Tính toán thiết kế hệ thống xử lý nước cấp cho cụm dân cư khu đô thị Đại Phú - Xã Đồng Hòa, huyện Dĩ An, tỉnh Bình Dương - công suất 3200m3/ngày đêm

dụng nguồn nước cấp như là một nguồn nguyên liệu khơng thể thay thế được trong sản xuất. Ngày nay, phát triển sản xuất đã gĩp phần cải thiện cuộc sống, nhưng bên cạnh đĩ cũng tạo ra nhiều nguồn thải trực tiếp hay gián tiếp làm ơ nhiễm những nguồn nước cấp cho chính con người. Mặt khác, nguồn nước tự nhiên khơng đảm bảo hồn tồn đạt tiêu chuẩn chất lượng nước cấp và tính ổn định khơng cao. Vấn đề được đặt ra làm thế nào cung cấp nước sạch cho sinh hoạt và sản xuất một cách tốt nhất và hiệu quả bên cạnh đĩ phải thích hợp về mặt kinh tế đồng thời khơng gây ra những tác động ảnh hưởng đến mơi trường. Theo định hướng cấp nước của chính phủ đến giai đoạn 2025 nhằm phát triển kinh tế nâng cao đời sống của nhân dân, cùng với việc đơ thị hĩa đang phát triển mạnh, nhanh nên các cơng trình kỹ thuật và cơ sở hạ tầng cần được xây dựng với quy mơ tương xứng, trong đĩ cĩ các cơng trình cấp nước. Bình Dương là một tỉnh phát triển kinh tế khá mạnh và nhanh ở khu vực Đơng Nam Bộ, phía bắc giáp Bình Phước, phía nam và tây nam giáp thành phố Hồ Chí Minh, phía tây giáp Tây Ninh, phía đơng giáp Đồng Nai. Dĩ An được biết như là một huyện cơng nghiệp của tỉnh Bình Dương, huyện Dĩ An giáp TP.HCM và TP. Biên Hịa tỉnh Đồng Nai. Nằm trong vùng tam giác phát triển kinh tế nên Dĩ An cĩ điều kiện phát triển kinh tế theo hướng cơng nghiệp vì tốc độ tăng trưởng GDP luơn ở mức cao so với cả nước. Bên cạnh sự phát triển vượt bậc về kinh tế vấn đề gia tăng dân số cơ học cũng là một áp lực, vì vậy nước là một nhu cầu khơng thể thiếu để phục vụ sinh hoạt và sản xuất của khu vực nĩii chung và khu đơ thị ĐẠI PHÚ nĩi riêng. Do đĩ, việc xây dựng một Trạm xử lý nước cấp phục vụ cụm dân cư khu đơ thị ĐẠI PHÚ huyện Dĩ An, tỉnh Bình Dương là hết sức cần thiết. Nĩ đáp ứng được nhu cầu sử dụng nước trong sinh hoạt cũng như trong các hoạt động sản xuất kinh doanh hiện tại và trong tương lai, theo định hướng phát triển của khu đơ thị. Đĩ cũng là lý do đề tài “Tính tốn thiết kế hệ thống cấp nước cho cụm dân cư khu đơ thị Đại Phú xã Đồng Hịa, huyện Dĩ An, Tỉnh Bình Dương với cơng suất 3200m3/ ngày đêm” ra đời. 1.2. MỤC TIÊU CỦA ĐỀ TÀI: 1.2.1 Mục tiêu trước mắt: Đáp ứng nhu cầu sử dụng nước sạch của người dân khu đơ thị ĐẠI PHÚ xã Đồng Hịa, huyện Dĩ An, tỉnh Bình Dương. Cung cấp nước sạch phục vụ nhu cầu ăn uống vệ sinh và các hoạt động sản xuất kinh doanh trong khu đơ thị. 1.2.2 Mục tiêu lâu dài: Cung cấp nước sạch một cách ổn định và lâu dài cho nhu cầu ăn uống vệ sinh và các hoạt động sản xuất kinh doanh trong khu đơ thị trước trình hình thiếu nước sạch trong khu vực. Giải quyết vấn đề về mơi trường tránh việc phá hoại địa tầng do khoan khai thác nước ngầm tùy tiện gây ra các hậu quả nghiêm trọng. 1.3. PHẠM VI NGHIÊN CỨU CỦA ĐỀ TÀI: Phạm vi giới hạn trong khu vực dân cư khu đơ thị ĐẠI PHÚ. 1.4. NỘI DUNG NGHIÊN CỨU CỦA ĐỀ TÀI: - Thu thập kế thừa và phát triển các số liệu, thơng tin, cơ sở dữ liệu về điều kiện - tự nhiên, kinh tế - xã hội liên quan đến nội dung đề tài trong khu vực thực hiện. - Tìm hiểu, lựa chọn, so sánh các giải pháp cơng nghệ dựa trên tính kinh tế, hiệu quả xử lý từ đĩ đưa ra phương án mang tính khả thi nhất. - Dựa trên bước 2 tính tốn thiết kế hệ thống xử lý phù hợp với tình hình khu đơ thị. - Khái tốn chi phí đầu tư và chi phí vập hành của hệ thống xử lý. 1.5. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU CỦA ĐỀ TÀI: - Phương pháp thu thập, phân tích và kế thừa tài liệu hiện cĩ (Điều kiện – Tự nhiên, Kinh tế - Xã hội). - Dựa trên các tài liệu đã thu thập, phân tích hiện trạng chất lượng nguồn nước tại địa phương. - Phương pháp phân tích các ưu nhược điểm của các dây chuyền cơng nghệ đề xuất. - Phương pháp lựa chọn để đưa ra cơng nghệ phù hợp nhất. - Phương pháp tính tốn thiết kế các cơng trình đơn vị trong hệ thống xử lý. 1.6. Ý NGHĨA CỦA ĐỀ TÀI: - Giải quyết vấn đề nước sạch và sức khỏe cộng đồng. Đảm bảo được an tồn vệ sinh, giảm được các bệnh liên quan như: Tiêu chảy, đau mắt hột, sốt rét… - Làm tiền đề cho các danh nghiệp tư nhân và ngồi tư nhân với vốn ban đầu thấp cĩ thể tự thiết kế và áp dụng hệ thống xử lý này gĩp phần nâng cao mức sống. CHƯƠNG 2 TỔNG QUAN VỀ NƯỚC CẤP VÀ CÁC BIỆN PHÁP XỬ LÝ NƯỚC CẤP 2.1 TỔNG QUAN VỀ NƯỚC CẤP 2.1.1 Tài nguyên nước mặt Tổng lượng nước mặt bình quân trên lãnh thổ VN khoảng 880 tỉ m3/năm. Nhưng lượng nước sản sinh trên lãnh thổ dưới dạng mưa chiếm 37% tức là khoảng 325 tỉ m3/năm. Nếu tính theo đầu người, tổng lượng phát sinh trên lãnh thổ khoảng 4700m3/năm , trong khi đĩ bình quân của hành tinh là 7400 m3/năm . Nếu mức độ tăng dân số như hiện nay thì sau mỗi thập niên lượng nước tính trên đầu người cũng giảm đáng kể. Một điểm bất lợi nữa là lượng nước rơi trên bề mặt lãnh thổ phân bố khơng đều theo thời gian và khơng gian. Ở nước ta với lượng mưa trung bình hàng năm khoảng 2000 mm phân bố tương đối đều so với các nước trên thế giới. Hệ thống sơng ngịi chằng chịt cĩ lưu lượng tương đối lớn, độ dốc lớn lại ít hồ thiên nhiên và nhân tạo nên lượng phân bố khơng đều trong năm. Về mùa mưa thừa nước nên gây ra lụt úng , ngược lại mùa khơ nước khơng đủ cung cấp cho cơng nghiệp, nơng nghiệp và đơ thị. Nước ta cĩ khoảng 3000km đường bờ biển, nước ngầm vùng đồng bằng ven biển cũng bị nhiễm mặn do ảnh hưởng của biển trước đây và hiện nay thấm sâu vào lục địa cĩ nơi tới 10 m. Để khắc phục nhược điểm này người ta đã và sẽ xây dựng nhiều hồ chứa vừa để điều hồ dịng chảy vừa để sản xuất điện. Tuy nhiên bất cứ biện pháp nào cũng cĩ mặt trái của nĩ đối với mơi trường. Chẳng hạn xây hồ chứa sẽ làm thay đổi hệ sinh thái của khu vực và hiện tượng phú dưỡng hố trong hồ là rất khĩ tránh khỏi. 2.1.2 Tài nguyên nước ngầm Theo đánh giá của ngành địa chất trữ lượng nước ngầm của nước ta khoảng 50-60 tỷ bằng 16-19% lượng nước phát sinh trên lãnh thổ. Nhưng khả năng khai thác tối đa cũng chỉ khoảng 10-12 tỷ m3, hơn nữa lượng nước ngầm lại là nguồn nước bổ sung cho dịng chảy của sơng ngịi vào mùa khơ .Cũng như nước mặt, tài nguyên nước ngầm phân bố khơng đều đối với các vùng khác nhau . 2.2 TẦM QUAN TRỌNG CỦA NƯỚC CẤP Nước là một nhu cầu thiết yếu đối với mọi sinh vật trên trái đất .Khơng cĩ nước cuộc sống trên trái đất khơng thể tồn tại. Nhu cầu dùng nước của con người là từ 100-150 l/ngày đêm cho các hoạt động bình thường chưa kể đến hoạt động sản xuất . Nước cấp cho nhu cầu ăn uống, vệ sinh và các hoạt động giải trí, các hoạt động như cứu hoả, phun nước, tưới cây, rửa đường… và mọi ngành cơng nghiệp hầu như sử dụng nguồn nước cấp như là một nguồn nguyên liệu khơng thể thay thế được trong sản xuất. Hiện nay tổ chức liên hiệp quốc đã thống kê cĩ một phần ba dân số trên thế giới thiếu nước sạch sinh hoạt, khi đĩ người dân phải sử dụng các nguồn nước khơng sạch . Điều này này dẫn tới hàng năm cĩ tới 500 triệu người mắc bệnh và một triệu người ( chủ yếu là trẻ em ) bị chết, 80% các trường hợp mắc bệnh tại các nước đang phát triển cĩ nguyên nhân từ việc sử dụng nguồn nước khơng hợp vệ sinh. Việc cung cấp nước sạch , chống ơ nhiễm nguồn nước do tác động của nước thải sinh hoạt và sản xuất đang là vấn đề quan tâm đặc biệt. Mỗi quốc gia đều cĩ những tiêu chuẩn riêng về chất lượng nước cấp, trong đĩ các chỉ tiêu cĩ thể sai khác nhau nhưng nhìn chung phải đảm bảo an tồn vệ sinh