn thành bảng vẽ, bao gồm: • vẽ sơ đồ khối cơng nghệ xử lý • vẽ mặt tổng thể • vẽ cao trình cơng trình − Trang | 42 CHƯƠNG TỔNG QUAN GIỚI THIỆU CHUNG VỀ KHU VỰC THIẾT KẾ 2.1 2.1.1 Vị trí địa lý, địa hình, diện tích − Cần Giờ huyện ngoại thành thành phố Hồ Chí Minh Đây − huyện biển thành phố Hồ Chí Minh Phía Bắc ngăn cách với huyện Nhà Bè sơng Sồi Rạp Phía Nam giáp biển Đơng Phía Tây ngăn cách với huyện Cần Giuộc huyện Cần Đước tỉnh Long An, huyện Gị Cơng Đơng tỉnh Tiền Giang, ranh giới sơng Sồi Rạp Phía Đơng Bắc ngăn cách với huyện Nhơn Trạch, tỉnh Đồng Nai sơng Lịng Tàu Phía Đông Nam tiếp giáp với huyện Tân Thành, tỉnh Bà Rịa-Vũng Tàu, ranh giới sông Thị Vải Cần Giờ giống đảo tách biệt với − xung quanh, bốn bề sơng biển Vị trí huyện Cần Giờ từ 106 độ 46’12” đến 107 độ 00’50” Kinh độ Đông − từ 10 độ 22’14” đến 10 độ 40’00” vĩ độ Bắc Khu Du Lịch Sinh Thái Rừng Ngập Mặn Vàm Sát thuộc xã Lý Sơn huyện Cần Giờ nằm phía Đơng Nam, cách thành phố Hồ Chí Minh khoảng 50 km đường Nằm dịng chảy hai sơng Vàm Sát, Lòng Tàu, Vàm Sát sở hữu khoảng rừng đẹp khu dự trữ sinh giới rừng ngập mặn Cần Giờ Kể từ thành lập vào năm 2000, Khu du lịch Sinh thái − Vàm Sát xây dựng điểm tham quan dựa mơi trường tự nhiên sẳn có Khu Du Lịch Sinh Thái Rừng Ngập Mặn Vàm Sát có diện tích 1.800 ha, bao bọc sông Vàm Sát, Dinh Bà, Lò Rèn, Gốc Tre va 800 rừng đước (5 - 20 tuổi), 300 rừng tạp… Trong đất lâm nghiệp chiếm 46,45% diện tích, đất sơng rạch chiếm 32% diện tích đất Đặc điểm nôi bậc thổ nhưỡng Cần Giờ phèn mặn Vùng ngập mặn chiếm tới 56,7% diện tích tồn huyện, tạo nên hệ sinh thái rừng ngập mặn độc đáo, − chủ yếu đước, bần, mắm … Về địa hình Huyện Cần Giờ có dạng lịng chảo khu vực trung tâm Nếu xét khu vực nhỏ địa hình có nhiều biến đổi độ cao khơng Trang | 42 chênh lệch Đa số địa hình có độ cao trung bình từ - 1,5 m so với mực nước biển 2.1.2 Quy mô du lịch − Vàm Sát có diện tích 1.800 800 rừng đước (5 - 20 tuổi), 300 rừng tạp Kể từ thành lập vào năm 2000, khư du lịch Sinh thái Vàm Sát xây đựng điểm tham quan dựa môi trường tự nhiên sẵn có Nhờ bàn tay người, rừng dần hồi sinh trả dáng vẻ uy nghiêm rộng lớn vốn có trước Theo đánh giá chuyên gia nước ngoài, rùng ngập mặn Vàm Sát-Cần Giờ khu rừng khơi phục, chăm sóc, bão − vệ quản lý thuộc vào loại tốt Việt Nam giới Du lịch sinh thái cịn hình thức với người dân Việt Nam Trung bình tháng, Vàm Sát đón 45.000 (lượt khách/ năm) (theo thống kê năm 2011) Nhiều dự án quy hoạch triển khai giúp Vàm Sát nói riêng Cần Giờ nói chung trở thành điểm du lịch hấp dẫn du khách 2.1.3 Tình hình cấp nước khu vực − Huyện Cần Giờ có nguồn nước mặt nước ngầm bị nhiễm mặn sử dụng trực tiếp cho sinh hoạt ăn uống Chính nguồn nước cấp cho ngườ dân nguồn nước vận chuyển từ nội thành phương − tiện như: xe bồn, sà lan, ghe, thuyền,… Trong