Luận văn thiết kế trạm xử lý nước cấp xã ninh sim, huyện ninh hòa, tỉnh khánh hòa, công suất 2 000m

ðATN: Thiết kế trạm xử lý nước cấp xã Ninh Sim, huyện Ninh Hòa, tỉnh Khánh Hòa.

Công suất 2.000(m3

/ngày.ñêm)

SVTH: Trà Thị Bích Hạnh 1

CHƯƠNG MỞ ðẦU

1. ðẶT VẤN ðỀ

Xã Ninh Sim – huyện Ninh Hòa – tỉnh Khánh Hòa là một trong nhiều những xã miền

Trung ñời sống còn rất khó khăn, nằm trong vùng có khí hậu khô hạn. ðó là một hạn chế

lớn cho xã cũng như ñối với tỉnh Khánh Hòa. Do vậy việc giữ nước và cấp nước ñể phục

vụ cho sinh h của người dân và các hoạt ñộng sản xuất ñóng vai trò vô cùng quan trọng

cho sự phát triển của vùng.

Sự phát triển nhanh về kinh tế – xã hội của xã trong những năm gần ñây, ñã làm cho

nhu cầu dùng nước tăng lên nhanh chóng. Trong khi ñó trạm xử lý nước cấp hiện nay của

xã không ñáp ứng ñủ cho nhu cầu dùng nước hiện tại và càng không thể ñáp ứng nhu cầu

cho tương lai. Trước tình hình ñó việc xây dựng trạm xử lý nước mới cho Xã Ninh Sim là

hết sức cần thiết. ðó là lý do tác giả thực hiện ñề tài “Thiết kế trạm xử lý nước cấp Xã

Ninh Sim-Huyện Ninh Hòa-tỉnh Khánh Hòa” nhằm ñáp ứng nhu cầu nước cấp ñến năm

2020 cho Xã Ninh Sim.

2. TÍNH CẤP THIẾT

Hiện nay, khả năng cấp nước hiện có của xã là rất nhỏ so với nhu cầu của nhân dân,

cụ thể là theo TCVN 33:2006 ñối với ñô thị loại IV thì tiêu chuẩn nước sinh hoạt là 60

(l/người.ngày) nhưng hiện tại thì người dân ở ñây chỉ ñược cung cấp là 20 (l/người.ngày)

vì thế cho nên người dân chủ yếu là dùng nước giếng cho việc sinh hoạt. Hiện tại dân số

tính toán năm 2010 là 10866 người nhưng chỉ có 35% dân số ñược cấp nước sạch. Tuy

nhiên vào mùa khô, khả năng phục vụ của các hệ thống này lại giảm là vì trạm xử lý cũ

ñã bị xuống cấp trầm trọng trong khi ñó thì nhu cầu dùng nước lại gia tăng nên trạm xử lý

phải hoạt ñộng hết công suất nên bị hư hỏng và phải bảo trì. Thực tế cho thấy khu vực

ñang rất thiếu thốn và khó khăn về nước sinh hoạt cả về số lượng lẫn chất lượng. Vì thế

việc ñầu tư xây dựng một hệ thống cấp nước cho Xã Ninh Sim là việc làm thật sự cần

thiết và rất kịp thời.

3. NHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG LUẬN VĂN.

Trong phạm vi thực hiện luận văn tốt nghiệp, nhiệm vụ luận văn là Thiết kế trạm xử

lý nước cấp xã Ninh Sim, huyện Ninh Hòa, tỉnh Khánh Hòa, công suất

2.000m3

/ngày.ñêm, gồm những hạng mục chính như:

ðATN: Thiết kế trạm xử lý nước cấp xã Ninh Sim, huyện Ninh Hòa, tỉnh Khánh Hòa.

Công suất 2.000(m3

/ngày.ñêm)

SVTH: Trà Thị Bích Hạnh 2

- Tổng quan về xử lý nước cấp.

- Giới thiệu về Xã Ninh Sim-Huyện Ninh Hòa-Tỉnh Khánh Hòa.

- Lựa chọn công nghệ xử lý.

- Tính toán các công trình ñơn vị.

- Khái toán giá thành xử lý.

- Các biện pháp quản lý và vận hành.

- Kết luận và kiến nghị.

4. PHƯƠNG PHÁP THỰC HIỆN

-Thu thập các tài liệu và số liệu phục vụ cho ñề tài.

- So sánh và lựa chọn các phương án xử lý theo ñề xuất.

- Sử dụng các công thức toán học ñể thiết kế kỹ thuật và tính kinh tế cho trạm xử lý.

- Sử dụng phần mềm Autocad ñể thể hiện hệ thống xử lý nước cấp trên các bản vẽ kỹ

thuật.

ðATN: Thiết kế trạm xử lý nước cấp xã Ninh Sim, huyện Ninh Hòa, tỉnh Khánh Hòa.

Công suất 2.000(m3

/ngày.ñêm)

SVTH: Trà Thị Bích Hạnh 3

CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN VỀ XỬ LÝ NƯỚC CẤP

1.1. CHẤT LƯỢNG NGUỒN NƯỚC CẤP.

ðể cung cấp nước sạch, ta có thể khai thác từ các nguồn nước thiên nhiên (gọi là nước

thô) là nước mặt, nước ngầm và nước biển. Theo tính chất của nguồn nước ta có thể phân

ra các loại sau:

1.1.1. Phân loại các nguồn nước cấp.

1.1.1.1. Nước mặt.

Nước mặt bao gồm các nguồn nước trong các ao, ñầm, hồ chứa, sông, suối,… Do kết

hợp từ các dòng chảy trên bề mặt và thường xuyên tiếp xúc với không khí nên các ñặc

trưng của nước mặt là:

- Chứa khí hòa tan, ñặc biệt là oxy.

- Chứa nhiều chất rắn lơ lửng (ñối với nước trong ao, ñầm, hồ do xảy ra quá trình lắng

cặn nên chất rắn lơ lửng còn lại trong nước có nồng ñộ tương ñối 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.

1.1.2.1. Nước ngầm.

Nước ngầm ñược khai thác từ các tầng chứa nước dưới ñất. Chất lượng nước phụ

thuộc vào thành phần khoáng hóa và cấu trúc ñịa tầng nước thấm qua.

- Nước chảy qua các ñịa tầng chứa cát và granite thường có tính axit và chứa ít chất

khoáng.

- Nước chảy qua ñịa tầng chứa ñá vôi thì nước thường có ñộ cứng và ñộ kiềm

hydrocacbonat khá cao.

ðặc trưng chung của nước ngầm là:

- ðộ ñục thấp.

- Nhiệt ñộ và thành phần hóa học tương ñối ổn ñịnh.

- Không có oxy nhưng có thể chứa nhiều khí như: CO2, H2S…

- Chứa nhiều khoáng chất hòa tan chủ yếu: sắt, mangan, canxi, magiê, flo…

- Không có sự hiện diện của vi sinh vật.

ðATN: Thiết kế trạm xử lý nước cấp xã Ninh Sim, huyện Ninh Hòa, tỉnh Khánh Hòa.

Công suất 2.000(m3

/ngày.ñêm)

SVTH: Trà Thị Bích Hạnh 4

1.1.3.1. Nước mưa.

Nước mưa có thể ñược 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 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 mưa axit.

1.1.2. CÁC CHỈ TIÊU LÝ HÓA SINH HỌC CHÍNH.

1.1.2.1. ðộ màu (Pt-Co)

ðộ màu gây ra bởi các hợp chất hữu cơ, hợp chất keo sắt, nước thải công nghiệp hoặc

do sự phát triển của rong tảo. Nước thiên nhiên thường có ñộ màu thấp hơn 200 Pt – Co.

ðộ màu ñược xác ñịnh theo phương pháp so màu với thang màu Cobalt.

1.1.2.2. ðộ ñục (NTU).

ðộ ñục do các vật lạ có trong nước như các chất huyền phù, các hạt cặn ñất cát, các vi

sinh vật… Nước cấp cho ăn uống thường có ñộ ñục không vượt quá 5 NTU. Hàm lượng

chất rắn lơ lửng cũng là một ñại lượng tương quan ñến ñộ ñục của nước.

1.1.2.3. Hàm lượng cặn không tan (mg/l).

Hàm lượng cặn không tan do cát mịn, các hạt cát, sét, bùn bị dòng nước xói rửa mang

theo và các chất hữu cơ nguồn gốc ñộng thực vật mục nát hòa tan trong nước gây ra.

Hàm lượng cặn dao ñộng theo mùa, mùa khô nhỏ, mùa lũ lớn. Hàm lượng cặn là một

trong những chỉ tiêu cơ bản ñể chọn biện pháp xử lí ñối với các nguồn nước mặt.

1.1.2.4. Các chỉ tiêu hóa học chính.

a. pH: ñặc trưng bởi nồng ñộ ion H+

trong nước (pH = -lg[H+

]). Tính chất của nước

ñược xác ñịnh theo các giá trị khác nhau của pH. pH = 7: nước có trung tính, pH < 7:

nước mang tính axit, pH > 7: nước có tính kiềm.

b. ðộ cứng (mgCaCO3/l): là ñại lượng biểu thị hàm lượng các ion canxi và magiê có

trong nước. Có 3 loại khái niệm ñộ cứng: ñộ cứng toàn phần biểu thị tổng hàm lượng ion

canxi và magiê có trong nước, ñộ cứng tạm thời biểu thị tổng hàm lượng muối cacbonat

và bicacbonat của canxi và magiê có trong nước, ñộ cứng vĩnh cửu biểu thị tổng hàm

lượng các muối còn lại của canxi và magiê trong nước. Nước mềm có ñộ cứng < 50

mgCaCO3/l, nước trung bình 50 – 150 mgCaCO3/l, nước cứng 150 – 300 mgCaCO3/l,

nước rất cứng > 300 mgCaCO3/l.

ðATN: Thiết kế trạm xử lý nước cấp xã Ninh Sim, huyện Ninh Hòa, tỉnh Khánh Hòa.

Công suất 2.000(m3

/ngày.ñêm)

SVTH: Trà Thị Bích Hạnh 5

c. ðộ kiềm (mgCaCO3/l): ñộ kiềm toàn phần là tổng hàm lượng của các ion

bicacbonat, hydroxyl và anion của các muối của các axit yếu. Người ta còn phân biệt ñộ

kiềm riêng phần như: ñộ kiềm bicacbonat hay ñộ kiềm hydrat. ðộ kiềm của nước có ảnh

hưởng trực tiếp ñến tốc ñộ và hiệu quả xử lí nước.

d. ðộ Oxy hóa (mg/lO2 hay KMnO4): là lượng Oxy cần thiết ñể oxy hóa hết các hợp

chất hữu cơ có trong nước. ðộ oxy hoá của nguồn nước càng cao, chứng tỏ nước bị

nhiễm bẩn và chứa nhiều vi trùng.

e. Fe: trong nước ngầm, sắt thường tồn tại dạng Fe2+, kết hợp với các gốc bicacbonat,

sunfat, clorua, ñôi khi tồn tại dưới dạng keo của axit humic hay keo silic. Khi tiếp xúc với

oxy hoặc tác nhân oxy hoá, ion Fe2+ bị oxy hóa thành Fe3+ và kết tủa thành bông cặn

Fe(OH)3 có màu nâu ñỏ. Nước mặt thường chứa Fe3+, tồn tại dạng keo hữu cơ hoặc cặn

huyền phù.

1.1.2.5. Chỉ tiêu vi trùng.

Nước thiên nhiên có rất nhiều loại vi trùng, siêu vi trùng, rong tảo… trong ñó có một

số gây bệnh cần ñược loại bỏ. Việc xác ñịnh sự có mặt của các loại vi trùng gây bệnh

thường rất khó khăn và mất nhiều thời gian do sự ña dạng về chủng loại. Vì vậy trong

thực tế, người ta sử dụng Ecoli làm vi khuẩn ñặc trưng ñể xác ñịnh mức ñộ nhiễm vi

trùng gây bệnh trong nước. Ngoài ra, trong một số trường hợp số lượng vi khuẩn hiếu khí

và kị khí cũng ñược xác ñịnh ñể tham khảo thêm khi ñánh giá mức ñộ nhiễm bẩn nguồn

nước.

1.1.2.6. Tính ổn ñịnh của nước.

Nước không ổn ñịnh sẽ gây ăn mòn hoặc lắng cặn ñường ống, thiết bị vệ sinh. Các

nguyên nhân chính:

- Oxy hòa tan cao.

- Tổng rắn hòa tan cao.

- pH thấp.

- ðộ kiềm thấp.

Hình thành cặn do các ion Ca, Mg kết hợp với các ion trong nước làm xuất hiện

CaSO4, CaCO3, Mg(OH)2, MgCl2.

ðATN: Thiết kế trạm xử lý nước cấp xã Ninh Sim, huyện Ninh Hòa, tỉnh Khánh Hòa.

Công suất 2.000(m3

/ngày.ñêm)

SVTH: Trà Thị Bích Hạnh 6

Quá trình xử lý ñể giảm ñi tính ăn mòn hoặc lắng cặn trước khi ñi vào mạng lưới phân

phối gọi là ổn ñịnh hóa nước.

1.2. MỘT SỐ TIÊU CHUẨN NƯỚC CẤP HIỆN HÀNH.

- Tiêu chuẩn vệ sinh nước ăn uống 1329/2002/BYT (Drinking water hygience

standards).

- TCXD 33/2006 Tiêu chuẩn chất lượng nước sạch dùng ñể thiết kế các công trình

xử lý nước cấp cho ăn uống và sinh hoạt.

- TCVN 5502/2003 Nước cấp sinh hoạt – Yêu cầu chất lượng (Domestic supply

water – Quality requirements)

- QCVN 08:2008/BTNMT Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về chất lượng nước mặt

- QCVN 02:2009/BYT Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về chất lượng nước sinh hoạt

1.3. CÁC BIỆN PHÁP XỬ LÝ NƯỚC CẤP.

Nước trong thiên nhiên ñược dùng làm các nguồn nước cung cấp cho ăn uống sinh

hoạt và công nghiệp có chất lượng khác nhau. ðối với các nguồn nước mặt thường có ñộ

ñục, ñộ màu và hàm lượng vi trùng cao. Hầu hết các nguồn nước thiên nhiên ñều không

ñáp ứng ñược yêu cầu về mặt chất lượng cho các ñối tượng dùng nước. Chính vì vậy,

trước khi ñưa nước vào sử dụng cần phải tiến hành xử lý.

Tiêu chuẩn ñã chia nguồn nước mặt và nước ngầm dùng làm nguồn nước cấp thành ba

loại theo các chỉ tiêu chất lượng của nước thô như sau:

- Nước thô có các chỉ tiêu chất lượng loại A: ñược áp dụng các qui trình xử lý ñơn

giản: lọc trực tiếp, sát trùng rồi cấp cho người tiêu thụ.

- Nước thô có các chỉ tiêu chất lượng loại B: ñược áp dụng các qui trình xử lý truyền

thống: pha phèn, khuấy trộn, keo tụ, lắng, lọc, sát trùng rồi cấp cho người tiêu thụ.

- Nước thô có các chỉ tiêu chất lượng loại C: phải áp dụng các qui trình xử lý ñặc biệt:

khử H2S, khử mangan, làm mềm, khử màu, khử mùi… Nước thô có các chỉ tiêu hóa học,

sinh học vượt các giá trị ghi trong tiêu chuẩn loại C không ñược dùng làm nguồn cấp

nước vì có chứa những chất không có khả năng xử lý hoặc nếu xử lý thì quá ñắt tiền.

1.3.1. Cơ học: Dùng các công trình và thiết bị ñể làm sạch nước: song chắn rác, lưới

chắn rác, bể lắng, bể lọc.

ðATN: Thiết kế trạm xử lý nước cấp xã Ninh Sim, huyện Ninh Hòa, tỉnh Khánh Hòa.

Công suất 2.000(m3

/ngày.ñêm)

SVTH: Trà Thị Bích Hạnh 7

1.3.2. Hóa học: Dùng các hoá chất cho vào nước ñể xử lí nước như phèn làm chất keo

tụ, dùng vôi ñể kiềm hóa nước, cho Clo vào nước ñể khử trùng.

1.3.3. Lý học: Dùng các tia vật lí ñể khử trùng nước như tia tử ngoại, sóng siêu âm.

ðiện phân nước biển ñể khử muối. Khử khí CO2 hòa tan trong nước bằng phương pháp

làm thoáng.

Dây chuyền công nghệ xử lý nước cấp ñang ñược áp dụng

Hình 1.1 Dây chuyền công nghệ xử lý nước cấp ñang ñược áp dụng

Trong công trình xử lí nước mặt sử dụng chủ yếu là các công trình làm trong nước và

khử trùng. ðối với nước ngầm, chủ yếu là công trình khử sắt và khử trùng.

1.3.4. Làm trong nước: Khử ñục và khử màu của nước, ñược thực hiên trong các bể

lắng và bể lọc. Trong thực tế ñể nâng cao hiệu quả làm trong nước, người ta thường cho

thêm vào nước chất phản ứng (phèn nhôm, phèn sắt). Khi ñó dây chuyền công nghệ xử lí

nước mặt có các công trình như bể trộn và bể phản ứng.

1.3.4.1. Quá trình keo tụ.

Trong nước tự nhiên thường chứa các hạt cặn. Công nghệ xử lý nước như lắng lọc có

thể loại bỏ ñược các cặn có kích thước lớn hơn 10-4 mm. Còn các hạt có kích thước nhỏ

hơn 10-4 mm không thể tự lắng ñược. Phải dùng biện pháp xử lý cơ học kết hợp với biện

pháp hóa học, tức là cho vào nước cần xử lý các chất phản ứng, ñể tạo ra các hạt keo có

khả năng dính kết lại với nhau và dính kết các hạt cặn lơ lửng có trong nước, tạo thành

các bông cặn lớn hơn có thể lắng ñược.

Yếu tố ảnh hưởng ñến quá trình keo tụ: nhiệt ñộ, thành phần ion trong nước, các hợp

chất hữu cơ, liều lượng phèn, ñiều kiện khuấy trộn, môi trường phản ứng,…

Hóa chất sử dụng trong quá trình keo tụ:

Trạm bơm cấp 1 Công trình xử lý nước

Mạng lưới cấp Trạm bơm cấp 2 Bể chứa nước sạch

nước

Công trình thu

ðATN: Thiết kế trạm xử lý nước cấp xã Ninh Sim, huyện Ninh Hòa, tỉnh Khánh Hòa.

Công suất 2.000(m3

/ngày.ñêm)

SVTH: Trà Thị Bích Hạnh 8

- Phèn nhôm Al2(SO4)3.18H2O. Thành phần 9 – 17% Al2O3 dạng tinh thể hoặc lỏng,

có màu trắng.

- Phèn sắt FeSO4.7H2O (thường dùng loại phèn này khi cần kết hợp với làm mềm

nước) hay Fe2(SO4)3.9H2O có màu xanh hoặc trắng.

- Có thể dùng kết hợp cả phèn sắt và phèn nhôm (gọi là kết tủa hỗn hợp). Tỷ lệ hỗn

hợp giữa phèn sắt và phèn nhôm tương ứng là 1:1 hoặc 2:1.

Hiện nay ở hầu hết các công trình xử lý nước mặt tại Việt Nam thường sử dụng phèn

nhôm làm chất keo tụ do tính an toàn trong quá trình xử lý nước và an toàn chất lượng

nước sau xử lý cho người sử dụng. Mặt khác phèn nhôm là sản phẩm có bán rộng rãi trên

thị trường, giá thành rẻ vì vậy làm hạ giá thành nước thương phẩm phù hợp với yêu cầu

của người sử dụng.

1.3.4.2. Quá trình lắng.

Lắng nước là giai ñoạn làm sạch sơ bộ trước khi ñưa nước vào bể lọc ñể hoàn thành

quá trình làm trong nước.

Theo phương chuyển ñộng của dòng nước qua bể, người ta chia ra thành các loại bể

lắng sau:

- Bể lắng ngang: nước chuyển ñộng theo chiều ngang từ ñầu bể ñến cuối bể.

- Bể lắng ñứng: nước chuyển ñộng theo chiều ñứng từ dưới lên trên.

- Bể lắng li tâm: nước chuyển ñộng từ trung tâm bể ra phía ngoài.

- Bể lắng lớp mỏng: gồm 3 kiểu tùy theo hướng chuyển ñộng của lớp nước và cặn:

dòng chảy ngang, nghiêng cùng chiều và nghiêng ngược chiều.

- Bể lắng trong có lớp cặn lơ lửng: lắng qua môi trường hạt, nước chuyển ñộng từ

dưới lên.

1.3.4.3.. Quá trình lọc.

Quá trình lọc nước là cho nước ñi qua lớp vật liệu lọc ñể giữ lại trên bề mặt hoặc giữa

các khe hở của lớp vật liệu lọc các hạt cặn và vi trùng có trong nước. Quá trình lọc nước

ñược ñặc trưng bởi hai thông số cơ bản là: tốc ñộ lọc và chu kỳ lọc.

Công nghệ lọc hiện nay rất phong phú.

- Phân loại theo áp lực: lọc hở và lọc kín.

- Phân loại theo vật liệu lọc: lọc cát, lọc nổi, lọc qua lớp vật liệu ñặc biệt…