Tính toán thiết kế hệ thống xử lý nước cấp cho nhà máy đá cây tại vĩnh lương, nha trang

i

LỜI CẢM ƠN

Trong suốt gần 4 năm học tập tại trường Đại Học Nha Trang Thành Phố Nha

Trang tôi đã được quý thầy cô Viện Công Nghệ Sinh Học Và Môi Trường trang bị

cho một nền tảng kiến thức quý báu. Tôi xin chân thành cảm ơn quý thầy cô đã hết

lòng giảng dạy, truyền đạt những kiến thức hữu ích trong suốt quá trình học tập

cũng như động viên góp ý giúp tôi hoàn thành tốt đồ án tốt nghiệp.

Tôi xin bày tỏ lòng biết ơn chân thành đến thầy cô trực tiếp hướng dẫn là

thầy PGS.TS. Phạm Hùng Thắng và cô ThS. Trần Nguyễn Vân Nhi đã tận tình

hướng dẫn và đóng góp nhiều ý kiến thiết thực trong quá trình thực hiện đồ án tốt

nghiệp.

Cuối cùng tôi xin gởi lời tri ân đến cha mẹ, anh chị em trong gia đình cùng

tất cả bạn bè trong lớp, trong Viện, những người đã động viên, giúp đỡ tôi trong

suốt thời gian tôi học tập cũng như trong quá trình thực hiện đồ án tốt nghiệp.

Nha trang, tháng 06 năm 2012

Sinh viên thực hiện

Đỗ Quang Huy

ii

MỤC LỤC

LỜI CẢM ƠN.........................................................................................................................i

DANH SÁCH BẢNG..........................................................................................................vii

DANH SÁCH HÌNH ..........................................................................................................viii

DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT ...............................................................................................ix

GIỚI THIỆU ĐỀ TÀI ĐỒ ÁN ..............................................................................................1

Chương I: TỔNG QUAN ......................................................................................................4

1.1. ĐIỀU KIỆN TỰ NHIÊN:.............................................................................................4

1.1.1. Vị trí địa lý: .............................................................................................................4

1.1.2. Địa hình:..................................................................................................................4

1.1.3. Đặc điểm khí hậu: ...................................................................................................4

1.1.4. Mạng lưới thủy văn:................................................................................................5

1.2. MỘT SỐ VẤN ĐỀ VỀ NƯỚC DƯỚI ĐẤT................................................................6

1.2.1. Cấu tạo nước dưới đất tại khu vực nghiên cứu: ......................................................6

1.2.2. Định nghĩa về sự ô nhiễm nước dưới đất:...............................................................7

1.2.3. Các chất ô nhiễm có trong nước:.............................................................................8

1.2.3.1. Các chất rắn có trong nước: ..............................................................................8

1.2.3.2. Các chất gây mùi vị trong nước:.......................................................................8

1.2.3.3. Các hợp chất của Canxi, Magiê:.......................................................................8

1.2.3.4. Các chất phóng xạ trong nước: .........................................................................9

1.2.3.5. Khí HydroSunfua H2S: .....................................................................................9

1.2.3.6. Các hợp chất của nitơ (NH4

+

, NO2

-

, NO3

-

): ......................................................9

1.2.3.7. Sắt và Mangan: ...............................................................................................10

1.2.3.8. Các hợp chất của axit cacbonic:......................................................................10

1.2.3.9. Các hợp chất có photphat:...............................................................................11

1.2.3.10. Các hợp chất sunfat:......................................................................................11

1.2.3.11. Các hợp chất Clorua: ....................................................................................11

1.2.3.12. Các hợp chất Florua:.....................................................................................12

1.2.3.13. Các kim loại nặng: ........................................................................................12

1.2.3.14. Các chỉ tiêu vi sinh: ......................................................................................13

1.3. TỔNG QUAN MỘT SỐ PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ NƯỚC CẤP.............................14

iii

1.3.1. Công trình thu nước: .............................................................................................14

1.3.2. Công trình vận chuyển nước: ................................................................................14

1.3.3. Xử lý nước cấp bằng phương pháp cơ học: ..........................................................15

1.3.3.1. Hồ chứa và lắng sơ bộ: ...................................................................................15

1.3.3.2. Song chắn rác và lưới chắn rác:......................................................................15

1.3.3.3. Bể lắng: ...........................................................................................................15

