- Nguồn nước Nhà máy sử dụng để xử lý là nguồn nước mặt lấy từ sông Rạng.
- Qua khảo sát và xét nghiệm mẫu nước tại vị trí xây dựng công trình thu nước nhà máy đã lựa chọn dây chuyền công nghệ để xử lý nước sạch như sau:
PAC
Mạng lưới
Sơ đồ 4.2: Sơ đồ quy trình công nghệ xử lý nước thô tại Nhà máy 4.2. Đánh giá quy trình công nghệ xử lý nước tại nhà máy ( công suất 1.500 m3/ngày.đêm)
4.2.1 Thuyết minh dây truyền công nghệ xử lý
Nước từ sông Rạng được trạm bơm cấp I hút trực tiếp và dẫn về bể lắng đứng đặt trong trạm xử lý. Nước thô trước khi vào bể lắng được trộn với phèn qua thiết bị trộn tĩnh( thiết bị trộn kiểu vành chắn). Thiết bị trộn tĩnh có tác dụng hòa trộn phèn đều vào trong nước trước khi cho chảy vào bề lắng đứng
Nước thô Trạm bơm I Tuyến ống nước thô,
DN225-HDPE Thiết bị trộn vành chắn Nhà hóa chất Bể lắng đứng có ngăn phản ứng trung tâm Bể lọc nhanh trọng lực Bể chứa nước sạch Trạm bơm cấp II
có ngăn phản ứng trung tâm. Sau được trộn hóa chất, nước được chảy vào ngăn phản ứng trung tâm đặt hợp khối trong bể lắng đứng, tại đây phèn PAC phản ứng với nước thô tạo ra các bông cặn chảy sang ngăn lắng của bể lắng đứng hướng từ dưới đi với vận tốc Vtb = 5mm/s, các hạt cặn nhỏ kết bông với các bông cặn tạo thành các bông cặn lớn hơn. Khi các bông cặn có kích thước lớn hơn trọng lượng riêng của nước chúng được lắng xuống đáy bể lắng tạo thành bùn cặn bể lắng và được xả định kỳ. Những hạt cặn có kích thước nhỏ hơn theo nước đi lên phía trên được thu vào hệ thống máng thu nước xung quanh thành bể và chảy sang bể lọc nhanh. Tại bể lọc những hạt cặn này được giữ lại ở trong lớp cát lọc, nước trong được thu bắng hệ thống chụp lọc chảy sang bể chứa nước được khử trùng bằng dung dịch Javen. Từ bể chứa nước sạch nước được bơm đưa ra ngoài mạng lưới qua trạm bơm cấp II.
4.2.2. Đánh giá các giai đoạn của quy trình xử lý
4.2.2.1. Công trình thu và trạm bơm I
Nguồn nước dùng cho trạm cấp nước xã Tân Việt lấy từ nước sông Rạng. Mực nước sông tại vị trí đặt phễu hút có Hmax = +3.69m, Hmin= -0.96m. Cốt mặt đất tại vị trí trạm bơm nước thô Hmặtđất =+3,00m. Vị trí đặt trạm bơm nước thô thuộc xã Việt Hồng, huyện Thanh Hà, tỉnh Hải Dương.
Trạm bơm I có kết cấu bê tông cốt thép kết hợp xây gạch, có kích thước tim axb=6,00mx5,00m.
Trạm bơm I hút nước trực tiếp từ sông Rạng qua ống thép D200. Họng thu nước cách bờ sông khoảng 15m, có lưới chắn rác xung quanh, khung lưới chắn rác có kích thước axbxh = 1,5mx1,5mx1,5m, khung lưới chắn rác được giữ cố định bởi trục bê tông cốt thép được cắm trực tiếp dưới lòng sông, họng thu nước đặt dưới mực nước thấp nhất khoảng 1m. Phía trên có van phao, biển báo tín hiệu đường sông để cảnh báo cho tàu bè qua lại.
v Q k Fh =
Trong đó:
Q : Lưu lượng cần thu, Q = 62,5 (m3
/h) v: vận tốc qua của thu, v < 0,6m/s
k: Hệ số thu hẹp diện tích do sông chắn, k = 1,5÷1,6 069 , 0 3600 . 4 , 0 5 , 62 . 6 , 1 = = = v Q k h F (m2)→D = 0,3m
Đường kính họng thu nước D = 300mm
Trong nhà trạm bơm I bố trí 02 máy bơm: 01 máy hoạt động, 01 máy bơm dự phòng. Ngoài ra còn có 1 máy bơm mồi.