huyện thuộc khu vực ngoại thành Tp.HCM Cần Giờ huyện khó − khăn nguồn nước Nguồn nước cấp cho huyện Cần Giờ dùng cho ăn uống phần sinh hoạt người dân chủ yếu công ty cấp thành phố cung cấp chiếm từ 53 – 70%, thông qua phương tiện vận chuyển sà lan, xe bồn Chất lượng số − lượng chưa đảm bảo chưa đáp ứng nhu cầu Tỉ lệ hộ dân sử dụng nguồn nước đạt tiêu chuẩn 1329/2002/BYT/QĐ khoảng 25 –30% Trong thời gian tới khu vực có nhu cầu lớn nước 5sạch sử dụng cho sinh hoạt cần có giải pháp hợp lý đáp ứng kịp thời với phát triển xã hội Trang | 42 − Huyện Cần Giờ sử dụng nguồn nước từ Tổng cơng ty cấp nước Sài Gịn chiếm tỉ lệ cao tổng nguồn nước sử dụng cho sinh hoạt ăn uống nhiên nguồn nước cấp đến dân không ổn định chất lượng số lượng nên tổng số người dân sử dụng nguồn nước theo tiêu chuẩn chất lượng − số lượng hai huyện không cao Cho đến chưa đáp ứng đủ nhu cầu nước cho người dân, huyện Cần Giờ hàng năm thiếu hụt khoảng 0,6 triệu (m3/năm) Tình trạng thiếu nước − thường xuyên xảy vùng Giá nước người dân Cần Giờ để mua nước từ 25.000 – 45.000 (đồng/m3) NGUỒN NƯỚC 2.2 Lựa chọn nguồn nước: Chọn sông Vàm Sát làm nguồn cung cấp nước cho hệ − thống xử lí nước cấp Đặc điểm, tính chất nước sơng Vàm Sát: Bảng Số liệu quan trắc chất lượng nước sông Vàm Sát – Cần Giờ STT 10 CHỈ TIÊU NỒNG ĐỘ ĐẦU VÀO ĐƠN VỊ TÍNH pH 6,8 - COD 7,32 mg/l BOD5 2,93 mg/l Tổng chất rắn lơ lửng - TSS 219,4 mg/l Tổng chất rắn hòa tan - TDS 8.417,5 mg/l Độ dẫn điện – EC 1.683,5 mS/m Độ mặn – Sanlinity 18 - 20 Mg2+ 615 mg/l Ca2+ 125 mg/l Cl- 9.963 – 11.070 mg/l o /oo Trang | 42 11 Tổng độ cứng eq/m3 57,5 (Nguồn: Chi cục bảo vệ môi trường Tp.HCM năm 2007) Nhiệm vụ cần hồn thành hệ thống xử lí nước nhiễn mặn cần phải − đảm bảo chất lượng nước cấp ăn uống sinh hoạt theo tiêu chuẩn Bộ Y Tế Việt Nam Bảng Chỉ tiêu chất lượng nước sau xử lý CHỈ TIÊU ĐƠN VỊ GIỚI HẠN TỐI ĐA PHƯƠNG PHÁP THỬ pH NTU 6,5-8,5 AOAC SMEWW Độ cứng mg/l 300 TCVN 62224-1996 Độ đục mg/l (ISO 7027-1990) TCVN 6184-1996 Mg2+ mg/l 30 Ca2+ mg/l 75 Độ oxy hóa mg/l Chuẩn KMnO4 Ammoniac mg/l 1,5 TCVN 5988-1995 (ISO 5664-1984) Nitrat mg/l 50 TCVN 5664-1984 (ISO 7890-1988) Nitrit mg/l TCVN 6178-1996 (ISO 6777-1984) Clorua mg/l 250 TCVN 6194-1996 (ISO 9297-1989) STT Trang | 42 11 Sulfat mg/l 250 Natri mg/l 250 Kali mg/l 12 TDS mg/l 1000 TCVN 6200-1996 (ISO 9280-1990) TCVN 6196-1996 (ISO 9964-1993) TCVN 6053-1995 (ISO 9696-1992) (Nguồn: Tiêu chuẩn vệ sinh nước ăn uống 1329/2009/BYT/QĐ) QUY MÔ THIẾT KẾ 2.3 Bảng Tiêu chuẩn dùng nước ST T ĐỐI TƯỢNG DÙNG NƯỚC Thành phố lớn, thành phố du lịch, nghỉ mát, khu công nghiệp lớn Thành phố, thị xã vừa nhỏ, khu công nghiệp nhỏ Thị trấn, trung tâm công-nông nghiệp, côngngư nghiệp, điểm dân cư nông thôn Nông thôn TIÊU CHUẨN CẤP NƯỚC (l/người/ngày) 300 – 400 200 – 270 80 – 150 40 – 60 (Nguồn: Bảng 2.1 TCXDVN 33:2006 Cấp nước – Mạng lưới đường ống cơng trình tiêu chuẩn thiết kế) − Dựa vào quy mô khu du lịch Vàm Sát, ta xác định công suất thiết kế theo công thức sau: Q = số dân/khách du lịch (người) × tiêu chuẩn dùng − nước/người/ngày (l/người/ngđ) Ta có: + Số lượng du khách trung bình ngày: 120 (người/ngđ) + Số nhân viên phục vụ khu nghỉ dưỡng: 50 (nhân viên/ngđ)  Tống số người khu du lịch/ngđ = 120 + 50 =170 (người.ngđ) + Tiêu chuẩn cấp cho khu du lịch 300 – 400 (l/người/ngđ) Chọn tiêu chuẩn dùng nước 400 (l/người/ngđ) = 0,4 (m3/người/ngđ) − Vậy lượng nước cần cung cấp là: Trang | 42 Q = 170 × 0,4 = 68 (m3/ngđ) ĐỀ XUẤT CÔNG NGHỆ XỬ LÝ 2.4 2.4.1 Dây chuyền cơng nghệ xử lý Hình Cơng nghệ xử lý nước cấp khu du lịch Vàm sát – Cần Giờ 2.4.2 Thuyết minh công nghệ xử lý − Nước mặt bơm vào hồ chứa Từ bể chứa nước bơm vào bể phản ứng kết hợp lắng vách ngăn để làm giảm hàm lượng cặn lơ lửng nước Trên đường bơm đến ngăn phản ứng tạo dung dịch phèn châm trực tiếp vào nước qua ống trộn để hịa trộn nước hóa chất − Nước sau ngăn lắng tự chảy qua bồn chứa trung gian, từ ta dùng bơm áp lực để bơm nước vào bồn áp lực, bồn có nhiệm vụ giữ lại cặn nhỏ khó lắng ngăn lắng Bồn lọc cần kiểm tra rửa lọc định kỳ Nhằm bảo vệ màng lọc RO phía sau nước tiếp tục dẫn qua bồn lọc tinh 10 μm Trang 10 | 42 (Chất dẻo) (Nguồn: Dịch từ Bảng 14.3 Filter Media Charcteristics_SECTIONIV/PhysicalChemical Treatment Processes)  Trở lực qua lớp cát thạch anh − Vận tốc thực dòng lưu chất qua lớp cát: = 0,007 (m/s) Trong đó: + v vận tốc trung bình dịng lưu chất theo tiết diện thiết bị (hay vận tốc lọc bể), (m/h) v = 10 (m/h) + − εc độ rỗng cát thạch anh (%) εc = 40 % (Bảng 7) Tổn thất áp lực: (Nguồn: Công thức 14.16 SECTIONIV/Physical-Chemical treatment Processes) − Trong đó: + εc độ rỗng cát thạch anh (%) εc = 40 % (Bảng 7) + vc: vận tốc thực dòng lưu chất qua lớp cát vs = 0,007 (m/s) + Ψ tính hình cầu cát thạch anh ψ = 0,95 + g gia tốc trọng trường g = 9,81 (m/s2) + L chiều cao lớp cát bể lọc L = 0,45 (m) + ∑ fsi : tổng tổn thất ma sát (m) ∑ fsi = 131,9 (mm-1) = 131,9 103 (m) Bảng Tính tốn tổn thất áp lực Phần trăm (theo khối lượng) vật liệu Anthracite 5-20 20-40 40-60 60-80 80-95 Cát 5-20 Mean size Rea fi Xi/dib (mm-1) 0,85 1,09 1,22 1,39 1,66 1,02 1,31 1,48 1,68 2,01 67,6 53,2 47,4 41,8 35,3 0,236 0,184 0,163 0,143 0,120 0,56 0,82 111,5 0,359 fi (mm-1) 15,9 9,8 7,7 6,0 4,2 Tổng 43,7 Trang 28 | 42 20-40 40-60 60-80 80-95 0,64 0,71 0,74 0,87 0,95 1,04 1,15 1,28 96,8 88,0 80,3 71,8 40 30 24,8 20,6 16,4 Tổng 131,9 0,311 0,282 0,257 0,229 (Nguồn: SECTIONIV/Physical-Chemical Treatmetn Processes)  Vậy tổn thất qua lớp cát thạch anh: = 1,242 (m)  Trở lực qua lớp than Anthracite − Vận tốc thực dòng lưu chất qua lớp than: = 0,005 (m/s) Trong