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

CHƯƠNG I ĐẶT VẤN ĐỀ 1.1. SỰ CẦN THIẾT CỦA ĐỀ TÀI Nước là một nhu cầu thiết yếu đối với mọi sinh vật trên trái đất .Không có nước cuộc sống trên trái đất không thể tồn tại. Nhu cầu dùng nước của con người là từ 100-150 l/ngày đêm cho các hoạt động bình thường chưa kể đến hoạt động sản xuất . Nước cấp cho nhu cầu ăn uống, vệ sinh và các hoạt động giải trí, ngoài ra nước còn sử dụng cho các hoạt động khác như: cứu hoả, phun nước, tưới cây, rửa đường… Và hầu hết mọi ngành công nghiệp hầu như sử dụng nguồn nước cấp như là một nguồn nguyên liệu không thể thay thế được trong sản xuất. Ngày nay, phát triển sản xuất đã góp phần cải thiện cuộc sống, nhưng bên cạnh đó cũng tạo ra nhiều nguồn thải trực tiếp hay gián tiếp làm ô nhiễm những nguồn nước cấp cho chính con người. Mặt khác, nguồn nước tự nhiên không đảm bảo hoàn toàn đạt tiêu chuẩn chất lượng nước cấp và tính ổn định không cao. Vấn đề được đặt ra làm thế nào cung cấp nước sạch cho sinh hoạt và sản xuất một cách tốt nhất và hiệu quả bên cạnh đó phải thích hợp về mặt kinh tế đồng thời không gây ra những tác động ảnh hưởng đến môi trường. Theo định hướng cấp nước của chính phủ đến giai đoạn 2025 nhằm phát triển kinh tế nâng cao đời sống của nhân dân, cùng với việc đô thị hóa đang phát triển mạnh, nhanh nên các công trình kỹ thuật và cơ sở hạ tầng cần được xây dựng với quy mô tương xứng, trong đó có các công trình cấp nước. Bình Dương là một tỉnh phát triển kinh tế khá mạnh và nhanh ở khu vực Đông Nam Bộ, phía bắc giáp Bình Phước, phía nam và tây nam giáp thành phố Hồ Chí Minh, phía tây giáp Tây Ninh, phía đông giáp Đồng Nai. Dĩ An được biết như là một huyện công nghiệp của tỉnh Bình Dương, huyện Dĩ An giáp TP.HCM và TP. Biên Hòa tỉnh Đồng Nai. Nằm trong vùng tam giác phát triển kinh tế nên Dĩ An có điều kiện phát triển kinh tế theo hướng công nghiệp vì tốc độ tăng trưởng GDP luôn ở mức cao so với cả nước. Bên cạnh sự phát triển vượt bậc về kinh tế vấn đề gia tăng dân số cơ học cũng là một áp lực, vì vậy nước là một nhu cầu không thể thiếu để phục vụ sinh hoạt và sản xuất của khu vực nóii chung và khu đô thị ĐẠI PHÚ nói riêng. Do đó, việc xây dựng một Trạm xử lý nước cấp phục vụ cụm dân cư khu đô thị ĐẠI PHÚ huyện Dĩ An, tỉnh Bình Dương là hết sức cần thiết. Nó đáp ứng được nhu cầu sử dụng nước trong sinh hoạt cũng như trong các hoạt động sản xuất kinh doanh hiện tại và trong tương lai, theo định hướng phát triển của khu đô thị. Đó cũng là lý do đề tài “Tính toán thiết kế hệ thống cấp nước cho cụm dân cư khu đô thị Đại Phú xã Đồng Hòa, huyện Dĩ An, Tỉnh Bình Dương với công suất 3200m3/ ngày đêm” ra đời. 1.2. MỤC TIÊU CỦA ĐỀ TÀI: 1.2.1 Mục tiêu trước mắt: Đáp ứng nhu cầu sử dụng nước sạch của người dân khu đô thị ĐẠI PHÚ xã Đồng Hòa, huyện Dĩ An, tỉnh Bình Dương. Cung cấp nước sạch phục vụ nhu cầu ăn uống vệ sinh và các hoạt động sản xuất kinh doanh trong khu đô thị. 1.2.2 Mục tiêu lâu dài: Cung cấp nước sạch một cách ổn định và lâu dài cho nhu cầu ăn uống vệ sinh và các hoạt động sản xuất kinh doanh trong khu đô thị trước trình hình thiếu nước sạch trong khu vực. Giải quyết vấn đề về môi trường tránh việc phá hoại địa tầng do khoan khai thác nước ngầm tùy tiện gây ra các hậu quả nghiêm trọng. 1.3. PHẠM VI NGHIÊN CỨU CỦA ĐỀ TÀI: Phạm vi giới hạn trong khu vực dân cư khu đô thị ĐẠI PHÚ. 1.4. NỘI DUNG NGHIÊN CỨU CỦA ĐỀ TÀI: - Thu thập kế thừa và phát triển các số liệu, thông tin, cơ sở dữ liệu về điều kiện - tự nhiên, kinh tế - xã hội liên quan đến nội dung đề tài trong khu vực thực hiện. - Tìm hiểu, lựa chọn, so sánh các giải pháp công nghệ dựa trên tính kinh tế, hiệu quả xử lý từ đó đưa ra phương án mang tính khả thi nhất. - Dựa trên bước 2 tính toán thiết kế hệ thống xử lý phù hợp với tình hình khu đô thị. - Khái toán chi phí đầu tư và chi phí vập hành của hệ thống xử lý. 1.5. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU CỦA ĐỀ TÀI: - Phương pháp thu thập, phân tích và kế thừa tài liệu hiện có (Điều kiện – Tự nhiên, Kinh tế - Xã hội). - Dựa trên các tài liệu đã thu thập, phân tích hiện trạng chất lượng nguồn nước tại địa phương. - Phương pháp phân tích các ưu nhược điểm của các dây chuyền công nghệ đề xuất. - Phương pháp lựa chọn để đưa ra công nghệ phù hợp nhất. - Phương pháp tính toán thiết kế các công trình đơn vị trong hệ thống xử lý. 1.6. Ý NGHĨA CỦA ĐỀ TÀI: - Giải quyết vấn đề nước sạch và sức khỏe cộng đồng. Đảm bảo được an toàn vệ sinh, giảm được các bệnh liên quan như: Tiêu chảy, đau mắt hột, sốt rét… - Làm tiền đề cho các danh nghiệp tư nhân và ngoài tư nhân với vốn ban đầu thấp có thể tự thiết kế và áp dụng hệ thống xử lý này góp phần nâng cao mức sống. CHƯƠNG 2 TỔNG QUAN VỀ NƯỚC CẤP VÀ CÁC BIỆN PHÁP XỬ LÝ NƯỚC CẤP 2.1 TỔNG QUAN VỀ NƯỚC CẤP 2.1.1 Tài nguyên nước mặt Tổng lượng nước mặt bình quân trên lãnh thổ VN khoảng 880 tỉ m3/năm. Nhưng lượng nước sản sinh trên lãnh thổ dưới dạng mưa chiếm 37% tức là khoảng 325 tỉ m3/năm. Nếu tính theo đầu người, tổng lượng phát sinh trên lãnh thổ khoảng 4700m3/năm , trong khi đó bình quân của hành tinh là 7400 m3/năm . Nếu mức độ tăng dân số như hiện nay thì sau mỗi thập niên lượng nước tính trên đầu người cũng giảm đáng kể. Một điểm bất lợi nữa là lượng nước rơi trên bề mặt lãnh thổ phân bố không đều theo thời gian và không gian. Ở nước ta với lượng mưa trung bình hàng năm khoảng 2000 mm phân bố tương đối đều so với các nước trên thế giới. Hệ thống sông ngòi chằng chịt có lưu lượng tương đối lớn, độ dốc lớn lại ít hồ thiên nhiên và nhân tạo nên lượng phân bố không đều trong năm. Về mùa mưa thừa nước nên gây ra lụt úng , ngược lại mùa khô nước không đủ cung cấp cho công nghiệp, nông nghiệp và đô thị. Nước ta có khoảng 3000km đường bờ biển, nước ngầm vùng đồng bằng ven biển cũng bị nhiễm mặn do ảnh hưởng của biển trước đây và hiện nay thấm sâu vào lục địa có nơi tới 10 m. Để khắc phục nhược điểm này người ta đã và sẽ xây dựng nhiều hồ chứa vừa để điều hoà dòng chảy vừa để sản xuất điện. Tuy nhiên bất cứ biện pháp nào cũng có mặt trái của nó đối với môi trường. Chẳng hạn xây hồ chứa sẽ làm thay đổi hệ sinh thái của khu vực và hiện tượng phú dưỡng hoá trong hồ là rất khó tránh khỏi. 2.1.2 Tài nguyên nước ngầm Theo đánh giá của ngành địa chất trữ lượng nước ngầm của nước ta khoảng 50-60 tỷ bằng 16-19% lượng nước phát sinh trên lãnh thổ. Nhưng khả năng khai thác tối đa cũng chỉ khoảng 10-12 tỷ m3, hơn nữa lượng nước ngầm lại là nguồn nước bổ sung cho dòng chảy của sông ngòi vào mùa khô .Cũng như nước mặt, tài nguyên nước ngầm phân bố không đều đối với các vùng khác nhau . 