Công suất thiết kế Qngđ = 1500m3/ng.đ = 62,5m3
/h Số bơm hoạt động n1 = 1
Số bơm dự phòng n2 = 1
Hệ số hoạt động đồng thời khi 2 máy làm việc song β = 0,95 Công suất mỗi bơm Q1b = 65m3/h
- Áp lực của mỗi bơm được tính:
H = Hđh + Hw + Hm + Htd = 9,41m + 6,74m + 2,0m + 2,4m = 20,55m Trong đó:
Hđh- Chênh cao giữa cao độ thấp nhất của mực nước sông và cao độ sàn công tác của trạm bơm Hđh = 8,45 - (-0,96) = 9,41m Hw - Tổn thất áp lực trên đường ống dẫn Hw = 6,74m. Hm - Tổn thất cục bộ trong trạm bơm Hw = 2,0m. Htd - áp lực tự do bao gồm: Tổn thấp áp lực qua thiết bị trộn: 0,4m Áp lực đầu vào ngăn phản ứng: 2,0m Htd = 0,4m+2,0m = 2,4m
Dựa vào tính toán trên chon bơm có: Qb = 70 m3/h; Hb = 25m.
Chọn đường kính ống hút là DN200 → vận tốc nước trong ống hút là vh =
0,62m/s > 0,6m/s.
Chọn dường kính ống đẩy là DN200
Tuyến ống nước thô được xây dựng để truyền tải nước thô từ sông Rạng về được thiết kế với công suất 62,5m3
/h= 17,4l/s, dùng ống nhựa DN225- HDPE.
Trên ống tuyến nước thô được bố trí van xả khí, gỗi đỡ cút... đảm bảo an toàn cho ống và thuận tiện cho việ quản lý và vận hành.
4.2.2.2. Phòng pha phèn
Bao gồm: kho chứa hóa chất, thùng hòa trộn, bơm định lượng.
Mục đích: hòa trộn hóa chất và vận hành bơm định lượng để tạo phản ứng keo tụ đạt hiệu quả xử lý nước tốt nhất tại bể lắng.
Hóa chất dùng để keo tụ là PAC, là loại phèn nhôm thế hệ mới tồn tại ở dạng cao phân tử ( polymer). Hiện nay, PAC được sản xuất lưu lượng lớn và sử dụng rộng rãi ở các nước tiên tiến để thay thế cho phèn nhôm sufat đối với quá trình keo tụ, lắng. Hiệu quả lắng trong cao hơn 4 -5 lần, thời gian keo tụ nhanh, ít làm biến động độ pH của nước, không cần hoặc dùng rất ít chất hỗ trợ, không cần thiết bị và thao tác phức tạp, không bị đục khi dùng thiếu hoặc thừa phèn.
Phèn : dùng phèn nhôm PAC bao gồm các thành phần: + Hàm lượng chất không tan ≤ 0,1 %
+ Hàm lượng Al2O3 ≤ 28% + Hàm lượng Fe2O3 ≤ 0,02% + H2SO4 tự do ≤ 0,1%
Phòng pha phèn gồm các thiết bị - Bơm định lượng có tất cả 2 bơm:
+ Một bơm hóa chất chính công suất 30l/h + Một bơm dự phòng
- Thùng hòa trộn: Cấu tạo gồm
+ Thùng làm bằng nhựa, đường kính 1m, chiều cao 3m, đáy hình nón. + Máy khuấy, trục khuấy, cánh khuấy, ống xả nước, ống xả tràn. Có 2 thùng hòa trộn phèn ( 1 thùng hoạt động chính , 1 thùng dự
phòng)
+ Để keo tự lượng cặn của nước thô sử dụng phèn nhôm với liều lượng 35 (mg/l) tương ứng với hàm lượng cặn trong nguồn nước là
201÷400(mg/l) (Theo điều 6.11 TCXDVN 33-2006). Dung tích pha phèn mồi thùng là 1,0 m3
Dung dịch phèn được pha chế và tiêu thụ trong thùng nhựa 1,0m3
. Lượng phèn dung trong 1 ngày là : 0,035 x 62,5 x 24 = 52,5 Kg. 3 tháng là: 52,5 x 30 x 3 = 4725 Kg.