đó: + v vận tốc trung bình dịng lưu chất theo tiết diện thiết bị (hay vận tốc lọc bể), (m/h) v = 10 (m/h) + − εth độ rỗng than anthracite (%) εth = 55 % (Bảng 7) Tổn thất áp lực: (Nguồn: Công thức 14.16 SECTIONIV/Physical-Chemical treatment Processes) Trong đó: + ɛth độ rỗng than anthracite (%) εth = 55 % (Bảng 7) + vth: vận tốc thực dòng lưu chất qua lớp than anthracite vth = 0,005 (m/s) + Ψ: tính hình cầu cát thạch anh, ψ = 0,72 + g: gia tốc trọng trường, g = 9,81 (m/s) + L: chiều cao lớp than bể lọc L = 0,45 (m) + ∑ fsi : tổng tổn thất ma sát ∑ fsi = 43,7 (mm-1) = 43,7 103 (m) (Bảng 8)  Vậy tổn thất qua lớp than anthracite = 0,189 (m)  Tổng tổn thất áp lực qua lớp vật liệu lọc: Trang 29 | 42 h = hc + hth = 1,242 + 0,189 = 1,431 (m) − Trở lực nhỏ theo thời gian lọc trở lực tăng lên cặn bít tắt dần lỗ rỗng c Tính rửa lọc  Yêu cầu: − Khi tổn thất áp lực lọc đạt tới tổn thất giới hạn H gh > – (m) cặn bẩn làm bít tắc lỗ rỗng hạt vật liệu Lúc ta cần ngưng hoạt động tiến hành rửa bể nước túy − Mục đích q trình rửa lọc: + Tách cặn bám khỏi bề mặt hạt lọc lực ma sát lực cắt dòng + nước với cường độ lớn độ lớn qua bề mặt hạt tạo Làm giãn nở lớp lọc để tăng thể tích khe rỗng, tạo điều kiện thuận lợi cho hạt cặn tách khỏi bề mặt hạt chuyển động lên − nước thoát ngồi Để tính rửa lọc, cần: + Xác định cường độ rửa lọc + Lượng nước cần thiết để rửa lọc + Tấm đỡ lớp lưới phân phối dòng lưu chất rủa lọc + Tổn thất áp lực qua lớp vật liệu lọc  Tính tốn: − Lưu lượng nước cần cho rửa lọc: Qr = F u = x 0,015 = 0,015 (m3/s) Trong đó: + F: tiết diện bề mặt lọc (m2) F = (m2) + u: cường độ rửa lọc, (l/s.m2) • Dựa vào thông số cho Bảng Độ dãn nở tương đối vật liệu lọc, ứng với độ giãn nở 50% hai lớp vật liệu lọc, cường độ rửa bể lọc u = 14 – 16 (l/s.m2) • − Chọn u = 15 (l/s.m2) = 0,015 (m/s) Lượng nước cần thiết cho việc rửa lọc: V = Qr t = 0,015 60 = 5,4 (m3) Trang 30 | 42 Trong đó: + Qr: lưu lượng nước cần cho rửa lọc (m3/s) Qr = 0,015 (m3/s) + t: thời gian rửa lọc, (s) t = – (phút) (theo Bảng Độ dãn nở tương đối vật liệu lọc) Chọn thời gian rửa lọc (phút) LỌC MF VÀ NANO 3.7 3.7.1 − Chọn màng lọc tính số ống lọc Để đảm bảo chất lượng nước trước vào hệ thống RO không cặn lơ lửng, ta phải xử dụng bồn lọc tinh để loại hạt có kích thước 5µm Với mục đích tăng hiệu khử cặn kéo dài thời gian lọc nước ta bố trí hai cấp lọc nối tiếp với kích thước lỗ màng 10µm (màng lọc MF) µm (màng lọc Nano) − − Chọn loại màng nhà sản xuất DIGARDTM với thơng số sau: + Đường kính: 2,5 inches (6,35cm) + Chiều dài: 20 inches (50,8cm) + Vật liều chế tạo: sợi cotton tẩy trắng với lõi màng Polypropylen + Nhiệt độ tối đa cho phép: 140oF (60oC) + Áp suất tối đa cho phép: 20psi (3,4 (Bar)) + Lượng nước lọc: 10GPM (2,268 m3/h) Số ống lọc cần cho bồn lọc: Trong đó: − + Q