2.2 TẦM QUAN TRỌNG CỦA NƯỚC CẤP Nước là một nhu cầu thiết yếu đối với mọi sinh vật trên trái đất .Không có nước cuộc sống trên trái đất không thể tồn tại. Nhu cầu dùng nước của con người là từ 100-150 l/ngày đêm cho các hoạt động bình thường chưa kể đến hoạt động sản xuất . Nước cấp cho nhu cầu ăn uống, vệ sinh và các hoạt động giải trí, các hoạt động như cứu hoả, phun nước, tưới cây, rửa đường… và mọi ngành công nghiệp hầu như sử dụng nguồn nước cấp như là một nguồn nguyên liệu không thể thay thế được trong sản xuất. Hiện nay tổ chức liên hiệp quốc đã thống kê có một phần ba dân số trên thế giới thiếu nước sạch sinh hoạt, khi đó người dân phải sử dụng các nguồn nước không sạch . Điều này này dẫn tới hàng năm có tới 500 triệu người mắc bệnh và một triệu người ( chủ yếu là trẻ em ) bị chết, 80% các trường hợp mắc bệnh tại các nước đang phát triển có nguyên nhân từ việc sử dụng nguồn nước không hợp vệ sinh. Việc cung cấp nước sạch , chống ô nhiễm nguồn nước do tác động của nước thải sinh hoạt và sản xuất đang là vấn đề quan tâm đặc biệt. Mỗi quốc gia đều có những tiêu chuẩn riêng về chất lượng nước cấp, trong đó các chỉ tiêu có thể sai khác nhau nhưng nhìn chung phải đảm bảo an toàn vệ sinh về một số vi trùng trong nước, không có chất độc hại làm ảnh hưởng tới sức khoẻ con ngườ, các chỉ tiêu về độ pH, nồng độ oxy hoà tan, độ đục, hàm lượng kim loại hoà tan, độ cứng, mùi vị... Ngoài ra nước cấp cho công nghiệp bên cạnh các chỉ tiêu chung về chất lượng nước cấp còn tuỳ thuộc vào từng mục đích sử dụng mà đặt ra những yêu cầu riêng. Các nguồn nước trong thiên nhiên ít khi đảm bảo các tiêu chuẩn yêu cầu, do tính chất có sẵn của nguồn nước hay bị ô nhiễm. Do vậy, tuỳ thuộc vào chất lượng nguồn nước và chất lượng về nước cấp mà cần thiết phải có quá trình xử lý nước thích hợp đảm bảo cung cấp nước có chất lượng theo yêu cầu đặt ra. 2.3 TỔNG QUAN VỀ CHẤT LƯỢNG NƯỚC Để cung cấp nước sạch có thể khai thác từ nguồn nước thiên nhiên là nước mặt, nước ngầm và nước biển… Việc chọn nguồn nước phải dựa trên cơ sở kinh tế kĩ thuật của các phương án nhưng cần lưu ý: Nguồn nước phải có lưu lượng trung bình hàng năm theo tần suất yêu cầu của đối tượng tiêu thụ. Trữ lượng nguồn nước phải đảm bảo khai thác nhiều năm. Chất lượng nước đáp ứng nhu cầu TCXD-33-68, ưu tiên chọn nguồn nước dễ xử lý và ít dùng hoá chất. Ưu tiên chọn nguồn nước gần nới tiêu thụ có sẵn thế năng để tiết kiệm năng lượng, có địa chất công trình phù hợp với yêu cầu xây dựng, có điều kiện bảo vệ nguồn nước. Cần ưu tiên chọn nguồn nước ngầm nếu lưu lựợng đáp ứng nhu cầu sủ dụng vì nước ngầm kinh tế trong khai thác và có nhiều ưu điểm khác. 2.3.1 Thành phần và chất lượng nước mặt Thành phần và chất lượng nước bề mặt chịu nhiều ảnh hưởng của yếu tố tự nhiên, nguồn gốc xuất xứ, các điều kiện môi trường xung quanh và các tác động của con người khi khai thác và sử dũng nguồn nước. Thông thường nước bề mặt chứa các thành phần sau: Chứa khí hoà tan, đặc biệt là khí oxy. Chứa nhiều chất lơ lửng. Riêng trường hợp nước chứa trong hồ, chất rắn lơ lửng còn lại thấp và chủ yếu ở dạng keo. Có hàm lượng chất lơ lửng cao, có sự hiện diện của nhiều tảo. Các chất hòa tan dưới dạng ion và phân tử, có nguồn gốc hữu cơ và vô cơ. Thành phần các chất gây nhiễm bẩn nước bề mặt được đưa ra trong bảng: Bảng 2.1: thành phần các chất gây nhiễm bẩn nước Chất rắn lơ lửng d > 10-4 mm  Các chất keo d =10-4-10-6 mm  Các chất hòa tan d < 10-6 mm   Đất sét Cát Keo Fe(OH)3 Chất thải hữu cơ, vi sinh vật Tảo  Đất sét Protein Silicat SiO2 Chất thải sinh hoạt hữu cơ Cao phân tử hữu cơ Vi khuẩn  Các ion K+, Na+, Mg2+, Cl-, So42_, Po43_. CH4, H2S,… Các chất hữu cơ Các chất mùn   Nước mặt là nguồn nước tự nhiên gần gũi với con người nhất .Chính vì vậy mà nước mặt cũng là nước dễ ô nhiễm nhất. Ngày càng hiếm có nguồn nước mặt nào đáp ứng được chất lượng tối thiểu cho nhu cầu sinh hoạt và công nghiệp mà không cần xử lí trước khi đưa vào sử dụng, do hàm lượng cao của các chất có hại cho sức khoẻ và có nhiều vi sinh vật gây bệnh cho con người. Nguồn chủ yếu của nước bề mặt là nước sông. Chất lượng nước sông phụ thuộc vào các yếu tố xung quanh như mức độ phát triển công nghiệp, mật độ dân số trong khu vực, hiệu quả của công tác quản lý các dòng thải vào sông. Ngoài ra chất lượng nước sông còn phụ thuộc vào điều kiện thuỷ văn, tốc độ dòng chảy, thời gian lưu và thời tiết trong khu vực. Nơi có mật độ dân số cao, công nghiệp phát triển mà công tác quản lí của các dòng thải công nghiệp, dòng thải nước sinh hoạt không được chú trọng thì nước sông thường bị ô nhiễm bởi các hoá chất độc hại, các chất hữu cơ ô nhiễm… nơi có lượng mưa nhiều, điều kiện xói mòn, phong hoá dễ dàng thì nước sông thường bị ô nhiễm bởi các chất khoáng hoà tan, độ đục cao do các chất huyền phù và các chất rắn, chất mùn có trong nguồn nước. Ngày nay, hiếm thấy có nguồn nước sông nào đạt được chất lượng cho tiêu chuẩn nước cấp mà không cần xử lý. Nghiên cứu thành phần và chất lượng nước mặt, tổ chức y tế thế giới đưa ra cách phân loại sau về các loại