Đề tài Tính toán thiết kế nhà máy xử lý nước cấp cho huyện Tánh Linh – tỉnh Bình Thuận với công suất 18000 m3/ngày.đêm

MỤC LỤC PHẦN MỞ ĐẦU……………………………………………………………………7 1. ĐẶT VẤN ĐỀ…………………………………………………………….8 2. MỤC ĐÍCH NGHIÊN CỨU……………………………………………...9 3. NỘI DUNG NGHIÊN CỨU………………………………………….......9 4. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU………………………………………...9 5. Ý NGHĨA CỦA ĐỀ TÀI………………………………………………….9 6. KẾT CẤU CỦA ĐỀ TÀI……………………………………………......10 CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ HUYỆN TÁNH LINH TỈNH BÌNH THUẬN 1.1 ĐIỀU KIỆN TỰ NHIÊN……………………………………………………...12 1.1.1 Vị trí địa lý……………………………………………………………12 1.1.2 Địa hình……………………………………………………………….13 1.1.3 Điều kiện khí hậu……………………………………………………..13 1.1.4 Địa chất……………………………………………………………….14 1.1.5 Thuỷ văn……………………………………………………………...15 1.2 ĐIỀU KIỆN KINH TẾ XÃ HỘI……………………………………………..16 1.2.1 Dân số………………………………………………………………...16 1.2.2 Cơ cấu kinh tế………………………………………………………...16 1.2.3 Văn hóa - xã hội……………………………………………………....17 CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN VỀ NGUỒN NƯỚC CẤP VÀ CÁC BIỆN PHÁP XỬ LÝ NƯỚC CẤP………………………………………………………………18 2.1 TẦM QUAN TRỌNG CỦA NƯỚC CẤP……………………………………19 2.2 CÁC LOẠI NGUỒN NƯỚC………………………………………………...20 2.2.1 Nước mặt……………………………………………………………...20 2.2.2 Nước ngầm……………………………………………………………22 2.2.3 Nước mưa……………………………………………………………..24 2.3 NHỮNG CHỈ TIÊU VỀ NƯỚC CẤP……………………………………….25 2.3.1 Chỉ tiêu vật lý…………………………………………………………25 2.3.2 Chỉ tiêu hóa học………………………………………………………26 2.3.3 Chỉ tiêu vi sinh………………………………………………………..30 TỔNG QUAN VỀ CÁC QUÁ TRÌNH XỬ LÝ NƯỚC……………………...30 2.4.1 Hồ chứa và lắng sơ bộ………………………………………………..31 2.4.2 Song chắn rác và lưới chắn…………………………………………...31 2.4.3 Quá trình làm thoáng…………………………………………………31 2.4.4 Clo hóa sơ bộ………………………………………………………....32 2.4.5 Quá trình khuấy trộn hóa chất………………………………………..32 2.4.6 Quá trình keo tụ và phản ứng tạo bông cặn…………………………..32 2.4.7 Quá trình lắng………………………………………………………....33 2.4.8 Quá trình lọc…………………………………………………………..34 2.4.9 Flo hóa………………………………………………………………...36 2.4.10 Khử trùng nước……………………………………………………...36 2.4.11 Ổn định nước………………………………………………………...36 2.4.12 Làm mềm nước……………………………………………………....36 CHƯƠNG 3: ĐỀ XUẤT CÁC CÔNG NGHỆ XỬ LÝ NƯỚC CẤP CHO HUYỆN TÁNH LINH TỈNH BÌNH THUẬN…………………………………...37 3.1 TÍNH CHẤT NGUỒN NƯỚC CẤP VÀ TIÊU CHUẨN CẤP NƯỚC ……..38 3.1.1 Hiện trạng nguồn nước mặt…………………………………………...38 3.1.2 Tính chất nguồn nước cấp và tiêu chuẩn cấp nước…………………...39 3.2 ĐỀ XUẤT – PHÂN TÍCH CÔNG NGHỆ XỬ LÝ…………………………..40 3.2.1 Đề xuất công nghệ xử lý……………………………………………...40 3.2.2 Phân tích công nghệ xử lý…………………………………………….41 3.3 THUYẾT MINH CÔNG NGHỆ XỬ LÝ…………………………………….43 CHƯƠNG 4: TÍNH TOÁN CHI TIẾT CÁC CÔNG TRÌNH ĐƠN VỊ TRONG CÁC CÔNG NGHỆ ĐỀ XUẤT…………………………………………………45 4.1 TÍNH TOÁN LƯU LƯỢNG NƯỚC CẤP CẦN XỬ LÝ…………………..46 4.1.1 Daân soá………………………………………………………………..46 4.1.2 Löu löôïng nöôùc cho sinh hoaït…………………………………….....46 4.1.3 Löu löôïng cho coâng coäng vaø tieåu thuû coâng nghieäp…………………46 4.1.4 Coâng suaát nhaø maùy xöû lyù…………………………………………....47 4.2 LỰA CHỌN-TÍNH TOÁN CÔNG TRÌNH THU VÀ TRẠM BƠM CẤP I…47 4.2.1 Địa điểm xây dựng công trình thu và trạm bơm cấp I………………..47 4.2.2 Lựa chọn – tính toán công trình thu và trạm bơm cấp I……………...48 4.2.3 Tính toán công trình thu và trạm bơm cấp I…………………………..52 4.3 TÍNH TOÁN LƯỢNG HOÁ CHẤT CẦN DÙNG…………………………..59 4.3.1 Phèn nhôm…………………………………………………………....59 4.3.2 Công trình chuẩn bị dung dịch phèn………………………………….60 4.3.3 Vôi……………………………………………………………………66 4.3.4 Công trình chuẩn bị dung dịch vôi……………………………………68 4.3.5 Khử trùng nước……………………………………………………….70 4.4 TÍNH TOÁN CÁC CÔNG TRÌNH ĐƠN VỊ TRONG CỤM XỬ LÝ……….72 4.4.1 Bể trộn vách ngăn…………………………………………………….72 4.4.2 Bể phản ứng vách ngăn (phương án 1)……………………………....75 4.4.3 Bể phản ứng có tầng cặn lơ lửng (phương án 2)……………………..77 4.4.4 Bể lắng ly tâm (phương án 1)………………………………………..79 4.4.5 Bể lắng ngang (phương án 2)………………………………………..82 4.4.6 Bể lọc nhanh………………………………………………………...88 4.4.7 Bể chứa nước sạch…………………………………………………..97 4.4.8 Bể thu hồi……………………………………………………………99 4.4.9 Sân phơi bùn……………………………………………………….101 4.4.10 Trạm bơm cấp II………………………………………………….103 4.5 BỐ TRÍ MẶT BẰNG TRẠM XỬ LÝ NƯỚC CẤP………………………...105 CHƯƠNG 5: DỰ TOÁN KINH TẾ CHI PHÍ XỬ LÝ NƯỚC CẤP…………107 5.1. DỰ TOÁN GIÁ THÀNH XÂY DỰNG CÁC CÔNG TRÌNH ĐƠN VỊ CHO PHƯƠNG ÁN 1…………………………………………………………………..108 5.1.1. Dự toán chi phí xây dựng cơ bản…………………………………...108 5.1.2. Dự toán chi phí vận hành hệ thống…………………………………112 5.1.3. Dự toán chi phí cho 1m3 nước cấp (phương án 1)………………….114 5.2. DỰ TOÁN GIÁ THÀNH XÂY DỰNG CÁC CÔNG TRÌNH ĐƠN VỊ CHO PHƯƠNG ÁN 2………………………………………………………………….114 5.2.1. Dự toán chi phí xây dựng cơ bản…………………………………...114 5.2.2. Dự toán chi phí vận hành hệ thống…………………………………118 5.2.3. Dự toán chi phí cho 1m3 nước cấp (phương án 2)………………….120 CHƯƠNG 6: LỰA CHỌN CÔNG NGHỆ XỬ LÝ NƯỚC CẤP PHÙ HỢP CHO HUYỆN TÁNH LINH, TỈNH BÌNH THUẬN………………………….121 6.1. PHÂN TÍCH ƯU NHƯỢC ĐIỂM VỀ HOẠT ĐỘNG………………………122 6.1.1. Phương án 1…………………………………………………………122 6.1.2. Phương án 2…………………………………………………………122 6.2. PHÂN TÍCH VỀ CHI PHÍ XÂY DỰNG VÀ GIÁ THÀNH 1M3 NƯỚC…..123 6.3. KẾT LUẬN ………………………………………………………………….123 KẾT LUẬN & KIẾN NGHỊ…………………………………………………….124 1. Kết luận…………………………………………………………………125 2. Kiến nghị………………………………………………………………..125 TAØI LIEÄU THAM KHAÛO………………………………………………………………………………………………….126 DANH MUÏC CAÙC BẢNG - HÌNH STT TEÂN BẢNG Trang 1 Bảng 2.1 - Thành phần các chất gây nhiễm bẩn nước mặt 21 2 Bảng 2.2 - Các đặc tính của nước mặt và nước ngầm 23 3 Bảng 3.1 - Bảng kết quả xét nghiệm mẫu nước thô sông La Ngà 39 4 Bảng 4.1 – Liều lượng phèn để xử lý nước đục 59 5 Bảng 4.2 - Các thông số thiết kế của bể hòa trộn phèn 63 6 Bảng 4.3 - Các thông số thiết kế của bể tiêu thụ phèn 66 7 Bảng 4.4 - Số vòng quay và công suất máy khuấy 69 8 Bảng 4.5 - Các thông số thiết kế của bể tiêu thụ vôi 70 9 Bảng 4.6 - Các thông số thiết kế của bể trộn vách ngăn 74 10 Bảng 4.7 - Các thông số thiết kế của bể phản ứng vách ngăn 76 11 Bảng 4.8 - Các thông số thiết kế của bể phản ứng có lớp cặn lơ lửng 78 12 Bảng 4.9 - Các thông số thiết kế của bể lắng ly tâm 81 13 Bảng 4.10 - Các thông số thiết kế của bể lắng ngang 88 14 Bảng 4.11 - Các thông số thiết kế của bể lọc 97 15 Bảng 4.12 - Các thông số thiết kế của bể chứa nước sạch 98 16 Bảng 4.13 - Các thông số thiết kế của bể thu hồi 100 17 Bảng 4.14 - Các thông số thiết kế của sân phơi bùn 103 18 Bảng 4.15 – Vận tốc nước trong đường ống hút và ống đẩy 104 19 Bảng 4.16 - Các thông số thiết kế của trạm bơm cấp II 105 20 Baûng 5.1: Dự toaùn chi phí phaàn xaây döïng 108 21 Baûng 5.2: Döï toaùn chi phí phaàn thieát bò 110 22 Baûng 5.3 : Baûng tieâu thuï ñieän 112 23 Baûng 5.1: Dự toaùn chi phí phaàn xaây döïng 115 24 Baûng 5.2: Döï toaùn chi phí phaàn thieát bò 116 25 Baûng 5.3 : Baûng tieâu thuï ñieän 119 TEÂN HÌNH 1 Hình 1.1 – Bản đồ vị trí huyện Tánh Linh trong tỉnh Bình Thuận 12 DANH MUÏC CAÙC BẢN VẼ STT TEÂN BẢN VẼ BVS 1 Sơ đồ mặt cắt nước trạm xử lý nước cấp 01 2 Mặt bằng tổng thể công trình thu và trạm bơm cấp I 02 3 Mặt bằng – mặt cắt A-A nhà hóa chất 03 4 Mặt bằng – mặt cắt B-B, C-C, D-D, E-E nhà hóa chất 04 5 Mặt bằng – mặt cắt bể trộn vách ngăn 05 6 Mặt bằng – mặt cắt bể phản ứng kết hợp bể lắng ngang 06 7 Mặt bằng – mặt cắt bể lọc 07 8 Mặt bằng – mặt cắt bể chứa nước sạch 08 9 Mặt bằng – mặt cắt bể thu hồi 09 10 Mặt bằng – mặt cắt sân phơi bùn 10 11 Mặt bằng – mặt cắt trạm bơm cấp II 11 12 Mặt bằng tổng thể nhà máy xử lý nước cấp 12 PHẦN MỞ ĐẦU 1. Đặt vấn đề 2. Mục đích nghiên cứu 3. Nội dung nghiên cứu 4. Phương pháp nghiên cứu 5. Ý nghĩa đề tài 6. Kết cấu của đề tài ĐẶT VẤN ĐỀ Nước sinh hoạt là một nhu cầu không thể thiếu trong cuộc sống con người, nó gắn liền với cuộc sống của chúng ta. Nước thiên nhiên không chỉ sử dụng để cấp cho ăn uống, sinh hoạt mà còn sử dụng cho nhiều mục đích khác như nông nghiệp, công nghiệp, giao thông vận tải, thủy điện… Do đó nước sạch và vệ sinh môi trường là điều kiện tiên quyết trong các biện pháp phòng chống dịch bệnh, nâng cao sức khỏe cho cộng đồng đồng thời phản ánh nét văn hóa, trình độ văn minh của xã hội. Nước trong thiên nhiên được dùng làm các nguồn nước cung cấp cho ăn uống sinh hoạt và công nghiệp thường có chất lượng rất khác nhau. Các nguồn nước mặt thường có độ đục, độ màu và hàm lượng vi trùng cao. Các nguồn nước ngầm thì hàm lượng sắt và mangan thường vượt quá giới hạn cho phép. Có thể nói, hầu hết các nguồn nước thiên nhiên đều không đáp ứng được yêu cầu về mặt chất lượng cho các đối tượng dùng nước. Chính vì vậy trước khi đưa vào sử dụng cần phải tiến hành xử lý chúng. Huyeän Taùnh Linh tỉnh Bình Thuận naèm trong ñôùi khoâ haïn vaø baùn khoâ haïn ôû nöôùc ta. Vieäc caáp nöôùc cho huyeän Taùnh Linh vaø caùc vuøng laân caän hieän döïa chuû yeáu vaøo caùc nguoàn nöôùc ngaàm. Chöông trình cung caáp nöôùc saïch ñaõ thi coâng khaù nhieàu gieáng, tuy nhieân löôïng cung caáp coøn nhoû vaø chaát löôïng nöôùc chöa ñaûm baûo. Huyện cũng đã xây dựng vài trạm cấp nước có quy mô nhỏ, công suất lớn nhất chỉ đạt đến 200m3/ngày, chiều dài tuyến ống cấp nước hạn chế khoảng 10km. Nước cấp chưa qua khâu xử lý và tiệt trùng đúng qui định nên chất lượng nước cấp nhìn chung chưa đảm bảo và không ổn định, chưa phù hợp tiêu chuẩn vệ sinh nước ăn uống của Bộ Y tế. Việc xây dựng một trạm cấp nước tập trung sẽ đáp ứng được nhu cầu nước sạch tại khu vực huyện Tánh Linh tỉnh Bình Thuận, đồng thời góp phần giải quyết được tình trạng thiếu nước sạch ở các vùng nông thôn của huyện, nâng cao chất lượng đời sống người dân, thu hút được sự đầu tư của các ngành công nghiệp, giúp cho khu vực ngày càng phát triển hơn. Do đó đề tài “Tính toán thiết kế nhà máy xử lý nước cấp cho huyện Tánh Linh, tỉnh Bình Thuận với công suất thiết kế 18.000 m3/ngày.đêm” được hình thành. MỤC ĐÍCH NGHIÊN CỨU Tính toán thiết kế nhà máy xử lý nước cấp cho huyện Tánh Linh, tỉnh Bình Thuận với công suất thiết kế là 18000 m3/ngày.đêm, nhằm đáp ứng nhu cầu sử dụng nước sạch cho sinh hoạt và sản xuất ở huyện Tánh Linh, tỉnh Bình Thuận. NỘI DUNG NGHIÊN CỨU - Tổng quan về huyện Tánh Linh tỉnh Bình Thuận. - Tổng quan về nguồn nước cấp và các biện pháp xử lý nước cấp. - Đề xuất công nghệ xử lý nước cấp cho huyện Tánh Linh tỉnh Bình Thuận. - Tính toán chi tiết các công trình đơn vị trong các công nghệ đề xuất. - Dự toán kinh tế chi phí xử lý nước cấp của các công nghệ đề xuất. - Lựa chọn công nghệ xử lý nước cấp phù hợp cho huyện Tánh Linh tỉnh Bình Thuận. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU Phương pháp so sánh: lấy các số liệu phân tích được so sánh với QCVN 02:2009/BYT, từ đó có thể xác định các chỉ tiêu cần xử lý. Phương pháp phân tích tổng hợp: thu thập kiến thức từ các tài liệu sau đó quyết định phương án xử lý hiệu quả nhất. Tham khảo, thu thập ý kiến từ các thầy cô, chuyên gia. Ý NGHĨA CỦA ĐỀ TÀI Đề tài sau khi được thực hiện sẽ có ý nghĩa: - Giải quyết vấn đề nước sạch nông thôn cho huyện Tánh Linh, Bình Thuận. - Giảm dần và tiến tới chấm dứt thực hiện phương án đầu tư thường xuyên các công trình cấp nước nhỏ lẻ từ nguồn vốn ngân sách. - Làm cơ sở cho phát triển công nghiệp, dịch vụ, đô thị và thu hút đầu tư nước ngoài. - Là nơi nghiên cứu thực tập cho các học sinh, sinh viên ngành môi trường và các ngành khác. - Tạo tiền đề cho các nghiên cứu, mở rộng dự án sau này. KẾT CẤU CỦA ĐỀ TÀI Đề tài gồm 5 chương trình bày những nội dung thu thập được qua các tài liệu tham khảo và kết quả nghiên cứu, tính toán trong thời gian thực hiện đề tài tốt nghiệp “Tính toán, thiết kế nhà máy xử lý nước cấp cho huyện Tánh Linh – tỉnh Bình Thuận với công suất 18.000 m3/ngày đêm”. Chương 1: Tổng quan về huyện Tánh Linh tỉnh Bình Thuận Chương 2: Tổng quan về nguồn nước cấp và các biện pháp xử lý nước cấp Chương 3: Đề xuất các công nghệ xử lý nước cấp cho huyện Tánh Linh tỉnh Bình Thuận Chương 4: Tính toán chi tiết các công trình đơn vị trong các công nghệ đề xuất Chương 5: Dự toán kinh tế chi phí xử lý nước cấp. Chương 6: Lựa chọn công nghệ xử lý nước cấp phù hợp cho huyện Tánh Linh, tỉnh Bình Thuận. Chương 1: TỔNG QUAN VỀ HUYỆN TÁNH LINH TỈNH BÌNH THUẬN 1.1 Điều kiện tự nhiên 1.2 Điều kiện kinh tế - xã hội ĐIỀU KIỆN TỰ NHIÊN 1.1.1 Vị trí địa lý Tánh Linh là một huyện miền núi, nằm về phía Tây nam của Tỉnh Bình Thuận được tách ra từ huyện Đức Linh vào năm 1983. Tọa độ địa lý: Từ 10°50'24" đến 11°20'56" vĩ độ Bắc Từ 107°30'50" đến 107°51'21" kinh độ Đông Phía Bắc giáp tỉnh Lâm Đồng, phía Nam giáp huyện Hàm Tân, phía Tây giáp huyện Đức Linh, phía Đông giáp huyện Hàm Thuận Nam Huyeän Taùnh Linh coù dieän tích 1174 km2, bao gồm một thị trấn Lạc Tánh và 13 xã là: Đức Phú, Nghị Đức, Măng Tố, Bắc Ruộng, Đức Tân, Huy Khiêm, La Ngâu, Đồng Kho, Gia An, Đức Bình, Gia Huynh, Đức Thuận, Suối Kiết. Hình 1.1 – Bản đồ vị trí huyện Tánh Linh trong tỉnh Bình Thuận 1.1.2 Địa hình Nhìn chung huyện Tánh Linh có địa hình thấp dần từ Đông sang Tây và từ Bắc vào Nam, được chia thành 4 dạng địa hình chính như sau: Địa hình núi cao trung bình: Có độ cao từ 1.000 đến 1.600 m phân bố ở phía Bắc huyện giáp với Tỉnh Lâm Đồng. Bao gồm các ngọn núi Bnom Panghya cao 1478 m, núi Ông (1.302 m), núi Ca Nong (1.270 m), núi Pa Ran (1.205 m) Địa hình đồi núi thấp: Có độ cao dao động từ 200 đến 800 m tập trung ở phía nam của huyện. Bao gồm các núi Dang Dao cao 851 m, núi Dang dui cao trên 706 m, núi Catong cao 452 m. Địa hình đồi thoải lượn sóng: Có độ cao từ 20 đến 150 m bao gồm đồi đất xám, đất đổ vàng, chạy theo hướng Bắc -Nam, hoặc xen kẽ những vùng đất thấp. Dạng địa hình đồng bằng: gồm 2 loại Bậc thềm sông: Có độ cao 2-5 m, có nơi cao 5-10 m, phân bố dọc theo sông La Ngà. Đồng bằng phù sa: Phân bố ở dọc sông La Ngà và các nhánh suối nhỏ ven Hồ Biển Lạc, là vùng trọng điểm lương thực của tỉnh Bình Thuận. Trong khu vực đất đồng bằng, đất có địa hình trung bình thấp và thấp trũng chiếm diện tích kha lớn, trên địa hình này thuận lợi cho việc tưới nước, song thường hay ngập lụt vào mùa mưa. 1.1.3 Điều kiện khí hậu Khí hậu của huyện Tánh Linh mang tính chất chuyển tiếp giữa chế độ mưa của vùng Duyên Hải Nam Trung Bộ và đồng bằng Nam Bộ. Hay nói cách khác khí hậu Tánh Linh là vùng đệm giữa trung tâm mưa lớn của Miền Nam (Cao nguyên Di Linh) và đồng bằng ven biển. Tuy nhiên khí hậu ở đây vẫn diễn biến theo 2 mùa rõ rệt: mùa mưa và mùa khô. Mùa mưa từ tháng 5 đến tháng 11. các xã phía Tây và phía Nam của huyện như: Suối Kiết, Gia Huynh có lượng mưa thấp, trung bình hàng năm khoảng 1.500–1.900 mm. Ngược lại các xã ở phía Bắc và Đông của huyện có lượng mưa cao trung bình năm 2.185 mm có khi cao tới 2.894 mm. Mùa mưa cây trồng sinh trưởng và phát triển mạnh, đây là mùa sản xuất chính. Tuy nhiên mưa lớn thường tập trung vào các tháng 7, 8 và 9, nên thời gian này thường gây ra lũ quét, ngập úng, ảnh hưởng lớn đến sản xuất nông nghiệp nhất là những vùng sản xuất lúa và cây công nghiệp hàng năm. Mùa khô từ tháng 10 đến tháng 4 năm sau, thường mưa ít hoặc không có mưa nên gây thiếu nước nghiêm trọng, cây cối sinh trưởng và phát triển kém, nhiều sâu bệnh ảnh hưởng nhiều đến năng suất cây trồng. Nhiệt độ không khí cao đều quanh năm và tương đối ổn định. Nhiệt độ trung bình năm: 22–26°C. Tổng tích ôn trung bình năm là 9.300°C. Độ ẩm không khí trung bình năm 70-85%. Từ tháng 6 đến tháng 12 độ ẩm không khí 84,3-86,9%. Các tháng 1, 2 và 3 độ ẩm trung bình 75,6-76,9%. Hàng năm độ ẩm không khí trung bình cao nhất vào khoảng 91,8%. Độ ẩm trung bình thấp nhất là 61,3%. Độ ẩm thấp nhất tuyệt đối xuống dưới 15% vào mùa khô. Gió mùa: Có 2 hướng gió chính là Tây Nam và Đông Bắc, gió Tây nam từ tháng 5 đến tháng 10. Gió Đông Bắc (gió mùa đông) từ tháng 11 đến tháng 4 năm sau. tốc độ gió trung bình 2-3 m/s. 1.1.4 Địa chất Đất đai huyện Tánh Linh hình thành trên tập hợp đá mẹ và mẫu chất sau: Đá granit bao phủ một diện tích khá lớn trên địa bàn huyện Tánh Linh. Đá Granite có thành phần hóa học với hàm lượng SiO2 tương đối cao (60-70%), Fe2O3 thấp (0,2-1,4%), chứa nhiều K2O. Đá bị phong hóa tạo nên sườn tích rất thô, gồm có cát silic với mảnh đá vụn trôi thành lớp, nằm theo triền và vây quanh chân núi. Đá granit hình thành ra 3 nhóm đất là đất đỏ vàng, đất xám và đất xói mòn trơ sỏi đá, trong đó nhóm đất xám và đất đỏ vàng là chủ đạo, với đặc tính rửa trôi, hoạt tính thấp và thành phần cơ giới nhẹ, chủ yếu là cát pha, thịt nhẹ. Đá sét phát hiện thấy trong lớp vỏ thổ nhưỡng ở Bình Thuận nói chung và Tánh Linh nói riêng, chiếm khoảng 5-6% diện tích lãnh thổ. Đá sét rất cổ (tuổi Mezôzôi), là nền móng của lãnh thổ nhưng một phần lớn diện tích bị Aluvi Neogen và bazan phủ lấp lên. Đá có màu thay đổi, mức độ phong hóa cao. Đất trên đá sét thường có màu đỏ vàng hay vàng nhạt, thành phần cơ giới trung bình đến nặng, các chất dinh dưỡng khá. Tuy nhiên do phong hóa mạnh cùng với quá trình xói mòn rửa trôi mạnh nên đất thường có tầng mỏng, nhiều nơi đất trơ sỏi đá hoặc đá non mục nát trơ trên mặt đất. Mẫu chất phù sa cổ (Pleistocene) chiếm một diện tích không lớn khoảng 10-15% diện tích vùng nghiên cứu. Tầng dầy của phù sa cổ từ 2-3 đến 5-7 mét, vật liệu của nó màu nâu vàng, gần lên tầng mặt chuyển sang màu xám. Cấp hạt thường thô tạo cho đất có cấp hạt cát là chủ yếu (cát pha, thịt nhẹ). Các loại đất hình thành trên phù sa cổ có thành phần cơ giới nhẹ, cùng với điều kiện nhiệt đới gió mùa, mưa lớn và tập trung, làm cho đất bị rửa trôi mạnh, nghèo dưỡng chất và có hoạt tính thấp. Nên phần lớn đất hình thành trên phù sa cổ thuộc nhóm đất đỏ vàng và nhóm đất xám. Phù sa sông, suối là loại trầm tích trẻ hơn cả với tuổi Holocen muộn - hiện đại (QIV). Phù sa thường có màu nâu sẫm đến nâu vàng nhạt, phân bố không liên tục làm thành các dải hẹp dọc ven các sông suối vùng nghiên cứu. Hình thành trên trầm tích này là nhóm đất phù sa sông La Ngà, bao gồm phần lớn khu vực TaPao. 1.1.5 Thuỷ văn Sông La Ngà là con sông chính lớn nhất của huyện và cũng là nguồn cung cấp nước chủ yếu cho sản xuất nông nghiệp trong vùng, là phụ lưu cấp 1 của hệ thống sông Đồng Nai bắt nguồn từ cao nguyên Di Linh tỉnh Lâm Đồng. Sông La Ngà chảy qua huyện Tánh Linh có chiều dài chừng 50 km, diện tích lưu vực khoảng 417,4 km², mực nước trung bình năm 11.699-12.163 mm. Ngoài sông La Ngà còn có sông Lay Quang dài 30 km, sông Phan, sông Cái, sông Dinh, hồ Biển Lạc, nhiều hồ và suối nhỏ. Các suối nhỏ chỉ có nước vào mùa mưa. Nhìn chung huyện Tánh Linh có nguồn nước mặt tương đối dồi dào, đảm bảo cung cấp nước cho sản xuất nông nghiệp và các hoạt động kinh tế khác. Tuy nhiên do sông, suối, hẹp, ngắn dốc lại chảy qua nhiều địa hình phức tạp nên vào mùa mưa thường gây ra lũ lụt, ngập úng cục bộ, nhất là những nơi có địa hình thấp, trũng. Hoặc lũ quét, gây khó khăn cho sản xuất và sinh hoạt của người dân. ĐIỀU KIỆN KINH TẾ XÃ HỘI Dân số Theo thống kê năm 2009, dân số toàn huyện là 61.193 người. Trên địa bàn huyện hiện có nhiều dân tộc khác nhau sinh sống như Kinh, Rắclay, Chăm, K’Ho, Gia-rai, Nùng, Châu Ro… trong đó dân tộc Kinh chiếm đa số với trên 95%. Cộng đồng dân cư bản địa chủ yếu là người K’Ho, Chăm, Rắclay sống tập trung ở các xã vùng cao với tập quán sản xuất làm nghề rừng, làm nương rẫy, một bộ phận nhỏ trồng lúa nước và được tổ chức thành những buôn làng, các luật tục, lễ thức gắn chặt với buôn làng. Cộng đồng người Kinh tập trung ở vùng đồng bằng, ven quốc lộ nơi có điều kiện thuận tiện buôn bán, trồng lúa nước. Các cộng đồng dân cư của huyện theo một số tôn giáo chính như: Đạo Bà La Môn, Thiên chúa giáo, Tin lành và Lương giáo. Tỷ lệ tăng tự nhiên dân số trong thời gian qua có xu hướng giảm; đến năm 2008, tỷ lệ tăng tự nhiên chỉ còn 1,5 %, bình quân mỗi năm giảm trên 0,07 %/năm. Cơ cấu kinh tế Về kinh tế huyện Tánh Linh chủ yếu là huyện thuần nông, trong những năm gần đây nhờ có cây thanh long mà đời sống bà con trong huyện tăng lên rõ rệt, nhiều trang trại Thanh Long đã và đang hình thành và phát triển cùng với những rừng cây cao su và cây ăn trái khác đã làm thay đổi bộ mặt đời sống của huyện. Huyện Tánh Linh có 18.875 ha đất canh tác nông nghiệp, trong đó có trên 6250 ha đất lúa. Sẽ phát triển thêm 12.500 ha đất sản xuất nông nghiệp. Chăn nuôi gia súc, gia cầm khá phát triển. Đang đầu tư để hình thành các vùng chuyên canh cây công nghiệp, cây ăn quả với các loại cây như thanh long, điều, bông vải, cao su, tiêu. Đây là nguồn nguyên liệu dồi dào để phát triển các ngành công nghiệp chế biến từ cây công nghiệp, lương thực, thực phẩm. Tánh Linh hiện có nhiều tiềm năng phát triển du lịch sinh thái (du lịch dã ngoại, tham quan, khám phá…), với các cụm thác: Thác Bà, Thác Đầu Trâu, Thác Trượt…, và  khu Bảo tồn Thiên nhiên Núi Ông đang thu hút khách du lịch và các nhà đầu tư tìm đến. Văn hóa - xã hội Giáo dục - đào tạo Hiện nay, trên địa bàn huyện có 01 Trung tâm dạy nghề, 01 Trung tâm Giáo dục thường xuyên - kỹ thuật hướng nghiệp, 06 trường THPT, 09 trường THCS, 25 trường Tiểu học, 19 trường Mầm non. Cơ sở giáo dục ngoài công lập có trường Mầm non tư thục (ở thị trấn Lạc Tánh) và một số cơ sở dạy tin học, ngoại ngữ tư nhân. Tất cả xã, thị trấn trong huyện đều có Hội đồng Giáo dục, Hội khuyến học và Trung tâm học tập cộng đồng. Năm 2008, có 17 trường được kiên cố hóa và lầu hóa, trong đó có 10 trường tiểu học và 01 trường mầm non đạt chuẩn quốc gia. Y tế và chăm sóc sức khỏe cộng đồng Hệ thống cơ sở y tế được hình thành từ huyện đến cơ sở xã, thị trấn. Hiện nay, trên địa bàn huyện có 01 Bệnh viện đa khoa loại III quy mô 80 giường; 02 phòng khám khu vực với 24 giường và 22 trạm y tế xã với 110 giường, trung bình 5 giường/trạm. Như vậy, toàn huyện có 25 cơ sở khám chữa bệnh với tổng số giường bệnh là 214. Nhìn chung với mạng lưới cơ sở khám chữa bệnh và đội ngũ cán bộ y tế như hiện nay, đã cơ bản đáp ứng phần nào nhu cầu cho người dân. Văn hóa thông tin - Thể dục thể thao Truyền thanh cơ sở được tăng cường đầu tư phát triển rộng khắp các xã thị trấn, đạt 100%. Số xã thị trấn được phủ sóng truyền hình đạt 100%. Tỷ lệ số hộ được xem truyền hình đạt trên 97 %. Về công tác xây dựng đời sống văn hoá ở khu dân cư, năm 2008 có 16.309/19.822 hộ gia đình đạt gia đình văn hoá, chiếm 88,2%; có 106/119 khu ấp đạt danh hiệu văn hoá, tiên tiến đạt 89,1%. Phong trào toàn dân rèn luyện sức khỏe theo gương Bác Hồ vĩ đại tiếp tục được duy trì và phát triển, toàn huyện có khoảng 20% dân số thường xuyên tập luyện thể dục thể thao. Chương 2: TỔNG QUAN VỀ NƯỚC CẤP VÀ CÁC PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ NƯỚC CẤP 2.1 Tầm quan trọng của nước cấp 2.2 Các loại nguồn nước 2.3 Những chỉ tiêu về nước cấp 2.4 Tổng quan về các quá trình xử lý nước TẦM QUAN TRỌNG CỦA NƯỚC CẤP Nước là nhu cầu thiết yếu cho mọi sinh vật trên Trái Đất, không có nước cuộc sống trên Trái Đất không thể tồn tại. Cũng như không khí và ánh sáng, nước không thể thiếu được trong cuộc sống của con người. Trong các khu dân cư, nước phục vụ cho các mục đích sinh hoạt, nâng cao đời sống tinh thần cho người dân. Một ngôi nhà hiện đại, quy mô lớn nhưng không có nước khác nào cơ thể không có máu. Nước còn đóng vai trò rất quan trọng trong sản xuất, phục vụ cho hàng loạt ngành công nghiệp khác nhau. Đối với cây trồng, nước là nhu cầu thiết yếu đồng thời còn có vai trò điều tiết các chế độ nhiệt, ánh sáng, chất dinh dưỡng, vi sinh vật, độ thoáng khí trong đất, đó là những nhân tố quan trọng cho sự phát triển của thực vật. Hiện nay, tổ chức Liên Hiệp Quốc đã thống kê có một phần ba điểm dân cư trên thế giới thiếu nước sạch sinh hoạt, do đó người dân phải dùng đến các nguồn nước nhiễm bẩn. Điều dẫn đến hàng năm có 500 triệu người mắc bệnh và 10 triệu người (chủ yếu là trẻ em) bị chết, 80 % trường hợp mắc bệnh là người dân ở các nước đang phát triển có nguyên nhân từ việc dùng nguồn nước bị ô nhiễm. Vấn đề xử lý nước và cung cấp nước sạch, chống ô nhiễm nguồn nước do tác động của nước thải sinh hoạt và nước thải sản xuất đang là vấn đề đáng quan tâm. Mỗi quốc gia đều có những tiêu chuẩn riêng về nước cấp, trong đó các chỉ tiêu cao thấp khác nhau nhưng nhìn chung các chỉ tiêu này phải đảm bảo an toàn vệ sinh về số lượng vi sinh có trong nước, không có chất độc hại làm ảnh hưởng đến sức khỏe con người, các chỉ tiêu về pH, nồng độ oxy hòa tan, độ đục, độ màu, hàm lượng các kim loại hòa tan, độ cứng, mùi vị… Tiêu chuẩn chung nhất là của Tổ chức sức khỏe thế giới WHO hay của cộng đồng châu Âu. Ngoài ra nước cấp cho công nghiệp bên cạnh các chỉ tiêu chung về nước cấp thì tùy thuộc từng mục đích mà đặt ra những yêu cầu riêng. Các nguồn nước trong tự nhiên ít khi đảm bảo các tiêu chuẩn do tính chất có sẵn của nguồn nước hay bị gây ô nhiễm nên tùy thuộc vào chất lượng nguồn nước và yêu cầu về chất lượng nước mà cần thiết phải có quá trình xử lý nước thích hợp, đảm bảo cung cấp nước có chất lượng tốt và ổn định. CÁC LOẠI NGUỒN NƯỚC SỬ DỤNG LÀM NƯỚC CẤP Để cung cấp nước sạch, có thể khai thác các nguồn nước thiên nhiên (thường gọi là nước thô) từ nước mặt, nước ngầm, nước biển. Theo địa hình và các điều kiện môi trường xung quanh mà các nguồn nước tự nhiên có chất lượng nước khác nhau. Như ở những vùng núi đá vôi, điều kiện phong hóa mạnh, nguồn nước sẽ chứa nhiều ion Ca2+, Mg2+, nước có độ cứng cao, hàm lượng hòa tan lớn… Nước mặt Bao gồm các nguồn nước trong các ao, đầm, hồ chứa, sông, suối. Do kết hợp từ dòng chảy trên bề mặt và thường xuyên tiếp xúc với không khí nên các đặc trưng của nước mặt là: Chứa khí hoà tan đặc biệt là oxy. Chứa nhiều chất rắn lơ lửng, riêng trường hợp nước chứa trong các ao đầm, hồ do xảy ra quá trình lắng cặn nên chất rắn lơ lửng còn lại trong nước có nồng độ tương đối thấp và chủ yếu ở dạng keo. Có hàm lượng chất hữu cơ cao. Có sự hiện diện của nhiều loại tảo. Chứa nhiều vi sinh vật. Nguồn nước mặt tiếp nhận nước thải sinh hoạt thường bị ô nhiễm bởi các chất hữu cơ và vi khuẩn gây bệnh. Nguồn nước tiếp nhận các dòng thải công nghiệp thường bị ô nhiễm bởi các chất độc hại như kim loại nặng, các chất hữu cơ và các chất phóng xạ. Thành phần và chất lượng của nguồn nước mặt chịu ảnh hưởng của các yếu tố tự nhiên, nguồn gốc xuất xứ và tác động của con người trong quá trình khai thác và sử dụng. Nước mặt là nguồn nước tự nhiên mà con người thường sử dụng nhất nhưng cũng là nguồn nước rất dễ bị ô nhiễm. Do đó nguồn nước mặt tự nhiên khó đạt yêu cầu để đưa vào trực tiếp sử dụng trong sinh hoạt hay phục vụ sản xuất mà không qua xử lý. Hàm lượng các chất có hại cao và nhiều vi sinh vât gây bệnh cho con người trong nguồn nước mặt nên nhất thiết phải có sự quản lý nguồn nước, giám định chất lượng nước, kiểm tra các thành phần hóa học, lý học, mức độ nhiễm phóng xạ thường xuyên. Bảng 2.1 - Thành phần các chất gây nhiễm bẩn nước mặt Chất rắn lơ lửng d > 10-4 mm Các chất keo d = 10-4 ¸ 10-6 mm Các chất hòa tan d < 10-6 mm Đất sét Cát Keo Fe(OH)3 Các chất thải hữu cơ, vi sinh vật Tảo Đất sét Protein Silicat SiO2 Chất thải sinh hoạt hữu cơ Cao phân tử hữu cơ Các ion K+, Na2+, Ca2+, Mg2+, Cl-, SO42+, PO43+ Các chất khí CO2, O2, N2, CH4, H2S… Các chất hữu cơ Các chất mùn ( Nguồn: Xử lý nước thiên nhiên cấp cho sinh họat và công nghiệp-Trịnh Xuân Lai) Tổ chức thế giới đưa ra một số nguồn ô nhiễm chính trong nước mặt như sau Nước nhiễm bẩn do vi trùng, virus và các chất hữu cơ gây bệnh. Nguồn nhiễm bẩn này có trong các chất thải của người và động vật, trực tiếp hay gián tiếp đưa vào nguồn nước. Hậu quả là các bệnh truyền nhiễm như tả, thương hàn, lỵ… sẽ lây qua môi trường nước ảnh hưởng đến sức khỏe cộng đồng. Nguồn ô nhiễm là các chất hữu cơ phân hủy từ động vật và các chất thải trong nông nghiệp. Các chất này không trực tiếp gây bệnh nhưng là môi trường tốt cho các vi sinh vật gây bệnh hoạt động. Đó là lý do bệnh tật dễ lây lan qua môi trường nước. Nguồn nước bị nhiễm bẩn do chất thải công nghiệp, chất thải rắn có chứa các chất độc hại của các cơ sở công nghiệp như phenol, cyanur, crom, cadimi, chì, … Các chất này tích tụ dần trong nguồn nước và gây ra các tác hại lâu dài. Nguồn ô nhiễm dầu mỡ và các sản phẩm từ dầu mỏ trong quá trình khai thác, sản xuất và vận chuyển làm ô nhiễm nặng nguồn nước và gây trở ngại lớn trong công nghệ xử lý nước. Nguồn ô nhiễm do các chất tẩy rửa tổng hợp được sử dụng và thải ra trong sinh hoạt và công nghiệp tạo ra lượng lớn các chất hữu cơ không có khả năng phân hủy sinh học cũng gây ảnh hưởng ô nhiễm đến nguồn nước mặt. Tóm lại, các yếu tố địa hình, thời tiết là yếu tố khách quan gây ảnh hưởng đến chất lượng nước mặt; còn xét đến một yếu tố khác chủ quan hơn là các tác động của con người trực tiếp hay gián tiếp vào quá trình gây ô nhiễm môi trường nước mặt. Nước ngầm Được khai thác từ các tầng chứa nước dưới đất, chất lượng nước ngầm phụ thuộc vào thành phần khoáng hoá và cấu trúc địa tầng mà nước thấm qua. Do vậy nước chảy qua các địa tầng chứa cát và granit thường có tính axit và chứa ít chất khoáng. Khi nước ngầm chảy qua địa tầng chứa đá vôi thì nước thường có độ cứng và độ kiềm hydrocacbonat khá cao. Ngoài ra đặc trưng chung của nước ngầm là: Độ đục thấp. Nhiệt độ và thành phần hoá học tương đối ổn định. Không có oxy nhưng có thể chứa nhiều khí như: CO2, H2S, … Chứa nhiều khoáng chất hoà tan chủ yếu là sắt, mangan, canxi, magie, flo… Không có hiện diện của vi sinh vật. Nước ngầm ít chịu tác động của con người hơn so với nước mặt do đó nước ngầm thường có chất lượng tốt hơn. Thành phần đáng quan tâm của nước ngầm là sự có mặt của các chất hòa tan do ảnh hưởng của điều kiện địa tầng, các quá trình phong hóa và sinh hóa trong khu vực. Những vùng có nhiều chất bẩn, điều kiện phong hóa tốt và lượng mưa lớn thì nước ngầm dễ bị ô nhiễm bởi các khoáng chất hòa tan và các chất hữu cơ. Trong nước ngầm hầu như không có các hạt keo hay các hạt lơ lửng, các chỉ tiêu vi sinh cũng tốt hơn so với nước mặt. Ngoài ra nước ngầm không chứa rong tảo là những nguồn rất dễ gây ô nhiễm nước. Bảng 2.2 - Các đặc tính của nước mặt và nước ngầm Đặc tính Nước mặt Nước ngầm Nhiệt độ Thay đổi theo mùa Tương đối ổn định Chất khoáng hòa tan Thay đổi theo chất lượng đất, lượng mưa Ít thay đổi, cao hơn so với nước mặt ở cùng một vùng Fe2+ và Mn2+ Rất thấp (trừ dưới đáy hồ) Thường xuyên có Khí CO2 hòa tan Thường rất thấp hoặc không có Nồng độ cao NH4+ Xuất hiện ở những vùng nước nhiễm bẩn Thường xuyên có mặt SiO2 Thường có ở nồng độ trung bình Thường có ở nồng độ cao Nitrat Thường thấp Thường có ở nồng độ cao do sự phân hủy hóa học Vi sinh vật Vi trùng (nhiều loại gây bệnh), virus các loại và tảo Các vi khuẩn do sắt gây ra thường xuất hiện ( Nguồn: Xử lý nước thiên nhiên cấp cho sinh họat và công nghiệp-Trịnh Xuân Lai) Bản chất địa chất có ảnh hưởng lớn đến thành phần hóa học của nước ngầm, nước luôn tiếp xúc với đất trong trạng thái bị giữ lại hay lưu thông trong đất, nó tạo nên sự cân bằng giữa thành phần của nước và đất. Nước chảy dưới lớp đất cát hay granite là axit và ít muối khoáng. Nước chảy trong đất chứa canxi là hydrocacbonat canxi. Tại những khu vực được bảo vệ tốt, ít có nguồn thải nhiễm bẩn, nước ngầm nói chung được đảm bảo về mặt vệ sinh và có chất lượng khá ổn định. Người ta chia nước ngầm ra hai loại khác nhau: Nước ngầm hiếu khí (có oxy): thông thường loại này có chất lượng tốt, có trường hợp loại này không cần xử lý mà có thể cấp trực tiếp cho người tiêu dùng. Trong nước có oxy sẽ không có các chất khử như H2S, CH4, NH4… Nước ngầm yếm khí (không có oxy): trong quá trình nước thấm qua đất đá oxy bị tiêu thụ, lượng oxy hòa tan tiêu thụ hết, các chất hòa tan như Fe2+, Mn2+ sẽ được tạo thành. Nước ngầm có thể chứa Ca2+ với nồng độ cao cùng với sự có mặt của ion Mg2+ sẽ tạo nên độ cứng cho nước. Ngoài ra trong nước còn chứa các ion như Na2+, Fe2+, Mn2+, NH4+, HCO3-, SO42-, Cl-,… Đặc tính chung về thành phần, tính chất nước ngầm là nước có độ đục thấp, nhiệt độ, tính chất ít thay đổi và không có oxy hòa tan. Các lớp nước trong môi trường khép kín là chủ yếu, thành phần nước có thể thay đổi đột ngột với sự thay đổi độ đục và ô nhiễm khác nhau. Những thay đổi này liên quan đến sự thay đổi của lưu lượng của lớp nước sinh ra do nước mưa. Ngoài ra một tính chất của nước ngầm là thường không có mặt của vi sinh vật, vi khuẩn gây bệnh. Nước mưa Nước mưa có thể xem như nước cất tự nhiên nhưng không hoàn toàn tinh khiết bởi vì nước mưa có thể bị ô nhiễm bởi khí, bụi, và thậm chí cả vi khuẩn có trong không khí. Khi rơi xuống, nước mưa tiếp tục bị ô nhiễm do tiếp xúc với các vật thể khác nhau. Hơi nước gặp không khí chứa nhiều khí oxit nitơ hay oxit lưu huỳnh sẽ tạo nên các trận mưa axit. Hệ thống thu gom nước mưa dùng cho mục đích sinh hoạt gồm hệ thống mái, máng thu gom dẫn về bể chứa. Nước mưa có thể dự trữ trong các bể chứa có mái che để dùng quanh năm. CÁC CHỈ TIÊU VỀ NƯỚC CẤP Chỉ tiêu vật lý Nhiệt độ (0C, 0K) Nhiệt độ của nguồn nước là một đại lượng phụ thuộc vào điều kiện môi trường và khí hậu. Nhiệt độ của nước có ảnh hưởng trực tiếp đến quá trình xử lí nước. Sự thay đổi nhiệt độ của nước phụ thuộc vào từng loại nguồn nước. Nhiệt độ của nguồn nước mặt dao động rất lớn (từ 4 ¸ 400C) phụ thuộc vào thời tiết và độ sâu nguồn nước. Nước ngầm có nhiệt độ tương đối ổn định (từ 17 ¸ 270C). Hàm lượng cặn không tan (mg/L) Được xác định bằng cách lọc một đơn vị thể tích nước nguồn qua giấy lọc, rồi đem sấy khô ở nhiệt độ (105 ¸ 1100C). Hàm lượng cặn của nước ngầm thường nhỏ (30 ¸ 50 mg/l), chủ yếu do các hạt mịn trong nước gây ra. Hàm lượng cặn của nước sông dao động rất lớn (20 ¸ 5.000 mg/l), có khi lên tới (30.000 mg/l). Cùng một nguồn nước, hàm lượng cặn dao động theo mùa, mùa khô nhỏ, mùa lũ lớn. Cặn có trong nước sông là do các hạt sét, cát, bùn bị dòng nước xói rửa mang theo và các chất hữu cơ nguồn gốc động thực vật mục nát hoà tan trong nước. Hàm lượng cặn là một trong những chỉ tiêu cơ bản để chọn biện pháp xử lí đối với các nguồn nước mặt. Hàm lượng cặn của nước nguồn càng cao thì việc xử lí càng tốn kém và phức tạp. Độ màu (Pt - Co) Được xác định theo phương pháp so sánh với thang màu coban. Độ màu của nước bị gây bởi các hợp chất hữu cơ, các hợp chất keo sắt, nước thải công nghiệp hoặc do sự phát triển của rong, rêu, tảo. Thường nước hồ, ao có độ màu cao. Mùi vị Nước có mùi là do trong nước có các chất khí, các muối khoáng hoà tan, các hợp chất hữu cơ và vi trùng, nước thải công nghiệp chảy vào, các hoá chất hoà tan… Nước có thể có mùi bùn, mùi mốc, mùi tanh, mùi cỏ lá, mùi clo, mùi phenol, … Vị mặn, vị chua, vị chát, vị đắng, … Độ đục (NTU) Độ đục của nước đặc trưng cho các tạp chất phân tán dạng hữu cơ hay vô cơ không hòa tan hay keo có nguồn gốc khác nhau. Nhuyên nhân gây ra nước mặt bị đục là do sự tồn tại của các loại bùn, axit silic, hydroxit sắt, hydroxit nhôm, các loại keo hữu cơ, vi sinh vật và phù du thực vật ở trong nước. Trong nước ngầm thì độ đục đặc trưng cho sự tồn tại các khoáng chất không hòa tan hay các hợp chất hữu cơ từ nước thải xâm nhập vào đất. Độ đục thường đo bằng máy so màu quang học dựa trên cơ sở sự thay đổi cường độ ánh sáng khi đi qua lớp nước mẫu. Đơn vị của độ đục xác định theo phương pháp này là NTU (Nepheometric Turbidity Unit). Chỉ tiêu hóa học Độ pH pH là chỉ số đặc trưng cho nồng độ ion H+ có trong dung dịch, thường biểu thị cho tính axit hay tính kiềm của nước. Tính chất của nước được xác định theo các giá trị khác nhau của pH pH = 7 nước có tính trung bình. pH < 7 nước có tính acid. pH > 7 nước có tính kiềm. Độ pH trong nước có ý nghĩa quan trọng trong quá trình lý hóa khi xử lý nước bằng hóa chất. Quá trình chỉ có hiệu quả tối ưu khi ở một khoảng pH nhất định trong những điều kiện nhất định. Độ cứng Là đại lượng biểu thị hàm lượng các muối của canxi và magie có trong nước. Có thể phân biệt thành 03 loại độ cứng: độ cứng tạm thời, độ cứng vĩnh cửu và độ cứng toàn phần. Độ cứng toàn phần biểu thị tổng hàm lượng các muối cacbonat và bicacbonat của canxi và magie có trong nước. Độ cứng toàn phần là tổng của hai loại độ cứng trên. Nước có độ cứng cao gây trở ngại cho sinh hoạt và sản xuất: giặt quần áo tốn xà phòng, nấu thức ăn lâu chín, gây đóng cặn nồi hơi, giảm chất lượng sản phẩm … Độ oxy hóa (mg/l O2 hay KMnO4) Là lượng oxy cần thiết để oxy hoá hết các hợp chất hữu cơ có trong nước. Chỉ tiêu oxy hoá là đại lượng để đánh giá sơ bộ mức độ nhiễm bẩn của nguồn nước. Độ oxy hoá của nguồn nước càng cao, chứng tỏ nước bị nhiễm bẩn và chứa nhiều vi trùng. Các hợp chất Nitơ Quá trình phân hủy các chất hữu cơ tạo ra amoniac, nitric, nitrat trong tự nhiên, trong các chất thải, trong các nguồn phân bón mà con người trực tiếp hay gián tiếp đưa vào nguồn nước. Do đó, các hợp chất này thường được xem là những chất chỉ thị dùng để nhận biết mức độ nhiễm bẩn của nguồn nước. Tùy theo mức độ có mặt của từng loại hợp chất nitơ mà ta có thể biết mức độ và thời gian nguồn nước bị ô nhiễm. Khi nước mới bị ô nhiễm do phân bón hay nước thải, trong nguồn gây ô nhiễm chủ yếu là NH4 (nước nguy hiểm). Nước chứa chủ yếu NO2- thì nguồn nước đã bị ô nhiễm một thời gian dài hơn (nước ít nguy hiểm hơn). Nước chứa chủ yếu là NO3- thì quá trình oxy hóa đã kết thúc (nước ít nguy hiểm). Nồng độ nitrat cao là môi trường dinh dưỡng rất tốt cho tảo, rong phát triển gây ảnh hưởng đến chất lượng nước dùng cho sinh hoạt. Nếu dùng nước uống có hàm lượng nitrat cao có thể ảnh hưởng đến máu, thường gây bệnh xanh xao ở trẻ em và có thể dẫn đến tử vong. Các hợp chất photpho Trong nước tự nhiên các hợp chất thường gặp nhất là photphat, khi nguồn nước bị nhiễm bẩn bởi rác và hợp chất hữu cơ trong quá trình phân hủy, giải phóng ion PO43- có thể tồn tại dưới dạng H3PO43-, HPO43-, PO43-. Photphat không thuộc loại độc hại đối với con người nhưng sự tồn tại của chất này với hàm lượng cao trong nước sẽ gây cản trở cho quá trình xử lý, đặc biệt là hoạt động của các bể lắng. Đối với những nguồn nước có hàm lượng chất hữu cơ cao, nitrat, photphat cao, các bông cặn tạo thành đám nổi trên mặt nước, nhất là lúc trời nắng trong ngày. Hàm lượng sắt (mg/l) Sắt tồn tại trong nước dưới dạng sắt (II) hoặc sắt (III). Trong nước ngầm, sắt thường tồn tại dưới dạng sắt (II) hoà tan của các muối bicacbonat, sunfat, clorua, đôi khi dưới dạng keo của axit humic hoặc keo silic. Khi tiếp xúc với oxy hoặc các chất oxy hoá, sắt (II) bị oxy hoá thành sắt (III) và kết tủa bông cặn Fe(OH)3 có màu nâu đỏ. Nước ngầm thường có hàm lượng sắt cao, đôi khi lên tới 30 mg/l hoặc có thể còn cao hơn nữa. Nước mặt chứa sắt (III) ở dạng keo hữu cơ hoặc cặn huyền phù, thường có hàm lượng không cao và có thể khử sắt kết hợp với công nghệ khử đục. Việc tiến hành khử sắt chủ yếu đối với các nguồn nước ngầm. Khi trong nước có hàm lượng sắt > 0,5 mg/l, nước có mùi tanh khó chịu, làm vàng quần áo khi giặt, làm hư hỏng sản phẩm của ngành dệt, giấy, phim ảnh, đồ hộp và làm giảm tiết diện vận chuyển nước của đường ống. Hàm lượng mangan (mg/l) Mangan thường được gặp trong nước nguồn ở dạng mangan (II), nhưng với hàm lượng nhỏ hơn sắt rất nhiều. Tuy vậy với hàm lượng mangan > 0,05 mg/l đã gây ra các tác hại cho việc sử dụng và vận chuyển nước như sắt. Công nghệ khử mangan thường kết hợp với khử sắt trong nước. Các chất khí hòa tan (mg/l) Các chất khí hoà O2, CO2, H2S trong nước thiên nhiên dao động rất lớn. Khí H2S là sản phẩm của quá trình phân huỷ các chất hữu cơ, phân rác. Khi trong nước có H2S làm nước có mùi trứng thối khó chịu và ăn mòn kim loại. Hàm lượng O2 hoà tan trong nước phụ thuộc vào nhiệt độ, áp suất, đặc tính của nguồn nước. Các nguồn nước mặt thường có hàm lượng oxy hoà tan cao do có bề mặt thoáng tiếp xúc trực tiếp với không khí. Nước ngầm có hàm lượng oxy hoà tan rất thấp hoặc không có, do các phản ứng oxy hoá khử xảy ra trong lòng đất đã tiêu hao hết oxy. Khí CO2 hoà tan đóng vai trò quyết định trong sự ổn định của nước thiên nhiên. Trong kỹ thuật xử lý nước, sự ổn định của nước có vai trò rất quan trọng. Việc đánh giá độ ổn định trong sự ổn định nước được thực hiện bằng cách xác định hàm lượng CO2 cân bằng và CO2 tự do. Lượng CO2 cân bằng là lượng CO2 đúng bằng lượng ion HCO3- cùng tồn tại trong nước. Nếu trong nước có lượng CO2 hoà tan vượt quá lượng CO2 cân bằng, thì nước mất ổn định và sẽ gây ăn mòn bêtông. Clorua (Cl-) Clorua làm cho nước có vị mặn, ion này thâm nhập vào nước qua sự hòa tan các muối khoáng hay bị ảnh hưởng từ quá trình nhiễm mặn các tầng chứa nước ngầm hay ở các đoạn sông gần biển. Việc dùng nước có hàm lượng clorua cao có thể gây ra các bệnh về thận cho con người. Ngoài ra nước có chứa nhiều clorua có tính xâm thực đối với bêtông. Các kim loại nặng có độc tính cao Asen là kim loại có thể tồn tại dưới dạng hợp chất vô cơ và hữu cơ. Trong nước asen thường ở dạng asenic hay asenat, các hợp chất asenmetyl có trong môi trường do chuyển hóa sinh học. Asen có khả năng gây ung thư biểu bì da, phế quản, phổi và các xoang… Crom có trong nguồn nước tự nhiên là do hoạt động nhân tạo và tự nhiên (phong hóa). Hợp chất Cr+6 là chất oxy hóa mạnh và độc. Các hợp chất của Cr+6 dễ gây viêm loét da, xuất hiện mụn cơm, viêm gan, viêm thận, ung thư phổi... Thủy ngân còn có trong nước mặt và nước ngầm ở dạng vô cơ. Thủy ngân vô cơ tác động chủ yếu đến thận, trong khi đó metyl thủy ngân ảnh hưởng chính đến hệ thần kinh trung ương. Chỉ tiêu vi sinh Vi trùng gây bệnh có trong nước là do sự nhiễm bẩn rác, phân người và động vật. Sự có 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 tùy thuộc vào mức độ nhiễm bẩn. Rong tảo phát triển trong nước làm nước bị nhiễm bẩn hữu cơ và làm cho nước có màu xanh. Nước mặt có nhiều loại rong tảo sinh sống trong đó loài gây hại chủ yếu và khó loại trừ là nhóm tảo diệp lục và tảo đơn bào. Hai loại tảo này khi phát triển trong đường ống có thể gây tắc nghẽn đường ống đồng thời làm cho nước có tính ăn mòn do quá trình hô hấp thải ra khí cacbonic. TỔNG QUAN VỀ CÁC QUÁ TRÌNH XỬ LÝ NƯỚC Trong quá trình xử lí nước cấp, cần phải thực hiện các biện pháp như sau: Biện pháp cơ học: dùng các công trình và thiết bị làm sạch như: song chắn rác, lưới chắn rác, bể lắng, bể lọc. Biện pháp hoá học: dùng hoá chất cho vào nước để xử lí nước như: dùng phèn làm chất keo tụ, dùng vôi kiềm hoá nước, cho Clo vào nước để khử trùng. Biện pháp lí học: dùng các tia vật lí để khử trùng nước như tia tử ngoại, sóng siêu âm. Điện phân nước biển để khử muối. Khử khí CO2 hoà tan trong nước bằng phương pháp làm thoáng. Trong ba biện pháp xử lí nêu ra trên đây thì biện pháp cơ học là biện pháp xử lí nước cơ bản nhất. Có thể dùng biện pháp cơ học để xử lí nước một cách độc lập hoặc kết hợp với các biện pháp hoá học và lý học để rút ngắn thời gian và nâng cao hiệu quả xử lí nước. Trong thực tế để đạt được mục đích xử lí một nguồn nước nào đó một cách kinh tế và hiệu quả nhất phải thực hiện quá trình xử lí bằng việc kết hợp của nhiều phương pháp. Hồ chứa và lắng sơ bộ Chức năng của hồ chứa và lắng sơ bộ nước thô (nước mặt) là tạo điều kiện thuận lợi cho các quá trình tự làm sạch như: lắng bớt cặn lơ lửng, giảm lượng vi trùng do tác động của các điều kiện môi trường, thực hiện các phản ứng oxy hóa do tác dụng của oxy hòa tan trong nước, và điều hòa lưu lượng giữa dòng chảy từ nguồn vào và lưu lượng tiêu thụ do trạm bơm nước thô bơm. Song chắn rác và lưới chắn Được đặt ở cửa dẫn nước vào công trình thu làm nhiệm vụ loại trừ vật nổi, vật trôi lơ lửng trong dòng nước để bảo vệ các thiết bị và nâng cao hiệu quả làm sạch của các công trình xử lý. Quá trình làm thoáng Đây là giai đoạn trong dây chuyền công nghệ xử lý nước có nhiệm vụ hòa tan oxy từ không khí vào nước để oxy hóa sắt, mangan hóa trị (II) thành sắt (III) và mangan (IV) tạo thành các hợp chất Fe(OH)3, Mn(OH)4 kết tủa để lắng và đưa ra khỏi nước bằng quá trình lắng, lọc. Ngoài ra quá trình làm thoáng còn làm tăng hàm lượng oxy hòa tan trong nước để thực hiện dễ dàng các quá trình oxy hóa chất hữu cơ trong quá trình khử mùi và màu của nước. Có hai phương pháp làm thoáng Đưa nước vào trong không khí: cho nước phun thành tia hay thành màng mỏng trong không khí ở các dàn làm thoáng tự nhiên hay trong các thùng kín rồi thổi không khí vào thùng như các giàn làm thoáng cưỡng bức. Đưa không khí vào trong nước: dẫn và phân phối không khí nén thành các bọt nhỏ theo giàn phân phối đặt ở đáy bể chứa nước, các bọt khí nổi lên, nước được làm thoáng. Trong kĩ thuật xử lý nước thường người ta áp dụng các giàn làm thoáng theo phương pháp đầu tiên và các thiết bị làm thoáng hỗn hợp giữa hai phương pháp trên: làm thoáng bằng máng tràn nhiều bậc và phun trên mặt nước. Đầu tiên tia nước tiếp xúc với không khí sau khi chạm mặt tia nước kéo theo bọt khí đi sâu vào khối nước trong bể tạo thành các bọt khí nhỏ nổi lên. Clo hóa sơ bộ Là quá trình cho clo vào nước trong giai đoạn trước khi nước vào bể lắng và bể lọc, tác dụng của quá trình này là Kéo dài thời gian tiếp xúc để tiệt trùng khi nguồn nước bị nhiễm bẩn. Oxy hóa sắt hòa tan ở dạng hợp chất hữu cơ, oxy hóa mangan hòa tan để tạo thành các kết tủa tương ứng. Oxy hóa các chất hữu cơ để khử màu. Trung hòa amoniac thành cloramin có tính chất tiệt trùng kéo dài. Ngoài ra Clo hóa sơ bộ còn có tác dụng ngăn chặn sự phát triển của rong rêu trong bể phản ứng tạo bông cặn và bể lắng, phá hủy tế bào của các vi sinh sản ra các chất nhầy nhớt trên mặt bể lọc làm tăng thời gian của chu kỳ lọc… Quá trình khuấy trộn hóa chất Mục đích là tạo ra điều kiện phân tán nhanh và đều hóa chất vào toàn bộ khối lượng nước cần xử lý vì phản ứng thủy phân tạo nhân keo tụ diễn ra rất nhanh, nếu không trộn đều và trộn kéo dài thì sẽ không tạo ra được các nhân keo tụ đủ, chắc, và đều trong thể tích nước, hiệu quả lắng sẽ kém và tiêu tốn hóa chất nhiều hơn. Quá trình keo tụ và phản ứng tạo bông cặn Keo tụ và tạo bông cặn là quá trình tạo ra các tác nhân có khả năng kết dính các chất làm bẩn nước ở dạng hòa tan hay lơ lửng thành các bông cặn có khả năng lắng được trong các bể lắng hay kết dính trên bề mặt của lớp vật liệu lọc với tốc độ nhanh và kinh tế nhất. Trong kĩ thuật xử lý nước thường dùng phèn nhôm Al2(SO4)3 hay phèn sắt FeCl3, Fe2(SO4)3 và FeSO4. Quá trình sản xuất, pha chế định lượng phèn nhôm thường đơn giản hơn đối với phèn sắt nên tuy phèn sắt hiệu quả cao hơn nhưng vẫn ít được sử dụng. Hiệu quả của quá trình tạo bông cặn phụ thuộc vào cường độ và thời gian khuấy trộn để các nhân keo tụ và cặn bẩn va chạm và dính kết vào nhau. Để tăng hiệu quả cho quá trình tạo bông cặn người ta thường cho polyme được gọi là chất trợ lắng vào bể phản ứng tạo bông. Polyme sẽ tạo liên kết lưới anion nếu trong nước thiếu các ion đối như SO42-, nếu trong nước có thành phần ion và độ kiềm thỏa mãn thì điều kiện keo tụ thì polyme sẽ tạo ra liên kết trung tính. Quá trình lắng Đây là quá trình làm giảm hàm lượng cặn lơ lửng trong nước nguồn bằng các biện pháp Lắng trọng lực trong các bể lắng khi đó các hạt cặn có tỉ trọng lớn hơn sẽ lắng xuống đáy bể. Lực li tâm sẽ tác dụng vào các hạt cặn trong bể lắng li tâm và cyclon thủy lực làm các hạt cặn lắng xuống. Lực đẩy nổi do các hạt khí dính bám vào các hạt cặn ở các bể tuyển nổi. Cùng với việc lắng cặn, quá trình lắng còn làm giảm được 90 ¸ 95% vi trùng có trong nước (vi trùng luôn bị hấp thụ và dính bám vào các hạt bông cặn trong quá trình lắng). Có ba loại cặn thường được xử lý trong quá trình lắng như sau Lắng các hạt cặn phân tán riêng rẽ: trong quá trình lắng không thay đổi hình dáng, độ lớn, tỷ trọng. Trong quá trình xử lý nước ta không pha phèn nên công trình lắng thường có tên gọi là lắng sơ bộ. Lắng các hạt ở dạng keo phân tán: thường được gọi là lắng cặn đã được pha phèn. Trong quá trình lắng các hạt cặn có khả năng kết dính với nhau thành bông cặn lớn khi đủ trọng lực sẽ lắng xuống, ngược lại các bông cặn có thể bị vỡ thành các hạt cặn nhỏ, do đó trong khi lắng các bông cặn có thể bị thay đổi kích thước, hình dạng, tỷ trọng. Lắng các hạt cặn đã đánh phèn: các hạt có khả năng kết dính với nhau nhưng nồng độ lớn hơn (thường lớn hơn 1000 mg/l), các bông cặn này tạo thành lớp mây cặn liên kết với nhau và dính kết để giữ lại các hạt cặn bé phân tán trong nước. Hiệu quả lắng phụ thuộc rất nhiều vào kết quả làm việc của bể tạo bông cặn, trong bể tạo bông tạo ra các hạt cặn to, bền, chắc và càng nặng thì hiệu quả lắng càng cao. Nhiệt độ nước càng cao, độ nhớt càng nhỏ, sức cản của nước đối với các hạt cặn càng giảm làm tăng hiệu quả của quá trình lắng. Hiệu quả lắng tăng lên 2 ¸ 3 lần khi nhiệt độ nước tăng 1000C. Thời gian lưu nước trong bể lắng cũng 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 thường phải đạt từ 70 – 80% thời gian lưu nước trong bể theo tính toán. Nếu để cho bể lắng có vùng nước chết, vùng chảy quá nhanh hiệu quả lắng sẽ giảm đi rất nhiều. Vận tốc dòng nước trong bể lắng không được lớn hơn trị số vận tốc xoáy và tải cặn đã lắng lơ lửng trở lại dòng nước. Quá trình lọc Quá trình lọc là cho nước đi qua lớp vật liệu lọc với một chiều dày nhất định đủ để giữ lại trên bề mặt hoặc giữa các khe hở của lớp vật liệu lọc hạt cặn và vi trùng có trong nước. Sau một thời gian dài làm việc, lớp vật liệu lọc bị khít lại làm giảm tốc độ lọc. Để khôi phục lại khả năng làm việc của bể lọc phải thổi rửa bể lọc bằng nước hoặc gió hoặc gió kết hợp nước để loại bỏ cặn bẩn ra khỏi lớp vật liệu lọc. Trong dây chuyền xử lý nước cấp cho sinh hoạt, lọc là giai đoạn cuối cùng để làm trong nước triệt để. Hàm lượng cặn còn lại trong nước sau khi qua lọc phải đạt tiêu chuẩn cho phép (nhỏ hơn hoặc bằng 3 mg/l). Để thực hiện quá trình lọc nước có thể sử dụng một số loại bể có nguyên tắc làm việc, cấu tạo lớp vật liệu lọc và thông số vận hành khác nhau; cơ bản có thể chia ra các loại bể lọc sau Theo tốc độ lọc Bể lọc chậm: có tốc độ lọc 0.1 ¸ 0.5 m/h. Bể lọc nhanh: có tốc độ lọc 5 ¸ 15 m/h. Bể lọc cao tốc: có tốc độ lọc 36 ¸ 100 m/h. Theo chế độ dòng chảy Bể lọc trọng lực: bể lọc hở, không áp. Bể lọc áp lực: bể lọc kín, quá trình lọc xảy ra nhờ áp lực nước phía trên lớp vật liệu lọc. Theo chiều dòng chảy Bể lọc xuôi: là bể lọc cho nước chảy qua lớp vật liệu lọc từ trên xuống dưới như bể lọc chậm, bể lọc nhanh phổ thông… Bể lọc ngược: là bể lọc có chiều nước chảy qua lớp vật liệu lọc là từ dưới lên trên như bể lọc tiếp xúc… Bể lọc hai chiều: nước chảy qua lớp vật liệu lọc theo cả hai chiều từ trên xuống và từ dưới lên, nước được thu ở tầng giữa như bể lọc AKX… Theo số lượng lớp vật liệu lọc: bể lọc có 01 lớp vật liệu lọc hay 02 lớp vật liệu lọc hoặc nhiều hơn. Theo cỡ hạt vật liệu lọc Bể lọc có hạt cỡ nhỏ: d < 0.4 mm. Bể lọc có hạt cỡ vừa: d = 0.4 ¸ 0.8 mm. Bể lọc có hạt cỡ lớn: d > 0.8 mm. Theo cấu tạo lớp vật liệu lọc Bể lọc có vật liệu lọc dạng hạt Bể lọc lưới: nước đi qua lưới lọc kim loại hoặc vật liệu lọc dạng xốp. Bể lọc có màng lọc: nước đi qua màng lọc được tạo thành trên bề mặt lưới đỡ hay lớp vật liệu rỗng. Vật liệu lọc là bộ phận cơ bản của bể lọc, nó đem lại hiệu quả làm việc và tính kinh tế của quá trình lọc. Vật liệu lọc hiện nay được dùng phổ biến là cát thạch anh tự nhiên. Ngoài ra cón có thể sử dụng một số vật liệu khác như cát thạch anh nghiền, đá hoa nghiền, than antraxit, polyme… Các vật liệu lọc cần phải thỏa mãn các yêu cầu về thành phần cấp phối tích hợp, đảm bảo đồng nhất, có độ bền cơ học cao, ổn định về hóa học. Ngoài ra trong quá trình lọc người ta còn dùng thêm than hoạt tính như là một hoặc nhiều lớp vật liệu lọc để hấp thụ chất gây mùi và màu của nước. Các bột than hoạt tính có bề mặt hoạt tính rất lớn, chúng có khả năng hấp thụ các phân tử khí và các chất ở dạng lỏng hòa tan trong nước. Flo hóa Khi cấp nước cho sinh hoạt và ăn uống có hàm lượng flo < 0.5 mg/l thì cần phải thêm flo vào nước. Để flo hóa có thể dùng các hóa chất như sau: silic florua natri, florua natri, silic florua amoni… Khử trùng nước Là khâu bắt buộc trong quá trình xử lý nước cấp cho sinh hoạt và ăn uống. Sau các quá trình xử lý, nhất là sau khi nước qua lọc thì phần lớn các vi trùng đã bị giữ lại, song để tiêu diệt hoàn toàn các vi trùng gây bệnh thì cần phải tiến hành khử trùng nước. Có rất nhiều biện pháp khử trùng nước hiệu quả như dùng các chất oxy hóa mạnh, các tia vật lý, siêu âm, dùng nhiệt hoặc các ion kim loại nặng… Hiện nay ở Việt Nam đang sử dụng phổ biến nhất là phương pháp khử trùng bằng các chất oxy hóa mạnh (sử dụng phổ biến là clo và các hợp chất của clo vì giá thành thấp, dễ sử dụng, vận hành và quản lý đơn giản). Ổn định nước Là quá trình khử tính xâm thực của nước đồng thời cấy lên mặt trong thành ống lớp màng bảo vệ để cách ly không cho nước tiếp xúc trực tiếp với vật liệu làm ống. Tác dụng của lớp màng bảo vệ này là để chống gỉ cho ống thép và các phụ tùng trên đường ống. Hóa chất thường dùng để ổn định nước là hexametephotphat, silicat natri, soda, vôi… Làm mềm nước Làm mềm nước tức là khử độ cứng trong nước (khử các muối Ca, Mg có trong nước). Nước cấp cho một số lĩnh vực công nghiệp như dệt, sợi nhân tạo, hóa chất, chất dẻo, giấy… và cấp cho các loại nồi hơi thì cần phải làm mềm nước. Các phương pháp làm mềm nước phổ biến là: phương pháp nhiệt, phương pháp hóa học, phương pháp trao đổi ion. Chương 3: ĐỀ XUẤT CÔNG NGHỆ XỬ LÝ NƯỚC CẤP CHO HUYỆN TÁNH LINH-TỈNH BÌNH THUẬN 3.1 Tính chất nguồn nước cấp và tiêu chuẩn cấp nước 3.2 Đề xuất – phân tích công nghệ xử lý 3.3 Thuyết minh công nghệ xử lý 3.1. TÍNH CHẤT NGUỒN NƯỚC CẤP VÀ TIÊU CHUẨN CẤP NƯỚC Hiện trạng nguồn nước mặt Sông La Ngà là tên một con sông ở miền Đông Nam Bộ, Việt Nam, là phụ lưu cấp I của sông Đồng Nai. Sông La Ngà bắt nguồn từ cao nguyên Di Linh ven khu vực thuộc thị xã Bảo Lộc thuộc tỉnh Lâm Đồng, chảy qua các tỉnh Lâm Đồng, Bình Thuận, Đồng Nai với chiều dài trên 272 km và lưu vực 4.710 km² rồi đổ vào hồ Trị An. Ở thượng nguồn sông La Ngà là hợp lưu của hệ thống nhiều sông suối nhỏ, nhưng về tổng thể có thể coi là ba sông nhánh bắt nguồn từ phía tây, đông bắc và đông thị xã Bảo Lộc. Chúng hợp lưu ở phía nam thị xã Bảo Lộc, theo đường chim bay khoảng 7 km. Từ đây sông La Ngà chảy ngoằn ngoèo theo hướng bắc tây bắc-đông đông nam trên chiều dài khoảng 30 km tới hồ chứa nước cho nhà máy thủy điện Hàm Thuận công suất 300 MW của cụm nhà máy thủy điện Hàm Thuận-Đa Mi nằm trên địa phận hai tỉnh Lâm Đồng và Bình Thuận. Từ hồ chứa nước này sông La Ngà tách làm hai nhánh, một nhánh chảy theo hướng đông bắc-tây nam để dẫn nước tới hồ chứa nước cho nhà máy thủy điện Đa Mi công suất 175 MW (ở phía tây tây nam hồ chứa nước của nhà máy thủy điện Hàm Thuận). Nhánh phía đông chảy vòng thúng rồi hợp lưu với nhánh thoát nước của nhà máy thủy điện Đa Mi trong địa phận huyện Tánh Linh tỉnh Bình Thuận. Sau đó sông La Ngà đổi hướng thành đông nam-tây bắc tới ranh giới với tỉnh Đồng Nai. Ở Bình Thuận sông La Ngà đi qua huyện Đức Linh với diện tích đất tự nhiên 535 km2, huyện Tánh Linh với diện tích đất tự nhiên 954km2, với chiều dài qua huyện Tánh Linh là 24km và một phần huyện Hàm Thuận Bắc (lưu vực suối Đan Sách của sông La Ngà với diện tích đất tự nhiên khoảng 150 km2). Như vậy tổng diện tích đất tự nhiên của lưu vực sông La Ngà tại Bình Thuận là 1.639 km2. Nước sông La Ngà được đánh giá là nguồn nước tốt nhất trong khu vực, có lưu lượng lớn, chất lượng ổn định và tương đối ít bị ô nhiễm. Thuận lợi hơn là được Bộ Nông nghiệp và Phát triển Nông thôn cho phép khai thác nguồn nước sông với lưu lượng khoảng 4 m3/s để phục vụ cho nhu cầu sinh hoạt và sản xuất. Vị trí đặt trạm bơm cấp I trên đoạn sông La Ngà thuộc thôn 3, xã Đồng Kho, huyện Tánh Linh, tỉnh Bình Thuận Tính chất nguồn nước cấp và tiêu chuẩn cấp nước Bảng 3.1 - Bảng kết quả xét nghiệm mẫu nước thô sông La Ngà (đoạn thuộc thôn 3, xã Đồng Kho, huyện Tánh Linh) STT Chỉ tiêu Đơn vị Kết quả QCVN 02:2009/BYT 1 pH - 6.73 6.0 – 8.5 2 DO mg/l 6.5 ≥ 5 3 TDS mg/l 21 - 4 NH4+ - N mg/l 0.32 3 5 NO3- - N mg/l 3.6 ≤ 5 6 FeTC mg/l 2.3 0.5 7 Cl- mg/l 0.6 0.3 – 0.5 8 SO42- mg/l 4.12 - 9 Độ kiềm mg/l CaCO3 8 - 10 ĐCTC mg/l CaCO3 20 350 11 Độ đục NTU 95 5 12 Độ màu Pt - Co 70 15 13 TSS mg/l 216 ≤3 14 Độ oxy hóa mg/l 3.2 - 15 Mn2+ mg/l 0.024 - (Nguồn: Trung taâm nöôùc saïch vaø veä sinh moâi tröôøng noâng thoân Bình Thuaän) 3.2. ĐỀ XUẤT – PHÂN TÍCH CÔNG NGHỆ XỬ LÝ Đề xuất công nghệ xử lý Muốn đưa ra một công nghệ xử lý nước cấp có hiệu quả cao trước hết phải xem xét thành phần, tính chất của nguồn nước, công suất xử lý yêu cầu. Đối với nguồn nước là nước mặt thì thành phần quan tâm nhiều nhất đó là hàm lượng cặn SS, vì hàm lượng cặn này có ý nghĩa rất là quan trọng và có thể dựa vào hàm lượng cặn này mà quyết định đưa ra sơ đồ công nghệ xử lý có hiệu quả. Caên cöù vaøo chaát löôïng nöôùc nguoàn, coù theå ñöa ra 2 phöông aùn löïa choïn sô ñoà daây chuyeàn coâng ngheä cho vieäc thieát keá trạm xử lý nöôùc nhö sau: Phöông aùn 1: clo hoùa pheøn Al, sơ bộ chất kiềm hóa Nguoàn nöôùc soâng La Ngaø Traïm bôm caáp I Beå troän vaùch ngaên Beå phaûn öùng vaùch ngaên Beå chöùa nöôùc saïch Traïm bôm caáp II Mangï löôùi phaân phoái söû duïng Beå laéng ly taâm Beå loïc nhanh troïng löïc Clo Phöông aùn 2: clo hoùa pheøn Al, sơ bộ chất kiềm hóa Nguoàn nöôùc soâng La Ngaø Traïm bôm caáp I Beå troän vaùch ngaên Beå phaûn coù lôùp caën lô löûng Beå chöùa nöôùc saïch Traïm bôm caáp II Mangï löôùi phaân phoái söû duïng Beå laéng ngang Beå loïc nhanh troïng löïc Clo Phân tích công nghệ xử lý Bể trộn vách ngăn Bể trộn vách ngăn là một loại bể trộn thuỷ lực gồm một đoạn mương bêtông cốt thép có các vách trộn chắn ngang để tạo nên sự xáo trộn trong dòng chảy của hỗn hợp nước và hoá chất. Trên các vách ngăn có thể khoét các hàng cửa so le hoặc các hàng lỗ cho nước đi qua. Bể trộn vách ngăn thường được áp dụng để trộn nước với các dung dịch hoá chất chứa ít cặn như phèn, sôđa. Phương pháp trộn thuỷ lực có ưu điểm là cấu tạo công trình đơn giản, không cần máy móc thiết bị phức tạp, giá thành quản lý thấp. Nhược điểm cơ bản là không điều chỉnh được cường độ khuấy trộn khi cần thết và do tổn thất áp lực lớn nên công trình phải xây dựng cao hơn. Bể phản ứng Phương án 1: Bể phản ứng vách ngăn Thường được xây dựng kết hợp với bể lắng ngang. Nguyên lí cấu tạo cơ bản của bể là dùng các vách ngăn để tạo ra sự đổi chiều liên tục của dòng nước. Bể có ưu điểm là đơn giản trong xây dựng và quản lí vận hành. Tuy nhiên, nó có nhược điểm là khối lượng xây dựng lớn do có nhiều vách ngăn và bể phải có đủ chiều cao để thoả mãn tổn thất áp lực trong toàn bể. Phương án 2: Bể phản ứng có lớp cặn lơ lửng Bể phản ứng có lớp cặn lơ lửng thường được đặt ngay trong phần đầu của bể lắng ngang. Bể thường được chia thành nhiều ngăn dọc, đáy có tiết diện hình phễu với các vách ngăn ngang, nhằm mục đích tạo dòng nước đi lên đều, để giữ cho lớp cặn lơ lửng được ổn định. Ưu điểm của bể này là cấu tạo đơn giản, không cần máy móc cơ khí, không tốn chiều cao xây dựng. Bể lắng Phương án 1: Bể lắng ly tâm Bể lắng dùng lực ly tâm tác dụng lên hạt cặn, tốc độ chuyển động của các hạt cặn theo hướng từ tâm quay ra ngoài sẽ lớn hơn rất nhiều so với vận tốc lắng tự do của hạt cặn trong khối nước tĩnh, do đó các hạt cặn có thể tách ra khỏi nước bằng các thiết bị ly tâm hay xiclon thủy lực. Các thiết bị lắng ly tâm có hiệu quả lắng cao nhưng cấu tạo phức tạp, quản lý khó khăn không kinh tế. Phương án 2: Bể lắng ngang Dùng bể lắng ngang thu nước bề mặt bằng các máng đục lỗ, bể được xây dựng kế tiếp ngay sau bể phản ứng. Được sử dụng trong các trạm xử lí có công suất lớn hơn 3000 m3/ngày đêm đối với trường hợp xử lí nước có dùng phèn. Căn cứ vào biện pháp thu nước đã lắng, người ta chia bể lắng ngang làm hai loại: bể lắng ngang thu nước ở cuối và bể lắng ngang thu nước đều trên bề mặt. Bể lắng ngang thu nước ở cuối thường được kết hợp với bể phản ứng có vách ngăn hoặc bể phản ứng có lớp cặn lơ lửng. Bể lắng ngang thu nước đều trên bề mặt thường kết hợp với bể phản ứng có lớp cặn lơ lửng. Bể lọc nhanh trọng lực Lọc nước là quá trình xử lí tiếp theo quá trình lắng, nó có nhiệm vụ giữ lại các hạt cặn nhỏ hơn trong nước không lắng được ở bể lắng, do đó làm trong nước một cách triệt để hơn, với mức độ cao hơn và làm giảm đáng kể lượng vi trùng trong nước. Do tốc độ lọc nhanh (từ 6 – 15 m/h) nên diện tích xây dựng bể nhỏ và do cơ giới hoá công tác rửa bể nên làm giảm nhẹ công tác quản lý và nó đã trở thành loại bể lọc cơ bản, được sử dụng phổ biến trong các trạm cấp nước trên thế giới hiện nay. Bể chứa nước sạch Chọn bể chứa có mặt bằng hình chữ nhật, đặt nửa chìm nửa nổi để thuận tiện cho việc bố trí bể lọc. Bên trên bể có nắp đậy, ống thông hơi và lớp đất trồng cây cỏ để giữ cho nước khỏi nóng. 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 tuỳ theo nhu cầu sử dụng khác nhau của các giờ trong ngày. THUYẾT MINH CÔNG NGHỆ XỬ LÝ Từ trạm bơm cấp I, nước sông La Ngà được đưa đến bể trộn vách ngăn của trạm xử lý qua hệ thống ống dẫn nước thô bằng bơm ly tâm trục ngang. Nước ở bể trộn luôn được giữ ở mức ổn định nhất để có thể tạo dòng tự chảy cho các công trình phía sau. Tại bể trộn, các hoá chất như phèn, vôi được châm vào với liều lượng tuỳ thuộc vào điều kiện nước nguồn, tạo ra điều kiện phân tán nhanh và đều hóa chất vào toàn bộ khối lượng nước cần xử lý vì phản ứng thủy phân tạo nhân keo tụ diễn ra rất nhanh, nếu không trộn đều và trộn kéo dài thì sẽ không tạo ra được các nhân keo tụ đủ, chắc, và đều trong thể tích nước. Nước sau khi đã được trộn đều với hoá chất sẽ được phân phối vào bể phản ứng vách ngăn (phương án 1), bể phản ứng có lớp cặn lơ lửng (phương án 2). Bể phản ứng có chức năng hoàn 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 bông cặn đủ lớn và sẽ lắng lại trong bể lắng. Từ các máng phân phối sử dụng hệ thống ống đứng để đưa nước xuống đáy bể. Bể phản ứng được xả cặn định kỳ. Nước từ bể phản ứng chảy tràn qua tường chắn hướng dòng sang bể lắng ly tâm (phương án 1), bể lắng ngang (phương án 2). Nước sau khi qua bể phản ứng tạo bông cặn, hạt cặn đã có kích thước lớn được dẫn sang bể lắng để giữ lại các hạt cặn trong bể lắng này. Nước từ bề lắng được đưa đến các bể lọc nhanh chia thành 2 dãy bằng mương dẫn và phân phối vào mỗi bể lọc bằng các máng phân phối để nước được phân phối đều trên diện tích bề mặt mỗi bể lọc. Bể lọc có nhiệm vụ giữ lại các hạt cặn nhỏ và vi khuẩn mà bể lắng không có khả năng giữ được. Vật liệu lọc được dùng là cát thạch anh 1 lớp, có đường kính hạt từ 0.5 ¸ 1.25 mm. Nước sau khi qua lớp vật liệu lọc, lớp sỏi đỡ vào hệ thống chụp lọc và được thu vào hệ thống ống thu nước lọc và đưa đến bể chứa. Nước sau khi qua bể lọc được dẫn đến bể chứa nước sạch. Tại đây, lượng Clo được châm vào đủ để khử trùng nước và đảm bảo lượng Clo dư đạt tiêu chuẩn trong mạng lưới nước cấp. Nước được đưa đến hố hút. Nước từ hố hút được các bơm biến tần ở trạm bơm cấp II hút và bơm cấp vào mạng lưới tiêu thụ. Chương 4: TÍNH TOÁN CHI TIẾT CÁC CÔNG TRÌNH ĐƠN VỊ TRONG TRẠM XỬ LÝ 4.1 Tính toán lưu lượng nước cấp cần xử lý 4.2 Lựa chọn-tính toán công trình thu và trạm bơm cấpI 4.3 Tính toán lượng hoá chất cần dùng 4.4 Tính toán các công trình đơn vị trong cụm xử lý 4.5 Bố trí mặt bằng trạm xử lý nước cấp TÍNH TOÁN LƯU LƯỢNG NƯỚC CẤP CẦN XỬ LÝ Daân soá Nieân haïn thieát keá cuûa nhaø maùy xöû lyù laø 15 naêm, do ñoù daân soá cuûa huyeän sau 15 naêm laø cô sôû tính toaùn thieát keá. Daân soá của toàn huyện Tánh Linh là: N = 61193 (ngöôøi), tyû leä taêng daân soá töï nhieân laø 1,5%/naêm. Vaäy soá daân toaøn huyeän sau 15 naêm laø: N = N0 (1+0,015)15 = 61193(1+0,015)15 = 76491 (ngöôøi) Löu löôïng nöôùc cho sinh hoaït Trong giai ñoaïn nieân haïn thieát keá 15 naêm, choïn chæ tieâu caáp nöôùc laø: qtc =150 (l/ngöôøi.ngaøyñeâm) Nhö vaäy löôïng nöôùc caàn cung caáp cho sinh hoaït cuûa ngöôøi daân laø: (m3/ ngaøyñeâm) Löôïng nöôùc sinh hoaït tính cho ngaøy duøng nöôùc lôùn nhaát: = 114741,2=13768 (m3/ ngaøyñeâm). Trong ñoù: Kngaymax laø heä soá khoâng ñieàu hoøa ngaøy lôùn nhaát. Theo TCXD 33-2006 thì Kngaøymax= 1,2-1,4, choïn Kngaøy max= 1,2 cho soá lieäu tính toaùn. Löu löôïng cho coâng coäng vaø tieåu thuû coâng nghieäp Löôïng nöôùc duøng cho caùc coâng trình coâng coäng nhö: chöõa chaùy, töôùi caây töôùi ñöôøng, theo TCXD 33-2006, QCTCC=(10-20%). Choïn QCTCC =10%. Khi ñoù: (m3/ ngaøyñeâm). Löôïng nöôùc caáp cho caùc khu vöïc hoaït ñoäng dòch vuï, caùc xí nghieäp coâng nghieäp nhoû ñòa phöông vaø tieåu thuû coâng nghieäp naèm raûi raùc. Cuõng theo TCXD 33-2006: QCNRR=(5-15%), ta choïn 7% (m3/ ngaøyñeâm). Coâng suaát nhaø maùy xöû lyù Coâng suaát höõu ích maø Nhaø maùy caàn cung caáp ra maïng löôùi: QHöu ich =+QCNRR+QCTCC = 13768+1377+963 =16108 (m3/ ngaøyñeâm) Coâng suaát Nhaø maùy caàn xöû lyù: Q = Qhöuichb =161081,1= 17719(m3/ ngaøyñeâm). Chọn Q =18000(m3/ ngaøyñeâm) Trong ñoù: b laø heä soá keå ñeán löôïng nöôùc hao huït do roø ræ trong quaù trình caáp nöôùc vaø löôïng nöôùc duøng cho baûn thaân nhaø maùy xöû lyù, theo TCXD 33-2006 laáy b =1,05-1,1. Choïn b =1.1 Vaäy choïn coâng suaát ñeå thieát keá trạm xöû lyù nöôùc caáp cho huyeän Taùnh Linh, tænh Bình Thuaän laø: Q =18000 (m3/ ngaøyñeâm) LỰA CHỌN – TÍNH TOÁN CÔNG TRÌNH THU VÀ TRẠM BƠM CẤP I 4.2.1. Địa điểm xây dựng công trình thu và trạm bơm cấp I Trên cơ sở nghiên cứu bản đồ địa hình 1/500, khảo sát thực địa bờ sông La Ngà đoạn chảy qua các xã thuộc khu vực phía Bắc huyện Tánh Linh (như Đức Phú, Đức Tân, Gia An, Đức Bình, Đồng Kho) thì địa điểm được lựa chọn để xây dựng công trình thu, trạm bơm cấp I nằm trên bờ sông La Ngà, đoạn sông thuộc thôn 3, xã Đồng Kho, cách tỉnh lộ 710 khoảng 500m hướng về phía Bắc, vị trí có các ưu điểm sau: Bờ sông ổn định (không lở hoặc bồi lắng), lòng sông đủ sâu, thuận lợi cho xây dựng công trình thu. Gần hệ thống điện cao thế, nên thuận lợi cho việc cấp điện. Vị trí khai thác gần trung tâm tiêu thụ nước, tiết kiệm được chi phí chuyển tải nước. Nằm cạnh đường giao thông nên thuận tiện cho thi công và quản lí sau này. Vị trí xây dựng không làm ảnh hưởng đến quy hoạch phát triển chung của huyện. Nguồn cấp điện Để đảm bảo an toàn liên tục cho cấp nước, nguồn cấp điện cho trạm bơm cấp I và nhà máy xử lý nước cần phải được cấp từ 02 nguồn Nguồn điện lưới quốc gia: trạm xử lý nước và trạm bơm cấp I cần được xây dựng gần sát hệ thống điện lưới quốc gia dọc theo tỉnh lộ 710 để việc dẫn điện về thuận lợi, đường dây ngắn ít tốn chi phí đầu tư và tránh hiện tượng giảm sụt áp khi máy hoạt động. Nguồn điện cung cấp cho xí nghiệp cần do điện lực Bình Thuận phụ trách thiết kế, thi công và được trang bị đúng theo tiêu chuẩn ngành. Nguồn điện từ máy phát điện dự phòng: Để an toàn tại trạm bơm cấp 1 và nhà máy xử lý cần lắp đặt thêm máy phát điện dự phòng công suất 1000 KVA, khi mất điện lưới máy sẽ tự khởi động để cung cấp điện. Lựa chọn – tính toán công trình thu và trạm bơm cấp I Số liệu cơ sở phục vụ cho tính toán thiết kế Theo số liệu thu thập được và kết quả khảo sát thực địa tại vị trí dự kiến xây dựng công trình thu – trạm bơm cấp I cho thấy: Cao độ mặt đất bờ sông : + 3.8 m Mực nước sông thấp nhất : - 0,8 m Mực nước sông trung bình : + 1,5 m Mực nước sông cao nhất : + 3.2 m Công trình thu – trạm bơm cấp I được xây dựng đáp ứng công suất 18.000 m3/ngày, nhưng cũng có dự trù để mở rộng công suất vào giai đoạn sau. Phương án 1 Công trình thu và trạm bơm cấp I được kết hợp làm một và xây dựng ngoài lòng sông cách bờ 35 m. Ưu điểm: công trình thu, trạm bơm cấp I nằm ngoài sông nên tốn ít chi phí đền bù, giải tỏa. Thi công không phải đào hố móng sâu. Nhược điểm: trạm bơm cấp I nằm ngoài sông có kích thước lớn, nên ít nhiều ảnh hưởng đến giao thông đường thủy. Độ an toàn của công trình thấp hơn so với xây dựng trong bờ. Khó khăn trong thi công do phải thực hiện trên mặt nước. Vỏ bao che trạm bơm: Trạm bơm cấp 1 được xây dựng trên các hệ cọc bê tông cốt thép đóng xuống lòng sông, sàn, khung, mái bằng bê tông cốt thép đổ tại chỗ, tường xây gạch. Diện tích mặt bằng nhà trạm: B x L = 6 m x 10 m, trong đó: Gian đặt tủ điều khiển kích thước mặt bằng: B x L = 6 m x 4,0 m Gian đặt máy bơm kích thước mặt bằng: B x L = 6 m x 6 m Sàn nhà trạm bơm cấp I nằm trên đầu cọc bê tông cốt thép. Tại đây máy bơm nước thô được lắp đặt là bơm ly tâm trục đứng, hút nước trực tiếp từ lòng sông ở phía dưới, xung quanh vị trí hút của máy bơm có bao lưới thép B40 để chắn rác. Ống đẩy của bơm cấp I đặt theo cầu dẫn vào bờ. Trong trạm bơm lắp đặt dầm cầu trục (1,5 tấn) phục vụ cho công tác lắp đặt, thay thế sữa chữa và vận hành máy bơm. Cầu công tác nối từ bờ sông ra trạm bơm cấp I rộng 4,0 m, bao gồm: hành lang đi lại quản lý và đặt tuyến ống nước thô. Kết cấu đỡ cầu công tác là hệ cọc và dầm bê tông cốt thép, sàn là bê tông cốt thép đổ tại chỗ. Điện cấp cho tủ điện của trạm bơm cấp I được lấy từ trạm biến áp và máy phát điện dự phòng đặt trong bờ. Các hạng mục phụ trợ gồm: cổng, hàng rào, san nền, đường nội bộ. Máy bơm cấp 1 Lưu lượng máy bơm cấp I: Công suất yêu cầu là 18.000 m3/ngày (750 m3/h), sử dụng máy bơm trục đứng, lắp đặt 3 máy bơm (2 chạy, 1 dự phòng) với lưu lượng mỗi máy bơm là: Qb = = 375 m3/h Áp lực cần thiết của máy bơm: xác định theo công thức: Hb = Hhh + Hdd + Hcb + Hdư Trong đó: Hhh : Độ chênh cao độ giữa mực nước thấp nhất ở sông La Ngà và mực nước công tác ở bể trộn của nhà máy xử lý. Cao độ mực nước thấp nhất trên sông La Ngà : -0,8 m Cao độ mực nước tại bể trộn của nhà máy xử lý : +5.5 m Þ Hhh = 5.5 – (-0,8) =+ 6.3 m Hdd : Tổng tổn thất áp lực đường dài trên đường ống chuyển tải nước thô (chiều dài ống chuyển tải 500 m). Với công suất trạm xử lý là: Q = 18.000 (m3/ngày) = 750 (m3/h) = 208 (l/s) ==> Dựa vào bảng II trang 51 – Các bảng tính toán thuỷ lực – Th.S Nguyễn Thị Hồng, chọn đặt ống thép D = 500 mm, v = 1,11 m/s, 1000i = 3.15 Þ Hcb : Tổng tổn thất áp lực cục bộ trong nội bộ trạm bơm và trên đường ống chuyển tải nước thô lấy bằng 50% Hdd. Þ Hcb = 0.5 x 1.575 = 0.7875 m Hdư : Áp lực tự do cần thiết : lấy bằng = 5 m Hb = 6.3 + 1.575 + 0.7875 + 5 = 1.37 m » 14 m Các thông số kỹ thuật của máy bơm cấp 1 được lắp đặt : q = 375 m3/h, H = 14 m Phương án 2 Công trình thu và trạm bơm cấp I được xây dựng tách rời nhau. Trạm bơm cấp I nằm trong bờ, công trình thu gồm tuyến ống hút nối từ trạm bơm cấp I ra miệng hút nằm ngoài sông (cách bờ 30 m). Ưu điểm: độ an toàn, tính bền vững của công trình lớn. Việc quản lý, vận hành đơn giản, thuận tiện hơn. Thi công xây dựng dễ dàng hơn so với phương án 01. Nhược điểm: cần nhiều diện tích để xây dựng hơn phương án 01 nên tốn chi phí đền bù giải toả. Công trình thu Tuyến ống hút nước thô có chiều dài tính từ trạm bơm cấp I tới miệng hút là 40m. Sử dụng 2 ống thép dẫn nước thô với lưu lượng qua mỗi ống là: q = = 104(l/s). Dựa vào bảng II trang 48 – Các bảng tính toán thuỷ lực – Th.S Nguyễn Thị Hồng, chọn ống có D500; v = 0.56 m/s, 1000i = 0.91 Tuyến ống hút được đặt ở cao độ +1.95 (tim ống), ống hút được đặt dốc ra ngoài miệng hút với độ dốc i = 0.0005. Phần ống nằm ngoài sông được đỡ trên các đà giằng của hệ cọc bê tông cốt thép. Miệng hút được đặt ở cao độ -2.3 m, sâu hơn mực nước thấp nhất là 1.5 m và cao hơn đáy sông là 2 m. Để bảo vệ miệng hút nước thô, xây dựng hệ thống cọc bao quanh và lưới thép B40 để chắn rác. Phía trên mặt nước khu vực miệng hút có bố trí hệ thống cờ, biển báo, đèn tín hiệu. Máy bơm cấp 1 Trạm bơm cấp I xây nửa nổi, nửa chìm, sàn đặt máy bơm ở cao độ +1,5 m. Vỏ bao che trạm bơm cấp I: Khu đất xây dựng trạm bơm cấp I có diện tích 1.050 m2 (30 m x 35 m). Phần bờ sông được kè đá hộc trên hệ cọc, giằng bê tông cốt thép để chống sạt lở. Trạm bơm cấp 1 được xây dựng cách bờ sông 10 m. Diện tích nhà trạm có kích thước mặt bằng là B x L = 6 m x 10 m, được chia làm 2 phần: phần đặt tủ điều khiển và quản lý có kích thước mặt bằng là:4 m x 6 m, nổi trên mặt đất. Phần sàn đặt máy bơm có kích thước mặt bằng là: 6 m x 16 m, chìm sâu trong mặt đất. Các hạng mục phụ trợ: gồm cổng, hàng rào, đường nội bộ, nhà bao che máy biến áp, máy phát điện dự phòng và phòng quản lý ( kích thước 6 m x 12 m) Máy bơm cấp 1: Máy bơm nước thô lắp đặt là bơm ly tâm trục ngang. Công suất yêu cầu là 18.000 m3/ngày, lắp đặt 3 máy bơm (2 chạy, 1 dự phòng) mỗi bơm có thông số kỹ thuật tính toán tương tự như phương án 1: q = 375 m3/h, H = 14 m Kết luận về lựa chọn phương án Qua việc phân tích, tính toán ta thấy phương án 2 có độ an toàn, tính bền vững của công trình lớn, việc quản lý, vận hành đơn giản hơn, thuận tiện hơn, thi công xây dựng dễ dàng hơn nhiều so với phương án 1… Vì vậy ta chọn phương án 2 để xây dựng. Tính toán công trình thu và trạm bơm cấp I Lưới chắn rác Đầu họng thu đặt lưới chắn rác để loại trừ các vật nổi có kích thước lớn. Lưới chắn đan bằng sợi dây đồng, đường kính 1 – 2mm. mắt lưới 5mm x 5mm. Khung thép hàn có thể tháo lắp dễ dàng để dễ làm sạch và thay thế khi cần. Nước theo ống dẫn đi vào ngăn lắng cát. Sau khi được lắng cát, nước qua lưới chắn rác vào buồng thu, rồi được bơm lên trạm xử lý. Dieän tích coâng taùc cuûa löôùi chaén raùc ñöôïc xaùc ñònh theo coâng thöùc: W=1.25K1 Trong ñoù: Q : löu löôïng tính toaùn (m3/s). Vôùi Q = 18000(m3/ngaøy.ñeâm) = 0,208(m3/s). V : vaän toác nöôùc chaûy qua löôùi chaén raùc (m/s) . Theo tieâu chuaån ngaønh TCXD 33 - 2006 , vaâïn toác naøy neân choïn trong khoaûng 0,2 – 0,4 m/s. Vôùi Q = 0,208 (m3/s) ta choïn vaän toác chaûy qua song chaén raùc baèng 0,4 m/s. K1: laø heä soá co heïp cuûa caùc daây theùp , ñöôïc tính theo coâng thöùc : K1 = a: kích thöôùc maét löôùi , ta choïn a=5mm. c: ñöôøng kính daây theùp ñan löôùi: d=1,5(mm). Khi ñoù: K1 ==1,69 n: laø soá löôïng cöûa ñaët löôùi chaén raùc, ñöôïc xaùc ñònh döïa vaøo soá ngaên thu nöôùc moãi ngaên boá trí moät song chaén raùc vaø moät löôùi chaén raùc : tröôøng hôïp naøy choïn n = 2. Vaäy dieän tích cuûa löôùi chaén raùc laø : W= 1,25(m2) Goïi H laø chieàu cao , B laø chieàu roäng cuûa song chaén : B x H = 0,9(m2) , choïn B = 0,9m ; H = 0,9m Beà daøy cuûa löôùi chaén raùc coù kích thöôùc laø: 100mm. Ngoaøi ra ta ñaët theâm moät taám löôùi coù kích thöôùc maét löôùi 25x25mm, daây theùp coù ñöôøng kính d = 3mm, keát hôïp vôùi löôùi chaén raùc ñeå taêng cöôøng chòu löïc. Löôùi chaén raùc ñöôïc ñaët tröôùc cöûa thu nöôùc vaøo ngaên huùt. Song chắn rác Song chắn rác được đặt ở đầu loe của ống tự chảy. Song chắn bao gồm các thanh thép tiết diện hình chữ nhật. Diện tích song chắn rác : Trong đó F1 : diện tích song chắn rác (m2). Q : lưu lượng cần thu Q = 18000m3/ngày = 750 m3/h = 0.208 m3/s. v1 : vận tốc nước qua lưới v1 = 0.5 m/s < 0.6 m/s. K1 : hệ số thu hẹp diện tích do các thanh thép. a : khoảng cách giữa các thanh thép, qui phạm 40 – 50mm. Chọn a = 40mm. d : chiều dày thanh thép, d = 8 – 10mm. Chọn d = 10mm. K2 : hệ số thu hẹp diện tích do rác bám vào song chắn rác, K2 = 1.25. K3 : hệ số kể đến ảnh hưởng của hình dạng của thanh thép, thanh thép hình chữ nhật K3 = 1.25. Đối với họng thu nước, song chắn rác hình vuông. Kích thước song chắn rác : Kích thước song chắn rác : 900 mm ´ 900 mm. Số thanh cần có (đường kính sợi d1 = 1mm) : 900 = 10 x n + 40 x (n - 1) Þ n = 20 thanh. Chọn 20 thanh. Khoảng cách giữa các thanh thực tế: 900 = 10 ´ n + w(n - 1) Þ w = 40 mm. Chọn w = 40 mm Tổn thất áp lực qua song chắn rác : hL : tổn thất áp lực (m). C : hệ số lưu lượng xả qua lưới, C = 0.6. Q : lưu lượng qua lưới, Q = 0.208 m3/s. A : diện tích hiệu quả của lưới (m2). v1 : vận tốc nước qua lưới, v1 = 0.5m/s. g = 9.81 m/s2 Ống tự chảy dẫn nước vào ngăn thu Vận tốc trong ống dẫn v = 0.7 – 1.5m/s. Do hàm lượng cát và phù sa mùa lũ nhiều nên chọn ống dẫn bằng thép có v = 1.5m/s để chống lắng đọng trong đường ống và chiều dài ống dẫn L < 100m. Chọn L = 80m. Đường kính của ống dẫn : Chọn D = 450mm. Kiểm tra lại vận tốc trong ống dẫn : (thỏa qui phạm) Đường ống đặt trong giới hạn lòng sông phải được bảo vệ mặt ngoài khỏi sự xói mòn của bùn cát đáy sông và khỏi bị neo tàu làm cho hư hỏng bằng cách đặt sâu chúng dưới đáy tùy theo điều kiện địa chất cụ thể, ít nhất phải sâu 0.5m hoặc ốp bằng đất có gia cố chống xói lở (theo điều 5.93 TCXD 33 : 2006). Tổn thất đơn vị theo chiều dài trong ống tự chảy Trong đó l : hệ số kháng ma sát, phụ thuộc vào vật liệu ống. v : vận tốc nước trong ống v = 1,5 m/s. D : đường kính ống D = 450mm. Đối với ống thép mới : Tổn thất thủy lực trong ống tự chảy : i : tổn thất đơn vị theo chiều dài, i = 8,2.10-3 L : chiều dài đoạn ống dẫn, L = 80m. åx : tổng hệ số tổn thất cục bộ. Miệng vào : x = 0.05 Miệng ra : x = 1 Kiểm tra khả năng tự làm sạch của ống : Trong đó : r : khả năng vận chuyển trong ống tự chảy. d : độ lớn thủy lực trung bình của cặn. u : vận tốc lắng cặn . C : hệ số sêdi, phụ thuộc vào vật liệu ống, n : hệ số nhám, n = 0.11. R : bán kính thủy lực, đối với chế độ chảy đầy. Đối với ống tròn : . r : khả năng vận chuyển trong ống tự chảy. C0 : hàm lượng cặn của nước nguồn C0 = 186 mg/l = 0,186 kg/m3. Vậy C0 < r nên ống tự chảy có khả năng tự làm sạch. Ngăn lắng cát (ngăn thu) Nhiệm vụ của ngăn lắng cát là giữ lại các hạt cát có kích thước d = 0.2mm. Ngăn lắng có cấu tạo như một mương lắng hình chữ nhật. Lưu lượng nước Q = 0.208 m3/s. Chọn vận tốc chảy ngang của dòng trong ngăn vng = 0.3 m/s. Tốc độ lắng của các cỡ hạt cát theo dòng chảy trong mương có thể chọn theo số liệu công bố của hãng Degremont Tra bảng, ứng với vận tốc chảy ngang vng = 0.3 m/s, tìm được vận tốc lắng của hạt cát có d = 0.2mm = 0.02cm là Uo = 1.6 cm/s = 0.016m/s. Diện tích bề mặt cần thiết của ngăn lắng cát : Diện tích mặt cắt ngang của ngăn lắng cát : Chọn chiều rộng ngăn lắng cát B = 3m. Chiều dài ngăn lắng : Chiều sâu từ đáy sông đến mực nước cao nhất Hn = 7m. Chọn chiều cao dự trữ : Hdt = 1,5m. Chiều cao ngăn thu : H = Hn + Hdt = 7 + 1,5 = 8,5m Kích thước xây dựng của ngăn lắng cát L x B x H = 4.4m x 3m x 8.5m. Ngăn hút – Ngăn bơm Kích thước ngăn hút bằng ngăn bơm bằng ngăn thu : dài x rộng x cao = 4.4m x 3m x 8.5m. Kích thước xây dựng công trình thu : Thể tích hầm thu : W = 4.4 x 3 x 8.5 x 2 = 224,4 (m3). Tính toán đường kính ống hút và ống đẩy Tính toaùn đöôøng kính oáng huùt Ñöôøng kính oáng huùt vaø caùc phuï tuøng keøm theo phaûi caên cöù vaøo vaän toác nöôùc chaûy trong oáng theo TCVN 33-2006. Ñöôøng kính oáng (mm) Vaän toác nöôùc chaûy (m/s) Trong oáng huùt Trong oáng ñaåy Döôùi 250 0.6-1.0 0.8-2.0 300-800 0.8-1.5 1.0-3.0 Treân 800 1.2-2.0 1.5-4.0 (Nguồn: TCXD – 33:2006) Choïn 2 oáng huùt baèng theùp, vôùi Qh=Qh1=Qh2=. Sô boä choïn V =1.1 (m/s). Do ñoù: Dh=(m). Chọn đường kính ống hút là: Dh = 350mm Tính toaùn vaø kieåm tra laïi vận tốc: V=(m/s) (hợp tiêu chuẩn) Mieäng cuûa oáng huùt ñöôïc tính toaùn vaø ñaët ôû ñoä saâu hôïp lyù ñeå traùnh huùt khí vaø caën baån vaøo bôm. Tính toaùn ñöôøng kính oáng ñaåy Choïn 2 oáng ñaåy baèng theùp. Sô boä choïn V=1.5 (m/s). =>Dd=(m) Choïn moãi oáng ñaåy coù ñöôøng kính: Dd = 300mm Tính toaùn vaø kieåm tra laïi ta ñöôïc: V=(m/s) (hôïp tieâu chuaån) TÍNH TOÁN LƯỢNG HÓA CHẤT CẦN DÙNG Phèn nhôm Khi xử lý nước đục lượng phèn nhôm cần thiết lấy theo TCXD – 33:2006 Bảng 4.1 – Liều lượng phèn để xử lý nước đục Hàm lượng cặn của nước nguồn (mg/l) Liều lượng phèn nhôm Al2(SO4)3 không chứa nước (mg/l) Đến 100 25 – 35 101 - 200 30 – 45 201 - 400 40 - 60 104 - 600 45 - 70 601 - 800 55 - 80 801 - 1000 60 - 90 1001 - 1400 65 - 105 (Nguồn: TCXD – 33:2006) Do hàm lượng cặn của nước nguồn là 216 mg/L (xem bảng 3.1) nên ta chọn lượng phèn nhôm không chứa nước dùng để xử lý là 40 mg/L Khi xử lý nước có màu Lượng phèn tính theo độ màu : . Chọn lượng phèn là 34 mg/l. Vậy lượng phèn cần dùng để xử lý nước nhằm giảm cả độ đục và độ màu của nước Lượng phèn thô 35% tính theo sản phẩm không ngậm nước cần dùng trong một ngày : Lượng phèn lớn nhất cần sử dụng là a = 2057 kg/ngày, nồng độ P = 40mg/l. Lượng phèn dự trữ trong một tháng : Diện tích sàn kho cần thiết Trong đó Q : công suất trạm xử lý (m3/ngày); Q = 18000 m3/ngày. P : liều lượng hóa chất tính toán (g/m3); PAl = 40 g/m3. T : thời gian giữ hóa chất trong kho; chọn T = 1 tháng = 30 ngày a : hệ số tính đến diện tích đi lại và thao tác trong kho; a = 1.3 G0 : khối lượng riêng của hóa chất (tấn/m3); G0 = 1.2 tấn/m3. PK : độ tinh khiết của hóa chất (%); PK = 65% h : chiều cao cho phép của lớp hóa chất; phèn nhôm cục có h = 2m. Thiết kế kho có cửa lớn ở đầu hồi để ôtô có thể lùi vào đổ vôi trực tiếp vào kho, chung quanh xây kín để chống mưa, bụi, có cửa thông hơi thoáng gió để hạ độ ẩm của không khí trong kho. Kho xây liền với gian đặt các công trình chuẩn bị dung dịch phèn. Công trình chuẩn bị dung dịch phèn Các công trình và thiết bị chuẩn bị dung dịch và định liều lượng chất phản ứng gồm: thùng hòa trộn, thùng tiêu thụ, thiết bị định liều lượng chất phản ứng; ngoài ra còn cần phải có kho chứa hóa chất, thiết bị vận chuyển hóa chất, cân đong đo hóa chất, bơm hóa chất và các ống dẫn hóa chất. Phèn cục thường chứa nhiều tạp chất và hòa tan chậm, để đảm bảo cho phèn được hòa tan đều trong nước người ta pha phèn làm hai bậc. Trước tiên, phèn cục được đưa vào bể hòa trộn để hòa tan thành dung dịch có nồng độ cao và loại bỏ cặn bẩn. Sau đó dung dịch này được dẫn sang bể tiêu thụ để pha loãng thành nồng độ sử dụng. Bể hòa trộn phèn Có nhiệm vụ hòa tan phèn cục và lắng cặn bẩn. Nồng độ dung dịch phèn trong bể thường cao nhưng không được vượt quá nồng độ bão hòa Để hòa tan phèn và trộn đều trong bể có thể dùng không khí nén, máy khuấy hoặc bơm tuần hoàn. Ta chọn phương pháp dùng không khí nén vì phương pháp này đơn giản, dễ lắp đặt và vận hành. Bể hòa trộn xây bằng bêtông cốt thép, mặt trong bể phải được bảo vệ bằng lớp vật liệu chịu axit để chống tác dụng ăn mòn của dung dịch phèn như ốp gạch men chống axit hoặc phủ một lớp xi măng chịu axit. Bể phải được thiết kế với tường đáy nghiêng một góc 450 so với mặt phẳng nằm ngang. Sàn đỡ phèn gồm các thanh gỗ xếp cách nhau từ 10 ¸ 15mm. Lớp sàn đỡ đặt cách đáy bể 0.5m, bên dưới sàn đỡ đặt một dàn ống phân phối khí nén làm bằng vật liệu chịu axit là thép chống ăn mòn. Tốc độ không khí trong ống lấy bằng 10 ¸ 15m/s (chọn 10m/s). các ống phân phối khí nén có khoan một hàng lỗ nghiệng 450 so với phương thằng đứng và hướng xuống dưới. Đường kính lỗ d = 3 ¸ 4mm, tốc độ khí qua lỗ bằng 20 ¸ 30 m/s. Áp lực không khí nén lấy bằng 1 ¸ 1.5 atm, cường độ sục khí trong bể hòa trộn lấy bằng 8 ¸ 10 L/sm2. Đường ống dẫn nước sạch vào bể được chọn trên cơ sở làm đầy dung tích bể không quá 1 giờ. Ta chọn ống uPVC 60 để dẫn nước vào bể. Để xả cặn, bể bố trí ống xả có đường kính 150mm bằng thép chống ăn mòn. Quá trình hòa tan phèn cục kéo dài từ 2 ¸ 3 giờ. Sau đó tắt khí nén để dung dịch phèn lắng trong khoảng 2 ¸ 3 giờ nữa rồi mới đưa sang bể tiêu thụ. Dung tích bể hòa trộn : Trong đó: Q : Lưu lượng nước xử lí (m3/giờ), Q = 18000 m3/ngày = 750m3/giờ. P : Liều lượng phèn cần thiết lớn nhất (g/m3), P = 40 mg/L = 40g/m3. n : Thời gian giữa hai lần hòa trộn (giờ); n = 24 giờ b1 : nồng độ dung dịch phèn trong thùng hòa tan (%) (qui phạm 10 – 17%). Chọn b1 = 10% tính theo sản phẩm không ngậm nước. : Khối lượng riêng của dung dịch phèn (T/m3), . Chọn số bể hòa tan phèn là N = 1 Bể được thiết kế hình tròn, đường kính bể bằng chiều cao công tác của bể Tổng chiều cao bể : Hb = 2.1 + 0.5 = 2.6(m) (chiều cao dự trữ 0.5m). Thể tích xây dựng của bể Theo quy phạm lấy cường độ khí nén ở bể hòa trộn là 10 L/sm2. Diện tích của bể hòa trộn là Lưu lượng gió phải thổi thường xuyên vào bể hòa trộn = 0.021 (m3/s) Trong đó: W : cường độ sục khí trong bể (L/sm2), W = 10 L/sm2 S : diện tích bề mặt bể (m2), S = 2.16 m2 Đường kính ống dẫn gió đến bể hòa trộn . Chọn D = 60mm (Theo quy phạm v = 10 ¸ 15 m/s. Lấy v = 10 m/s) Đường kính ống nhánh vào bể hòa trộn: thiết kế 2 nhánh Tính số lỗ khoan trên giàn ống gió ở bể hòa trộn Theo quy phạm: dl = 3 ¸ 4 mm; chọn dl = 3 mm Vl = 20 ¸ 30 m/s; chọn vl = 25 m/s Diện tích lỗ Tổng diện tích các lỗ trên 1 ống nhánh Số lỗ trên 1 nhánh Bảng 4.2 - Các thông số thiết kế của bể hòa trộn phèn Thông số Số lượng Đơn vị Vật liệu Bể hòa trộn phèn 01 bể Bê tông cốt thép Đường kính bể D 2.1 m - Chiều cao bể HXD 2.6 m - Đường kính ống gió 60 mm thép Bể tiêu thụ phèn Có nhiệm vụ pha loãng dung dịch phèn đưa từ bể hòa trộn sang đến nồng độ cho phép. Theo TCVN – 33:2006 nồng độ phèn trong bể tiêu thụ lấy bằng 4 ¸ 10% tính theo sản phẩm không ngậm nước. Ta chọn là 5%. Để hòa trộn đều dung dịch phèn trong bể tiêu thụ cũng dùng không khí nén hoặc máy khuấy. Ta chọn phương pháp dùng không khí nén với cường độ sục khí trong bể tiêu thụ là 3 ¸ 5 L/sm2. Bể tiêu thụ cũng được thiết kế giống như bể hòa trộn phèn nhưng không cần có ghi đỡ phèn cục. Các công trình chuẩn bị dung dịch phèn cần bố trí ở nơi thuận tiện cho việc vận chuyển, hòa trộn và vệ sinh. Thông thường được bố trí ở gần bể trộn. Kho phèn đặt liền ngay nhà pha phèn để tiện việc vận chuyển. Dung tích bể tiêu thụ : Trong đó: W1 : Dung tích bể hòa trộn W1 = 3.6 m3. b1 : Nồng độ dung dịch trong bể hòa trộn b1 = 10%. b2 : Nồng độ dung dịch trong bể tieu th b2 = 5% (qui phạm 4 – 10%). Thiết kế 1 bể tiêu thụ phèn. Bể được thiết kế hình tròn, đường kính bể bằng chiều cao công tác của bể Tổng chiều cao bể : Hb = 2.1 + 0.5 = 2.6 (m) (chiều cao dự trữ 0.5m). Thể tích xây dựng của bể tiêu thụ Theo quy phạm lấy cường độ khí nén ở bể tiêu thụ là 5 L/sm2. Tổng diện tích của 2 bể tiêu thụ là Lưu lượng gió phải thổi thường xuyên vào bể tiêu thụ = 0.035 (m3/s) Trong đó: W : cường độ sục khí trong bể tiêu thụ (L/sm2), W = 5 L/sm2 S : diện tích bề mặt bể (m2), S = 7 m2 Đường kính ống dẫn gió đến bể tiêu thụ . Chọn D = 90mm Đường kính ống dẫn gió đến đáy bể tiêu thụ (Theo quy phạm v = 10 ¸ 15 m/s. Lấy v = 10 m/s) Đường kính ống nhánh vào bể tiêu thụ: thiết kế 2 nhánh Tính số lỗ khoan trên giàn ống gió ở bể hòa trộn Theo quy phạm: dl = 3 ¸ 4 mm; chọn dl = 3 mm Vl = 20 ¸ 30 m/s; chọn vl = 25 m/s Diện tích lỗ Tổng diện tích các lỗ trên 1 ống nhánh Số lỗ trên 1 nhánh Tổng lưu lượng gió đưa vào 1 bể hòa trộn và 2 bể tiêu thụ là Qgió = Qh + Qt = 1.3 + 2.1 = 3.4 (m3/ph) Chọn máy thổi khí loại BB – H – 12 có các chỉ số Qg = 3.4 m3/ph, N = 40 kW, H = 10m, n = 900 vòng/phút (chọn 2 máy, 1 làm việc và 1 dự phòng). Máy bơm định lượng phèn Chọn bơm định lượng để đưa dung dịch phèn vào bể trộn Lưu lượng dung dịch phèn 5% cần thiết đưa vào nước trong 1 giờ : Công suất bơm : qb : lưu lượng bơm, qb = 0,166.10-3 m3/s. r : khối lượng riêng của dung dịch, r = 997 kg/m3 g : gia tốc trọng trường, g = 9.81 m/s2. H : cột áp bơm, H = 8 m. h : hiệu suất chung của bơm h = 0.72 – 0.93. Chọn h = 0.8. Chọn máy bơm định lượng kiểu màng, loại chịu được axit có lưu lượng thay đổi từ 0.2 – 1.2 m3/h, công suất bơm 16 W. Trong trạm bố trí 2 máy, 1 làm việc 1 dự phòng. Bảng 4.3 - Các thông số thiết kế của bể tiêu thụ phèn Thông số Số lượng Đơn vị Vật liệu Bể tiêu thụ phèn 01 bể Bê tông cốt thép Đường kính bể D 2.1 m - Chiều cao bể HXD 2.6 m - Đường kính ống gió 90 mm thép Vôi Vôi được dùng để kiềm hóa nước, làm mềm nước hoặc ổn định nước. Vôi cho vào nước có thể ở dạng vôi sữa hay vôi bão hòa. Ở đây ta chọn phương pháp dùng vôi sữa châm vào bể trộn cùng lúc với dung dịch phèn nhôm. Liều lượng vôi dùng để kiềm hóa Trong đó : e2 : Trọng lượng đương lượng của vôi CaO, e2 = 28. P : liều lượng phèn sử dụng (mg/l); PAl = 40 mg/l. e1 : trọng lượng đương lượng của phèn nhôm, e1 = 57. K0 : độ kiềm của nhỏ nhất của nước nguồn, K = 1,2 mgđl/l. 1 : độ kiềm dự phòng của nước (mgđl/l). c : tỉ lệ chất kiềm hóa nguyên chất có trong sản phẩm sử dụng, c = 75%. Lượng vôi cần sử dụng trong 1 ngày Lượng vôi dự trữ trong 1 tháng Diện tích sàn kho cần thiết Trong đó Q : công suất trạm xử lý (m3/ngày); Q = 18000 m3/ngày. P : liều lượng hóa chất tính toán (g/m3); P = 19 g/m3. T : thời gian giữ hóa chất trong kho; chọn T = 1 tháng = 30 ngày a : hệ số tính đến diện tích đi lại và thao tác trong kho; a = 1.3 G0 : khối lượng riêng của hóa chất (tấn/m3); G0 = 1.2 tấn/m3. PK : độ tinh khiết của hóa chất (%); PK = 75% h : chiều cao cho phép của lớp hóa chất; vôi cục có h = 1.5m. Thiết kế kho có cửa lớn ở đầu hồi để ôtô có thể lùi vào đổ vôi trực tiếp vào kho, chung quanh xây kín để chống mưa, bụi, có cửa thông hơi thoáng gió để hạ độ ẩm của không khí trong kho. Kho xây liền với gian đặt các công trình chuẩn bị dung dịch vôi. Công trình chuẩn bị dung dịch vôi Rọ tôi vôi Mỗi lần tôi, dùng băng tải vận chuyển 80 kg vôi đưa vào rọ, thể tích rọ cần thiết Rọ có tiết diện hình chữ nhật 0.5m x 0.4m x 0.4m; thể tích rọ Rọ làm bằng thép không rỉ, đáy rọ và lưới thép 5mm x 5mm. Bể tiêu thụ chứa dung dịch vôi sữa 5% Sau mỗi lần tôi, sữa vôi từ bể tôi vôi tự chảy theo máng hở về bể tiêu thụ chứa sữa vôi. Mỗi lần tôi 10 mẻ liên tục được 800kg. Mỗi lần tôi 800kg vôi thị trường tức 800 x 75% = 600 kg vôi tinh khiết Thể tích bể tiêu thụ chứa sữa vôi nồng độ 5% sẽ là Trong trạm bố trí 3 bể, 2 làm việc cùng lúc và 1 dự phòng. Bể được thiết kế hình tròn, đường kính bể bằng chiều cao công tác của bể Bể pha vôi sữa có tiết diện hình tròn đường kính D = 1.7 m, gồm 2 phần: phần trên hình trụ, bên dưới hình chóp có góc tâm 600, bề rộng đáy a = 0.2m. Đáy bể đặt ống xả cặn D = 150mm. Chiều cao phần hình trụ Chiều cao phần hình chóp Chiều cao dự trữ : Hdt = 0.3m (qui phạm 0.3 – 0.4m ). Tổng chiều cao bể pha vôi sữa : H = Ht + Hdt + Hch = 1.7 + 0.3 + 1.3 = 3.3 (m). Thể tích xây dựng của bể Để giữ cho sữa vôi không bị lắng và có nồng độ đều 5% phải liên tục khuấy trộn bằng máy khuấy. Chọn máy khuấy kiểu tuabin chong chóng lắp 3 cánh quạt. Bảng 4.4 - Số vòng quay và công suất máy khuấy D (m) 0,6 0,8 1,0 1,2 1,4 1,6 2,0 2,4 2,6 d(mm) 150 200 250 300 300 400 500 600 600 a (mm) 210 280 350 420 420 480 500 600 600 n(vòng/ph) 1000 630 800 400 500 500 400 250 320 N (kW) 0,2 0,37 0,6 0,75 1,1 2,2 3,0 5,0 6,6 D : đường kính bể (m). d : đường kính cánh quạt (mm). a : bước trục vít (mm). n : số vòng quay của trục (vòng/phút). N : công suất động cơ (kW). Tra bảng trên, do D = 1.7 m nên máy khuấy có các thông số như sau : Đường kính cánh quạt : d = 425 mm. Bước trục vít : a = 500 mm. Số vòng quay của trục : n = 500 vòng/phút. Công suất : N = 2.2 kW. Máy bơm định lượng vôi Lưu lượng vôi sữa 5% phải đưa vào nước trong 1 giờ Chọn bơm định lượng kiểu màng. Trong trạm đặt 2 bơm, 1 làm việc và 1 dự phòng. Bảng 4.5 - Các thông số thiết kế của bể tiêu thụ vôi Thông số Số lượng Đơn vị Vật liệu Bể tiêu thụ vôi 03 bể Bê tông cốt thép Đường kính bể D 1.7 m - Chiều cao bể HXD 3.3 m - Khử trùng nước Khử trùng nước là khâu bắt buộc cuối cùng của quá trình xử lý nước cấp dùng cho nhu cầu ăn uống và sinh hoạt. Mục đích của việc khử trùng là tiêu diệt hoàn toàn vi trùng gây bệnh trong nguồn nước. Có nhiều biện pháp khử trùng nước như khử bằng chất oxy hóa mạnh, khử bằng tia vật lý, khử bằng siêu âm, khử bằng nhiệt, khử bằng các ion kim loại nặng… Trong hệ thống này dùng clo lỏng để khử trùng, cơ sở của phương pháp này là dùng chất oxi hóa mạnh để oxi hóa men của tế bào vi sinh vật và tiêu diệt chúng. Clo là một chất oxi hoá mạnh, ở bất cứ dạng nào, đơn giản hay hợp chất, khi tác dụng với nước đều tạo thành phân tử HOCl có tác dụng khử trùng rất mạnh. Quá trình khử trùng xảy ra hai giai đoạn, đầu tiên chất khử trùng khuếch tán xuyên qua vỏ tế bào vi sinh, sau đó phản ứng với men bên trong tế bào và phá hoại quá trình trao đổi chất dẫn đến sự diệt vong tế bào. Tốc độ của quá trình khử trùng nhanh khi nồng độ của chất khử trùng và nhiệt độ của nước tăng, đồng thời phụ thuộc vào dạng không phân ly của chất khử trùng, vì quá trình khuếch tán qua vỏ tế bào xảy ra nhanh hơn quá trình phân ly. Tốc độ khử trùng giảm đi rất nhiều khi trong nước có các chất hữu cơ, cặn lơ lửng và các chất khử khác. Phản ứng thủy phân giữa Clo và nước xảy ra như sau: Cl2 + H2O ® HCl + HClO Axit hypoclorit HClO rất yếu, không bền và dễ dàng phân ly thành HCl và oxi nguyên tử HClO ® HCl + O Hoặc có thể phân ly thành H+ và OCl- HOCl ® H+ + OCl- Cả HOCl, OCl- và O là những chất oxi hóa mạnh có khả năng tiêu diệt vi trùng. Thời gian tiếp xúc không được nhỏ hơn 30 phút, Clo dung dịch được bơm vào đường ống dẫn vào bể chứa nước sạch. Liều lượng Clo hoạt tính cần thiết sử dụng trong một giờ được tính theo công thức Trong đó: Q: lưu lượng nước nguồn xử lý (m3/h). Q = 750 m3/h. a: liều lượng Clo hoạt tính (lấy theo tiêu chuẩn 6.165 20TCN 33-2006). Chọn a = 3 mg/l = 3 g/m3. Liều lượng Clo cần thiết sử dụng trong một ngày là: 2.25 x 24 = 54 kg Liều lượng clo sử dụng trong 1 tháng là 54 x 30 = 1620 kg Để đảm bảo khả năng phản ứng diệt trùng xảy ra triệt để, còn có tác dụng đến điểm dừng nước ở cuối mạng lưới, ta cần đưa thêm vào nước lượng clo dư cần thiết ngoài lượng clo tính toán. Theo TCXD – 33:2006 liều lượng clo dư ở đầu mạng lưới tối thiểu là 0.5 mg/L và ở cuối mạng lưới là 0.05 mg/L và không được dư tới mức tạo mùi khó chịu. Đối với nước mặt hàm lượng clo là 2 ¸ 3 mg/L. Ở đây dùng clo lỏng để khử trùng với liều lượng 3 mg/L. Clo lỏng là một dạng clo nguyên chất màu vàng xanh, trọng lượng riêng 1.47 kg/L. Khi dùng clo lỏng để khử trùng nước thì phải đặt thiết bị chuyên dùng để đưa clo vào nước gọi là clorator. Clorator có chức năng pha chế và định lượng clo hơi vào nước. Để tránh tình trạng đưa clo vào nước với áp suất cao, hay bị rò hơi clo ra ngoài gây nguy hiểm nên ta chọn sử dụng clorator chân không loại tỉ lệ để có thể đưa lượng clo vào nước tương ứng với sự thay đổi lưu lượng nước xử lý. Khi dùng clorator chân không cần cung cấp nước có chất lượng nước sinh hoạt với áp suất không nhỏ hơn 3 kg/cm2 cho buồng định lượng clo. Lượng nước tính toán để clorator làm việc lấy bằng 0.6 m3/1kg clo. Nước clo xả ra trong trường hợp có sự cố phải cho qua bể chứa có chất khử khí. Trang bị cho trạm 2 clorator chân không, 1 làm việc và 1 dự phòng. Đặt 2 bình clo loại 900 kg/bình. Để dẫn clo lỏng và clo khí phải dùng ống thép đúc hoặc các loại ống khác đảm bảo độ kín và chịu được áp lực cần thiết khi vận chuyển khí clo từ kho đến máy định liều lượng. Trạm phải được thông gió thường xuyên bằng quạt với tần suất 12 lần trong 1 giờ. Không khí được hút ở đểm thấp sát mặt sàn và xả ra ở điểm cao hơn 2m so với nóc nhà cao nhất trạm. Cần phải trang bị phương tiện phòng hộ, thiết bị vận hành hệ thống bảo hiểm, thiết bị báo nồng độ hơi clo trong buồng công tác. TÍNH TOÁN CÁC CÔNG TRÌNH ĐƠN VỊ TRONG CỤM XỬ LÝ Bể trộn vách ngăn Bể trộn vách ngăn ngang có cấu tạo như một cái máng hình chữ nhật, trong máng đặt 3 vách ngăn có cửa thu hẹp, vách đầu và cuối có cửa thu hẹp ở giữa, vách giữa có cửa thu hẹp ở hai bên. Nhờ có cấu tạo các cửa thu hẹp so le như vậy mà tạo nên chuyển động xoáy cần thiết làm cho dung dịch chất phản ứng trộn đều với nước. Bể trộn vách ngăn ngang áp dụng thích hợp cho các trạm xử lý có công suất vừa và nhỏ. Trạm xử lý được chia làm 3 đơn nguyên, công suất của mỗi đơn nguyên: Q = 6000m3/ngđ = 250m3/h = 0,07m3/s. Theå tích toång theå beå troän tính nhö sau Wb = Qt = 0,07120 = 8,4(m3) Trong đó: Q : công suất trạm xử lý, Q = 0,07m3/s. t : thời gian lưu nước trong bể trộn là 2phút Choïn kích thöôùc beå laø BLh = 1 5,6 1,5 = 8,4(m3) Tính toán diện tích máng: = 0,117 (m2) Trong đó: Q : công suất trạm xử lý, Q = 0,07m3/s. vm : vận tốc nước chảy trong máng, theo quy phạm vm = 0,6m/s Chiều rộng máng: = 0,3m Trong đó: hc : chiều cao lớp nước cuối bể, theo quy phạm hc = 0,4-0,5m, chọn hc = 0,4m Tổn thất áp lực qua các cửa thu hẹp: = 0,13m (theo quy phạm v = 1m/s thì lấy µ = 0,62) Kích thước cửa thu hẹp: Cửa vách giữa gồm 2 cửa, diện tích 1 cửa là: = 0,035 (m2) Chiều cao lớp nước sau vách ngăn giữa: h2 = 0,4 + 0,13 = 0,53m Nếu lấy khoảng cách của mép trên cửa thu hẹp với bề mặt cuả lớp nước trên nó là 0,13m (quy phạm là 0,1-0,15m) thì chiều cao của cửa thu hẹp ở ngăn giữa là: hc2 = 0,53 – 0,13 = 0,4m Chiều rộng cửa: 0,1m Cửa thu hẹp ở vách ngăn đầu và cuối: Mỗi vách ngăn có một cửa, diện tích cửa là: = 0,07 (m2) Chiều cao lớp nước sau vách ngăn thứ ba: hc = 0,4m Khoảng cách giữa đỉnh cửa thu hẹp và mặt nước trên nó lấy 0,13m Chiều cao cửa thu hẹp thứ ba: Chiều rộng cửa thu hẹp thứ ba: = 0,26m Chiều cao lớp nước sau vách ngăn đầu: h1 = 0,4 + 0,13 + 0,13 = 0,66m Lấy khoảng cách đỉnh cửa thu hẹp và mặt nước là 0,13m hc1 = 0,66 – 0,13 = 0,53m = 0,13m Vậy tổng tổn thất thủy lực qua bể trộn là: 3 x 0,13 = 0,39m Kiểm tra G – giá trị gradien vận tốc thể hiện sự xáo trộn dòng chảy đủ để hòa trộn hoàn toàn hổn hợp nước và hóa chất. Theo tiêu chuẩn G = (200-1000 s-1) = 200 (s-1) (hợp tiêu chuẩn) Trong đó: H: tổng tổn thất thủy lực qua bể trộn (m). H = 0.39m V: thể tích bể trộn (m3). V = 8.4 m3 Q: lưu lượng nước qua bể trộn. Q = 0.07m3/s G: gia tốc trọng trường. g = 9.81m/s2 v: độ nhớt động học của nước (m2/s). Với nhiệt độ của nước là 270C, chọn v = 0.81 m2/s Khoảng cách giữa các vách ngăn là: Bảng 4.6 - Các thông số thiết kế của bể trộn vách ngăn Thông số Số lượng Đơn vị Vật liệu Số lượng bể N 01 bể Bê tông cốt thép Chiều rộng bể B 1 m - Chiều dài bể L 5,6 m - Chiều cao bể HXD 1,5 m - 4.4.2 Bể phản ứng vách ngăn (phương án 1) Nguyên lý cấu tạo cơ bản của bể là dùng các vách ngăn để tạo ra sự đổi chiều liên tục của dòng nước. Bể có cấu tạo hình chữ nhật, bên trong có các vách ngăn hướng dòng nước chuyển động zic zắc theo phương nằm ngang hoặc theo phương thẳng đứng. Số lượng vách ngăn được tính theo hai chỉ tiêu: dung tích bể phụ thuộc vào thời gian nước lưu lại cần thiết và tốc độ chuyển động của dòng nước giữa hai vách ngăn. Thời gian nước lưu lại bể lấy là 20 phút khi xử lý nước đục và lấy là 30-40 phút khi xử lý nước có màu. Bể phản ứng có vách ngăn thông thường có từ 8-10 chỗ ngoặt để đổi chiều dòng nước. Dung tích bể phản ứng: = 84 (m3) Trong đó: t : thời gian phản ứng (phút), đối với nước đục t = 20phút Q : công suất trạm xử lý, Q = 250 (m3/h) Căn cứ theo sơ đồ cao trình trạm xử lý, chọn Hb = 4m (lấy bằng chiều cao của bể lắng ngang) Diện tích bề mặt bể phản ứng: = 21 (m2) Diện tích một ô của bể phản ứng: = 0,4 (m2) Trong đó: v : vận tốc dòng nước dọc theo hành lang (m/s), theo quy phạm v = 0,2-0,3m/s, chọn v = 0,2m/s Số ô trong bể phản ứng: = 52,5 Chọn n = 54 ô Các ô sắp xếp theo chiều rộng là 6 ô và chiều ngang là 9 ô. m = = 8 chỗ ngoặt (quy phạm m = 8-10) Chiều rộng bể phản ứng: B = 9 0,4 = 3,6m Chiều dài bể phản ứng: L = = 5,8m Diện tích mỗi ô sẽ là: fô = 0,4 0,4 = 0,16 (m2) Vận tốc nước chảy trong các ô: = 0,4 (m/s) Tổn thất áp lực trong bể phản ứng: h = 0,15 v2 m = 0,15 0,42 8 = 0,19m Trong đó: v : tốc độ nước chảy trong hành lang giữa các vách ngăn m : số chỗ ngoặt Bảng 4.7 - Các thông số thiết kế của bể phản ứng vách ngăn Thông số Số lượng Đơn vị Vật liệu Số lượng bể N 01 bể Bê tông cốt thép Chiều rộng bể B 3,6 m - Chiều dài bể L 5,8 m - Chiều cao bể HXD 4 m - 4.4.3 Bể phản ứng có tầng cặn lơ lửng (phương án 2) Loại bể này thường được đặt trong phần đầu của bể lắng ngang. Đáy bể có tiết diện là các hình phểu với góc nghiêng giữa các cạnh là 450, nhằm mục đích làm giảm dần tốc độ dâng lên của dòng nước đồng thời tạo dòng nước đi lên đề