lưu lượng nước cần lọc, (m3/h) Q = 10 (m3/h) + q lưu lượng nước qua ống lọc, (m3/h) q = 2,268 (m3/h) Suy ra, số ống lọc: = 4,4 − Chọn số ống lọc là: ống MF ống Nano − Tính lại lưu lượng qua ống lọc = (m3/h) Trang 31 | 42 3.7.2 Tổn thất áp lực qua lọc Hình Tổn thất áp lực qua lõi lọc 10 inches − Ta có lượng nước qua ống lọc 20 inches − Lượng nước qua ống lọc 10 inches: − Dựa vào lưu lượng trên, ta tra đồ thị tổn thất áp lực: + Tổn thất áp lực qua lỗi MF (10µm) 10 icnhes 0,05 ((Bar)) tổn thất qua lỗi 20 inches 0,1 (Bar) + Tổn thất áp lực qua lỗi Nano (5µm) 10 icnhes 0,06 ((Bar)) tổn thất qua lỗi 20 inches 0,12 ((Bar)) Vậy tổng tổn thất áp lực qua bồn lọc 0,22 ((Bar)) 3.7.3 − Tính tốn khí bồn lọc Để tính tốn khí cho bồn lọc, ta cần có thơng số thiết kế từ nhà sản xuất lõi lọc DIGARD sau: Trang 32 | 42 Số cột lọc cột – 10” cột – 20” cột – 30” cột – 40” Đầu vào/ra (cm) 3,8 3,8 5,1 5,1 Kích thước bồn lọc, inch(cm) A B C D 25 (64) 11,5 (29) 5,5 (14) 12 (30) 32,5 (85) 11,5 (29) 5,5 (14) 12 (30) 44 (112) 11,5 (29) 5,5 (14) 12 (30) 54,5 (138) 11,5 (29) 5,5 (14) 12 (30) E 12,75 (32) 12,75 (32) 12,75 (32) 12,75 (32) Hình Kích thước bồn lọc hình chiếu bằngHình Kích thước bồn lọc hình chiếu đứng Bảng Thơng số thiết kế bồn lọc theo nhà sản xuất DIGARD − Chọn kích thước bồn với cột lọc 20 inch D x H = 0,3m x 0,85m − Thực rửa lọc: Khi tổn thất áp lực vượt 6mH 2O cần tháo lõi lọc thực việc rửa lọc + Bước 1: Ngâm lõi lọc vào dung dịch HCl 0,2% vịng 10 phút, sau rửa lại nước + Bước : Ngâm lõi vào dung dịch NaOH 0,1% 10 phút, sau rửa lại nước Trang 33 | 42 + Bước : Ngâm vào dung dịch H2O2 từ 0,2-0,25% 10 phút, lấy rửa nước lắp lại vào hệ thống Thực rửa khoảng lần cần phải thay BỂ TRUNG GIAN 3.8 3.8.1 − Tính tốn bể chứa trung gian Bồn chứa trung gian làm Inox dùng để chứa nước ổn định nước trước qua bơm cao áp cấp vào hệ thống lọc RO − Nước tự chảy từ ngăn lắng bể keo tụ tạo kết hợp lắng sang bể chứa − − trung gian Thể tích bể chứa: V = Q x t = 10 0,5 = (m3) Trong đó: + Q: lưu lượng bể , Q = 10 (m3/h) + t: Thời gian lưu: chọn t = 30 (phút) = 0,5 (h) Từ thể tính bể chứa tính tốn, chọn bể chứa Inox đứng Sơn Hà dung tích (m3) 3.8.2 Tính toán ống dẫn nước sang RO Tiết diện ống: F = = = 2,778 10 -3 (m2) − Trong đó: + Q: lưu lượng nước từ bể chứa nước thô Q = 10 (m 3/h) ứng với thời gian − làm việc 12 (h/ngày) + v: vận tốc nước chảy ống Với ống có dùng bơm, vận tốc nước chảy ống dao động khoảng 0,8 – 1,2 (m/s) (Theo Mục 6.120 TCXDVN 33:2006 Cấp nước – Mạng lưới đường ống cơng trình tiêu chuẩn thiết kế) Chọn v = 1,0 (m/s) = 3.600 (m/h) Đường kính ống tiết diện tròn: D = = = 0,059 (m) = 59 (mm) Chọn đường kính ống 60 (mm) − Tính lại vận tốc: v = = = = 0,983 (m/s) (Thỏa) Chọn bơm làm việc luân phiên để bơm nước qua hệ thống RO − Trang 34 | 42 