nhiễm nước bẩn: Nước nhiễm bẩn do vi trùng, virus và các chất hữu cơ gây bệnh. Nguồn nhiễm bẩn do các chất hữu cơ phân huỷ từ động thực vật và các chất thải công nghiệp. Nguồn nhiễm bẩn do các chất thải công nghiệp, các chất thải rắn có chứa các chất độc hại của các cơ sở công nghiệp như: phenol, cianua, crom, cadium, chì, kẽm… Nguồn ô nhiễm dầu mỏ và các sản phẩm từ dầu mỏ trong quá trình khai thác, sản xuất, chế biến, và vận chuyển làm ô nhiễm mạnh nguồn nước mặt và gây trở ngại lớn cho công trình xử lý nước bề mặt. Nguồn ô nhiễm do các chất tẩy rửa trong sinh hoạt và trong công nghiệp. Các chất phóng xạ từ các cơ sở sản xuất và sử dụng phóng xạ như các nhà máy phóng xạ ,các bệnh viện, các cơ sở nghiên cứu và công nghiệp. Các hoá chất bảo vệ thực vật cùng với ưu điểm là dung để phòng chống sâu bọ, côn trùng, nấm… giúp ích cho nông nghiệp, nó còn mang lại tác hại là gây ô nhiễm cho nguồn nước nhất là khi chúng ko đc sử dụng đúng mức. Các hoá chất hữu cơ tổng hợp được sử dụng rộng rãi cho các ngành công nghiệp như chất dẻo, dược phẩm, vải sợi . . . Các hoá chất vô cơ nhất là các hoá chất dùng làm phân bón trong nông nghiệp như các hợp chất photphat, nitrat… Một nguồn nước thải đáng kể từ các nhà máy nhiệt điện tuy không gây ô nhiễm trầm trọng nhưng cũng làm giảm chất lượng nước bề mặt với nhiệt độ quá cao của nó. Tóm lại, ngoài các yếu tố địa hình , thời tiết là những yếu tố khách quan gây ảnh hưởng đến chất lượng nước bề mặt chúng ta cần xét đến những yếu tố khác chủ quan hơn đó là các tác động của con người trực tiếp hay gián tiếp vào quá trình gây ô nhiễm môi trường nước bề mặt. 2.3.2 Các nguồn nước ngầm Nước ngầm ít chịu tác động của con người hơn so với nước mặt. Nước ngầm thường có chất lượng tốt hơn. Trong nước ngầm hầu như không có các hạt keo hay các hạt cặn lơ lửng, các chỉ tiêu vi sinh cũng tốt hơn chỉ tiêu vi sinh của nước mặt, ngoài ra nước ngầm không chứa rong, tảo là những thứ dể gây ô nhiễm nguồn nước. Thành phần đáng quan tâm trong nước ngầm là sự có mặt 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 điều kiện phong hóa tốt, có nhiều chất thải bẩn và lượng mưa lớn thì nước ngầm dễ ô nhiễm bởi các khoáng chất hòa tan, các chất hữu cơ. Bản chất địa chất có ảnh hưởng lớn đến thành phần hóa học của nước ngầm. nước luôn tiếp xúc với đất trong trang thái bị giữ lại hay lưu thông trong đất. Nó tạo nên sự cân bằng giữ đất và nước. Nước chảy dưới lớp đất cát hay granit là: axit và muối khoáng. Nước chảy trong đất chứa canxi là: hydrocacbonat canxi. Tại những khu vực được bảo vệ tốt, ít có nguồn thải gây bẩn, nước ngầm nói chung được đảm bảo về mặt vệ sinh và có chất lượng khá ổn định. Người ta chia nước ngầm làm hai loại khác nhau Nước ngầm hiếu khí (có oxy): Thông thường nước ngầm có oxy có chất lượng tốt, có trường hợp không cần xử lý mà có thể trực tiếp cho người tiêu thụ. 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 các tầng đá, oxy bị tiêu thụ. Khi oxy hòa tan bị tiêu thụ hết, các chất hòa tan như: SO42- chuyển thành H2S; CO2 chuyển thành CH4 cũng xảy ra. Nước ngầm có thể chứa Ca2+ với nồng độ cao, ion Mg2+, sự có mặt của chúng tạo nên độ cứng của nước. Ngoài ra còn chứa các ion như Na+, Fe2+, Mn2+, NH4+, HCO3-, SO42-, Cl-. Đặc tính chung về thành phần, tính chất của nước ngầm là nước có độ đục thấp, nhiệt độ và các thành phần hóa học ít thay đổi, nước không có oxy hóa trong môi trường khép kín là chủ yếu, thành phần của 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 lưu lượng của lớp nước sinh ra do nước mưa. Bảng sau trình bày một số thành phần có trong nước mặt, nước ngầm và những điểm khác nhau của hai nguồn nước này. Bảng 2.2 : sự khác nhau chủ yếu giữa nước mặt và nước ngầm Đặc tính  Nước mặt  Nước ngầm   Nhiệt độ  Thay đổi theo mùa  Tương đối ổn định   Độ đục  Thường cao và thay đổi theo mùa  Thấp hay hầu như không có   Chất khoáng hòa tan  Thay đổi theo chất lượng đất, lượng mưa    Fe và Mn hóa trị II (ở trạng thái hòa tan)  Rất thấp, thường ở dưới đáy hồ  Ít thay đổi, cao hơn nước mặt ở cùng một vùng   Khí CO2 hòa tan  Thường rất thấp hay gần bằng không  Thường xuyên có   NH4+  Thường gần bảo hòa  Thường xuất hiện ở nồng độ cao   SiO2  Xuất hiện có các nguồn nhiễm bẩn  Thường có ở nồng độcao do phân hóa học   Nitrat  Thường có nồng độ trung bình thấp    Các vi sinh vật  Vi trùng (nhiều loại gây bệnh) virut các loại tảo  Các vi khuẩn do sắc gây ra thường xuất hiện   2.4 CÁC THÔNG SỐ ĐẶC TRƯNG CHO CHẤT LƯỢNG NƯỚC 2.4.1 Các thông số vật lý 2.4.1.1 Nhiệt độ nước( 0C, 0K) Nhiệt độ của nguồn nước là một đại lượng phụ thuộc vào điều kiện môi trường và khí hậu. Đây là yếu tố không nhỏ ảnh hưởng đến quá trình xử lý nước. Nước sông hồ, nước ngầm mạch sâu có nhiệt độ ổn định gần như không thay đổi theo mùa. 2.4.1.2 Độ màu Độ màu của nước thiên nhiên thể hiện sự tồn tại của các hợp chất humi (mùn) và các chất bẩn ở trong nước tạo nên. Các hợp chất sắt không hòa tan làm cho nước có màu đỏ. Các chất mùn gây ra màu vàng. Các loại thủy sinh tạo cho nước có màu xang lá cây. Nước sinh hoạt và công nghiệp thường tạo ra màu xám hay đen cho nguồn nước. Đơn vị đo màu là độ Pt/Co. 2.4.1.3 Độ đục Độ đục của nước đặc trưng cho các tạp chất phân tán dạng hữu cơ hay vô cơ không hòa tan hay keo có nguồn gốc khác nhau. Nguyên nhân gây ra nước bị đục là sự tồn tại các loại bùn, axit silic, hydroxit sắt, hydroxit nhôm,các loại keo hữu cơ vi sinh vật và phù du thục vật có trong đó. Trong nước ngầm, độ đục đặc trưng cho sự tồn tại các khoáng chất không hòa tan hay các hợp chất hữu cơ trong nước thải xâm nhập vào đất. Đơn vị của độ đục là NTU (Nephelometer Turbidity Unit). 