1.3.3.4. Lọc: .................................................................................................................16

1.3.4. Xử lý nước cấp bằng phương pháp hóa lý: ...........................................................17

1.3.4.1. Làm thoáng: ....................................................................................................17

1.3.4.2. Clo hóa sơ bộ: .................................................................................................17

1.3.4.3. Keo tụ - Tạo bông: ..........................................................................................18

1.3.4.4. Khử trùng nước:..............................................................................................20

1.3.5. Các phương pháp khử Fe trong nước ngầm:.........................................................22

1.3.5.1. Công nghệ khử sắt bằng làm thoáng...............................................................22

1.3.5.2. Công nghệ khử sắt bằng hóa chất: ..................................................................25

1.3.5.3. Công nghệ làm thoáng kết hợp với sử dụng chất oxy hóa mạnh:...................25

1.3.6. Các phương pháp khử độ cứng trong nước ngầm:................................................25

1.3.6.1. Phương pháp dùng hóa chất:...........................................................................25

1.3.6.2. Phương pháp nhiệt: .........................................................................................26

1.3.6.3. Phương pháp trao đổi ion:...............................................................................27

1.3.6.4. Phương pháp lọc màng: ..................................................................................27

1.3.6.5. Phương pháp tổng hợp:...................................................................................28

1.4. MỘT SỐ CÔNG TRÌNH XỬ LÝ NƯỚC NGẦM TRONG THỰC TẾ....................29

1.4.1. Công nghệ xử lý nước ngầm nhiễm sắt cao ( 40 – 60 mg/l) tại xã Phước

Kiểng, huyện Nhà Bè, Thành phố Hồ Chí Minh.............................................................29

1.4.2. Công nghệ xử lý nước ngầm tại Hóc Môn, Thành phố Hồ Chí Minh công

suất 65.000 m3

/ngày đêm ................................................................................................30

1.5. TIÊU CHUẨN THIẾT KẾ.........................................................................................30

Chương II: LỰA CHỌN CÔNG NGHỆ XỬ LÝ ................................................................32

2.1. HIỆN TRẠNG CUNG CẤP SỬ DỤNG NƯỚC TẠI NHÀ MÁY VÀ TRONG

KHU VỰC.........................................................................................................................32

2.1.1 Hiện trạng cung cấp và sử dụng nước tại Vĩnh Lương – Nha Trang:....................32

iv

2.1.2. Hiện trạng cung cấp và sử dụng nước ở nhà máy sản xuất đá cây tại Vĩnh

Lương – Nha Trang.........................................................................................................34

2.2. ẢNH HƯỞNG CỦA TẠP CHẤT ĐẾN CHẤT LƯỢNG NƯỚC ĐÁ CÔNG

NGHIỆP: ...........................................................................................................................34

2.3. LỰA CHỌN NGUỒN NƯỚC CHO NHÀ MÁY....................................................36

2.4. ĐẶC ĐIỂM NGUỒN NƯỚC NGẦM TẠI LƯƠNG SƠN – NHA TRANG..........37

2.5. ĐỀ XUẤT CÔNG NGHỆ XỬ LÝ NƯỚC NGẦM CHO NHÀ MÁY SẢN

XUẤT ĐÁ CÂY VĨNH LƯƠNG – NHA TRANG........................................................39

2.5.1. Lựa chọn công nghệ:.............................................................................................39

2.5.1.1. Quá trình làm thoáng: .....................................................................................39

2.5.1.2. Bể trộn: ...........................................................................................................39

2.5.1.3. Bể lắng: ...........................................................................................................39

2.5.1.4. Bể lọc: .............................................................................................................39

2.5.1.5. Bể chứa: ..........................................................................................................40

2.5.1.6. Cụm xử lý bùn: ...............................................................................................40

2.5.2. Công nghệ được đề xuất: ......................................................................................40

Chương III: TÍNH TOÁN QUẢN LÝ VÀ VẬN HÀNH HỆ THỐNG ..............................42

3.1. THIẾT KẾ GIẾNG KHOAN: ....................................................................................42

3.1.1. Lưu lượng thiết kế:................................................................................................42