về một số vi trùng trong nước, khơng cĩ chất độc hại làm ảnh hưởng tới sức khoẻ con ngườ, các chỉ tiêu về độ pH, nồng độ oxy hồ tan, độ đục, hàm lượng kim loại hồ tan, độ cứng, mùi vị... Ngồi ra nước cấp cho cơng nghiệp bên cạnh các chỉ tiêu chung về chất lượng nước cấp cịn tuỳ thuộc vào từng mục đích sử dụng mà đặt ra những yêu cầu riêng. Các nguồn nước trong thiên nhiên ít khi đảm bảo các tiêu chuẩn yêu cầu, do tính chất cĩ sẵn của nguồn nước hay bị ơ nhiễm. Do vậy, tuỳ thuộc vào chất lượng nguồn nước và chất lượng về nước cấp mà cần thiết phải cĩ quá trình xử lý nước thích hợp đảm bảo cung cấp nước cĩ chất lượng theo yêu cầu đặt ra. 2.3 TỔNG QUAN VỀ CHẤT LƯỢNG NƯỚC Để cung cấp nước sạch cĩ thể khai thác từ nguồn nước thiên nhiên là nước mặt, nước ngầm và nước biển… Việc chọn nguồn nước phải dựa trên cơ sở kinh tế kĩ thuật của các phương án nhưng cần lưu ý: Nguồn nước phải cĩ lưu lượng trung bình hàng năm theo tần suất yêu cầu của đối tượng tiêu thụ. Trữ lượng nguồn nước phải đảm bảo khai thác nhiều năm. Chất lượng nước đáp ứng nhu cầu TCXD-33-68, ưu tiên chọn nguồn nước dễ xử lý và ít dùng hố chất. Ưu tiên chọn nguồn nước gần nới tiêu thụ cĩ sẵn thế năng để tiết kiệm năng lượng, cĩ địa chất cơng trình phù hợp với yêu cầu xây dựng, cĩ điều kiện bảo vệ nguồn nước. Cần ưu tiên chọn nguồn nước ngầm nếu lưu lựợng đáp ứng nhu cầu sủ dụng vì nước ngầm kinh tế trong khai thác và cĩ nhiều ưu điểm khác. 2.3.1 Thành phần và chất lượng nước mặt Thành phần và chất lượng nước bề mặt chịu nhiều ảnh hưởng của yếu tố tự nhiên, nguồn gốc xuất xứ, các điều kiện mơi trường xung quanh và các tác động của con người khi khai thác và sử dũng nguồn nước. Thơng thường nước bề mặt chứa các thành phần sau: Chứa khí hồ tan, đặc biệt là khí oxy. Chứa nhiều chất lơ lửng. Riêng trường hợp nước chứa trong hồ, chất rắn lơ lửng cịn lại thấp và chủ yếu ở dạng keo. Cĩ hàm lượng chất lơ lửng cao, cĩ sự hiện diện của nhiều tảo. Các chất hịa tan dưới dạng ion và phân tử, cĩ nguồn gốc hữu cơ và vơ cơ. Thành phần các chất gây nhiễm bẩn nước bề mặt được đưa ra trong bảng: Bảng 2.1: thành phần các chất gây nhiễm bẩn nước Chất rắn lơ lửng d > 10-4 mm Các chất keo d =10-4-10-6 mm Các chất hịa tan d < 10-6 mm Đất sét Cát Keo Fe(OH)3 Chất thải hữu cơ, vi sinh vật Tảo Đất sét Protein Silicat SiO2 Chất thải sinh hoạt hữu cơ Cao phân tử hữu cơ Vi khuẩn Các ion K+, Na+, Mg2+, Cl-, So42_, Po43_. CH4, H2S,… Các chất hữu cơ Các chất mùn Nước mặt là nguồn nước tự nhiên gần gũi với con người nhất .Chính vì vậy mà nước mặt cũng là nước dễ ơ nhiễm nhất. Ngày càng hiếm cĩ nguồn nước mặt nào đáp ứng được chất lượng tối thiểu cho nhu cầu sinh hoạt và cơng nghiệp mà khơng cần xử lí trước khi đưa vào sử dụng, do hàm lượng cao của các chất cĩ hại cho sức khoẻ và cĩ nhiều vi sinh vật gây bệnh cho con người. Nguồn chủ yếu của nước bề mặt là nước sơng. Chất lượng nước sơng phụ thuộc vào các yếu tố xung quanh như mức độ phát triển cơng nghiệp, mật độ dân số trong khu vực, hiệu quả của cơng tác quản lý các dịng thải vào sơng. Ngồi ra chất lượng nước sơng cịn phụ thuộc vào điều kiện thuỷ văn, tốc độ dịng chảy, thời gian lưu và thời tiết trong khu vực. Nơi cĩ mật độ dân số cao, cơng nghiệp phát triển mà cơng tác quản lí của các dịng thải cơng nghiệp, dịng thải nước sinh hoạt khơng được chú trọng thì nước sơng thường bị ơ nhiễm bởi các hố chất độc hại, các chất hữu cơ ơ nhiễm… nơi cĩ lượng mưa nhiều, điều kiện xĩi mịn, phong hố dễ dàng thì nước sơng thường bị ơ nhiễm bởi các chất khống hồ tan, độ đục cao do các chất huyền phù và các chất rắn, chất mùn cĩ trong nguồn nước. Ngày nay, hiếm thấy cĩ nguồn nước sơng nào đạt được chất lượng cho tiêu chuẩn nước cấp mà khơng cần xử lý. Nghiên cứu thành phần và chất lượng nước mặt, tổ chức y tế thế giới đưa ra cách phân loại sau về các loại nhiễm nước bẩn: Nước nhiễm bẩn do vi trùng, virus và các chất hữu cơ gây bệnh. Nguồn nhiễm bẩn do các chất hữu cơ phân huỷ từ động thực vật và các chất thải cơng nghiệp. Nguồn nhiễm bẩn do các chất thải cơng nghiệp, các chất thải rắn cĩ chứa các chất độc hại của các cơ sở cơng nghiệp như: phenol, cianua, crom, cadium, chì, kẽm… Nguồn ơ nhiễm dầu mỏ và các sản phẩm từ dầu mỏ trong quá trình khai thác, sản xuất, chế biến, và vận chuyển làm ơ nhiễm mạnh nguồn nước mặt và gây trở ngại lớn cho cơng trình xử lý nước bề mặt. Nguồn ơ nhiễm do các chất tẩy rửa trong sinh hoạt và trong cơng nghiệp. Các chất phĩng xạ từ các cơ sở sản xuất và sử dụng phĩng xạ như các nhà máy phĩng xạ ,các bệnh viện, các cơ sở nghiên cứu và cơng nghiệp. Các hố chất bảo vệ thực vật cùng với ưu điểm là dung để phịng chống sâu bọ, cơn trùng, nấm… giúp ích cho nơng nghiệp, nĩ cịn mang lại tác hại là gây ơ nhiễm cho nguồn nước nhất là khi chúng ko đc sử dụng đúng mức. Các hố chất hữu cơ tổng hợp được sử dụng rộng rãi cho các ngành cơng nghiệp như chất dẻo, dược phẩm, vải sợi . . . Các hố chất vơ cơ nhất là các hố chất dùng làm phân bĩn trong nơng nghiệp như các hợp chất photphat, nitrat… Một nguồn nước thải đáng kể từ các nhà máy nhiệt điện tuy khơng gây ơ nhiễm trầm trọng nhưng cũng làm giảm chất lượng nước bề mặt với nhiệt độ quá cao của nĩ. Tĩm lại, ngồi các yếu tố địa hình , thời tiết là những yếu tố khách quan gây ảnh hưởng đến chất lượng nước bề mặt chúng ta cần xét đến những yếu tố khác chủ quan hơn đĩ là các tác động của con người trực tiếp hay gián tiếp vào quá trình gây ơ nhiễm mơi trường nước bề mặt. 2.3.2 Các nguồn nước ngầm Nước ngầm ít chịu tác động của con người hơn so với nước mặt. Nước ngầm thường cĩ chất lượng tốt hơn. Trong nước ngầm hầu như khơng cĩ các hạt keo hay các hạt cặn lơ lửng, các chỉ tiêu vi sinh cũng tốt hơn chỉ tiêu vi sinh của nước mặt, ngồi ra nước ngầm khơng chứa rong, tảo là những thứ dể gây ơ nhiễm nguồn nước. Thành phần đáng quan tâm trong nước ngầm là sự cĩ mặt các chất hịa tan do ảnh hưởng của điều kiện địa tầng, các quá trình phong hĩa và sinh hĩa trong khu vực. những vùng cĩ điều kiện phong hĩa tốt, cĩ nhiều chất thải bẩn và lượng mưa lớn thì nước ngầm dễ ơ nhiễm bởi các khống chất hịa tan, các chất hữu cơ. Bản chất địa chất cĩ ảnh hưởng lớn đến thành phần hĩa học của nước ngầm. nước luơn tiếp xúc với đất trong trang thái bị giữ lại hay lưu thơng trong đất. Nĩ tạo nên sự cân bằng giữ đất và nước. Nước chảy dưới lớp đất cát hay granit là: axit và muối khống. Nước chảy trong đất chứa canxi là: hydrocacbonat canxi. Tại những khu vực được bảo vệ tốt, ít cĩ nguồn thải gây bẩn, nước ngầm nĩi chung được đảm bảo về mặt vệ sinh và cĩ chất lượng khá ổn định. Người ta chia nước ngầm làm hai loại khác nhau Nước ngầm hiếu khí (cĩ oxy): Thơng thường nước ngầm cĩ oxy cĩ chất lượng tốt, cĩ trường hợp khơng cần xử lý mà cĩ thể trực tiếp cho người tiêu thụ. Trong nước cĩ oxy sẽ khơng cĩ các chất khử như: H2S, CH4, NH4… Nước ngầm yếm khí (khơng cĩ oxy): Trong quá trình nước thấm qua các tầng đá, oxy bị tiêu thụ. Khi oxy hịa tan bị tiêu thụ hết, các chất hịa tan như: SO42- chuyển thành H2S; CO2 chuyển thành CH4 cũng xảy ra. Nước ngầm cĩ thể chứa Ca2+ với nồng độ cao, ion Mg2+, sự cĩ mặt của chúng tạo nên độ cứng của nước. Ngồi ra cịn chứa các ion như Na+, Fe2+, Mn2+, NH4+, HCO3-, SO42-, Cl-. Đặc tính chung về thành phần, tính chất của nước ngầm là nước cĩ độ đục thấp, nhiệt độ và các thành phần hĩa học ít thay đổi, nước khơng cĩ oxy hĩa trong mơi trường khép kín là chủ yếu, thành phần của nước cĩ thể thay