2.4.1.4 Mùi vị Một số chất khí và một số chất hòa tan làm cho nước có mùi. Nước thiên nhiên thường có thể có mùi đất, mùi đặc trưng hóa học như mùi Amoniac, mùi Clophenol. Nước có thể có vị mặn, chát trùy theo hàm lượng các chất khoáng hòa tan. 2.4.1.5 Độ dẫn điện Nước là một chất dẫn điện yếu. Độ dẫn điện của nước tinh khiết có thể đạt tới 4,2µs/m ở 20oC. Độ dẫn điện tăng khi trong nước có các muối hòa tan và thay đổi phụ thuộc vào nhiệt độ. 2.4.1.6 Tính phóng xạ Tính phóng xạ của nước là do sự phân hủy các chất phóng xạ có trong nước tạo nên. Nước ngầm thường nhiễm các chất phóng xạ tự nhiên, các chất này có thời gian bán phân hủy rất nhỏ nên nước thường vô hại. Trong một số trường hợp còn sử dụng để chữa bệnh. Ngược lại, tính phóng xạ của nước do sự nhiễm bẩn chất phóng xạ trừ chất thải công nghiệp khi vượt quá giới hạn cho phép lại nguy hiểm. Phóng xạ gây nguy hại cho cuộc sống nên độ phóng xạ trong nước thường được xem là một chỉ tiêu quan trọng để đánh giá chất lượng nước. 2.4.1.7 Hàm lượng chất rắn trong nước Hàm lượng chất rắn trong nước gồm có chất rắn vô cơ (các muối hòa tan, chất rắn không tan như: huyền phù, đất cát…), chất rắn hữu cơ (gồm các vi sinh vật, vi sinh vật, động vật,nguyên sinh, chất thải sinh hoạt, công nghiệp). Trong xử lý nước, hàm lượng chất rắn được phân chia thành: - Tổng hàm lượng cặn TS (Total Solid) là trọng lượng của phần còn lại sau khi cho bay hơi 1 lít mẫu ở 105oC tới khi có trọng lượng không đổi, đơn vị là (mg/l). - Cặn lơ lửng SS (Suspended Solids), phần trọng lượng của phần còn lại trên giấy khi lọc 1 lít nước qua giấy lọc rồi sấy khô ở 105oC tới khi có trọng lượng không đổi, đơn vị là (mg/l). - Chất rắn hòa tan DS (Dissolved Solids) bằng hiệu giữa tổng lượng cặn TS và cặn lơ lửng SS: DS=TS-SS - Chất rắn hóa hơi VS (Volatile Solids) là phần mất đi khi nung ở 550oC trong một thời gian nhất định. 2.4.2 Các chỉ tiêu hóa học 2.4.2.1 Độ pH pH là chỉ số đặc trưng cho nồng ion H+ có trong dung dịch. Thường biểu thị cho tính acid hay tính kiềm của nước. Tính chất của nước xác định theo các giá trị khác nhau của pH Khi: pH = 7 nước có tính trung tính pH < 7 nước có tính axít pH > 7 nước có tính kiềm Độ pH có liên quan đến sự hiện diện của một số kim loại và khí hòa tan trong nước. Ở pH < 5, tùy thuộc vào địa chất, trong một số nguồn nước có thể chứa sắt, mangan, nhôm ở dạng hòa tan, và một số khí như CO2, H2S tồn tại ở dạng tự do trong nước. Độ pH trong nước có ý nghĩa quan trọng trong các quá trình lý, hóa khi xử lý bằng hóa chất. Quá trình chỉ có hiệu quả tối ưu khi ở một khoảng pH ấn định trong những điều kiện nhất định. 2.4.2.2 Độ kiềm của nước Độ kiềm toàn phần là tổng hàm lượng của các ion bicacbonat, cacbonat, hydroxyt và các muối của các axit yếu. Do hàm lượng các muối này có trong nước rất nhỏ nên độ kiềm toàn phần được đặc trưng bằng tổng hàm lượng các ion sau: Kt = [OH-] + [CO32-] + [HCO3-]. Ở nhiệt độ nhất định, độ kiềm phụ thuộc vào độ pH và hàm lượng khí CO2 tự do trong nước. Độ kiềm bicacbonat và cacbonat góp phần tạo nên tính đệm cho dung dịch nước. Nguồn nước có tính đệm cao, nếu trong quá trình xử lý có dùng thêm các hoá chất như phèn, thì độ pH của nước cũng ít thay đổi nên sẽ tiết kiệm được các hoá chất dùng để điều chỉnh pH. 2.4.2.3 Độ cứng của nước Độ cứng của nước là đại lượng biểu thị hàm lượng các ion canxi và magiê có trong nước. Trong kỹ thuật xử lý nước sử dụng ba loại khái niệm độ cứng. + Độ cứng toàn phần biểu thị tổng hàm lượng các iôn canxi và magiê có trong nước. + Độ cứng tạm thời biểu thị tổng hàm lượng các muối cacbonat và bicacbonat của canxi và magiê có trong nước. + Độ cứng vĩnh cửu biểu thị tổng hàm lượng các muối còn lại của canxi và magiê có trong nước. (các muối của Ca & Mg với Clo, Sunfat, Nitrat) Dùng nước có độ cứng cao trong sinh hoạt sẽ gây lãng phí xà phòng do canxi và magiê phản ứng với các axit béo tạo thành các hợp chất khó tan. Trong sản xuất, nước cứng có thể tạo lớp cặn trong các lò hơi hoặc gây kết tủa ảnh hưởng đến chất lượng sản phẩm. Có nhiều đơn vị đo độ cứng khác nhau. Theo TCVN, đơn vị đo độ cứng sử dụng là MgCaCO3/l. 2.4.2.4 Oxy hòa tan DO (Dissolved Oxygen) Oxy hoà tan trong nước phụ thuộc vào các yếu tố áp suất, nhiệt độ, thành phần hoá học, vi sinh, thuỷ sinh của nước. Oxy hoà tan trong nước không tác dụng với nước về mặt hoá học. Các nguồn nước mặt có bề mặt thoáng tiếp xúc trực tiếp với không khí nên thường có hàm lượng oxy hoà tan cao. Nước ngầm thường có hàm lượng oxy hoà tan thấp do các phản ứng oxy hoá khử xẩy ra trong lòng đất đã tiêu thụ một phần oxy. 2.4.2.5 Các hợp chất chứa Nitơ Quá trình phân hủy các chất hữu cơ tạo ra amoniac, nitrit và nitrat trong tự nhiên, trong các chất thải,trong các nguồn phân bón mà con người trực tiếp hay gián tiếp đưa vào nguồn nước. Do đó các hợp chất này thường được xem là các chất chỉ thị dùng để nhận biết mức độ nhiễm bẩn của nguồn nước. Khi mới bị nhiễm bẩn, ngoài các chỉ tiêu có giá trị cao như độ oxy hóa, amoniac, trong nước còn có một ít nitrit và nitrat. Sau một thời gian amoniac, nitrit bị ô oxy hóa thành nitrat. Tuỳ theo mức độ có mặt của từng loại hợp chất nitơ mà ta có thể biết được mức độ và thời gian nguồn nước bị ô nhiễm. Khi nước bị ô nhiễm do phân bón hay nước thải, trong nguồc gây ô nhiễm củ yếu là NH4( nước nguy hiểm) Nước chứa chủ yếu là NO2- thì nguồn nước bị ô nhiễm một thời gian dài hơn( nước ít ô nhiễm hơn). Nước chứa chủ yếu NO3- thì quá trình oxy hoá đã kết thúc( nước ít nguy hiểm). Nồng độ nitrat cao là môi trường 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 ảnh hưởng đến sức khoẻ, thường gây bệnh xanh xao ở trẻ và có thể dẫn tới tử vong. 2.4.2.6 Các hợp chất chứa Photpho Trong nước tự nhiên các hợp chất ít gặp nhất là photphat, khi nguồn nước bị nhiễm bẩn bởi rác và các chất hữu cơ trong quá trình phân huỷ, giải phóng ion PO43 có thể tồn tại dưới dạng H2PO4-, HPO42-, PO43-. Nguồn Photphat đưa vào môi trường nước là từ nước thải sinh hoạt, nước thải của một số ngành công nghiệp, phân