3.8.3 Tính tốn, chọn bơm Bảng 10 Áp lực tối ưu TDS thay đổi STT TDS nguồn nước (ppm) 8.608,33 10.342,22 12.626,67 14.182,67 16.124.44 18.440,56 20.578,89 22.585,26 24.561,82 Áp lực tối ưu (Bar) 18 – 22 20 – 24 21 – 25 23 – 27 25 – 29 30 – 34 32 – 36 34 – 39 36 – 42 (Nguồn: Kết chạy pilot mô hình xử lí nước xã Tam Thơn Hiệp – Cần Giờ) − Khi nồng độ TDS nguồn nước tăng áp lực hoạt động tối ưu hệ thống tăng theo Với hàm lượng TDS nước sông Vàm Sát 88.417.3 − (mg/l), ta chọn áp lực tối ưu hệ thống từ 18 – 22 (Bar) Công suất bơm truyền cho nước: = 9,87 (Hp) Trong đó: − + Q lưu lượng bơm, (m3/h) Q = 10 (m3/h) + H cột áp toàn phần máy bơm, (mH2O) H = 200 (mH2O) + khối lượng riêng nước, (Kg/m3) = 1.000 (Kg/m3) + công suất máy bơm, = 0,72 – 0,93 Chọn = 0,75 Công suất động cơ: N = = 9,87 1,5 = 14,8 (Hp) Trong : + N cơng suất bơm truyền cho nước (N = 9,87 Hp) + K hệ số, K = 1,5 – 2, chọn K = 1,5 Từ cơng suất tính tốn, lựa chọn bơm cho phù hợp 3.9 LỌC RO Trang 35 | 42 3.9.1 Sơ lược hệ thống RO Hình Sơ đồ lắp đặt hệ thống RO − Ghi chú: Nước đem lọc Nước lọc qua màng Nước thải Bơm áp lực cao Module lọc Màng bán thấm Van điều chỉnh áp lực − Bơm (4) nén nước đem lọc (1) với áp lực cao tạo dịng tuần hồn bề mặt màng (5) Nước lọc qua cửa số (2), van (7) đặt đường xả để giữ áp lực đù lớn trước màng lọc Việc chọn bơm điều chỉnh van (7) cho phép xác định áp lực nước trước màng lọc hệ số lọc nước Y( tỷ số lưu lượng nước lọc qua màng lưu lượng máy bơm cấp vào để lọc) 3.9.2 Lựa chọn màng lọc Bảng 11 Hướng dẫn hãng Filmtec lựa chọn màng RO STT LOẠI MÀNG NỒNG ĐỘ TDS (ppm) TW < 5.000 LƯU LƯỢNG LỌC (gpm) Lõi lọc – inch: max 25 Lõi lọc – inch: 10 Trang 36 | 42 XLE, LE < 1.000 BW, FR < 5.000 SW 3.000 – 15.000 SWHR, SWHR LE NF 10.000 – 50.000 < 1.000 Lõi lọc – inch: max 25 Lõi lọc – inch: 10 Lõi lọc – inch: max 25 Lõi lọc – inch: 10 Lõi lọc – inch: max 25 Lõi lọc – inch: 10 Lõi lọc – inch: max 25 Lõi lọc – inch: 10 Lõi lọc – inch: max 25 Lõi lọc – inch: 10 − Nước thô đầu vào hệ thống nước nhiễm mặn sơng Vàm Sát-Cần Giờ có hàm lượng TDS 8.417 (mg/l) nên ta chọn loại màng có kí hiệu SW (loại màng − dùng để xử lý nước biển) để thiết kế hệ thống Ta chọn loại màng SW30HR – 380, lõi – inch hãng FILMTEC màng dùng cho nước biển nước lợ có hàm lượng muối ion hịa tan cao, có tỉ lệ thải muối cao Màng khảo sát điều kiện hàm lượng muối, TDS, Ca 2+ Mg2+, Cl- cao, ta khơng cần phải thiết kế bồn trao đối ion để khứ cứng cho nước thô trước vào hệ thống RO a Đặc tính màng lọc màng lọc Hình Màng RO SW30HR-380 hãng FILMTEC − Kích thước lõi lọc: + + + − Chiều dài 40 inches (1.016 mm) Đường kính inchcs (201mm) Đường kính ống trung tâm 29 (mm) Áp suất hoạt động tối đa 70 (Bar) (1.015psi) Trang 37 | 42 − Năng suất sản xuất tối đa Qmax = 23 (m3/ ngày) − Hệ số thu hồi R = 8% (lớn 15%) − Diện tích bề mặt 35 (m2) − Có khả xử lý NaCl lên tới 32.000 (ppm) − Loại màng: Polyamide Thin – Film Composite (loại màng xoắn) − Tổn thất áp lực lớn 0,9 (Bar) (13psi) − Ti lệ thải muối ổn định 99,7% − Dãy pH hoạt động từ – 11 − Chi số mật độ bùn (Silt Density Index) SDI < b Tính tốn số lõi lọc cần sử dụng − Cơng thức tính tốn số lượng lõi lọc cho cột lọc theo hướng dẫn hãng Filmtec sau: n= − Trong đó: + n số lõi lọc cần sử dụng + Q lưu lượng dòng ra, Q = 68 (m3/ ngày.đêm) + S diện tích bề mặt màng, S = 35 (m2) + q tải trọng dòng ra, chọn q = 20 (l/m2/h) theo khuyến cáo hãng Filmtec n= =4 − Nhóm lựa chọn thiết kế lõi lọc cho cột lọc, suy số cột lọc cần thiết 3.9.3 Tính toán sau lọc − Lượng nước sau lọc: Qra = Qvào R = 114 60% = 68,4 (m3/ngđ) Trong đó: + + Qra: lưu lượng nước sau lọc (m3/ngđ) Qvào : lưu lượng nước cấp vào (m3/ngđ) Qvào = 120 95% = 114 (m3/ngđ) (vì trước qua RO, hệ thống sử dụng 5% nước để rửa lọc cho hệ thống lọc trước đó) + R: tỉ số thu hồi nước, chọn R = 60% Trang 38 | 42 − Nồng độ muối dòng ra: Cra = Cvào (1 H) = 11.070 (1 0,997) = 33,21 (ppm) < 250 (ppm) (Thỏa Tiêu chuẩn vệ sinh nước ăn uống 1329/2009/BYT/QĐ) Trong đó: Cthực tế: nồng độ muối sau lọc (m3/ngđ) Cvào : nồng độ muối ban đầu (m3/ngđ) H: tỉ lệ thải muối H = 99,7% (đặc tính màng lọc RO SW30HR-380) − Nồng độ muối dòng thải: + + + Nồng độ muối ban đầu = Nồng độ muối dòng + Nồng độ muối thải Qvào Cvào = QraCra + Qthải Cthải Suy ra, nồng độ muối dòng thải: Cthải = = = 27.625,185 (ppm) − Vậy sau vào hệ thống RO, nước đầu thỏa yêu cầu cho phép với hàm lượng muối 33,21 (ppm) (thỏa Tiêu chuẩn vệ sinh nước ăn uống 1329/2009/BYT/QĐ) có lưu lượng đầu 68,4 (m3/ngđ) (thỏa công suất yêu cầu) 3.9.4 Rửa màng RO − Trong trình vận hành, màng RO bị dơ đóng khống, chất hữu bụi bẩn nên cần phải rửa màng − Màng rửa dung dịch acide kiềm với nước sau xử lý khơng có chứa Clo, Clo chất oxi hóa mạnh làm hư màng Việc rửa màng thực sau: + Rửa dung dịch kiềm NaOH 0,2% để tẩy chất hữu cơ, vi sinh vật bám màng + Tiếp tục rửa dung dịch acide HCl 0,2% nhằm khử chất khoáng oxi bắm vào màng + Để tăng hiệu tẩy rửa, tất dung dịch rửa màng pha thêm H2O2 0,2% với mục đíh oxi hóa cặn bẩn làm tổn hại màng 3.9.5 Khử trùng nước Clo Trang 39 | 42 − Mục đích sử dụng Clo để khử trùng nhằm tạo dư lượng Clo tạo cảm giác an toàn cho người sử dụng − Vì cơng suất nhỏ nên ta chọn phương pháp châm Clo lỏng đường ống dẫn tới bể chứa ống trộn  Tính toán lượng Clo cần sử dụng − Theo Tiêu chuấn cấp nước 1329 – 2002 lượng Clo dư nước thuộc khoảng 0,3 – 0,5 (mg/1) Chọn lượng Clo dư 0,3 (mg/l) lượng Clo cần thiết để châm vào nước 0,75 (mg/l) (Nguồn: Trang 284 Giảo trình Xử lý nước cấp cho sinh hoạt cơng nghiệp_TS Trịnh Xuân Lai) − Lượng Clo cần sử dụng ngày: 0,75 (g/m3) 120 (m3) = 90 (g) dung dịch Clo lỏng 2% − Nhưng sử dụng Clo làm chất khử trùng, ta thường sử dụng dạng rắn (Clorua vơi Ca(OCl)2), sau khuấy trộn với nước tạo thành dạng Clo lỏng − Phương trình phản ứng: Ca(OCl)2 + 2H2O = HOCl + Ca2+ + 2OH+ − − 143 (g) 52,5 (g) ? 90 (g) Lượng Clorua vôi khô cần sử dụng ngày 245.14 (g) ~ 0,25 (kg/ngày) Đầu tiên hóa chất hòa tan thùng pha đến nồng độ 10% đề tách cặn bẩn tạp chất, sau cho vào thùng tiêu thụ pha loãng đến nồng độ 2% − Nồng độ dung dich Clo 2%: d = 1,0169 (kg/m3) − Thể tích clorua vơi dùng ngày: V = = = 0,0885 (m3/ngày) = 7,4 (1/h) − Chọn bơm định lượng có cơng suất (l/h) để bơm hóa chất 3.9.6 Bể chứa nước − Bê chứa có nhiệm vụ chứa nước thời gian dài đê đăm bao nhu cầu sử dụng nước khu du lịch − Chọn thời gian lưu nước ngày − Thê tích bể chứa: V = Q t = 68,4 = 136,8 (m3) ~ 140 (m3) Trang 40 | 42 Trong đó: − + Q: lưu lượng nước sau qua RO (m3/ngđ) Q= 68,4 (m3/ngđ) + t: thời gian lưu nước bể t = (ngày) Vậy kích thước bể chứa B H L = 4m 5m 7m = 140 (m3) Trang 41 | 42 Chương KẾT LUẬN – KIẾN NGHỊ 4.1 KẾT LUẬN − Qua trình làm đồ án giúp nhóm nhận thấy tầm quan trọng việc xây dựng hệ thống xử lý nước nhiễm mặn cấp cho khu du lịch Vàm Sát – Cần Giờ, nhằm đáp ứng nhu cầu dùng nước bước khắc phục tình trạng thiếu hụt nước mà khu vực phải đối mặt − Trên sở lý thuyết kết hợp với thực nghiệm, nhóm tính tốn thiết kế hệ thống xử lý nước nhiễm mặn biện pháp keo tụ tạo kết hợp lắng đứng lọc RO Chất lượng nước sau xử lý đảm bảo nhỏ tiêu chuẩn cho phép, đạt tiêu chuẩn Tiêu chuẩn vệ sinh nước ăn uống 1329/2009/BYT/QĐ − Hệ thống xử lý đơn giản, quy mô nhỏ, khơng tốn nhiều diện tích, phù hợp với cơng suất đặt 4.2 KIẾN NGHỊ − Thông qua việc làm đồ án, nhóm xin đưa số kiến nghị sau: + Trong trình vận hành yêu cầu người vận hành phải thực quy trình + Thường xuyên theo dõi, kiểm tra chất lượng nước vào + Thường xuyên vệ sinh thiết bị máy móc để hệ thống làm việc có hiệu cao tăng tuổi thọ cơng trình + Cần thay màng lọc vật liệu lọc hết hạn sử dụng để tránh ảnh hưởng đến chất lượng nước + Thường xuyên áp dụng, cải tiến công nghệ xử lý đại nhằm đạt chất lượng xử lý nước tốt + Người vận hành phải có trình độ trách nhiệm cao Trang 42 | 42 ... Lõi lọc – inch: max 25 Lõi lọc – inch: 10 Lõi lọc – inch: max 25 Lõi lọc – inch: 10 Lõi lọc – inch: max 25 Lõi lọc – inch: 10 Lõi lọc – inch: max 25 Lõi lọc – inch: 10 − Nước thô đầu vào hệ thống... – inch: max 25 Lõi lọc – inch: 10 Trang 36 | 42 XLE, LE < 1.000 BW, FR < 5.000 SW 3.000 – 15.000 SWHR, SWHR LE NF 10.000 – 50.000 < 1.000 Lõi lọc – inch: max 25 Lõi lọc – inch: 10 Lõi lọc – inch:... Tổn thất áp lực qua lọc Hình Tổn thất áp lực qua lõi lọc 10 inches − Ta có lượng nước qua ống lọc 20 inches − Lượng nước qua ống lọc 10 inches: − Dựa vào lưu lượng trên, ta tra đồ thị tổn thất