đổi đột ngột với sự thay đổi độ đục và ơ nhiễm khác nhau. Những thay đổi này liên quan đến sự thay đổi lưu lượng của lớp nước sinh ra do nước mưa. Bảng sau trình bày một số thành phần cĩ trong nước mặt, nước ngầm và những điểm khác nhau của hai nguồn nước này. Bảng 2.2 : sự khác nhau chủ yếu giữa nước mặt và nước ngầm Đặc tính Nước mặt Nước ngầm Nhiệt độ Thay đổi theo mùa Tương đối ổn định Độ đục Thường cao và thay đổi theo mùa Thấp hay hầu như khơng cĩ Chất khống hịa tan Thay đổi theo chất lượng đất, lượng mưa Fe và Mn hĩa trị II (ở trạng thái hịa tan) Rất thấp, thường ở dưới đáy hồ Ít thay đổi, cao hơn nước mặt ở cùng một vùng Khí CO2 hịa tan Thường rất thấp hay gần bằng khơng Thường xuyên cĩ NH4+ Thường gần bảo hịa Thường xuất hiện ở nồng độ cao SiO2 Xuất hiện cĩ các nguồn nhiễm bẩn Thường cĩ ở nồng độcao do phân hĩa học Nitrat Thường cĩ nồng độ trung bình thấp Các vi sinh vật Vi trùng (nhiều loại gây bệnh) virut các loại tảo Các vi khuẩn do sắc gây ra thường xuất hiện 2.4 CÁC THƠNG SỐ ĐẶC TRƯNG CHO CHẤT LƯỢNG NƯỚC 2.4.1 Các thơng số vật lý 2.4.1.1 Nhiệt độ nước( 0C, 0K) Nhiệt độ của nguồn nước là một đại lượng phụ thuộc vào điều kiện mơi trường và khí hậu. Đây là yếu tố khơng nhỏ ảnh hưởng đến quá trình xử lý nước. Nước sơng hồ, nước ngầm mạch sâu cĩ nhiệt độ ổn định gần như khơng thay đổi theo mùa. 2.4.1.2 Độ màu Độ màu của nước thiên nhiên thể hiện sự tồn tại của các hợp chất humi (mùn) và các chất bẩn ở trong nước tạo nên. Các hợp chất sắt khơng hịa tan làm cho nước cĩ màu đỏ. Các chất mùn gây ra màu vàng. Các loại thủy sinh tạo cho nước cĩ màu xang lá cây. Nước sinh hoạt và cơng nghiệp thường tạo ra màu xám hay đen cho nguồn nước. Đơn vị đo màu là độ Pt/Co. 2.4.1.3 Độ đục Độ đục của nước đặc trưng cho các tạp chất phân tán dạng hữu cơ hay vơ cơ khơng hịa tan hay keo cĩ nguồn gốc khác nhau. Nguyên nhân gây ra nước bị đục là sự tồn tại các loại bùn, axit silic, hydroxit sắt, hydroxit nhơm,các loại keo hữu cơ vi sinh vật và phù du thục vật cĩ trong đĩ. Trong nước ngầm, độ đục đặc trưng cho sự tồn tại các khống chất khơng hịa tan hay các hợp chất hữu cơ trong nước thải xâm nhập vào đất. Đơn vị của độ đục là NTU (Nephelometer Turbidity Unit). 2.4.1.4 Mùi vị Một số chất khí và một số chất hịa tan làm cho nước cĩ mùi. Nước thiên nhiên thường cĩ thể cĩ mùi đất, mùi đặc trưng hĩa học như mùi Amoniac, mùi Clophenol. Nước cĩ thể cĩ vị mặn, chát trùy theo hàm lượng các chất khống hịa tan. 2.4.1.5 Độ dẫn điện Nước là một chất dẫn điện yếu. Độ dẫn điện của nước tinh khiết cĩ thể đạt tới 4,2µs/m ở 20oC. Độ dẫn điện tăng khi trong nước cĩ các muối hịa tan và thay đổi phụ thuộc vào nhiệt độ. 2.4.1.6 Tính phĩng xạ Tính phĩng xạ của nước là do sự phân hủy các chất phĩng xạ cĩ trong nước tạo nên. Nước ngầm thường nhiễm các chất phĩng xạ tự nhiên, các chất này cĩ thời gian bán phân hủy rất nhỏ nên nước thường vơ hại. Trong một số trường hợp cịn sử dụng để chữa bệnh. Ngược lại, tính phĩng xạ của nước do sự nhiễm bẩn chất phĩng xạ trừ chất thải cơng nghiệp khi vượt quá giới hạn cho phép lại nguy hiểm. Phĩng xạ gây nguy hại cho cuộc sống nên độ phĩng xạ trong nước thường được xem là một chỉ tiêu quan trọng để đánh giá chất lượng nước. 2.4.1.7 Hàm lượng chất rắn trong nước Hàm lượng chất rắn trong nước gồm cĩ chất rắn vơ cơ (các muối hịa tan, chất rắn khơng tan như: huyền phù, đất cát…), chất rắn hữu cơ (gồm các vi sinh vật, vi sinh vật, động vật,nguyên sinh, chất thải sinh hoạt, cơng nghiệp). Trong xử lý nước, hàm lượng chất rắn được phân chia thành: - Tổng hàm lượng cặn TS (Total Solid) là trọng lượng của phần cịn lại sau khi cho bay hơi 1 lít mẫu ở 105oC tới khi cĩ trọng lượng khơng đổi, đơn vị là (mg/l). - Cặn lơ lửng SS (Suspended Solids), phần trọng lượng của phần cịn lại trên giấy khi lọc 1 lít nước qua giấy lọc rồi sấy khơ ở 105oC tới khi cĩ trọng lượng khơng đổi, đơn vị là (mg/l). - Chất rắn hịa tan DS (Dissolved Solids) bằng hiệu giữa tổng lượng cặn TS và cặn lơ lửng SS: DS=TS-SS - Chất rắn hĩa hơi VS (Volatile Solids) là phần mất đi khi nung ở 550oC trong một thời gian nhất định. 2.4.2 Các chỉ tiêu hĩa học 2.4.2.1 Độ pH pH là chỉ số đặc trưng cho nồng ion H+ cĩ trong dung dịch. Thường biểu thị cho tính acid hay tính kiềm của nước. Tính chất của nước xác định theo các giá trị khác nhau của pH Khi: pH = 7 nước cĩ tính trung tính pH < 7 nước cĩ tính axít pH > 7 nước cĩ tính kiềm Độ pH cĩ liên quan đến sự hiện diện của một số kim loại và khí hịa tan trong nước. Ở pH < 5, tùy thuộc vào địa chất, trong một số nguồn nước cĩ thể chứa sắt, mangan, nhơm ở dạng hịa tan, và một số khí như CO2, H2S tồn tại ở dạng tự do trong nước. Độ pH trong nước cĩ ý nghĩa quan trọng trong các quá trình lý, hĩa khi xử lý bằng hĩa chất. Quá trình chỉ cĩ hiệu quả tối ưu khi ở một khoảng pH ấn định trong những điều kiện nhất định. 2.4.2.2 Độ kiềm của nước Độ kiềm tồn phần là tổng hàm lượng của các ion bicacbonat, cacbonat, hydroxyt và các muối của các axit yếu. Do hàm lượng các muối này cĩ trong nước rất nhỏ nên độ kiềm tồn phần được đặc trưng bằng tổng hàm lượng các ion sau: Kt = [OH-] + [CO32-] + [HCO3-]. Ở nhiệt độ nhất định, độ kiềm phụ thuộc vào độ pH và hàm lượng khí CO2 tự do trong nước. Độ kiềm bicacbonat và cacbonat gĩp phần tạo nên tính đệm cho dung dịch nước. Nguồn nước cĩ tính đệm cao, nếu trong quá trình xử lý cĩ dùng thêm các hố chất như phèn, thì độ pH của nước cũng ít thay đổi nên sẽ tiết kiệm được các hố chất dùng để điều chỉnh pH. 2.4.2.3 Độ cứng của nước Độ cứng của nước là đại lượng biểu thị hàm lượng các ion canxi và magiê cĩ trong nước. Trong kỹ thuật xử lý nước sử dụng ba loại khái niệm độ cứng. + Độ cứng tồn phần biểu thị tổng hàm lượng các iơn canxi và magiê cĩ trong nước. + Độ cứng tạm thời biểu thị tổng hàm lượng các muối cacbonat và bicacbonat của canxi và magiê cĩ trong nước. + Độ cứng vĩnh cửu biểu thị tổng hàm lượng các muối cịn lại của canxi và magiê cĩ trong nước. (các muối của Ca & Mg với Clo, Sunfat, Nitrat) Dùng nước cĩ độ cứng cao trong sinh hoạt sẽ gây lãng phí xà phịng do canxi và magiê phản ứng với các axit béo tạo thành các hợp chất khĩ tan. Trong sản xuất, nước cứng cĩ thể tạo lớp cặn trong các lị hơi hoặc gây kết tủa ảnh hưởng đến chất lượng sản phẩm. Cĩ nhiều đơn vị đo độ cứng khác nhau. Theo TCVN, đơn vị đo độ cứng sử dụng là MgCaCO3/l. 2.4.2.4 Oxy hịa tan DO (Dissolved Oxygen) Oxy hồ tan trong nước phụ thuộc vào các yếu tố áp suất, nhiệt độ, thành phần hố học, vi sinh, thuỷ sinh của nước. Oxy hồ tan trong nước khơng tác dụng với nước về mặt hố học. Các nguồn nước mặt cĩ bề mặt thống tiếp xúc trực tiếp với khơng khí nên thường cĩ hàm lượng oxy hồ tan cao. Nước ngầm thường cĩ hàm lượng oxy hồ tan thấp do các phản ứng oxy hố khử xẩy ra trong lịng đất đã tiêu thụ một phần oxy. 2.4.2.5 Các hợp chất chứa Nitơ Quá trình phân hủy các chất hữu cơ tạo ra amoniac, nitrit và nitrat trong tự nhiên, trong các chất thải,trong các nguồn phân bĩn mà con người trực tiếp hay gián tiếp đưa vào nguồn nước. Do đĩ các hợp chất này thường được xem là các chất chỉ thị dùng để nhận biết mức độ nhiễm bẩn của nguồn nước. Khi mới bị nhiễm bẩn, ngồi các chỉ tiêu cĩ giá trị cao như độ oxy hĩa, amoniac, trong nước cịn cĩ một ít nitrit và nitrat. Sau một thời gian amoniac, nitrit bị ơ oxy hĩa thành nitrat. Tuỳ theo mức độ cĩ mặt của từng loại hợp chất nitơ mà ta cĩ thể biết được mức độ và thời gian nguồn nước bị ơ nhiễm. Khi