bón dùng trong đồng ruộng. Cũng như Nitrat, photphat là chất dinh dưỡng của rong, tảo. Photphat thuộc loại không độc hại với con người. Tác hại chủ yếu của phosphate là gây phú dưỡng hóa nguồn nước trầm trọng, ngay cả khi ở nồng độ thấp. 2.4.2.7 Các hợp chất Sắt, Mangan Trong nước mặt thường chứa Sắt (III) tồn tại ở dạng keo hữu cơ hay cặn huyền phù với hàm lượng không lớn. Trong nước ngầm, Sắt tồn tại ở dạng hóa trị (II) kết hợp với các gốc hydrocacbonat, sunfat, clorua ( Fe(HCO3)2; FeSO4; FeCl2). Đôi khi tồn tại dưới dạng keo của axít humic, hay keo silic, keo lưu huỳnh. Sự tồn tại của các dạng sắt trong nước phụ thuộc vào pH và điện thế oxy hóa khử của nước. Cũng như sắt, mangan thường có trong nước ngầm. Nhưng có hàm lượng nhỏ hơn 0,5mg/l là nguyên nhân gây cho nước có mùi tanh kim loại. 2.4.2.8 Các chất khí hòa tan Các loại khí hòa tan thường gặp trong nước thiên nhiên là khí Cacbonic(CO2), khí Oxy (O2), Sunfua Dihydro (H2S). -Khí Cacbonat CO2: hàm lượng CO2 hòa tan trong nước mặt phụ thuộc vào hàng loạt các yếu tố: Nhiệt độ nước, áp suất khí quyển, Độ kiềm, độ pH của nước… Trong nước ngầm khi pH < 5,5 nước chứa nhiều CO2. Hàm lượng CO2 hòa tan trong nước cao thường lam cho nước có tính ăn mòn bê tông. - khí Sunfua Dihydro H2S: sunfua dihydro là sản phẩm của quá trình phân hủy các hợp chất hữu cơ có trong nước. Trong nước mặt sunfua dihydro được oxy hóa dạng sunfat. Do vậy, sự có mặt của khí H2S trong nó chúng tỏ nguồn nước mặt đó đã nhiễm bẩn và có quá thừa chất hữu cơ chưa phân hủy, tích tụ ở đáy các nguồn nước. Trong nước ngầm, khí H2S là sản phẩm của quá trình khử diễn ra trong nước.Nó cũng thường xuất hiện trong nước ngầm mạch nông khi nước ngầm nhiễm bẩn các loại nước thải. Hàm lượng khí H2S hòa tan trong nước nhỏ hơn 0,5mg/l đã tạo cho nước có mùi khó chịu và làm cho nước có tính ăn mòn kim loại. 2.4.2.9 Các hợp chất Silic Trong thiên nhiên thường có các hợp chất silic. Mức độ tồn tại của chúng phụ thuộc vào độ pH của nước. Ở pH= 8- 11 silic chuyển hoá dạng HSiO3-, các hợp chất này có thể tồn tại ở dạng keo hay dạng ion hoà tan. Sự tồn tại các hợp chất này có trong nước cấp cho nồi hơi rất nguy hiểm do cặn silicat đóng thành nồi hơi, thành ống làm giảm khả năng truyền nhiệt và gây tắc ống. 2.4.2.10 Clorua Cl- Clorua làm cho nước có vị mặn. Ion này thâm nhập vào nước qua sự hòa tan các muối khoáng hay bị ảnh hưởng quá trình nhiễm mặn các tầng chứa nước ngầm hay các đoạn sông gần biển. Việc dùng nước có hàm lượng Clorua cao có thể gây ra mắc bệnh thận cho người sử dụng. Ngoài ra nước chứa nhiều Clorua có tính xâm thực đối với bêtông. 2.4.2.11 Sunfat (SO42-) Ion sunfat thường có nguồn gốc khoáng chất hay hữu cơ. Nước có hàm lượng sunfat lớn hơn 250mg/l có tính độc hại cho người sử dụng. 2.4.2.12 Các kim loại nặng có tính độc cao Arsen(As): Arsen là kim loại có thể tồn tại dưới dạng hợp chất vô cơ và hữu cơ. Trong nước Arsen thường tồn tại ở dạng arsenic hay arsenat, các hợp chất arsen metyl có trong môi trường do chuyển hoá sinh học. Arsen xâm nhập vào nước từ các công đoạn hoà tan các chất và quặng mỏ, từ nước thải công nghiệp và lắng đọng từ không khí. Đôi khi có mặt trong nước ngầm do sự hoà tan các nguồn khoáng vật trong thiên nhiên. Arsen có khả năng gây ung thư biểu bì da, phế quản, phổi và các xoang. Crom(Cr): Crom có trong nguồn nước tự nhiên là do hoạt động nhân tạo và tự nhiên( phong hoá). Hợp chất Cr6+ là chất oxi hoá mạnh và độc. Nồng độ của chúng trong nguồn nước tự nhiên rất thấp vì chúng dễ khử bởi các chất hữu cơ. Các hợp chất của Cr6+ dễ gây viêm loét da, xuất hiện mụn cơm, viêm gan, viêm thận, ung thư phổi, … Thuỷ ngân(Hg): Thuỷ ngân có trong nước bề mặt và nước ngầm ở dạng vô cơ. Thuỷ ngân trong môi trường nước có thể hấp thụ vào cơ thể sinh vật, đặc biệt là cá và các loại động vật không xương sống. Cá hấp thụ thuỷ ngân và chuyển hoá thành metyl thuỷ ngân, (CH3Hg+) rất độc với cơ thể người. Chất này hoà tan trong mỡ, phần chất béo của màng và trong não tuỷ. Thuỷ ngân vô cơ tác động chủ yếu đến thận, trong khi đó metyl thuỷ ngân ảnh hưởng chính đến hệ thần kinh trung ương. Chì(Pb): Đây là kim loại nặng có ảnh hưởng đến môi trường rất nhiều. Vì nó có khả năng tích luỹ lâu dài trong cơ thể và gây nhiễm độc cho người, thuỷ sinh qua dây chuyền thực phẩm. Chì tác dụng lên hệ thống enzyme vận chuyển hydro. Khi nhiễm độc, người bệnh có một số rối loại trong cơ thể, trong đó chủ yếu là rối loạn bộ phận tạo huyết( tuỷ xương). Tuỳ theo mức độ nhiễm độc có thể gây ra những tai biến như đau bụng chì, đường viền đen Burto ở lợi, đau khớp, viêm thận, cao huyết áp vĩnh viễn, liệt, tai biến não,..Nếu bị nặng có thể dẫn tới tử vong. 2.4.2.13 Hóa chất bảo vệ thực vật Hiện nay có rất nhiều hoá chất được sử dụng trong nông nghiệp để diệt sâu, rầy, nấm, cỏ. Các nhóm hoá chất chính: Photpho hữu cơ Clo hữu cơ Carbamat. Hầu hết các chất này đều có độc tính cao đối với người. Đặc biệt là hợp chất bảo vệ thực vật nhóm Clo hữu cơ có tính bền vững cao trong môi trường và có khả năng tích luỹ trong cơ thể. Việc sử dụng một lượng lớn hoá chất này trên đồng ruộng đang đe doạ làm ô nhiễm nguồn nước. Vì thế hiện nay nhiều nước đã cấm sử dụng một số loại thuốc trừ sâu nhất định và quy định liều lượng cũng như cách thức sử dụng. Tuy nhiên, ở Việt Nam hiện nay, các chất này vẫn đang được sử dụng rộng rãi. 2.4.3 Các chỉ tiêu vi sinh 2.4.3.1 Vi trùng gây bệnh Vi trùng gây bệnh có mặt trong môi trường nước là vi trùng lị, thương hàn, dịch tả, bại liệt, ..Mục đích của việc kiểm tra chất lượng nước theo chỉ tiêu này nhằm đánh giá mức độ nhiễm bẩn và khả năng gây bệnh của nguồn nước. Do sự đa dạng về chủng loại nên việc xác định sự có mặt của chúng tiêu tốn nhiều thời gian và khó khăn. Trong thực tế thường áp dụng bằng phương pháp xác định chỉ số vi trùng đặc trưng. Nguồn gốc của vi trùng gây bệnh trong nước là do nhiễm bẩn rác, phân người và động vật. Trong người và động vật thường có vi khuẩn E. coli sinh sống và phát triển. Đây là loại vi khuẩn vô hại thường được bài tiết qua phân ra môi trường. 