+ Để khuấy trộn hòa tan phèn dùng máy khuấy cánh phẳng n = 30÷40 ( vòng/phút)
Liều lượng PAC nhiều hay ít phụ thuộc vào chất lượng nước thô, nhiệt
độ, thời tiết trong ngày. Phèn trung bình 35 ÷ 45g/m3
4.2.2.3. Bể lắng đứng kết hợp ngăn phản ứng trung tâm
Gồm 2 bể lắng đứng kết hợp với ngăn phản ứng xoáy bằng bê tông cốt thép, có kích thước trên mặt bằng mỗi bể : a x b = 5,40 x 5,40m . Ngăn phản
ứng xoáy có kích thước D = 2,10 m. Đáy ngăn phản ứng có lắp tấm chắn
hướng dòng bằng inox dày 2 ly loại 304, kích thước a x b x h =0,35 x 0,35 x1,0m để phân phối nước cho đều và dập tắt chuyển động xoáy. Phần đáy thu cặn của bể có cấu tạo hình chóp cụt với góc tạo thành giữa các tường nghiêng là 80 độ →Góc tạo thành giữa tường nghiêng và mặt phẳng nằm ngang là α =
50 độ. Bể lắng có kết cấu bê tông cốt thép 250#, đáy bể dày 400, tường bể dày 300.
Bể lắng được thiết kế với công suất 62,5m3/h. Thời gian phản ứng là 20 phút.
Tại bể lắng nước sẽ phản ứng với phèn tạo ra các bông cặn có kích
thước lớn.
Nước được phân phối vào ngăn phản ứng qua hệ thống gồm 4 vòi phun. Với đường kính miệng mỗi vòi phun là D = 50mm với vận tốc nước phun là V= 2,5m/s.
Để thu nước đã lắng dùng hệ thống máng vòng xung quanh thành bể
với kích thước máng b x h = 0,3 x 0,25m.
Xả cặn bể lắng bằng phương pháp thủy lực, đường kính ống xả cặn DN200mm. Khi xả cặn chỉ cần mở van ống xả áp lực nước trên bể sẽ đẩy cặn lắng qua ống ra ngoài mương thoát. Thời gian xả cặn giữa 2 lần là 3 ngày.
4.2.2.4. Bể lọc nhanh trọng lực
Sau quá trình lắng, nước từ bể lắng sẽ đi qua cụm bể lọc bằng các máng phân phối và đường ống dẫn. Lọc là quá trình làm sạch nước thông qua lớp vật liệu lọc nhằm mục đích tách các hạt cặn lơ lửng, các thể keo tụ và các vi sinh vật có trong nước. Kết quả là sau khi lọc nước sẽ có chất lượng nước tốt gấp nhiều lần so với ở bể lắng. Bể lọc nhanh của nhà máy gồm có 3 bể. Mỗi ngăn bể lọc đặt 1 máng thu nước rửa lọc và cũng là máng phân phối nước lọc với chiều rộng máng là 350mm, chiều cao máng là 430mm. Bể hoạt động với công suất tính toán Q = 62,5 m3
/h.
Nước sau khi được lắng tạo bông cặn sẽ được lọc qua lớp vật liệu lọc bao gồm:
+ Cát thạch anh có cỡ hạt : dtđ = 0,7÷1,60mm, chiều cao lớp cát lọc thạch anh là Hvll=1,18m. Cát lọc được sử dụng có hình lập thể và có độ đồng nhất cao.