3.1.2. Tính toán thiết kế giếng khoan:.............................................................................42

3.1.2.1. Tính toán công suất giếng:..............................................................................42

3.1.2.2. Thiết kế giếng khoan: .....................................................................................42

3.1.2.3. Chọn bơm cấp 1:.............................................................................................43

3.2. THIẾT KẾ GIÀN MƯA:............................................................................................43

3.2.1. Xác định kích thước giàn mưa: .............................................................................44

3.2.2. Sàn tung mưa: .......................................................................................................44

3.2.3. Hệ thống phân phối nước:.....................................................................................45

3.2.4. Hệ thống thu, thoát khí và ngăn nước: ..................................................................49

3.2.5. Sàn và ống thu nước:.............................................................................................49

3.2.6. Hệ thống xả cặn và ống dẫn nước sạch cọ rửa giàn mưa:.....................................50

3.2.7. Hàm lượng CO2, O2 và pH sau làm thoáng bằng giàn mưa:.................................50

3.2.7.1. Hàm lượng CO2 sau làm thoáng: ....................................................................50

v

3.2.7.2. Hàm lượng O2 sau làm thoáng:.......................................................................51

3.2.7.3. Xác định pH sau làm thoáng:..........................................................................51

3.3. THIẾT KẾ BỂ TRỘN: ...............................................................................................52

3.4. THIẾT KẾ BỂ LẮNG ĐỨNG ...................................................................................54

3.4.1. Hàm lượng cặn trong nước khi đưa vào bể lắng đứng:.........................................55

3.4.2. Xác định kích thước bể lắng đứng: .......................................................................56

3.4.3. Máng thu nước: .....................................................................................................60

3.4.4. Ống dẫn nước vào bể lắng: ...................................................................................62

3.5. THIẾT KẾ NGĂN CHỨA TRUNG GIAN ...............................................................63

3.5.1. Thể tích ngăn chứa trung gian:..............................................................................63

3.5.2. Kích thước của bể chứa trung gian: ......................................................................63

3.6. THIẾT KẾ BỒN LỌC ÁP LỰC: ...............................................................................63

3.6.1. Xác định kích thước bồn lọc áp lực: .....................................................................65

3.6.2. Rửa lọc: .................................................................................................................67

3.6.3. Hệ thống thu nước và phân phối nước:.................................................................71

3.6.4.Hệ thống phân phối nước:......................................................................................72

3.6.5. Hệ thống sàn chụp lọc:..........................................................................................72

3.6.6. Tính Bơm: .............................................................................................................73

3.6.7. Tính cơ khí: ...........................................................................................................82

3.7. HÓA CHẤT DÙNG ĐỂ KHỬ CỨNG .....................................................................88

3.8. TÍNH TOÁN KHỬ TRÙNG......................................................................................88

3.8.1. Liều lượng Clo hoạt tính cần thiết sử dụng trong một giờ được xác định

theo công thức sau:..........................................................................................................89

3.8.2. Liều lượng Clo cần thiết trong một ngày: .............................................................89

3.9. THIẾT KẾ BỂ CHỨA................................................................................................89

3.9.1. Dung tích điều hòa của bể chứa: ...........................................................................90

3.9.2. Một số bộ phận của bể chứa:.................................................................................91

3.10. THIẾT KẾ BỂ CHỨA CẶN ....................................................................................92

3.11. KẾT QUẢ KHẢO NGHIỆM MÔ HÌNH.................................................................93

3.11.1. Mô hình khảo nghiệm: ........................................................................................93

3.11.2. Kết quả khảo nghiệm mô hình: ...........................................................................94

3.12. BỐ TRÍ MẶT BẰNG...............................................................................................94

vi

3.13. TÍNH TOÁN GIÁ THÀNH XỬ LÝ ........................................................................95

3.13.1. Tính toán bê tông sử dụng cho các công trình ....................................................95

3.13.1.1. Giàn mưa.......................................................................................................95

3.13.1.2. Bể trộn...........................................................................................................95

3.13.1.3. Bể lắng đứng.................................................................................................96