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 tuỳ thuộc vào mức độ nhiễm bẩn. Khả năng tồn tại của vi khuẩn E.coli cao hơn các vi khuẩn gây bệnh khác. Do đó nếu sau xử lý trong nước không còn phát hiện thấy vi khuẩn E.coli chứng tỏ các loại vi trùng gây bệnh khác đã bị tiêu diệt hết. Mặt khác, việc xác định mức độ nhiễm bẩn vi trùng gây bệnh của nước qua việc xác định số lượng E.coli đơn giản và nhanh chóng. Do đó vi khuẩn này được chọn làm vi khuẩn đặc trưng trong việc xác định mức độ nhiễm bẩn vi trùng gây bệnh của nguồn nước. Ngoài ra, một số trường hợp vi khuẩn hiếu khí và kị khí cũng được xác định để tham khảo them trong việc đánh giá mức độ nhiễm bẩn của nguồn nước. 2.4.3.2 Các loại rong tảo Rong tảo phát triển trong nước làm nước bị nhiễm bẩn hữu cơ và làm cho nước có màu xanh. Nước mặt có nhiều loại rong tảo sinh sống trong đó có loại 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. Do vậy để tránh tác hại của rong tảo, cần các biện pháp phòng ngừa sự phát triển của chúng ngay tại nguồn nước. 2.5 CÁC CHỈ TIÊU VỀ NƯỚC CẤP 2.5.1 Chất lượng nước cấp cho ăn uống và sinh hoạt Nước cấp dùng trong sinh hoạt phải không màu, không mùi, không chứa các chất độc hại, các vi trùng và tác nhân gây bệnh. Hàm lượng chất hòa tan không vượt quá giới hạn cho phép. Theo TCVN 5502 – 2003, chất lượng nước cấp sinh hoạt phải đảm bảo chất lượng như sau: Bảng 2.3 Chất lượng nước sinh hoạt STT  Tên tiêu chuẩn  Đơn vị  Mức, không lớn hơn   1  Màu sắc  mg/l Pt  15   2  Mùi, vị  -  Không có mùi, vị lạ   3  Độ đục  NTU  5   4  pH  -  6 ÷ 8.5   5  Độ cứng, tính theo CaCO3  mg/l  300   6  Hàm lượng oxy hòa tan, tính theo oxy  mg/l  6   7  Tổng chất rắn hòa tan  mg/l  1000   8  Hàm lượng amoniac, tính theo nitơ  mg/l  3   9  Hàm lượng asen  mg/l  0.01   10  Hàm lượng antimon  mg/l  0.005   11  Hàm lượng clorua  mg/l  250   12  Hàm lượng chì  mg/l  0.01   13  Hàm lượng crom  mg/l  0.05   14  Hàm lượng đồng  mg/l  1.0   15  Hàm lượng florua  mg/l  0.7 ÷ 1.5   16  Hàm lượng kẽm  mg/l  3.0   17  Hàm lượng hydro sunfua  mg/l  0.05   18  Hàm lượng mangan  mg/l  0.5   19  Hàm lượng nhôm  mg/l  0.5   20  Hàm lượng nitrat, tính theo nitơ  mg/l  10.0   21  Hàm lượng nitrit, tính theo nitơ  mg/l  1.0   22  Hàm lượng sắt tổng số (Fe2+ + Fe3+)  mg/l  0.5   23  Hàm lượng thủy ngân  mg/l  0.001   24  Hàm lượng xyanua  mg/l  0.07   25  Chất hoạt động bề mặt, tính theo Linear Ankyl benzene Sufonat (LAS)  mg/l  0.5   26  Benzene  mg/l  0.01   27  Phenol và dẫn xuất của phenol  mg/l  0.01   28  Dầu mỏ và các hợp chất dầu mỏ  mg/l  0.1   29  Hàm lượng thuốc trừ sâu lân hữu cơ  mg/l  0.01   30  Hàm lượng thuốc trừ sâu clo hữu cơ  mg/l  0.1   31  Colifom tổng số  MPN/100ml  2.2   32  E.Coli và coliform chịu nhiệt  MPN/100ml  0   33  Tổng hoạt độ α  pCi/l  3   34  Tổng hoạt độ β  pCi/l  30   Chất lượng nước cấp cho sản xuất Mỗi ngành sản xuất đều có những yêu cầu riêng về chất lượng sử dụng. Nước cấp cho ngành: công nghiệp thực phẩm, công nghệ dệt, giấy, phim ảnh,… đều cần có chất lượng như nước sinh hoạt, đồng thời có một số yêu cầu riêng về sắt, mangan và độ cứng. Nước cấp cho các ngành sản xuất nhìn chung có yêu cầu cụ thể về chất lượng tùy theo sự đòi hỏi của công nghệ sản xuất. TỔNG QUAN VỀ CÁC PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ NƯỚC CẤP. 2.6.1 Các biện pháp xử lý Trong quá trình xử lý nước cấp cần phải đáp dụng các biện pháp xử lý như sau: Biện pháp cơ học: sử dụng cơ học để giữ lại cặn không tan trong nước như: lưới chắn rác, bể lắng, bể lọc Biện pháp hóa học: dùng các hóa chất cho vào nước để xử lý nước như keo tụ bằng phèn, khử trùng bằng Clor, kiềm hóa nước bằng vôi, dùng hóa chất để diệt tảo. Biện pháp lý học: dùng các tia vật lý để khử trùng nước như tia tử ngoại, sóng siêu âm, điện phân nước để khử muối. Khử khí CO2 trong nước bằng biện pháp làm thoáng. Trong 3 biện pháp xử lý nước nêu ra ở trên thì biện pháp cơ học là biện pháp xử lý nước cơ bản nhất. Có thể dùng các biện pháp cơ học để xử lý nước một cách độc lập hoặc kết hợp với biện pháp hóa học và lý học để rút ngắn thời gian và nâng cao hiệu quả xử lý nước. Trong thực tế, để đạt mục đích xử lý một nguồn nước nào đó một cách kinh tế và hiệu quả nhất phải thực hiện quá trình xử lý bằng sự kết hợp của nhiều phương pháp. 2.6.2 Một số công đoạn xử lý nước cơ bản 2.6.2.1 Quá trình keo tụ và phản ứng tạo bông cặn Keo tụ và bông cặn là quá trình tạo ra các tác nhân có khả năng kết dính các chất làm bẩn nước ở dạng lơ lửng thành các bông cặn có khả năng lắng được trong bể lắng hay kết dính trên bề mặt hạt của lớp vật liệu lọc với tốc độ nhanh và kinh tế nhất. Khi trộn đều phèn với nước cần xử lý, các phản ứng hóa học và hóa lý xảy ra tạo thành hệ keo dương phân tán đều trong nước. Khi được trung hòa, hệ keo dương này là các hạt nhân có khả năng dính kết với các keo âm phân tán trong nước và dính với nhau tạo thành các bông cặn. Do đó, quá trình tạo nhân kết dính gọi là quá trình keo tụ còn quá trình kết dính cặn bẩn và nhân keo tụ gọi là quá trình phản ứng tạo bông cặn. Trong kỹ thuật xử lý thường dùng phèn nhôm Al2(SO4)3, phèn sắt FeCl3, Fe2(SO4)3 và FeSO4. Nhưng hiện nay ở Việt Nam thường sử dụng phèn nhôm, còn phèn sắt có hiệu quả keo tụ cao, nhưng các quá trình khác như sản xuất, vận chuyển, phức tạp và trong quá trình xử lý dễ làm nước có màu vàng nên ít được sử dụng trong kỹ thuật xử lý nước cấp. Hiệu quả của quá trình tạo bông phụ thục vào cường độ và thời gian khuấy trộn để các nhân keo tụ và cặn bẩn va chạm và kết dính vào nhau. Để tăng quá trình tạo bông, thường cho vào bể phản ứng tạo bông cặn