nước bị ơ nhiễm do phân bĩn hay nước thải, trong nguồc gây ơ nhiễm củ yếu là NH4( nước nguy hiểm) Nước chứa chủ yếu là NO2- thì nguồn nước bị ơ nhiễm một thời gian dài hơn( nước ít ơ nhiễm hơn). Nước chứa chủ yếu NO3- thì quá trình oxy hố đã kết thúc( nước ít nguy hiểm). Nồng độ nitrat cao là mơi trường rất tốt cho tảo, rong phát triển gây ảnh hưởng đến chất lượng nước dùng cho sinh hoạt. Nếu dùng nước uống cĩ hàm lượng nitrat cao ảnh hưởng đến sức khoẻ, thường gây bệnh xanh xao ở trẻ và cĩ thể dẫn tới tử vong. 2.4.2.6 Các hợp chất chứa Photpho Trong nước tự nhiên các hợp chất ít gặp nhất là photphat, khi nguồn nước bị nhiễm bẩn bởi rác và các chất hữu cơ trong quá trình phân huỷ, giải phĩng ion PO43 cĩ thể tồn tại dưới dạng H2PO4-, HPO42-, PO43-. Nguồn Photphat đưa vào mơi trường nước là từ nước thải sinh hoạt, nước thải của một số ngành cơng nghiệp, phân bĩn dùng trong đồng ruộng. Cũng như Nitrat, photphat là chất dinh dưỡng của rong, tảo. Photphat thuộc loại khơng độc hại với con người. Tác hại chủ yếu của phosphate là gây phú dưỡng hĩa nguồn nước trầm trọng, ngay cả khi ở nồng độ thấp. 2.4.2.7 Các hợp chất Sắt, Mangan Trong nước mặt thường chứa Sắt (III) tồn tại ở dạng keo hữu cơ hay cặn huyền phù với hàm lượng khơng lớn. Trong nước ngầm, Sắt tồn tại ở dạng hĩa trị (II) kết hợp với các gốc hydrocacbonat, sunfat, clorua ( Fe(HCO3)2; FeSO4; FeCl2). Đơi khi tồn tại dưới dạng keo của axít humic, hay keo silic, keo lưu huỳnh. Sự tồn tại của các dạng sắt trong nước phụ thuộc vào pH và điện thế oxy hĩa khử của nước. Cũng như sắt, mangan thường cĩ trong nước ngầm. Nhưng cĩ hàm lượng nhỏ hơn 0,5mg/l là nguyên nhân gây cho nước cĩ mùi tanh kim loại. 2.4.2.8 Các chất khí hịa tan Các loại khí hịa tan thường gặp trong nước thiên nhiên là khí Cacbonic(CO2), khí Oxy (O2), Sunfua Dihydro (H2S). -Khí Cacbonat CO2: hàm lượng CO2 hịa tan trong nước mặt phụ thuộc vào hàng loạt các yếu tố: Nhiệt độ nước, áp suất khí quyển, Độ kiềm, độ pH của nước… Trong nước ngầm khi pH < 5,5 nước chứa nhiều CO2. Hàm lượng CO2 hịa tan trong nước cao thường lam cho nước cĩ tính ăn mịn bê tơng. - khí Sunfua Dihydro H2S: sunfua dihydro là sản phẩm của quá trình phân hủy các hợp chất hữu cơ cĩ trong nước. Trong nước mặt sunfua dihydro được oxy hĩa dạng sunfat. Do vậy, sự cĩ mặt của khí H2S trong nĩ chúng tỏ nguồn nước mặt đĩ đã nhiễm bẩn và cĩ quá thừa chất hữu cơ chưa phân hủy, tích tụ ở đáy các nguồn nước. Trong nước ngầm, khí H2S là sản phẩm của quá trình khử diễn ra trong nước.Nĩ cũng thường xuất hiện trong nước ngầm mạch nơng khi nước ngầm nhiễm bẩn các loại nước thải. Hàm lượng khí H2S hịa tan trong nước nhỏ hơn 0,5mg/l đã tạo cho nước cĩ mùi khĩ chịu và làm cho nước cĩ tính ăn mịn kim loại. 2.4.2.9 Các hợp chất Silic Trong thiên nhiên thường cĩ các hợp chất silic. Mức độ tồn tại của chúng phụ thuộc vào độ pH của nước. Ở pH= 8- 11 silic chuyển hố dạng HSiO3-, các hợp chất này cĩ thể tồn tại ở dạng keo hay dạng ion hồ tan. Sự tồn tại các hợp chất này cĩ trong nước cấp cho nồi hơi rất nguy hiểm do cặn silicat đĩng thành nồi hơi, thành ống làm giảm khả năng truyền nhiệt và gây tắc ống. 2.4.2.10 Clorua Cl- Clorua làm cho nước cĩ vị mặn. Ion này thâm nhập vào nước qua sự hịa tan các muối khống hay bị ảnh hưởng quá trình nhiễm mặn các tầng chứa nước ngầm hay các đoạn sơng gần biển. Việc dùng nước cĩ hàm lượng Clorua cao cĩ thể gây ra mắc bệnh thận cho người sử dụng. Ngồi ra nước chứa nhiều Clorua cĩ tính xâm thực đối với bêtơng. 2.4.2.11 Sunfat (SO42-) Ion sunfat thường cĩ nguồn gốc khống chất hay hữu cơ. Nước cĩ hàm lượng sunfat lớn hơn 250mg/l cĩ tính độc hại cho người sử dụng. 2.4.2.12 Các kim loại nặng cĩ tính độc cao Arsen(As): Arsen là kim loại cĩ thể tồn tại dưới dạng hợp chất vơ cơ và hữu cơ. Trong nước Arsen thường tồn tại ở dạng arsenic hay arsenat, các hợp chất arsen metyl cĩ trong mơi trường do chuyển hố sinh học. Arsen xâm nhập vào nước từ các cơng đoạn hồ tan các chất và quặng mỏ, từ nước thải cơng nghiệp và lắng đọng từ khơng khí. Đơi khi cĩ mặt trong nước ngầm do sự hồ tan các nguồn khống vật trong thiên nhiên. Arsen cĩ khả năng gây ung thư biểu bì da, phế quản, phổi và các xoang. Crom(Cr): Crom cĩ trong nguồn nước tự nhiên là do hoạt động nhân tạo và tự nhiên( phong hố). Hợp chất Cr6+ là chất oxi hố mạnh và độc. Nồng độ của chúng trong nguồn nước tự nhiên rất thấp vì chúng dễ khử bởi các chất hữu cơ. Các hợp chất của Cr6+ dễ gây viêm loét da, xuất hiện mụn cơm, viêm gan, viêm thận, ung thư phổi, … Thuỷ ngân(Hg): Thuỷ ngân cĩ trong nước bề mặt và nước ngầm ở dạng vơ cơ. Thuỷ ngân trong mơi trường nước cĩ thể hấp thụ vào cơ thể sinh vật, đặc biệt là cá và các loại động vật khơng xương sống. Cá hấp thụ thuỷ ngân và chuyển hố thành metyl thuỷ ngân, (CH3Hg+) rất độc với cơ thể người. Chất này hồ tan trong mỡ, phần chất béo của màng và trong não tuỷ. Thuỷ ngân vơ cơ tác động chủ yếu đến thận, trong khi đĩ metyl thuỷ ngân ảnh hưởng chính đến hệ thần kinh trung ương. Chì(Pb): Đây là kim loại nặng cĩ ảnh hưởng đến mơi trường rất nhiều. Vì nĩ cĩ khả năng tích luỹ lâu dài trong cơ thể và gây nhiễm độc cho người, thuỷ sinh qua dây chuyền thực phẩm. Chì tác dụng lên hệ thống enzyme vận chuyển hydro. Khi nhiễm độc, người bệnh cĩ một số rối loại trong cơ thể, trong đĩ chủ yếu là rối loạn bộ phận tạo huyết( tuỷ xương). Tuỳ theo mức độ nhiễm độc cĩ thể gây ra những tai biến như đau bụng chì, đường viền đen Burto ở lợi, đau khớp, viêm thận, cao huyết áp vĩnh viễn, liệt, tai biến não,..Nếu bị nặng cĩ thể dẫn tới tử vong. 2.4.2.13 Hĩa chất bảo vệ thực vật Hiện nay cĩ rất nhiều hố chất được sử dụng trong nơng nghiệp để diệt sâu, rầy, nấm, cỏ. Các nhĩm hố chất chính: Photpho hữu cơ Clo hữu cơ Carbamat. Hầu hết các chất này đều cĩ độc tính cao đối với người. Đặc biệt là hợp chất bảo vệ thực vật nhĩm Clo hữu cơ cĩ tính bền vững cao trong mơi trường và cĩ khả năng tích luỹ trong cơ thể. Việc sử dụng một lượng lớn hố chất này trên đồng ruộng đang đe doạ làm ơ nhiễm nguồn nước. Vì thế hiện nay nhiều nước đã cấm sử dụng một số loại thuốc trừ sâu nhất định và quy định liều lượng cũng như cách thức sử dụng. Tuy nhiên, ở Việt Nam hiện nay, các chất này vẫn đang được sử dụng rộng rãi. 2.4.3 Các chỉ tiêu vi sinh 2.4.3.1 Vi trùng gây bệnh Vi trùng gây bệnh cĩ mặt trong mơi trường nước là vi trùng lị, thương hàn, dịch tả, bại liệt, ..Mục đích của việc kiểm tra chất lượng nước theo chỉ tiêu này nhằm đánh giá mức độ nhiễm bẩn và khả năng gây bệnh của nguồn nước. Do sự đa dạng về chủng loại nên việc xác định sự cĩ mặt của chúng tiêu tốn nhiều thời gian và khĩ khăn. Trong thực tế thường áp dụng bằng phương pháp xác định chỉ số vi trùng đặc trưng. Nguồn gốc của vi trùng gây bệnh trong nước là do nhiễm bẩn rác, phân người và động vật. Trong người và động vật thường cĩ vi khuẩn E. coli sinh sống và phát triển. Đây là loại vi khuẩn vơ hại thường được bài tiết qua phân ra mơi trường. Sự cĩ mặt của E.Coli chứng tỏ nguồn nước bị nhiễm bẩn bởi phân rác và khả năng lớn tồn tại các loại vi khuẩn gây bệnh khác, số lượng nhiều hay ít tuỳ thuộc vào mức độ nhiễm bẩn. Khả năng tồn tại của vi khuẩn E.coli cao hơn các vi khuẩn gây bệnh khác. Do đĩ nếu sau xử lý trong nước khơng cịn phát hiện thấy vi khuẩn E.coli chứng tỏ các loại vi trùng gây bệnh khác đã bị tiêu diệt hết. Mặt khác, việc xác định mức độ nhiễm bẩn vi trùng gây bệnh của nước qua việc xác định số lượng E.coli