+ Sỏi đỡ có đường kính cỡ hạt dtđ=2÷4mm, chiều cao lớp sỏi đỡ là 0,20m.
Rửa vật liệu lọc: Để đảm bảo tốc độ lọc cần phải thường xuyên rửa vật liệu lọc, vật liệu lọc được rửa sạch bằng phương pháp gió, nước kết hợp.Thời gian rửa lọc 1lần/1 ngày. Hạ mức nước trong bể xuống bằng cách khóa van xả nước vào từ máng phân phối chính đồng thời xả van đáy. Sau đó mở van gió, gió đi từ dưới lên sục vào lớp cát lọc trong vòng 5 đến 7 phút, sau đó cho nước vào, hỗn hợp gió và nước đi qua lớp vật liệu lọc đẩy cặn bẩn ra, chất bẩn theo dòng nước ra ngoài. Quá trình rửa lọc được tiến hành đến khi nước rửa hết đục thì ngưng lại, thông thường là 15 đến 20 phút. Hiệu suất lọc nước càng cao nếu quá trình rửa bể lọc kỹ.
Tốc độ lọc của bể lọc nhanh trọng lực được điều chỉnh bằng hệ thống van trên đường ống thu nước từ bể lọc sang bể chứa. Tùy theo tổn thất áp lực qua lớp cát lọc đầu và cuối chu kỳ lọc mà người quản lý điều chỉnh van cho phù hợp.
Cường độ rửa gió là 16 l/s.m2 trong thời gian là 2 phút sau đó rủa kết hợp gió + nước trong thời gian 4 phút với cường độ 16 l/s.m2 và cường độ nước 3 l/s.m2 sao cho cát không bị trôi vào máng thu nước rửa. Cuối cùng ngừng rửa gió và tiếp tục rửa thuần túy với cường độ 8 l/s.m2 trong thời gian 4 phút. Tổng thời gian rửa lọc là 10 phút.
Nước sau khi được lọc qua hệ thống lọc sẽ được chuyển sang bể chứa bằng hệ thống ống dẫn nước. Hệ thống ống này gồm: ống thông hơi cho bể lọc, ống xả kiệt bể lọc, ống cấp nước rủa lọc, ống cấp gió rửa lọc, ống xả nước rửa lọc và ống thu nước lọc từ mỗi bể.
4.2.2.5. Trạm khử trùng
Khử trùng là khâu bắt buộc cuối cùng trong quá trình xử lý, nhằm tiêu diệt hết tất cả các vi sinh vật gây bệnh có trong nước. Khử trùng là khâu quyết
định đến chất lượng nước cấp. Để khử trùng nước trước khi cấp vào mạng
lưới dùng dung dịch nước Javen.
Dung dịch nước Javen ( Hypochlorit Natri NaOCl) được điều chế tại chỗ bằng thiết bị điều chế nước Javen từ muối ăn. Dùng thiết bị WATERCHOLO100 của Trung tâm Phát triển công nghệ cao – Viện công nghệ môi trường – Viện khoa học và công nghệ Việt Nam cung cấp và lắp đặt có các thông số như sau:
STT Chỉ số kỹ thuật Waterchlo 100
1 Nồng độ dung dịch muối 16-18
2 Lưu lượng sản phẩm 16-18
3 Hàm lượng clo hoạt tính 3 – 4 4 Năng suất clo hoạt tính 50 5 Công suất tiêu thụ điện ∼500
6 Nguồn điện sử dụng 220V-50HZ
7 Diện tích lắp đặt 10
8 Kích thước 600 x520x 1400
Trong gian điều chế và định lượng dung dịch Javen bố trí + 01 thiết bị điều chế nước Javen (WATERCHOLO100)
+ 02 thùng hòa trộn, chứa dung dịch phèn, nước Javen bằng nhựa dung tích 1m3.
Việc định liều lượng nước Javen dùng máy bơm định lượng có các thông số Q = 20l/h, H = 30m bơm vào đường ống thu nước sạch từ bể lọc sang bể chứa.
4.2.2.6. Bể chứa nước sạch
Dùng để điều hòa lưu lượng giữa trạm bơm I và trạm bơm II. Gồm 1 bể xây dựng bằng bê tông cốt thép theo kiểu nửa chìm nửa nổi có dung tích bể là 400m3 . Phía trên được lắp đặt các ống thu khí, bể chứa phục vụ các nhu cầu:
+ Nước rửa bể lắng, bể lọc, pha hóa chất, chứa nước sinh hoạt cung cấp cho công nhân của nhà máy, rửa đường, tưới cây trong khuôn viên của nhà máy.
+ Chứa lượng nước điều hòa giữa trạm bơm nước nguồn và trạm bơm nước sạch.
+ Cung cấp nước sinh hoạt cho các hộ dân trên địa bàn xã Tân Việt.
4.2.2.7. Trạm bơm cấp II
Trạm bơm này có nhiệm vụ bơm nước từ bể chứa và phân phối về mạng lưới cấp nước cho các hộ dân trên địa bàn xã Tân Việt. Trạm gồm 5 máy bơm: 3 máy bơm nước cấp (công suất mỗi bơm là 41m3/h), 1 máy bơm gió rửa lọc và 1 máy bơm rửa lọc.
Nước từ bể chứa sẽ được hệ thống các máy bơm trong trạm bơm cấp II bơm tới các hệ thống ống dẫn nước trên toàn xã và được phân phối vào mạng lưới dẫn nước vào các hộ gia đình. Ba máy bơm này có thể hoạt động luân phiên, hoặc đồng thời cùng một lúc để đảm bảo quá trình cấp nước diễn ra liên tục .
Công suất cấp cho xã Tân Việt là 1500m3/ng.đêm = 62,5 m3
/h.
Bơm gió rửa lọc có lưu lượng lớn nhất khi rửa lọc là Qg = Wg.F1bể = 16.2,1.2,1 = 71 (l/s)
Trong đó
Hđh: chiều cao hình học từ bơm gió đến tim xi phông Hđh = 8,54 - 1,50 = 7,04m Hcl: tổn thất áp lực qua hệ thống chụp lọc Hcl = 1m Hđ: tổn thất qua lớp sỏi đỡ, Hđ = 1m Hvll: tổn thất qua lớp vật liệu lọc, Hvll = 1m Hđô: tổn thất áp lực trến đường ống cấp gió, Hđô = 1m H = 11,04
Chọn bơm gió rửa lọc có Q = 71l/s; H= 10m
Bơm rửa lọc có lưu lượng 127 m3/h với áp lực bơm rủa lọc là 12m. Mồi bơm rửa lọc, bơm nước sạch bằng téc nước inox 1m3 đặt trên mái nhà trạm bơm cấp II.
4.2.3. Đánh giá hiệu quả xử lý nước của Nhà máy nước sạch xã Tân Việt
4.2.3.1. Chất lượng nguồn nước thô
Sông Rạng hay sông Lai Vu, còn có tên khác là sông Tường Vu, tại Hải Dương là một phân lưu trong hệ thống sông Thái Bình. Sông này tách khỏi sông Kinh Thầy gần như cùng một nơi với sông Kinh Môn với chiều dài khoảng 26km. Phần thượng lưu có hướng Bắc - Nam qua rang giới giữa 2 huyện Nam Sách và Kim Thành, sau đó theo hướng Tây Bắc – Đông Nam rồi lại Bắc - Nam qua ranh giới 2 huyện Kim Thành và Thanh Hà. Việc lựa chọn sử dụng nguồn nước sông Rạng và xây dựng công trình thu nước ở ngoài đê tả sông Rạng. Đây là một vị trí có nguồn nước tốt, ít bị ô nhiễm, đất ngoài đê rộng thuận tiện cho việc xây dựng công trình thu và hệ thống cấp nước, gần