chất trợ keo tụ polyme. Khi tan vào nước, polymer sẽ tạo ra liên kết dưới loại anion nếu trong nước cần xử lý thiếu ion đối (như SO22-,…) hay loại trung tính nếu thành phần ion và độ kiềm của nước nguồn thỏa mãn điều kiện keo tụ. 2.6.2.2 Quá trình lắng Đây là quá trình làm giảm hàm lượng cặn lơ lửng trong nước nguồn bằng các biện pháp trọng lực trong các bể lắng, khi đó các hạt cặn có tỷ trọng lớn hơn nước ở chế độ thủy lực thích hợp sẽ lắng xuống đáy bể. Cùng với việc lắng cặn, quá trình lắng còn làm giảm được 90 – 95% vi trùng có trong nước do vi trùng luôn bị hấp thụ và dính bám vào các hạt bông cặn trong quá trình lắng. Thời gian lưu nước trong bể lắng là chỉ tiêu quan trọng ảnh hưởng đến hiệu quả của bể lắng. Để đảm bảo lắng tốt, thời gian lưu nước trung bình của các phần tử nước trong bể lắng phải đạt từ 70 – 80% thời gian lưu nước trong bể theo tính toán. 2.6.2.3 Quá trình lọc Lọc là quá trình không chỉ giữ lại các hạt cặn lơ lửng trong nước có kích thước lớn hơn kích các lỗ rỗng tạo ra giữa các hạt lọc mà còn giữa lại các hạt keo sắt, keo hữu cơ gây ra độ đục và độ màu, có kích thước bé hơn nhiều lần kích thước các lỗ rỗng, nhưng có khả năng dính kết và hấp phụ lên bề mặt hạt lớp vật liệu lọc. Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình lọc nước qua bể là: Kích thước hạt lọc và sự phân bố các cỡ hạt trong lớp vật liệu lọc. Kích thước, hình dạng, trọng lượng riêng, nồng độ và khả năng dính kết của cặn bẩn lơ lửng trong nước xử lý. Tốc độ lọc, chiều cao lớp lọc, thành phần của lớp vật liệu lọc và độ chênh áp lực dành cho tổn thất của một chu kỳ lọc. Nhiệt độ và độ nhớt của nước. Vật liệu lọc là yếu tố quyết định quá trình lọc. Do đó, cần chú ý các đặc tính của vật liệu lọc trong sản xuất và chọn lớp vật liệu lọc. Hiệu quả của quá trình lọc phụ thuộc rất nhiều vào kích thước hạt của lớp vật liệu lọc. Đường kính hiệu quả d10 lả kích thước của mặt sàn. Khi sàn để lọt 10% tronhj lượng các mẫu hạt, còn 90% trọng lượng của mẫu hạt nằm trên sàn. 2.6.2.4 Khử trùng nước Việc đảm bảo vệ sinh về mặt sinh lý khi cấp cho người tiêu dùng đòi hỏi phải có quá trình khử trùng nước. Để khử trùng nước, dùng các biện pháp tiêu diệt vi sinh trong nước như: Đun sôi nước. Dùng tia tử ngoại. Dùng siêu âm. Dùng các hóa chất có tác dụng tiệt trùng cao như: Ozon, Clo và các hợp chất Clo, Iot, KMnO4… Chất được sử dụng phổ biến nhất là Clo và các hợp chất của Clo vì giá thành thấp, dễ kiếm, quản lý và vận hành đơn giản. Quá trình khử trùng Clo phụ thuộc vào: Tính chất của nước xử lý như: lượng vi khuẩn, hàm lượng chất hữu cơ, và các khử có trong nước. Nhiệt độ nước. Liều lượng Clo. Thời gian khuấy trộn và tiếp xúc của clo tự do với nước. 2.6.2.5 Ổn định nước Đây là quá trình khử tính xâm thực của nước đồng thời cấy lên mặt trong thành ống lớp màng bảo vệ cách ly không cho nước tiếp xúc trực tiếp với vật liệu làm ống. Tác dụng của màng bảo vệ: Chống rỉ cho ống thép và các phụ tùng trên đường ống. Không cho hòa tan vôi trong thành xi măng của lớp tráng mặt trong ống gang dẻo, mặt thành trong của các ống bê tong. Hóa chất thường dùng để ổn định nước là: Hexametaphotphat, Silicat, Natri, Sođa, vôi. 2.6.3 Dây chuyền công nghệ xử lý nước: Sau dây là một số dây chuyền công nghệ xử lý nước ăn uống sinh hoạt được sử dụng phổ biến tại một số nhà máy xử lý nước ở Việt Nam hiện nay. Sơ đồ 2.1: Sơ đồ công nghệ xử lý nước của nhà máy nước Thủ Đức Clor vôi Flo Dung dịch Dung dịch phèn polime Sơ đồ 2.2: Sơ đồ công nghệ xử lý nước của nhà máy nước Bình An CHƯƠNG 3 TỔNG QUAN VỀ KHU ĐÔ THỊ ĐẠI PHÚ – HYỆN DĨ AN – TỈNH BÌNH DƯƠNG 3.1 VỊ TRÍ ĐỊA LÝ: ( ( vị trí khu đô thị Đại Phú trên bản đồ. Khu đô thị ĐẠI PHÚ nằm giữa khu tam giác của miền Đông Nam Bộ là Sài Gòn – Bình Dương – Biên Hòa, giáp ranh với Quận 9, Thủ Đức, Đồng Nai và vành đai Đại Học Quốc Gia TP. Hồ Chí Minh rất tiện lợi cho việc di chuyển. Ngoài ra từ khu du lịch lớn của thành phố là Suối Tiên đến đây chỉ mất khoảng 10 phút, và cùng thời gian đó để đến các khu du lịch khác như Công viên văn hóa lịch sử dân tộc, 30 phút đến khu du lịch văn hóa Đại Nam Quốc Sử… Hơn thế nơi đây cũng rất gần với những tiện ích công cộng sắp hình thành như bến xe miền đông, tuyến xe metro… Nằm ngay giao lộ nên có thể dể dàng chọn hướng đi thích hợp với mong muốn của mình. Giao thông thuận tiện. 30 phút để đến trung tâm Thành Phố. 5 phút để đến làng Đại Học Quốc Gia Tp.Hồ Chí Minh. 10 phút đến khu du lịch suối tiên. 15 phút để đến Thủ Đức – Biên Hòa. 3.2 KHÁI QUÁT VỀ KHU ĐÔ THỊ ĐẠI PHÚ: Khu đô thị Địa phú tọa lạc trên ngọn đồi mặt hướng đại học quốc gia TP.HCM lưng tựa núi Châu Thới, thuộc xã Đông Hòa - Dĩ An - Bình Dương, nằm ngay giao điểm của 3 vùng kinh tế phát triển Sài Gòn – Bình Dương – Đồng Nai. Khu đô thị Đại Phú được quy hoạch thiết kế gồm 10 tòa nhà, mỗi tòa nhà cao 15 tầng (chưa kể tầng trệt và tầng hầm giữ xe), mỗi tầng chia làm 12 căn hộ với 4 mẫu thiết kế, diện tích khác nhau từ 66.5m2 – 157 m2, dự kiến cung cấp chổ ở khoảng 9000 người. Mỗi tòa nhà đều có 4 thang máy, hệ thống phòng cháy chữa cháy, vệ sinh, an ninh 24/24 và đầy đủ tiện ích công cộng như: khuôn viên, hồ bơi, sân tennis, câu lạc bộ bida, games… Dự án do công ty TNHH Đại Phú đầu tư. Tổng vốn đầu tư xây dựng khu đô thị Đại Phú hơn 1000 tỷ đồng, dự kiến khởi công vào tháng 9/2009 và hoàn thành vào quý 1/2012. CHƯƠNG 4 NGUỒN NƯỚC VÀ CÔNG NGHỆ XỬ LÝ LỰA CHỌN 4.1 CÁC LOẠI NGUỒN NƯỚC Ở KHU VỰC 4.1.1. Nguồn nước ngầm Nước ngầm mạch nông bị nhiễm mặn nhẹ, nước ngầm mạch sâu 150 – 200m chất lượng tương đối tốt. Nguồn nước này có thể dùng làm nguồn nước cấp cho khu vực. 4.1.2. Nguồn nước mặt Trên địa bàn huyện Dĩ An có nguồn nước mặt với lưu lượng rất lớn là nguồn nước cấp từ sông Đồng Nai. Nguồn nước này chất lượng tương đối ổn định và đây cũng là nguồn cấp nước cho khu vực. 4.1.3. Lựa chọn