3.13.1.4. Bể chứa trung gian........................................................................................97

3.13.1.5. Bể chứa nước sạch ........................................................................................97

3.13.1.6. Bể chứa cặn...................................................................................................98

3.13.2. Khai toán kinh phí xây dựng các công trình .......................................................98

3.13.3. Chi phí vận hành ...............................................................................................100

3.13.3.1. Suất đầu tư cho 1m3

nước cấp: ...................................................................100

3.13.3.2. Chi phí xử lý 1m3

nước cấp: .......................................................................101

3.13.3.3. Phân tích lợi ích kinh tế: .............................................................................102

3.13.3.4. Thời gian hoàn vốn xây dựng hệ thống: .....................................................102

3.14. QUẢN LÝ VÀ VẬN HÀNH HỆ THỐNG............................................................102

3.14.1. Công tác chuẩn bị trước khi vận hành...............................................................102

3.14.2. Các thao tác vận hành hằng ngày và công tác bảo dưỡng.................................103

3.14.2.1. Trình tự vận hành........................................................................................103

3.14.2.2. Thao tác vận hành và bảo dưỡng ................................................................104

3.14.2.3. Thao tác vận hành và bảo dưỡng ................................................................110

3.14.3. SỰ CỐ VÀ BIỆN PHÁP KHẮC PHỤC...........................................................110

NHẬN XÉT VÀ KẾT LUẬN ...........................................................................................114

TÀI LIỆU THAM KHẢO .................................................................................................116

vii

DANH SÁCH BẢNG

Bảng 1.1: Nhiệt độ và lượng mưa trung bình các tháng đo tại trạm Nha Trang năm

2010 .......................................................................................................................................5

Bảng 1.2: Phân loại độ cứng theo CaCO3..............................................................................9

Bảng 1.3: Hiệu xuất loại bỏ tạp chất của màng lọc RO.......................................................28

Là phương pháp phối hợp hai trong ba phương pháp nói trên (Phương pháp thứ nhất

với thứ hai, thứ nhất với thứ ba,…) sao cho chất lượng đầu ra đạt yêu cầu. .......................28

Bảng 2.1: Hàm lượng tạp chất trong nước đá công nghiệp .................................................35

Bảng 2.2: Ảnh hưởng một số tạp chất đến chất lượng nước đá...........................................35

Bảng 2.3: Kết quả xét nghiệm nước ngầm tại Lương Sơn – Nha Trang .............................37

Bảng 3.1: Tóm tắt các thông số của giàn mưa.....................................................................52

Bảng 3.2: Nồng độ trung bình của cặn đã nén.....................................................................59

Bảng 3.3: Tóm tắc các thông số của bể lắng đứng ..............................................................63

Bảng 3.4: Đặc trưng của lớp vật liệu lọc .............................................................................64

Bảng 3.5: Lựa chọn lớp sỏi đỡ.............................................................................................66

Bảng 3.6: Độ nở tương đối của vật liệu lọc và cường độ rửa lọc ........................................67

Bảng 3.7: Độ đặc của cặn ....................................................................................................68

Bảng 3.8: Thể tích cặn chiếm chỗ trong lỗ rỗng hạt vật liệu lọc.........................................68

Bảng 3.9: Đặc tính vật liệu lọc ............................................................................................68

Bảng 3.10: Các thông số về chân đỡ....................................................................................87

Bảng 3.11: Tóm tắc các thông số bồn lọc............................................................................88

Bảng 3.12: Tóm tắc các thông số của bể chứa.....................................................................92

Bảng 3.13: Tóm tắc các thông số của bể chứa cặn ..............................................................93

Bảng 3.14: Kết quả khảo nghiệm mô hình ..........................................................................94

Bảng 3.15: Khai toán kinh phí xây dựng các công trình .....................................................98

Bảng 3.16: Các sự cố và biện pháp khắc phục ..................................................................110

viii

DANH SÁCH HÌNH

Hình 1.1: Biểu đồ nhiệt độ và lượng mưa trung bình các tháng đo tại trạm Nha Trang

năm 2010................................................................................................................................5

Hình 1.2: Biểu đồ tương quan hàm lượng của CO2, HCO3

-

và CO3

2- ở nhiệt độ 250C

với các giá trị pH khác nhau ................................................................................................10

Hình 1.3: Sơ đồ làm thoáng đợ giản – Lọc..........................................................................22

Hình 1.4: Sơ đồ làm thoáng tự nhiên – Lắng tiếp xúc – Lọc...............................................22

Hình 1.5: Sơ đồ làm thoáng cưỡng bức – Lắng – Lọc.........................................................23

Hình 1.6: Sơ đồ xử lý nước ngầm bằng ejector thu khí và lọc áp lực .................................23

Hình 1.7: Sơ đồ xử lý nước ngầm bằng máy nén khí và lọc áp lực.....................................24

Hình 1.8: Sơ đồ làm thoáng - Lọc tiếp xúc..........................................................................25

Hình 1.9: Sơ đồ công nghệ xử lý nước ngầm tại xã Phước Kiểng, huyện Nhà Bè,

Thành phố Hồ Chí Minh......................................................................................................29

Hình 1.10: Sơ đồ công nghệ xử lý nước ngầm tại Hóc Môn...............................................30

Hình 2.1: Những tụ điểm nước công cộng không đủ đáp ứng nhu cầu sinh hoạt hằng

ngày của người dân xã Vĩnh Lương ....................................................................................33

Hình 2.2: Người dân phải đi xa mua nước sạch về sử dụng................................................33

Hình 2.3: Sơ đồ công nghệ xử lý nước ngầm cho nhà máy đá cây tại Vĩnh Lương –

Nha Trang ............................................................................................................................40

Hình 3.1: Sơ đồ khảo nghiệm mô hình................................................................................93

ix

DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT

TCVN : Tiêu chuẩn Việt Nam

TCXD : Tiêu chuẩn xây dựng

BYT : Bộ y tế

1

GIỚI THIỆU ĐỀ TÀI ĐỒ ÁN

∗ ĐẶT VẤN ĐỀ:

Cùng với sự phát triển của kinh tế thế giới nền kinh tế Việt Nam cũng ngày

càng tăng lên đáng kể, Việt Nam đã trở thành một thành viên của WTO trong năm

2007. Khi nền kinh tế phát triển, đời sống của người dân được nâng cao thì nhu cầu

dùng nước sạch càng mạnh mẽ. Do đó, vấn đề nước sạch đang là nỗi bức xúc của

người dân là một việc làm cần thiết và cấp bách. Nó không chỉ đáp ứng nhu cầu

dùng nước hằng ngày nhằm nâng cao chất lượng cuộc sống của người dân mà còn

góp phần tạo điều kiện thuận lợi để đưa nền kinh tế của Việt Nam vươn xa hơn nữa.

Thiếu nước sạch hiện nay là tình trạng nghiêm trọng không chỉ ở nước ta mà cả toàn

cầu, khi mà những vấn đề ô nhiễm môi trường, biến đổi khí hậu ngày càng nhận

được sự quan tâm hàng đầu trên thế giới thì vấn đề này càng trở nên nóng bỏng.

Nước sạch là nước không màu, không mùi, không vị và không có các mầm

bệnh, chất độc hại, có các thành phần hóa lý phù hợp với tiêu chuẩn quy định.

Trong sinh hoạt, nước cấp dùng cho nhu cầu ăn uống, vệ sinh, các hoạt động

giải trí, các hoạt động công cộng như: cứu hỏa, phun nước, tưới cây, rửa đường,…

Trong các hoạt động công nghiệp nước cấp được dùng cho quá trình làm lạnh, sản

xuất thực phẩm như: đồ hộp, nước giải khát, bia rượu,…Hầu hết mọi nghành công

nghiệp đều sử dụng nước cấp như một nguồn nguyên liệu không gì thay thế trong

sản xuất.

Nước sạch cấp cho hoạt động sinh hoạt và công nghiệp là nhu cầu không thể

thiếu trong cuộc sống hôm nay. Theo Cục Thủy Lợi (Bộ Nông nghiệp và Phát triển

nông thôn) nhu cầu dùng nước tại Việt Nam ngày càng tăng trong khi nguồn cung

cấp thì có hạn, khiến cho Việt Nam đang bị đẩy vào nguy cơ xếp hạn là một trong

những quốc gia thiếu nước trên thế giới. Tại nhiều vùng trong cả nước nguồn nước

cấp cho sinh hoạt và sản xuất đang bị thiếu trầm trọng, được sử dụng nước sạch là

niềm khao khát của người dân.

2

Cấp nước sạch và đầy đủ là những điều kiện tiên quyết để cải thiện sức khỏe

cộng đồng và phát triển kinh tế xã hội. Ngày nay, với sự phát triển công nghiệp, đô

thị và sự bùng nổ dân số đã làm cho nguồn nước tự nhiên bị hao kiệt và ô nhiễm

dần. Vì thế con người phải biết khám phá và xử lý các nguồn nước mới để có thể

đáp ứng đủ nước sạch cho cộng đồng và cuộc sống ngày càng cao của người dân.

∗ TÍNH CẤP THIẾT:

Nước là nhu cầu thiết yếu cho cuộc sống của con người và sinh vật. Nước

sạch xem như là hàng hóa đặc biệt trong đời sống của con người. Việc quy hoạch và

xây dựng mô hình xử lý nước phù hợp không những giải quyết được tình trạng khan

hiếm nước sạch hiện nay mà còn tạo điều kiện cho người dân có thu nhập thấp cũng

có thể sử dụng nước sạch. Ngoài ra nó còn cải thiện được chất lượng cuộc sống của

người dân giảm bệnh tật, đảm bảo sự bình đẳng giữa các thành phần sử dụng nước,

giảm cách biệt giữa thành phố và nông thôn.

Trong xử lý nước cấp, tùy thuộc vào chất lượng nguồn nước và yêu cầu về

chất lượng nước cấp mà người ta quyết định quá trình xử lý để có được chất lượng

nước cấp đảm bảo các chỉ tiêu và ổn định nước cấp cho nhu cầu sử dụng.

Mỗi quốc gia đều có những tiêu chuẩn riêng về chất lượng nước cấp, trong

đó có thể có các chỉ tiêu cao thấp khác nhau, nhưng nhìn chung các chỉ tiêu này

phải đạt các tiêu chuẩn an toàn vệ sinh về số vi sinh có trong nước, không có chất

độc hại ảnh hưởng đến sức khỏe con người và nhất là phải đạt được các tiêu chuẩn

của tổ chức sức khỏe thế giới hoặc cộng đồng Châu Âu. Thông thường, nước cấp

sinh hoạt phải đạt các chỉ tiêu về độ pH, nồng độ oxy hòa tan, độ đục, màu sắc,

hàm lượng sắt, mangan, độ cứng, mùi vị,… Ngoài ra nước cấp sinh hoạt cần phải ổn

định về mặt lý học, hóa học cũng như các chỉ tiêu vệ sinh an toàn khác như vi trùng

trong nước.

Nước cấp cho công nghiệp ngoài các chỉ tiêu chung về chất lượng thì còn

phụ thuộc vào mục đích sử dụng mà đặt ra những yêu cầu riêng. Xuất phát từ nhu

cầu cấp thiết của nhà máy sản xuất đá cây là cần có nguồn nước cấp là nước ngầm

3

để sản xuất đá cây tại Vĩnh Lương – Nha Trang nên em thực hiện đề tài: “Tính toán

thiết kế hệ thống xử lý nước cấp cho nhà máy đá cây tại Vĩnh Lương – Nha Trang”.

∗ NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN:

Tính toán thiết kế hệ thống xử lý nước cấp cho nhà máy đá cây tại Vĩnh

Lương – Nha Trang.

∗ NỘI DUNG ĐỒ ÁN:

1. Tìm hiểu tổng quan về hiện trạng cung cấp nước tại nhà máy và khu vực

thiết kế tại Vĩnh Lương – Nha Trang.

2. Lựa chọn và đề xuất công nghệ xử lý cho nhà máy đá cây tại Vĩnh Lương

– Nha Trang.

3. Tính toán thiết kế các công trình xử lý nước ngầm cho nhà máy đá cây tại

Vĩnh Lương – Nha Trang.

4. Thực hiện bản vẽ:

a. Mặt bằng trạm xử lý nước

b. Mặt cắt các công trình theo cao trình

c. Chi tiết các công trình đơn vị

5. Tính toán kinh tế.