đơn giản và nhanh chĩng. Do đĩ vi khuẩn này được chọn làm vi khuẩn đặc trưng trong việc xác định mức độ nhiễm bẩn vi trùng gây bệnh của nguồn nước. Ngồi ra, một số trường hợp vi khuẩn hiếu khí và kị khí cũng được xác định để tham khảo them trong việc đánh giá mức độ nhiễm bẩn của nguồn nước. 2.4.3.2 Các loại rong tảo Rong tảo phát triển trong nước làm nước bị nhiễm bẩn hữu cơ và làm cho nước cĩ màu xanh. Nước mặt cĩ nhiều loại rong tảo sinh sống trong đĩ cĩ loại gây hại chủ yếu và khĩ loại t._.rừ là nhĩm tảo diệp lục và tảo đơn bào. Hai loại tảo này khi phát triển trong đường ống cĩ thể gây tắc nghẽn đường ống đồng thời làm cho nước cĩ tính ăn mịn do quá trình hơ hấp thải ra khí cacbonic. Do vậy để tránh tác hại của rong tảo, cần các biện pháp phịng ngừa sự phát triển của chúng ngay tại nguồn nước. 2.5 CÁC CHỈ TIÊU VỀ NƯỚC CẤP 2.5.1 Chất lượng nước cấp cho ăn uống và sinh hoạt Nước cấp dùng trong sinh hoạt phải khơng màu, khơng mùi, khơng chứa các chất độc hại, các vi trùng và tác nhân gây bệnh. Hàm lượng chất hịa tan khơng vượt quá giới hạn cho phép. Theo TCVN 5502 – 2003, chất lượng nước cấp sinh hoạt phải đảm bảo chất lượng như sau: Bảng 2.3 Chất lượng nước sinh hoạt STT Tên tiêu chuẩn Đơn vị Mức, khơng lớn hơn 1 Màu sắc mg/l Pt 15 2 Mùi, vị - Khơng cĩ mùi, vị lạ 3 Độ đục NTU 5 4 pH - 6 ÷ 8.5 5 Độ cứng, tính theo CaCO3 mg/l 300 6 Hàm lượng oxy hịa tan, tính theo oxy mg/l 6 7 Tổng chất rắn hịa tan mg/l 1000 8 Hàm lượng amoniac, tính theo nitơ mg/l 3 9 Hàm lượng asen mg/l 0.01 10 Hàm lượng antimon mg/l 0.005 11 Hàm lượng clorua mg/l 250 12 Hàm lượng chì mg/l 0.01 13 Hàm lượng crom mg/l 0.05 14 Hàm lượng đồng mg/l 1.0 15 Hàm lượng florua mg/l 0.7 ÷ 1.5 16 Hàm lượng kẽm mg/l 3.0 17 Hàm lượng hydro sunfua mg/l 0.05 18 Hàm lượng mangan mg/l 0.5 19 Hàm lượng nhơm mg/l 0.5 20 Hàm lượng nitrat, tính theo nitơ mg/l 10.0 21 Hàm lượng nitrit, tính theo nitơ mg/l 1.0 22 Hàm lượng sắt tổng số (Fe2+ + Fe3+) mg/l 0.5 23 Hàm lượng thủy ngân mg/l 0.001 24 Hàm lượng xyanua mg/l 0.07 25 Chất hoạt động bề mặt, tính theo Linear Ankyl benzene Sufonat (LAS) mg/l 0.5 26 Benzene mg/l 0.01 27 Phenol và dẫn xuất của phenol mg/l 0.01 28 Dầu mỏ và các hợp chất dầu mỏ mg/l 0.1 29 Hàm lượng thuốc trừ sâu lân hữu cơ mg/l 0.01 30 Hàm lượng thuốc trừ sâu clo hữu cơ mg/l 0.1 31 Colifom tổng số MPN/100ml 2.2 32 E.Coli và coliform chịu nhiệt MPN/100ml 0 33 Tổng hoạt độ α pCi/l 3 34 Tổng hoạt độ β pCi/l 30 Chất lượng nước cấp cho sản xuất Mỗi ngành sản xuất đều cĩ những yêu cầu riêng về chất lượng sử dụng. Nước cấp cho ngành: cơng nghiệp thực phẩm, cơng nghệ dệt, giấy, phim ảnh,… đều cần cĩ chất lượng như nước sinh hoạt, đồng thời cĩ một số yêu cầu riêng về sắt, mangan và độ cứng. Nước cấp cho các ngành sản xuất nhìn chung cĩ yêu cầu cụ thể về chất lượng tùy theo sự địi hỏi của cơng nghệ sản xuất. TỔNG QUAN VỀ CÁC PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ NƯỚC CẤP. 2.6.1 Các biện pháp xử lý Trong quá trình xử lý nước cấp cần phải đáp dụng các biện pháp xử lý như sau: Biện pháp cơ học: sử dụng cơ học để giữ lại cặn khơng tan trong nước như: lưới chắn rác, bể lắng, bể lọc Biện pháp hĩa học: dùng các hĩa chất cho vào nước để xử lý nước như keo tụ bằng phèn, khử trùng bằng Clor, kiềm hĩa nước bằng vơi, dùng hĩa chất để diệt tảo. Biện pháp lý học: dùng các tia vật lý để khử trùng nước như tia tử ngoại, sĩng siêu âm, điện phân nước để khử muối. Khử khí CO2 trong nước bằng biện pháp làm thống. Trong 3 biện pháp xử lý nước nêu ra ở trên thì biện pháp cơ học là biện pháp xử lý nước cơ bản nhất. Cĩ thể dùng các biện pháp cơ học để xử lý nước một cách độc lập hoặc kết hợp với biện pháp hĩa 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 đĩ một cách kinh tế và hiệu quả nhất phải thực hiện quá trình xử lý bằng sự kết hợp của nhiều phương pháp. 2.6.2 Một số cơng đoạn xử lý nước cơ bản 2.6.2.1 Quá trình keo tụ và phản ứng tạo bơng cặn Keo tụ và bơng cặn là quá trình tạo ra các tác nhân cĩ khả năng kết dính các chất làm bẩn nước ở dạng lơ lửng thành các bơng cặn cĩ khả năng lắng được trong 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 hĩa học và hĩa lý xảy ra tạo thành hệ keo dương phân tán đều trong nước. Khi được trung hịa, hệ keo dương này là các hạt nhân cĩ khả năng dính kết với các keo âm phân tán trong nước và dính với nhau tạo thành các bơng cặn. Do đĩ, quá trình tạo nhân kết dính gọi là quá trình keo tụ cịn quá trình kết dính cặn bẩn và nhân keo tụ gọi là quá trình phản ứng tạo bơng cặn. Trong kỹ thuật xử lý thường dùng phèn nhơm Al2(SO4)3, phèn sắt FeCl3, Fe2(SO4)3 và FeSO4. Nhưng hiện nay ở Việt Nam thường sử dụng phèn nhơm, cịn phèn sắt cĩ 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 cĩ màu vàng nên ít được sử dụng trong kỹ thuật xử lý nước cấp. Hiệu quả của quá trình tạo bơng 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 quá trình tạo bơng, thường cho vào bể phản ứng tạo bơng cặn chất 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. 2.6.2.2 Quá trình lắng Đây là quá trình làm giảm hàm lượng cặn lơ lửng trong nước nguồn bằng các biện pháp trọng lực trong các bể lắng, khi đĩ các hạt cặn cĩ tỷ trọng lớn hơn nước ở chế độ thủy lực thích hợp sẽ lắng xuống đáy bể. Cùng với việc lắng cặn, quá trình lắng cịn làm giảm được 90 – 95% vi trùng cĩ trong nước do vi trùng luơn bị hấp thụ và dính bám vào các hạt bơng cặn trong quá trình lắng. Thời gian lưu nước trong bể lắng là chỉ tiêu quan trọng ảnh hưởng đến hiệu quả của bể lắng. Để đảm bảo lắng tốt, thời gian lưu nước trung bình của các phần tử nước trong bể lắng phải đạt từ 70 – 80% thời gian lưu nước trong bể theo tính tốn. 2.6.2.3 Quá trình lọc Lọc là quá trình khơng chỉ giữ lại các hạt cặn lơ lửng trong nước cĩ kích thước lớn hơn kích các lỗ rỗng tạo ra giữa các hạt lọc mà cịn giữa lại các hạt keo sắt, keo hữu cơ gây ra độ đục và độ màu, cĩ kích thước bé hơn nhiều lần kích thước các lỗ rỗng, nhưng cĩ khả năng dính kết và hấp phụ lên bề mặt hạt lớp vật liệu lọc. Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình lọc nước qua bể là: Kích thước hạt lọc và sự phân bố các cỡ hạt trong lớp vật liệu lọc. Kích thước, hình dạng, trọng lượng riêng, nồng độ và khả năng dính kết của cặn bẩn lơ lửng trong nước xử lý. Tốc độ lọc, chiều cao lớp lọc, thành phần của lớp vật liệu lọc và độ chênh áp lực dành cho tổn thất của một chu kỳ lọc. Nhiệt độ và độ nhớt của nước. Vật liệu lọc là yếu tố quyết định quá trình lọc. Do đĩ, cần chú ý các đặc tính của vật liệu lọc trong sản xuất và chọn lớp vật liệu lọc. Hiệu quả của quá trình lọc phụ thuộc rất nhiều vào kích thước hạt của lớp vật liệu lọc. Đường kính hiệu quả d10 lả kích thước của mặt sàn. Khi sàn để lọt 10% tronhj lượng các mẫu hạt, cịn 90% trọng lượng của mẫu hạt nằm trên sàn. 2.6.2.4 Khử trùng nước Việc đảm bảo vệ sinh về mặt sinh lý khi cấp cho người tiêu dùng địi hỏi phải cĩ quá trình khử trùng nước. Để khử trùng nước, dùng các biện pháp tiêu diệt vi sinh trong nước như: Đun sơi nước. Dùng tia tử ngoại. Dùng siêu âm. Dùng các hĩa chất cĩ tác dụng tiệt trùng cao như: Ozon, Clo và các hợp chất Clo, Iot, KMnO4… Chất được sử dụng phổ biến nhất là Clo và các hợp chất của Clo vì giá thành thấp, dễ kiếm, quản lý và vận hành đơn giản. Quá trình khử trùng Clo phụ thuộc vào: Tính chất của nước xử lý như: lượng vi khuẩn, hàm lượng chất hữu cơ, và các khử cĩ trong nước. Nhiệt độ nước. Liều lượng Clo. Thời gian khuấy trộn và tiếp xúc của clo tự do với nước. 2.6.2.5 Ổn định nước Đây là quá trình khử tính xâm thực của nước đồng thời cấy lên mặt trong thành ống lớp màng bảo vệ cách ly khơng cho nước tiếp xúc trực tiếp với vật liệu làm ống. Tác dụng của màng bảo vệ: Chống rỉ cho ống thép và các phụ tùng trên đường ống. Khơng cho hịa tan vơi trong thành xi măng của lớp tráng mặt trong ống gang dẻo, mặt thành trong của các ống bê tong. Hĩa chất thường dùng để ổn định nước là: Hexametaphotphat, Silicat, Natri, Sođa, vơi. 2.6.3 Dây chuyền cơng nghệ xử lý nước: Sau dây là một số dây chuyền cơng nghệ xử lý nước ăn uống sinh hoạt được sử dụng phổ biến tại một số nhà máy xử lý nước ở Việt Nam hiện nay. Nước sơng Đồng Nai Mạng lưới cấp nước Bể chứa nước sạch Bể trộn sơ cấp Bể lọc nhanh Bể lắng ngang Bể phản ứng Trạm bơm cấp I (Hố An) Bể giao liên Bể trộn sơ cấp Bể phân phối nước Clor Dung dịch polime Flo Vơi Clor Clor Dung dịch phèn Sơ đồ 2.1: Sơ đồ cơng nghệ xử lý nước của nhà máy nước Thủ Đức Trạm bơm cấp I Bể điều hịa Bể trộn Nước sơng Đồng Nai Bể phản ứng vách ngăn Clor vơi Flo Dung dịch Dung dịch phèn polime Bể chứa nước sạch Bể lọc nhanh Bể lắng ngang Bể phân phối nước Mạng lưới cấp nước Trạm bơm cấp II Sơ đồ 2.2: Sơ đồ cơng nghệ xử lý nước của nhà máy nước Bình An CHƯƠNG 3 TỔNG QUAN VỀ KHU ĐƠ THỊ ĐẠI PHÚ – HYỆN DĨ AN – TỈNH BÌNH DƯƠNG 3.1 VỊ TRÍ ĐỊA LÝ: Ã Ã vị trí khu đơ thị Đại Phú trên bản đồ. Khu đơ thị ĐẠI PHÚ nằm giữa khu tam giác của miền Đơng Nam Bộ là Sài Gịn – Bình Dương – Biên Hịa, giáp ranh với Quận 9, Thủ Đức, Đồng Nai và vành đai Đại Học Quốc Gia TP. Hồ Chí Minh rất tiện lợi cho việc di chuyển. Ngồi ra từ khu du lịch lớn của thành phố là Suối Tiên đến đây chỉ mất khoảng 10 phút, và cùng thời gian đĩ để đến các khu du lịch khác như Cơng viên văn hĩa lịch sử dân tộc, 30 phút đến khu du lịch văn hĩa Đại Nam Quốc Sử… Hơn thế nơi đây cũng rất gần với những tiện ích cơng cộng sắp hình thành như bến xe miền đơng, tuyến xe metro… Nằm ngay giao lộ nên cĩ thể dể dàng chọn hướng đi thích hợp với mong muốn của mình. Giao thơng thuận tiện. 30 phút để đến trung tâm Thành Phố. 5 phút để đến làng Đại Học Quốc Gia Tp.Hồ Chí Minh. 10 phút đến khu du lịch suối tiên. 15 phút để đến Thủ Đức – Biên Hịa. 3.2 KHÁI QUÁT VỀ KHU ĐƠ THỊ ĐẠI PHÚ: Khu đơ thị Địa phú tọa lạc trên ngọn đồi mặt hướng đại học quốc gia TP.HCM lưng tựa núi Châu Thới, thuộc xã Đơng Hịa - Dĩ An - Bình Dương, nằm ngay giao điểm của 3 vùng kinh tế phát triển Sài Gịn – Bình Dương – Đồng Nai. Khu đơ thị Đại Phú được quy hoạch thiết kế gồm 10 tịa nhà, mỗi tịa nhà cao 15 tầng (chưa kể tầng trệt và tầng hầm giữ xe), mỗi tầng chia làm 12 căn hộ với 4 mẫu thiết kế, diện tích khác nhau từ 66.5m2 – 157 m2, dự kiến cung cấp chổ ở khoảng 9000 người. Mỗi tịa nhà đều cĩ 4 thang máy, hệ thống phịng cháy chữa cháy, vệ sinh, an ninh 24/24 và đầy đủ tiện ích cơng cộng như: khuơn viên, hồ bơi, sân tennis, câu lạc bộ bida, games… Dự án do cơng ty TNHH Đại Phú đầu tư. Tổng vốn đầu tư xây dựng khu đơ thị Đại Phú hơn 1000 tỷ đồng, dự kiến khởi cơng vào tháng 9/2009 và hồn thành vào quý 1/2012. CHƯƠNG 4 NGUỒN NƯỚC VÀ CƠNG NGHỆ XỬ LÝ LỰA CHỌN 4.1 CÁC LOẠI NGUỒN NƯỚC Ở KHU VỰC 4.1.1. Nguồn nước ngầm Nước ngầm mạch nơng bị nhiễm mặn nhẹ, nước ngầm mạch sâu 150 – 200m chất lượng tương đối tốt. Nguồn nước này cĩ thể dùng làm nguồn nước cấp cho khu vực. 4.1.2. Nguồn nước mặt Trên địa bàn huyện Dĩ An cĩ nguồn nước mặt với lưu lượng rất lớn là nguồn nước cấp từ sơng Đồng Nai. Nguồn nước này chất lượng tương đối ổn định và đây cũng là nguồn cấp nước cho khu vực. 4.1.3. Lựa chọn nguồn nước Trên địa bàn cĩ 2 nguồn nước cĩ thể cung cấp nước cho khu vực là nguồn nước mặt và nguồn nước ngầm. Cả 2 nguồn nước này đều đáp ứng được nhu cầu dùng nước của khu vực. Tuy nhiên tại vị trí xây dựng khu đơ thị, cấu tạo địa chất cĩ nhiều đá ngầm nên khĩ khăn cho việc khai thác nước ngầm. Để thuận tiện cho việc mở rộng cơng suất sau này, nguồn nước mặt được lựa chọn làm nguồn cung cấp nước cho khu đơ thị. 4.2 CHẤT LƯỢNG NGUỒN NƯỚC THƠ Các tiêu chuẩn hĩa lý chủ yếu của nguồn nước dùng làm nguồn nước cho trạm xử lý đã được kiểm nghiệm cĩ giá trị trung bình là: Bảng 4.1: Chỉ tiêu chất lượng nguồn nước Chỉ tiêu Đơn vị Trị số Tiêu chuẩn TCVN 5502 : 2003 pH Độ đục Độ màu Tổng chất rắn hịa tan Chất rắn lơ lửng Chất hữu cơ Độ cứng, tính theo CaCO3 Sắt H2S Amoni (tính theo NH4) Clorua Nitrat Nitrit Photphat Fluo Mangan nhơm NTU Pt/Co mg/l mg/l mg/l O2 mg/l CaCO3 mg/l mg/l mg/l mg/l mg/l mg/l 6.8 150 48 180 80 2.5 64 0.3 0 0.61 0.13 0,80 0.008 0.17 0.56 0.097 0.01 6 – 8.5 ≤ 5 ≤ 15 1000 5 2 – 6 300 0.5 ≤ 0.05 ≤ 3 ≤ 250 ≤ 10.0 ≤ 1.0 ≤ 2.5 0.7 – 1.5 ≤ 0.5 ≤ 0.5 (Nguồn cty TNHH Kinh Bố) Nhận xét và kết luận: mẫu nước cĩ độ đục, độ màu, chất rắn lơ lửng cao hơn tiêu chuẩn nên cần xử lý. 4.3 SƠ ĐỒ DÂY CHUYỀN CƠNG NGHỆ LỰA CHỌN 4.3.1. Phân tích lựa chọn sơ đồ cơng nghệ 4.3.1.1 Bể trộn và Bể phản ứng tạo bơng cặn Hiện nay việc áp dụng tự động cơ giới hĩa tại các nhà máy xử lý nước cấp ngày càng phổ biến nên bể trộn và bể phản ứng cơ khí được lựa chọn với nhiều ưu điểm hơn so với phương pháp thủy lực: cĩ thể điều chỉnh cường độ khuấy trộn theo ý muốn, thời gian khấy trộn ngắn nên dung tích bể trộn nhỏ, tiết kiệm được vật liệu xây dựng. 4.3.1.2 Bể lắng Khi vận tốc quay v lớn và bán kính quay R bé, lực ly tâm tác dụng lên hạt cặn nằm trong khối nước chuyển động quay sẽ lớn hơn rất nhiều so với lực trọng trường và tốc độ chuyển động của hạt cặn theo hướng từ tâm ra ngồi sẽ lớn hơn nhiều so với vận tốc lắng tự do của hạt cặn trong khối nước tĩnh. Do đĩ cĩ thể tách các hạt cặn bẩn ra khỏi nước trong một khoảng thời gian bé hơn nhiều tiết kiệm được diện tích xây dựng, từ đĩ bể lắng ly tâm cĩ hiệu quả cao hơn so với các bể lắng khác. 4.3.1.3 Bể lọc Bể lọc nhanh được sử dụng là bể lọc nhanh phổ thơng, là loại bể lọc nhanh một chiều, dịng nước lọc đi từ trên xuống dưới, cĩ một lớp vật liệu lọc là cát thạch anh và là lọc trọng lực, được sử dụng trong dây chuyền xử lý nước mặt cĩ dùng chất keo tụ. Ưu điểm của bể lọc nhanh là tốc độ lọc lớn gấp vài chục lần so với bể lọc chậm. Do tốc độ lọc nhanh (từ 6 – 15 m/h) nên diện tích xây dựng bể nhỏ và do cơ giớ hĩa cơng tác rửa lọc nên làm giảm nhẹ cơng tác quản lý và nĩ đã trở thành loại bể lọc cơ bản, được sử dụng phổ biến trong các trạm cấp nước trên thế giới hiện nay. 4.3.1.4 Bể chứa Chọn bể chứa cĩ mặt bằng hình chữ nhật, đặt nửa chìm nửa nổi để thuận tiện cho việc bố trí bể lọc. Bên trên bể cĩ nắp đậy, ống thơng hơi và lớp đất trồng cây cỏ để giữ cho nước khỏi nĩng. 4.3.1.5 Trạm bơm cấp II Máy bơm cấp II được chọn lắp đặt là bơm ly tâm trục ngang. Máy bơm được gắn thiết bị biến tần để cho phép thay đổi lưu lượng của máy bơm tùy theo nhu cầu sử dụng khác nhau của giờ trong ngày 4.3.2. Sơ đồ dây chuyền cơng nghệ Dây chuyền cơng nghệ xử lý nước chọn như sau: Trạm bơm cấp II Bể chứa nước sạch Mạng lưới Clo Chất keo tụ Bể lắng li tâm Bể lọc nhanh Bể phản ứng cơ khí Bể trộn cơ khí Cơng trình thu Chất kiềm hĩa Nguồn tiếp nhận Sân phơi bùn Hồ lắng 4.3.3. Mơ tả sơ đồ cơng nghệ Nước từ trạm bơm trạm bơm cấp I vào bể chứa nước thơ sau khi đi qua song chắn rác hoặc lưới chắn rác để loại trừ vật cĩ kích thước lớn giúp bảo vệ các thiết bị và nâng cao hiệu quả làm sạch cho các cơng trình xử lý. Nước được bơm vào bể nước thơ làm nhiệm vụ điều hồ lưu lượng giữa dịng chảy từ nguồn vào và từ lưu lượng tiêu thụ cho trạm bơm nước thơ bơm cấp cho nhà máy. Một phần đất cát và cặn lơ lửng cĩ kích thước lớn sẽ được lắng tại đây. Hàm lượng oxy tăng, nâng cao thế oxy hố khử của nước để thực hiện quá trình oxy hố các chất hữu cơ. Sau đĩ các chất keo tụ được chọn vào nước và được hồ trộn đều với nước tại bể trộn. Quá trình trộn phải được tiến hành rất nhanh chĩng trong 1 khoảng thời gian ngắn trước lúc tạo thành những bơng kết tủa. Cánh khuấy được sử dụng trong bể trộn để tạo ra dịng chảy rối, làm cho chất phản ứng trộn đều với nước. Nước và chất phản ứng sau khi đã được trộn đều trong bể trộn cơ khí sẽ được đưa sang bể phản ứng. Bể phản ứng cĩ chức năng hồn thành nốt quá trình keo tụ, tạo điều kiện thuận lợi cho quá trình tiếp xúc và kết dính giữa các hạt keo và cặn bẩn trong nước để tạo nên những bơng cặn đủ lớn và được giữ lại trong bể lắng. Bể phản ứng cơ khí được chia làm nhiều ngăn với mặt cắt ngang dịng chảy cĩ dạng hình vuơng, kích thước cơ bản là 3,6 x 3,6 m; 3,9 x 3,9 m hoặc 4,2 x 4,2 m. Dung tích bể tính theo thời gian lưu nước lại 10-30 phút. Theo chiều dài, mỗi ngăn lại được chia thành nhiều buồng bằng các vách ngăn hướng dịng theo phương thẳng đứng. Trong mỗi buồng đặt một guồng khuấy. Các guồng khuấy được cấu tạo sao cho cĩ cường độ khuấy trộn giảm dần từ buơng đầu tiên đến buồng cuối cùng, tương ứng vơi sự lớn dần lên của bơng cặn. Nước sau khi tạo thành bơng cặn đủ lớn ở bể tạo bơng nước được dẫn sang bể lắng li tâm. Tại đây, các bơng cặn được tách ra khỏi nước nhờ quá trình lắng trọng lực. Phần các hạt cặn chưa lắng được ở bể lắng sẽ tiếp tục được loại bỏ hồn tồn khỏi nước trong bể lọc trọng lực. Quá trình lọc nước là quá trình cho nước đi qua lớp vật liệu lọc với một chiều dày nhất định để giữ lại trên bề mặt hoặc lớp khe hở của lớp vật liệu lọc các hạt cặn và một phần vi sinh vật cĩ trong nước. Sau một thời gian làm việc, lớp vật liệu lọc bị trít lại, làm tốc độ lọc giảm. Để phục hồi lại khả năng làm việc của bể lọc, phải tiến hành rửa lọc để loại bỏ cặn bẩn ra khỏi lớp vật liệu lọc. Giai đoạn cuối cùng của quá trình xử lý nước là khử trùng, chất khử trùng được dùng là Clo dạng lỏng cùng với nước được chứa và trộn đều bằng các vách ngăn trong bể nước sạch và phân phối ra mạng lưới cấp nước nhờ trạm bơm cấp II. CHƯƠNG 5: TÍNH TỐN CƠNG TRÌNH CẤP NƯỚC 5.1 CƠNG SUẤT CỦA CƠNG TRÌNH: Cơng suất của hệ thống phải đảm bảo cung cấp đầu đủ nhu cầu dùng nước của khu đơ thị bao gồm: Lưu lượng nước cho nhu cầu sinh hoạt, ăn uống: Qtb,ngày = m3/ngày.đêm Trong đĩ: q : Tiêu chuẩn dùng nước của khu dân cư : 200l/ng ngày đêm. N : Số dân dự tính sống trong khu đơ thị, được tính như sau: Số căn hộ × số người trên 1 căn hộ = 1800 × 5 = 9000 người. Qngày,max = Kngày,max× Qtb,ngay = 1.4 ×1800 = 2520 m3/ngày.đêm Nước tưới cây, tưới đường: Qtưới = 8%Qtb,ngày = m3/ngày.đêm Lưu lượng nước chửa cháy: Chọn kiểu nhà hỗn hợp các tầng khơng phụ thuộc bậc chịu lửa: Qch cháy = 10l/s×3600s/h×3h/đám cháy = 108 m3 Vậy lưu lượng tổng là: Q = (2520 + 144 + 108) × 1.13 = 3132 m3/ngày.đêm Trong đĩ 1.13 là hệ số tính để nước rị rỉ, đối với cấp nước mới là 1.1 – 1.5. Nên lưu lượng tính tốn chọn làm cơ sở thiết kế là: Q = 3200 m3/ngày.đêm = 133.33m3/h = 37.04 l/s. 5.2 TÍNH TỐN CƠNG TRÌNH THU – TRẠM BƠM CẤP I Cơng suất trạm xử lý nước cấp cho khu đơ thị ĐẠI PHÚ là 3200m3/ngày đêm. Để cung cấp nước cho trạm xử lý nước, ta sẽ xây dựng cơng trình thu và trạm bơm cấp I trên lưu vực sơng Đồng Nai. Cơng trình thu được lấy nước trực tiếp từ nguồn nước của sơng Đồng Nai. 5.2.1 CƠNG TRÌNH THU Theo thiết kế, tồn bộ lượng nước sử dụng trong trạm xử lý do trạm bơm cấp I này cung cấp là 3200 m3/ngày đêm. Ta tính tốn cơng suất trạm bơm cung cấp nước cho trạm xử lý theo cơng suất 3200 m3/ngày đêm. Ta phải xây dựng cơng trình thu cho trạm bơm cấp I nhàm cung cấp nước cho trạm xử lý nước cung cấp nước cho tồn bộ nhu cầu dung nước của khu đơ thị ĐẠI PHÚ. 5.2.1.1 Vị trí của cơng trình thu: Nguồn nước lựa chọn để cấp cho khu đo thị ĐẠI PHÚ được lấy từ nguồn nước mặt sơng Đồng Nai. Đặc điểm của vị trí đặt cơng trình thu: + Lưu lượng nước sơng Đồng Nai ở địa điểm lấy nước đảm bảo được nhu cầu dung nước của trạm bơm cấp I. Chất lượng nước đảm bảo dung như mẫu kiểm nghiệm nước để thiết kế, đảm bảo cho việc vận hành sử dụng các cơng trình trong trạm xử lý. + Cơng trình thu nằm ở vị trí cĩ địa điểm ổn định, độ sâu mực nước gần bờ đủ lớn để cĩ thể khai thác. Do đĩ ta cĩ thể sử dụng cơng trình thu nước gần bờ. + Vị trí đặt cơng trình thu khơng gây cản trở cho giao thơng đường sơng. Theo phân tích số liệu khảo sát ở trên ta thấy vị trí dặt trong cơng trình thu cĩ nền đất cứng cĩ đá cứng ở độ sâu từ 4 – 8m, bờ ổn định khơng cĩ khả năng sụt lún, chất lượng nước hồ tương đối tốt, đủ trữ lượng cho nhu cầu dung nước. Vậy ta chọn cơng trình thu nước xa bờ kiểu kết hợp. Máy bơm đặt cao hơn cơng trình thu. 5.2.1.2 Tính tốn cơng trình thu: I- sơ đồ tính tốn: SƠ ĐỒ TÍNH TỐN CỦA TRẠM BƠM CẤP I Ghi chú: 1. Cửa thu nước. Tại đây cĩ đặt song chắn rác để giữ lại rác cĩ kích thước lớn. 2. Cửa thơng nước giữa ngăn thu và ngăn hút. Tại đây cĩ đặt lưới chắn rác để giữ lại rác cĩ kích thước nhỏ. 3. Ngăn hút. 4. Gian máy – Trạm bơm cấp I. 5. Phễu thu. 6. Ống đẩy. 7. Nhà quản lý. Tại đây cĩ thiết bị nâng thả song chắn rác và thiết bị hốt rác. 8. Gian điều khiển. II – Tính tốn. Song chắn rác. Sơ đồ cấu tạo: Song chắn rác gồm các thanh thép cĩ tiếp diện trịn đường kính 8 mm đặt song song nhau, cách nhau một khoảng a = 50 mm. Song chắn rác được nâng lên hạ xuống nhờ rịng rọc máy. Hai bên song cĩ thanh trượt. Song chắn rác phải phù hợp với hình dạng cửa thu nước. Hình dạng song chắn rác là hình chử nhật. Tính tốn: Diện tích cơng tác của song chắn rác được tính như sau: Trong đĩ: + Q: là lưu lượng tính tốn. Q = 3200 (m3/ngđ) = 133.33 (m3/h) = 0.037 (m3/s). + v: là là vận tốc nước qua song chắn rác (theo TCVN 33 – 2006 lấy v = 0.4 m/s). + k1: là hệ số co hẹp do các thanh thép Với : a: khoảng cách giữa các thanh thép, a = 50 mm. d: đường kính thanh thép, d = 8 mm. + k2: là hệ số so hẹp do rác bám vào song, k2 = 1.25 + k3: là hệ số kể ảnh hưởng của hình dạng thanh thép, thanh tiết diện trịn k3 = 1.1 Thiết kế 1 ngăn thu diện tích song chắn rác. = 0.15 m2 Chọn kích thước cửa đặt song chắn rác H × L = 300 × 500 mm. Lưới chắn rác Sơ đồ cấu tạo: Chọn lưới chắn rác kiểu lưới chắn phẳng đặt giữa ngăn thu và ngăn hút. Cấu tạo: lưới được đan c thép khơng rỉ cĩ đường kính d = 1 (mm), kích thước mắt lưới là a × a = 4 × 4 (mm). Mặt ngồi của lưới đặt thêm một tấm lưới nữa cĩ kích thước mắt lưới 25 × 25 (mm) và đường kính dây thép đan D = 3 (mm) để tăng khả năng chịu lực cho lưới. Tính tốn: Diện tích cơng tác của lưới chắn rác được xác định theo cơng thức: Trong đĩ: + Q: là lưu lượng tính tốn. Q = 3200 (m3/ngđ) = 133.33 (m3/h) = 0.037 (m3/s). + v: là là vận tốc nước qua song chắn rác (theo TCVN 33 – 2006 lấy v = 0.4 m/s). + k1: là hệ số co hẹp do các thanh thép xác định theo cơng thức; Với : a: khoảng cách giữa các thanh thép, a = 4 mm. d: đường kính thanh thép, d = 1.0 mm. p: tỉ lệ giữa phần diện tích bị khung và các kết cấu khác chiếm so với diện tích cơng tác của lưới, lấy p = 0.05. + k2: là hệ số so hẹp do rác bám vào song, k2 = 1.25 + k3: là hệ số kể ảnh hưởng của hình dạng thanh thép, thanh tiết diện trịn k3 = 1.15 Thiết kế 1 ngăn thu diện tích song chắn rác. = 0.22 m2 Chọn kích thước cửa đặt song chắn rác H × L = 400 × 550 mm. Ngăn thu. Chiều rộng ngăn thu tính theo cơng thức: Bt = Bs + 2.e Trong đĩ: + Bs: chiều rộng lưới chắn rác, Bs = 550 (mm) = 0.55 (m) + e: khoảng cách từ mép song đến mép ngăn thu theo quy phạm thì e ≥ 0,5 m Bt ≥ 0.55 + 2×0.5 Bt ≥ 1.55 (m) Chọn chiều dài ngăn thu At = 1.6 (theo quy phạm chiều dài ngăn thu nằm trong khoảng 1.6÷3m). Trong ngăn thu bố trí song chắn rác, thang lên xuống, thiết bị tẩy rửa. Ngăn hút Chiều rộng ngăn hút tính theo cơng thức: Bh ≥ 3 Dp Trong đĩ: + Dp: đường kính phễu thu, Dp = (1.3 – 1.5)Dh, lấyDp = 1.4Dh + Dh: đường kính ống hút. Dh = 600 (mm), dung ống thép khi đĩ vận tốc chảy trong ống hút là V = 1.10 m/s Dp = 1.4 Dh = 1.4 × 0.6 = 0.84 m. Bh ≥ 3 × 0.84 = 2.52 m. Do Bh, Bt tính tốn chênh nhau khơng nhiều để dễ thi cơng ta lấy Bh = Bt = 2.5 (m). Với kích thước này mới đảm bảo thuận lợi cho việc lên xuống ngăn thu ngăn hút bằng thang. Chiều dài ngăn hút chọn Ah = 2.5 m (theo quy phạm thì Ah = 1.5 ÷ 3 m). Khoảng cách từ dưới cửa thu nước đế đáy sơng chọn h1 = 0.7 (m) (theo điều 5.87-20TCVN-33-85 quy định h1≥0.5 m). Khoảng cách từ mép dưới đặt lưới đến đáy cơng trình thu chọn h2 = 0.7 (m) (theo quy phạm là từ 0.5 ÷ 1 m). Khoảng cách từ mực nước thấp nhất đến mép trên cửa thu chọn h3 = 0.75 (m). (theo quy phạm quy định là h3 ≥ 0.5 m). Khoảng cách từ mực nước thấp nhất đến miệng vào phễu hút hp ≥ 1.5 ×Dp = 1.5 × 0.7 = 1.05 (m) và hp ≥ 0.5 (m) Chọn hp = 1.75 (m) Khoảng cách từ đáy ngăn hút đến miệng vào phễu hút h5 ≥ 0.5 (m) và h5 ≥ 0.8 × Dp = 0.8 × 0.7 = 0.56 (m) Chọn h5 = 0.9 (m) Khoảng cách từ mực nước cao nhất đến sàn cơng tác: h4 = 1 (m) (theo quy phạm quy định h4 ≥ 0.5 m) Đáy cơng trình thu cĩ độ dốc 3% về phia shus thu cặn. Hố thu cặn kích thước 300-300 (mm), sâu 250 (mm). Chiều cao gian quản lý: H = 3.5 m Tính tốn cao trình mặt nước trong ngăn thu và ngăn hút. Cao trình mặt nước tại vị trí lấy nước của trạm bơm cấp I: + MNCNS là + 4,90 (m) + MNTNS là + 1.35 (m) Sơ bộ lấy tổn thất qua song chắn rác là hs = 0.1 m, qua lưới chắn rác h1= 0.15 m. Cao trình mặt nước trong ngăn thu: + Mực nước cao nhất: MNCNNT = MNCNS - hs MNCNNT = 3.04 – 0.1 = 2.94(m) + Mực nước thấp nhất: MNTNNT = MNCNS - hs MNCNNT = 1.35 – 0.1 = 1.25 (m) Cao trình mặt nước trong ngăn hút: + Mực nước cao nhất: MNCNNH = MNCNNT – h1 MNCNNH = 4.9 – 0.15 = 4.75 (m) + Mực nước thấp nhất: MNTNNH = MNCNNT – h1 MNCNNH = 1.35 – 0.15 = 1.20 (m) 5.2.2 TRẠM BƠM CẤP I: Trạm bơm cấp I làm việc theo chế độ điều hịa, lưu lượng bơm QI = 4.167%Qngđ 5.2.2.1 Lưu lượng: Trạm bơm cấp một cung cấp tồn bộ lượng nước phục vụ cho trạm xử lý nước của khu đơ thị. Do đĩ, lưu lượng nước mà trạm bơm cấp I phải đảm bảo cung cấp một lưu lượng là 3200 m3/ngày đêm. Q = 3200 (m3/ngđ) = 37.04 (l/s) Ta chọn 2 bơm, 1 bơm làm việc 1 bơm trữ. Nước từ trạm bơm cấp I dẫn về trạm xử lý nước theo tuyến đường Xa Lộ Hà Nội với tổng chiều dài tuyến ống dẫn nước thơ về trạm xử lý là 7km. đường kính ống dẫn nước thơ là: D200 5.2.2.2 Cột áp: a. Sơ đồ tính tốn: Chú thích: Cơng trình thu Ống hút Máy bơm Ống đẩy Bể trộn b. Cột áp bơm. Bơm cấp I cĩ nhiệm vụ khai thác nước từ sơng lên bể trộn cho trạm xử lý. Cột áp bơm cấp I xác định theo cơng thức Hb = Hhh + hh + hđ + Hdt Trong đĩ: + Hhh : là chiều cao hình học, chính là hiệu cao trình từ mực nước cao nhất ở trạm xử lý và mực nước thấp nhất tronh ngăn hút. Hhh = 6.90 – (-0.50) = 7.40 (m). + hh: là tổng tổn thất trong ống hút tính từ miệng vào phễu hút đến máy bơm. hh = i.lh + (m) Trong đĩ: lh: là chiều dài ống hút sơ bộ lấy l = 55 (m). Với lưu lượng qua ống hút Q = 37.04 (l/s) tra bảng với đường kính ống hút : là tổng hệ số tổn thất qua các thiết bị trên ống hút. 1 cơn thu ζ = 0.1 1 khĩa ζ = 1 1 phễu thu ζ = 0.5 1 cút 900 ζ = 0.5 + hđ: là tổng tổn thất trong ống đẩy tính từ máy bơm đến trạm xử lý. (m) Trong đĩ: lđ: là chiều dài ống đẩy từ trạm bơm cấp I đến trạm xử lý, lđ = 7000 m chạy dọc xa lộ Hà Nội. Với lưu lượng qua ống đẩy Q = 37.04 (l/s), chọn đường kính ống đẩy D200 là tổng hệ số cục bộ qua các thiết bị lắp đặt trên ống đẩy. 1 cơn mở ξ = 0.25 2 khĩa ξ = 2×1 = 2 1 van 1 chiều ξ = 1.7 2 cút 900 ξ= 2 × 0.5 = 1 Hdt: áp lực dự trữ, lấy Hdt = 0.5 m. Vậy Hb = Hhh + Ʃhh + Ʃhđ + Hdt Hb = 7.4 + 0.06 + 4.33 + 0.5 =12.29 (m) 5.2.2.3 Chọn bơm: Ta chọn bơm cĩ: Qb = 37.04 (l/s) = 0.03704 m3/s Hb = 12.29 (m) Với các thơng số trên ta chọn được bơm là Ebara MD 65 – 160/11 Thơng số máy bơm như sau: Q : 40 – 138 m3/h H : 34 – 22 mH2O Đường kính ống hút: 80 mm Đường kính ống đẩy: 65 mm Thân bơm: gang Cánh bơm: gang Trục bơm: thép khơng gỉ Cơng suất động cơ: 11 kW /15 Hp Vận tốc bánh xe cơng tác: 2900 vịng/phút Điện áp: 380V/3Pha/50Hz Ta lắp 3 bơm trong trạm bơm trong đĩ cĩ 2 bơm làm việc 1 bơm dự trữ. 5.2.2.4 Bơm chữa cháy ở trạm bơm cấp I Bơm chữa cháy ở trạm bơm cấp I cĩ nhiệm vụ khơi phục lại lượng nước chũa cháy dự trữ trong bể chưa nước sạch. Do hệ thống chữa cháy được bố trí kết hợp nên lượng nước chữa cháy này cũng phải dước xử lý giống như nước cấp cho sinh hoạt và sản xuất: Khi đĩ lưu lượng của bơm cần cung cấp là: Trong đĩ: + QTC : lưu lượng của bơm khi làm việc tăng cường + Q : lưu lượng của trạm bơm khi làm việc bình thường. Q = 133.33 (m3/h) + Qcc : tổng lưu lượng nước chữa cháy trong 1h. Qcc = 75 ×3.6 = 270(m3) + ƩQmax: tổng lưu lượng nước lớn nhất dùng trong 3h liền nhau. 16h ÷ 17h: 5.91%Qngđ 17h ÷ 18h: 6.38%Qngđ 18h ÷ 19h: 6.77%Qngđ ƩQmax = (5.91% + 6.38% + 6.77%).Qngđ ƩQmax = 19.48%Qngđ = 0.1948 × 3200 = 623.36 m3 + Tk : thời gian khơi phục lại lượng nước dự trữ cháy, Tk = 24h Qcc = 133.33 + Qcc = 176.39 (m3/h) = 49 (l/s). Vậy để thuận tiện cho việc bố trí bơm và vận hành quản lí, ta sử dụng thêm bơm dự phịng làm việc song song với bơm cơng tác để phục hồi lượng nước chữa cháy, khi đĩ để đảm bảo lưu lượng và áp lực, ta phải điều chỉnh đống bớt van lại. như vậy khi cĩ cháy xảy ra thì trạm bơm cấp I sẽ cĩ 2 bơm làm việc đồng thời. TÍNH TỐN CƠNG TRÌNH XỬ LÝ NƯỚC CẤP 5.3.1. Lượng hĩa chất cần dùng. Chất keo tựu: Các hĩa chất thường sử dụng để thực hiện quá trình keo tụ: Al2(SO4)3, FeSO4, FeCl3. Do nước nguồn khơng cần phải khử cứng nên ta cĩ thể chọn phèn nhơm Al2(SO4)3 làm hĩa chất dùng để keo tụ. Cịn phèn sắt cĩ hiệu quả keo tụ cao, nhưng các quá trình khác như sản xuất, vận chuyển, định lượng phức tạp và trong quá trình xử lý để làm nước cĩ màu vàng nên thường khơng được sử dụng để xử lý nước cấp. Lượng phèn nhơm cần dùng (6.11 - TCXDVN 33: 2006): PAl = 4M = 4 = 27.7 ( mg/l) Trong đĩ: PAl: lượng phèn nhơm khơng chứa nước (mg/l) M: độ màu nước nguồn (cobalt), M = 48 Nếu tính theo hàm lượng cặn (bảng 6.3 mục 6.11 – TCXDVN 33 : 2006) SSnước nguồn = 80 mg/l dùng 33 mg/l phèn khơng chứa nước. Vậy chọn giá trị 33 mg/l phèn nhơm khơng nước. Lượng phèn nhơm dùng trong ngày: mAL2(SO4)3 = Chất kiềm hĩa: Trong phản ứng keo tụ sẽ giải phĩng các Ion H+ làm tăng tính axit của nước sau xử lý, lượng ion này cĩ thể được khử bằng độ kiềm tự nhiên của nước. Nếu độ kiềm của nước thấp cĩ thể cần kiềm hĩa nước bổ sung bằng hĩa chất (dùng vơi). Liều lượng chất kiềm hĩa (6.15 – TCXDVN 33: 2006): Trong đĩ: PAl: lượng phèn nhơm lớn nhất (mg/l) e: đương lượng phèn nhơm khơng chứa nước = 57 (mg/l) k: độ kiềm nhỏ nhất của nước = =1.3 (mgđl/l) K: đương lượng gam của của vơi ( theo CaO) = 28 Lượng vơi CaO (nguyên chất) cần dùng trong một ngày là: Tổng lượng hĩa chất cần dùng: Phèn nhơm : PAl2(SO4)3 = 105.6 kg/ngay Vơi sống : P._.