nguồn nước Trên địa bàn có 2 nguồn nước có thể cung cấp nước cho khu vực là nguồn nước mặt và nguồn nước ngầm. Cả 2 nguồn nước này đều đáp ứng được nhu cầu dùng nước của khu vực. Tuy nhiên tại vị trí xây dựng khu đô thị, cấu tạo địa chất có nhiều đá ngầm nên khó khăn cho việc khai thác nước ngầm. Để thuận tiện cho việc mở rộng công suất sau này, nguồn nước mặt được lựa chọn làm nguồn cung cấp nước cho khu đô thị. 4.2 CHẤT LƯỢNG NGUỒN NƯỚC THÔ Các tiêu chuẩn hóa lý chủ yếu của nguồn nước dùng làm nguồn nước cho trạm xử lý đã được kiểm nghiệm có giá trị trung bình là: Bảng 4.1: Chỉ tiêu chất lượng nguồn nước Chỉ tiêu  Đơn vị  Trị số  Tiêu chuẩn TCVN 5502 : 2003   pH Độ đục Độ màu Tổng chất rắn hòa tan Chất rắn lơ lửng Chất hữu cơ Độ cứng, tính theo CaCO3 Sắt H2S Amoni (tính theo NH4) Clorua Nitrat Nitrit Photphat Fluo Mangan nhôm  NTU Pt/Co mg/l mg/l mg/l O2 mg/l CaCO3 mg/l mg/l mg/l mg/l mg/l mg/l  6.8 150 48 180 80 2.5 64 0.3 0 0.61 0.13 0,80 0.008 0.17 0.56 0.097 0.01  6 – 8.5 ≤ 5 ≤ 15 1000 5 2 – 6 300 0.5 ≤ 0.05 ≤ 3 ≤ 250 ≤ 10.0 ≤ 1.0 ≤ 2.5 0.7 – 1.5 ≤ 0.5 ≤ 0.5   (Nguồn cty TNHH Kinh Bố) Nhận xét và kết luận: mẫu nước có độ đục, độ màu, chất rắn lơ lửng cao hơn tiêu chuẩn nên cần xử lý. 4.3 SƠ ĐỒ DÂY CHUYỀN CÔNG NGHỆ LỰA CHỌN 4.3.1. Phân tích lựa chọn sơ đồ công nghệ 4.3.1.1 Bể trộn và Bể phản ứng tạo bông cặn Hiện nay việc áp dụng tự động cơ giới hóa tại các nhà máy xử lý nước cấp ngày càng phổ biến nên bể trộn và bể phản ứng cơ khí được lựa chọn với nhiều ưu điểm hơn so với phương pháp thủy lực: có thể điều chỉnh cường độ khuấy trộn theo ý muốn, thời gian khấy trộn ngắn nên dung tích bể trộn nhỏ, tiết kiệm được vật liệu xây dựng. 4.3.1.2 Bể lắng Khi vận tốc quay v lớn và bán kính quay R bé, lực ly tâm tác dụng lên hạt cặn nằm trong khối nước chuyển động quay sẽ lớn hơn rất nhiều so với lực trọng trường và tốc độ chuyển động của hạt cặn theo hướng từ tâm ra ngoài sẽ lớn hơn nhiều so với vận tốc lắng tự do của hạt cặn trong khối nước tĩnh. Do đó có thể tách các hạt cặn bẩn ra khỏi nước trong một khoảng thời gian bé hơn nhiều tiết kiệm được diện tích xây dựng, từ đó bể lắng ly tâm có hiệu quả cao hơn so với các bể lắng khác. 4.3.1.3 Bể lọc Bể lọc nhanh được sử dụng là bể lọc nhanh phổ thông, là loại bể lọc nhanh một chiều, dòng nước lọc đi từ trên xuống dưới, có một lớp vật liệu lọc là cát thạch anh và là lọc trọng lực, được sử dụng trong dây chuyền xử lý nước mặt có dùng chất keo tụ. Ưu điểm của bể lọc nhanh là tốc độ lọc lớn gấp vài chục lần so với bể lọc chậm. Do tốc độ lọc nhanh (từ 6 – 15 m/h) nên diện tích xây dựng bể nhỏ và do cơ giớ hóa công tác rửa lọc 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. 4.3.1.4 Bể chứa 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. 4.3.1.5 Trạm bơm cấp II Máy bơm cấp II được chọn lắp đặt là bơm ly tâm trục ngang. Máy bơm được gắn thiết bị biến tần để cho phép thay đổi lưu lượng của máy bơm tùy theo nhu cầu sử dụng khác nhau của giờ trong ngày 4.3.2. Sơ đồ dây chuyền công nghệ Dây chuyền công nghệ xử lý nước chọn như sau: Mạng lưới Clo Chất keo tụ Chất kiềm hóa 4.3.3. Mô tả sơ đồ công nghệ Nước từ trạm bơm trạm bơm cấp I vào bể chứa nước thô sau khi đi qua song chắn rác hoặc lưới chắn rác để loại trừ vật có kích thước lớn giúp bảo vệ các thiết bị và nâng cao hiệu quả làm sạch cho các công trình xử lý. Nước được bơm vào bể nước thô làm nhiệm vụ điều hoà lưu lượng giữa dòng chảy từ nguồn vào và từ lưu lượng tiêu thụ cho trạm bơm nước thô bơm cấp cho nhà máy. Một phần đất cát và cặn lơ lửng có kích thước lớn sẽ được lắng tại đây. Hàm lượng oxy tăng, nâng cao thế oxy hoá khử của nước để thực hiện quá trình oxy hoá các chất hữu cơ. Sau đó các chất keo tụ được chọn vào nước và được hoà trộn đều với nước tại bể trộn. Quá trình trộn phải được tiến hành rất nhanh chóng trong 1 khoảng thời gian ngắn trước lúc tạo thành những bông kết tủa. Cánh khuấy được sử dụng trong bể trộn để tạo ra dòng chảy rối, làm cho chất phản ứng trộn đều với nước. Nước và chất phản ứng sau khi đã được trộn đều trong bể trộn cơ khí sẽ được đưa sang bể phản ứng. Bể phản ứng 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 được giữ lại trong bể lắng. Bể phản ứng cơ khí được chia làm nhiều ngăn với mặt cắt ngang dòng chảy có dạng hình vuông, kích thước cơ bản là 3,6 x 3,6 m; 3,9 x 3,9 m hoặc 4,2 x 4,2 m. Dung tích bể tính theo thời gian lưu nước lại 10-30 phút. Theo chiều dài, mỗi ngăn lại được chia thành nhiều buồng bằng các vách ngăn hướng dòng theo phương thẳng đứng. Trong mỗi buồng đặt một guồng khuấy. Các guồng khuấy được cấu tạo sao cho có cường độ khuấy trộn giảm dần từ buông đầu tiên đến buồng cuối cùng, tương ứng vơi sự lớn dần lên của bông cặn. Nước sau khi tạo thành bông cặn đủ lớn ở bể tạo bông nước được dẫn sang bể lắng li tâm. Tại đây, các bông cặn được tách ra khỏi nước nhờ quá trình lắng trọng lực. Phần các hạt cặn chưa lắng được ở bể lắng sẽ tiếp tục được loại bỏ hoàn toàn khỏi nước trong bể lọc trọng lực. Quá trình lọc nước là quá trình cho nước đi qua lớp vật liệu lọc với một chiều dày nhất định để giữ lại trên bề mặt hoặc lớp khe hở của lớp vật liệu lọc các hạt cặn và một phần vi sinh vật có trong nước. Sau một thời gian làm việc, lớp vật liệu lọc bị trít lại, làm tốc độ lọc giảm. Để phục hồi lại khả năng làm việc của bể lọc, phải tiến hành rửa lọc để loại bỏ cặn bẩn ra khỏi lớp vật liệu lọc. Giai đoạn cuối cùng của quá trình xử lý nước là khử trùng, chất khử trùng được dùng là Clo dạng lỏng cùng với nước được chứa và trộn đều bằng các vách ngăn trong bể nước sạch và phân phối ra mạng lưới cấp nước nhờ trạm bơm cấp II. CHƯƠNG 5: TÍNH TOÁN CÔNG TRÌNH CẤP NƯỚC 5.1 CÔNG SUẤT CỦA CÔNG TRÌNH: Công suất của hệ thống phải đảm bảo cung cấp đầu đủ nhu cầu dùng nước của khu đô thị bao gồm: Lưu lượng nước cho nhu cầu sinh hoạt, ăn uống: