Tài liệu Nghiên cứu đề xuất công nghệ xử lý cho nhà máy nước đồng mây, thành phố uông bí

BỘ GIÁO DỤC ĐÀO TẠO BỘ XÂY DỰNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC KIẾN TRÚC HÀ NỘI ----------------&--------------- NGUYỄN HỮU TUẤN NGHIÊN CỨU ĐỀ XUẤT CÔNG NGHỆ XỬ LÝ CHO NHÀ MÁY NƯỚC ĐỒNG MÂY, THÀNH PHỐ UÔNG BÍ LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT CƠ SỞ HẠ TẦNG ĐÔ THỊ BỘ GIÁO DỤC ĐÀO TẠO BỘ XÂY DỰNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC KIẾN TRÚC HÀ NỘI ----------------&--------------- NGUYỄN HỮU TUẤN KHÓA: 2013-2015 NGHIÊN CỨU ĐỀ XUẤT CÔNG NGHỆ XỬ LÝ CHO NHÀ MÁY NƯỚC ĐỒNG MÂY, THÀNH PHỐ UÔNG BÍ Chuyên ngành: Kỹ thuật cơ sở hạ tầng đô thị Mã số: 60.58.02.10 LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT CƠ SỞ HẠ TẦNG ĐÔ THỊ NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: PGS.TS. VŨ VĂN HIỂU LỜI CẢM ƠN Sau quá trình học tập và nghiên cứu, tôi đã hoàn thành luận văn tốt nghiệp với đề tài nghiên cứu: “Nghiên cứu đề xuất công nghệ xử lý cho nhà máy nước Đồng Mây, thành phố Uông Bí, Quảng Ninh”. Trong quá trình nghiên cứu, tác giả đã nhận được sự giúp đỡ, động viên của các thầy cô giáo, các bạn bè và đồng nghiệp. Tôi xin chân thành cảm ơn các thầy cô giáo trong bộ môn Cấp thoát nước, các thầy cô và các cán bộ của khoa Sau đại học trường Đại Học Kiến Trúc Hà Nội đã giúp đỡ tôi để tôi hoàn thành đề tài nghiên cứu này. Tôi xin gửi lời cảm ơn trân trọng nhất đến PGS.TS Vũ Văn Hiểu, người đã trực tiếp hướng dẫn tôi tận tình, tỉ mỉ và có nhiều ý kiến quý báu cho tôi trong quá trình nghiên cứu. Tôi cũng xin cảm ơn các thầy, cô trong tiểu ban, các học viên trong lớp Cao học 2013D và các đồng nghiệp đã chia sẻ tài liệu, kiến thức và kinh nghiệm cho tôi hoàn thành công trình nghiên cứu của mình. Do thời gian nghiên cứu và trình độ chuyên môn còn hạn chế nên đề tài này không thể tránh khỏi những thiếu sót. Tôi mong nhận được các đóng góp để đề tài này được hoàn thiện hơn. Tôi xin chân thành cảm ơn ! Hà Nội, tháng 6 năm 2015 Tác giả Nguyễn Hữu Tuấn LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan Luận văn thạc sỹ này là công trình nghiên cứu khoa học độc lập của tôi. Các số liệu khoa học, kết quả nghiên cứu của Luận văn là trung thực và có nguồn gốc rõ ràng. Tác giả Nguyễn Hữu Tuấn MỤC LỤC MỞ ĐẦU ................................................................................................................ 1 Lý do lựa chọn đề tài .................................................................................... 1 Mục tiêu và nhiệm vụ nghiên cứu ............................................................... 2 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu................................................................ 2 Nội dung nghiên cứu .................................................................................... 3 Phương pháp nghiên cứu ............................................................................. 3 Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài .................................................... 4 Cấu trúc luận văn......................................................................................... 5 NỘI DUNG ............................................................................................................ 6 CHƯƠNG I: TÓM TẮT VỀ TÌNH HÌNH CẤP NƯỚC VÀ HIỆN TRẠNG NHÀ MÁY NƯỚC ĐỒNG MÂY, THÀNH PHỐ UÔNG BÍ, QUẢNG NINH ... 6 1.1. Tổng quan về thành phố Uông Bí ......................................................... 6 1.1.1. Vị trí địa lý .................................................................................. 6 1.1.2. Điều kiện tự nhiên......................................................................... 7 1.1.3. Điều kiện kinh tế......................................................................... 11 1.1.4. Hiện trạng xã hội ........................................................................ 13 1.2. Hiện trạng cấp nước tại thành phố Uông Bí, Quảng Ninh ................ 16 1.2.1. Tổng quan .................................................................................. 16 1.2.2. Nguồn nước ............................................................................... 19 1.2.3. Nhà máy nước Lán Tháp ............................................................ 25 1.2.4. Nhà máy nước Đồng Mây .......................................................... 26 1.2.5. Các vấn đề cần giải quyết cho nhà máy nước Đồng Mây khi mở rộng, nâng công suất ............................................................................. 29 CHƯƠNG II: CƠ SỞ KHOA HỌC NGHIÊN CỨU ĐỀ XUẤT CÔNG NGHỆ PHÙ HỢP ............................................................................................................ 33 2.1. Cơ sở lý thuyết về công nghệ xử lý nước mặt ..................................... 33 2.1.1. Phản ứng tạo bông cặn ................................................................ 33 2.1.2. Nguyên lý hoạt động và cấu tạo các loại bể tạo bông cặn ........... 33 2.1.3. Bể phản ứng tạo bông cặn thủy lực ............................................. 34 2.1.4. Lắng nước ................................................................................... 39 2.1.5. Bể lắng ngang ............................................................................. 42 2.1.6. Bể lắng đứng............................................................................... 43 2.1.7. Bể lắng trong có lóp cặn lơ lửng ................................................. 46 2.1.8. Bể lắng Lamem ........................................................................... 51 2.1.9. Lọc nước..................................................................................... 53 2.1.10. Kết luận .................................................................................... 62 2.2. Các dây chuyền công nghệ xử lý nước ở các đô thị............................ 63 2.2.1. Ở trong nước............................................................................... 63 2.2.2. Trên thế giới ............................................................................... 70 2.2.3. Phương thức tiếp cận về xử lý nước mặt có hàm lượng rong rêu tảo và độ pH cao......................................................................................... 73 CHƯƠNG III: NGHIÊN CỨU ĐỀ XUẤT CÔNG NGHỆ PHÙ HỢP CHO NHÀ MÁY NƯỚC ĐỒNG MÂY, THÀNH PHỐ UÔNG BÍ ............................. 79 3.1. Xác định quy mô, công suất của nhà máy nước Đồng Mây ứng với đối tượng dùng nước cụ thể của khu vực nghiên cứu ....................................... 79 3.1.1. Tổng quan ................................................................................... 79 3.1.2. Phạm vi nghiên cứu và khu vực cấp nước ................................... 79 3.1.3. Tổng công suất cấp nước khu vực nghiên cứu ............................. 86 3.2. Đề xuất dây chuyền công nghệ xử lý nước ......................................... 87 3.2.1. Đề xuất công nghệ xử lý nước..................................................... 87 3.2.2. Lựa chọn phương án dây chuyền công nghệ................................ 92 3.3. Tính toán sơ bộ kích thước công trình và khái toán kinh phí ........... 93 3.3.1. Tính toán sơ bộ kích thước công trình ......................................... 93 3.3.2. Khái toán kinh phí..................................................................... 113 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ ........................................................................... 121 TÀI LIỆU THAM KHẢO ................................................................................. 122 DANH MỤC CÁC BẢNG, BIỂU Số hiệu Tên bảng biểu bảng, biểu Trang Bảng 1.1. Dân số đô thị thành phố Uông Bí 14 Bảng 1.2. Tỉ suất gia tăng dân số hàng năm(‰) 14 Bảng 1.3. Tỉ suất gia tăng tự nhiên thành phố Uông Bí (‰) 15 Bảng 1.4. Tỉ suất gia tăng cơ học thành phố Uông Bí (‰) 15 Bảng 1.5. Mật độ dân số 2013 15 Bảng 1.6. Các thông số chính của hệ thống cấp nước Uông Bí - 2014 17 Bảng 1.7. Tổng hợp tỷ lệ thất thoát của Uông Bí, Quảng Ninh 18 Bảng 1.8. Bảng 1.9. Các chỉ tiêu cấp nước sinh hoạt khu vực nội thị Uông Bí năm 2013 Các thông số cơ bản của Hồ Yên Lập Bảng 1.10. Chỉ tiêu chất lượng nước thô tại cuối kênh N2 từ hồ Yên Lập Bảng 1.11. Chỉ tiêu chất lượng nước sạch tại bể chứa – Nhà máy nước Đồng Mây 18 21 23 28 Bảng 3.1. Phạm vi phục vụ cấp nước 80 Bảng 3.2. So sánh lựa chọn dây chuyền công nghệ xử lý nước 89 Bảng 3.3. Tổng hợp kinh phí 114 DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, SƠ ĐỒ, ĐỒ THỊ Số hiệu hình Tên hình Trang Hình Error! No text of Sơ đồ vị trí thành phố Uông Bí, tỉnh Quảng Ninh 6 Hình 2.1. Bể phản ứng xoáy hình côn 35 Hình 2.2. Bể phản vách ngăn 38 Hình 2.3. Sơ đồ bể lắng tĩnh theo mẻ kế tiếp 40 Hình 2.4. Sơ đồ bể lắng ngang mặt bằng hình chữ nhật và hình tròn 40 Hình 2.5. Sơ đồ bể lắng đứng mặt bằng hình chữ nhật và hình tròn 41 Hình 2.6. Sơ đồ bể lắng trong có lớp cặn lơ lửng 41 Hình 2.7a. Ảnh hưởng xấu của chảy rối đến hiệu qủa lắng 42 Hình 2.7b. Ảnh hưởng xấu của chảy rối đến hiệu qủa lắng khi lắng specified style in document..1. các hạt cặn keo tụ. 42 Hình 2.8. Sơ đồ lắng đứng các hạt cặn keo tụ 44 Hình 2.9. Sơ đồ cấu tạo bể lắng đứng 45 Hình 2.10. Sơ đồ cấu tạo bể lắng trong có đáy loe hình côn 48 Hình 2.11. Sơ đồ cấu tạo bể lắng trong có ngăn tạo bông cơ khí đặt ở tâm bể 47 Hình 2.12. Sơ đồ cấu tạo bể lắng trong kiểu hành lang 49 Hình 2.13. Bể lắng có ngăn keo tụ và tuần hoàn cặn ở tâm bể. 50 Hình 2.14. Hình 2.15. Bể lắng lamenlla Sơ đồ bể lọc nhanh hở dùng hệ thống ống khoan lỗ phân phối nước rửa lọc 51 56 Hình 2.16. Sơ đồ bể lọc áp lực 56 Hình 2.17. Diễn biến của quá trình lọc theo chiều dày lớp vật liệu lọc 58 Hình 2.18. Sơ đồ công nghệ cơ bản trong nước 63 Hình 2.19. Sơ đồ công nghệ cơ bản ở nước ngoài 66 Hình 2.20. Sơ đồ công nghệ sử dụng vách ngăn 68 Hình 2.21. Sơ đồ công nghệ sử dụng trộn cơ khí và lắng lamenla 70 Hình 3.1. Sơ đồ dây chuyền công nghệ xử lý – phương án 1 88 Hình 3.2. Dây chuyền công nghệ xử lý nước - phương án 2 89 1 MỞ ĐẦU * Lý do lựa chọn đề tài Sau nhiều năm thực hiện chính sách đổi mới, cơ sở kết cấu hạ tầng đô thị Việt Nam đã đạt nhiều thành tựu quan trọng trong việc phát triển nguồn điện, hệ thống giao thông, cấp nước, vô tuyến viễn thông nên đã có tác động tích cực đến duy trì tốc độ phát triển kinh tế, xã hội của đất nước. Với sự phát triển kinh tế, ngày càng nhiều các Thành phố, các khu công nhiệp, khu chế xuất mọc lên như hiện nay. Vấn đề cấp nước sạch cần được nâng cấp mở urộng nhằm đáp ứng yêu cầu thực tế và yêu cầu về năng lực cấp nước cho các hộ dân và các khu công nghiệp, chế xuất. Các đô thị hiện có với sự phát triển nhanh đang phải đối mặt với những vấn đề thiếu hụt về cơ sở hạ tầng trong đó có cấp nước đảm bảo quy chuẩn hiện hành. Điều này dẫn đến tình trạng luôn thiếu nước và nước không đủ chất lượng yêu cầu. Thành phố Uông Bí cũng không nằm ngoài các vấn đề đó và đặc biệt hiện nay sự phát triển kinh tế, đô thị hóa và khu công nghiệp mọc lên vấn đề cung cấp nước sạch cho các khu vực này đang là vấn đề bức xúc và nóng bỏng trong khi các nhà máy nước của Thành phố không đảm bảo cả về chất lượng và trữ lượng để đáp ứng. Sự mất cân đối này nhất thiết phải đặt ra từ phía địa phương có các giải pháp cụ thể và nhanh chóng giải quyết triệt để và đảm bảo cung cầu cũng như đảm bảo về mặt kinh tế, tài chính hiệu quả bền vững. Các nguồn nước thô tại Thành phố Uông Bí hiện nay đang bị ô nhiễm do quá trình khai thác than và nước thải công nghiệp gây nhiễm bẩn nguồn nước thô, làm ảnh hưởng tới sức khỏe người dân và ô nhiễm môi trường nước mặt ngày càng trầm trọng. Do vậy, cần phải có các giải pháp nhằm quản lý nguồn nước và có các biện pháp kỹ thuật phù hợp để xử lý nguồn nước bị nhiễm bẩn này. 2 Vì vậy vấn đề cấp thiết hiện nay là tìm ra giải pháp công nghệ phù hợp sẽ được xem xét trên các khía cạnh về kỹ thật, tiên tiến, hiệu quả giảm thiểu năng lượng và đáp ứng được chất lượng nước đầu ra theo quy chuẩn hiện nay. Trên cơ sở đó đề tài được lựa chọn: “Nghiên cứu đề xuất công nghệ xử lý cho nhà máy nước Đồng Mây, Thành phố Uông Bí, Quảng Ninh” làm luận văn tốt nghiệp của mình. * Mục tiêu và nhiệm vụ nghiên cứu Mục tiêu tổng quát: - Đảm bảo hiệu quả cho việc xử lý nguồn nước mặt từ hồ chứa. - Nâng cao chất lượng nước sau xử lý đạt quy chuẩn hiện hành. - Đảm bảo được các vấn đề về môi trường khi xả thải nước sau lọc và lắng. Mục tiêu cụ thể: - Lựa chọn dây chuyền công nghệ xử lý nước phù hợp cho nhà máy nước Đồng Mây. - Xác định quy mô, công suất của nhà máy mới ứng với dân số phục vụ của khu vực nghiên cứu. * Đối tượng và phạm vi nghiên cứu - Nước được lấy từ hồ chứa Yên Lập qua hệ thống kênh thủy lợi tự chảy về Nhà máy có chiều dài khoảng 14km:  Nước thô. - Độ pH. - Lượng rong rêu, tảo.  Bể lọc.  Nước sau rửa lọc và xả lắng.  Khử trùng. 3 - Phạm vi áp dụng điển hình cho nhà máy nước Đồng Mây, Thành phố Uông Bí, Quảng Ninh và hướng tới mở rộng cho các đô thị khác có tính chất tượng tự trên toàn quốc. * Nội dung nghiên cứu - Tổng quan các giải pháp xử lý nước sạch trên thế giới và ở nước ta hiện nay. - Nghiên cứu cơ sở lý luận giải pháp xử lý nước mặt có pH cao và hàm lượng rong rêu tảo cao. - Đề xuất giải pháp công nghệ xử lý nước mặt phù hợp cho nhà máy nước Đồng Mây, Uông Bí. * Phương pháp nghiên cứu - Phương pháp kế thừa - Phương pháp điều tra, khảo sát, thu thập và phân tích số liệu: Điều tra, khảo sát hiện trạng nguồn nước khu vực nghiên cứu, phân tích số liệu thu thập được. - Phương pháp thống kê: Xử lý các số liệu bằng thuật toán xác suất thống kê. Những thông tin tư liệu được thu thập bao gồm: những thông tin về điều kiện tự nhiên, cộng đồng dân cư, kinh tế, xã hội,... những thông tin liên quan đến hiện trạng môi trường khu vực, về cơ sở hạ tầng kỹ thuật của khu vực, hệ thống các tiêu chuẩn về môi trường của Nhà nước Việt Nam có liên quan, các quy chuẩn tiêu chuẩn hiện hành về nguồn nước thô (nước mặt) các tài liệu chuyên ngành về công nghệ xử lý nước cấp. - Phương pháp so sánh: Đối chiếu các kết quả có được với các tiêu chuẩn hiện hành. - Phương pháp chuyên gia: 4 Đây là một phương pháp quan trọng, sử dụng kỹ năng, hiểu biết của các chuyên gia có chuyên môn sâu về lĩnh vực có liên quan để phân tích, đánh giá, dự báo và đề xuất các giải pháp xử lý. * Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài - Ý nghĩa khoa học: Từ những vấn đề rút ra từ nghiên cứu tổng quan đưa ra giải pháp thích hợp để xử lý nguồn nước mặt này. - Ý nghĩa thực tiễn: Đề xuất lựa chọn dây chuyền công nghệ phù hợp nhằm đáp ứng yêu cầu cấp bách về xử lý nước sạch nhằm cấp nước đạt năng lực và quy chuẩn theo yêu cầu. Quá trình khảo sát thực tế, thử nghiệm vận hành pilot và tổng hợp, phân tích thông tin sẽ cho phép xác định thành phần, tính chất và hàm lượng của nguồn nước thô hiện nay, làm cơ sở cho việc đề xuất dây chuyền công nghệ phù hợp để xử lý hiệu quả nguồn nước mặt này và đảm bảo chất lượng đầu ra. 120 * Nhận xét kết quả nghiên cứu Sau khi nghiên cứu thực hiện luận văn sẽ góp phần: Cung cấp nước sạch đến tất cả các đối tượng sử dụng nước một cách đầy đủ. Đảm bảo chất lượng nước theo quy chuẩn hiện hành. Giảm thiếu chi phí do quá trình rửa lọc nhiều và tắc bể lọc Nâng cấp mở rộng nhà máy Đồng Mây của thành phố lên quy mô tương ứng; Tăng cường mức độ bao phủ dịch vụ cấp nước. Tăng cường năng lực cấp nước của Công ty cổ phần nước sạch Quảng Ninh cụ thể là xí nghiệp cấp nước Uông Bí để quản lý vận hành hiệu quả và bền vững hơn. Cải thiện chất lượng cuộc sống cho người dân tại khu vực dự án. THÔNG BÁO Để xem được phần chính văn của tài liệu này, vui lòng liên hệ với Trung Tâm Thông tin Thư viện – Trường Đại học Kiến trúc Hà Nội. Địa chỉ: T.13 – Nhà H – Trường Đại học Kiến trúc Hà Nội Đ/c: Km 10 – Nguyễn Trãi – Thanh Xuân Hà Nội. Email: [email protected] TRUNG TÂM THÔNG TIN THƯ VIỆN 121 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ Nguồn nước đảm bảo chất lượng hiện nay đang là nhu cầu rất cần thiết đối với đời sống của người dân. Sử dụng nước sinh hoạt không hợp vệ sinh dẫn tới những hệ quả không nhỏ cho đời sống, sức khoẻ và kinh tế đối với người dân. Đề tài đã nghiên cứu đánh giá hiện trạng nhà máy cấp nước khu vực thành phố Uông Bí, tỉnh Quảng Ninh. Trên cơ sở đó đề xuất các giải pháp dây chuyền công nghệ phù hợp. Thành phố Uông Bí hiện là một đô thị lớn thị lớn thứ hai của tỉnh Quảng Ninh sau thành phố Hạ Long. Vì vậy, thành phố càng có cơ hội phát huy tiềm năng về vị trí về tài nguyên khoáng sản đặc biệt là than, khai thác rừng và du lịch, vật liệu xây dựng phát triển mạnh và vững trắc một cách toàn diện về kinh tế xã hội. Nhu cầu cấp nước sạch phục vụ sinh hoạt, sản xuất của thành phố hiện nay là bất cập cả về tiêu chuẩn, chất lượng, áp lực và thời gian. Đề tài được thực hiện sẽ giải quyết được phần nào những bất cập này. Mặt khác cấp nước sạch cũng sẽ tạo điều kiện thúc đẩy sản xuất phát triển, thu hút đầu tư, thu hút khách du lịch, cải thiện môi trường đô thị xanh sạch đẹp, nâng cao sức khỏe và chất lượng cuộc sống cho nhân dân khu vực và vùng phụ cận. Trong luận văn đảm bảo tính hiệu quả của đề xất đã được nghiên cứu làm sáng tỏ như: i) Các yếu tố đầu vào ; ii) Quy mô công suất ; iii) Công nghệ xử lý nước. Các lợi ích kinh tế khác cũng được xem xét bao gồm sự gia tăng về giá trị tài sản, và giảm ốm đau bệnh tật, tác động đến việc xóa đói giảm nghèo. Các vấn đề về kinh tế-xã hội được nâng cao hơn. Nghiên cứu này sẽ là cơ sở để cho các cơ quan chứa năng lựa chọn dây chuyền công nghệ xử lý nước phù hợp với hiện trạng của đô thị. 122 TÀI LIỆU THAM KHẢO 1. QCVN 01:2009/BYT do Cục Y tế dự phòng và Môi trường biên soạn và được Bộ trưởng Bộ Y tế ban hành theo Thông tư số: 04/2009/TT - BYT ngày 17 tháng 6 năm 2009. 2. QCVN 08: 2008/BTNMT, Quy chuẩn kỹ thuật Quốc gia về chất lượng nước mặt. 3. Phòng thống kê thành phố Uông Bí (2013), Niên giám thống kê, NXB Thống kê. 4. Phòng kỹ thuật vật tư, công ty Cổ phần cấp nước Quảng Ninh. 5. Công ty cổ phần Xây dựng và Đầu tư Đông Dương (2013), Báo cáo nghiên cứu khả thi – Dự án cấp nước và nước thải Đô thị Việt Nam. 6. Trạm khí tượng thủy văn Quang Ninh, Tài liệu về khí tượng thủy văn khu vực. 7. Công ty TNHH quản lý Hồ Yên Lập (2005), Báo cáo nghiên cứu khả thi dự án đầu tư Hệ thống Cấp nước Yên Lập. 8. TCXDVN 33:2006 - Cấp nước - Mạng lưới đường ống và công trình - Tiêu chuẩn thiết kế. 9. PGS, TS. Nguyễn Văn Tín, Ths. Nguyễn Thị Hồng, Ks. Đỗ Hải, Cấp nước tập I- Mạng lưới cấp nước, Nhà xuất bản Khoa học và Kỹ thuật, 2001. 10. Ths. Lê thị Dung, Máy bơm và trạm bơm cấp thoát nước, Nhà xuất bản Khoa học và Kỹ thuật, 2002. 11. Ks. Nguyễn Trọng Dương, Ks. Phạm Ngọc Bảo (2007), Vận hành và bảo dưỡng hệ thống cấp nước, Hội Cấp thoát nước Việt Nam. 12. Trần Hiếu Nhuệ, Trần Đức Hạ, Đỗ Hải, Ứng Quốc Dũng, Nguyễn Văn Tín (1998), Cấp thoát nước, NXB Khoa học và kỹ thuật. 13. Trịnh Xuân Lai (2002), Cấp nước, Tập 2: Xử lý nước cấp, NXB Khoa học và kỹ thuật. 123 14. Trần Hiếu Nhuệ, Trần Đức Hạ, Lê Hiền Thảo (1996), Cơ sở quá trình vi sinh vật trong công trình cấp thoát nước, NXB Khoa học và kỹ thuật. 15. Trần Đức Hạ, Đỗ Hải (2002), Cơ sở hóa học quá trình xử lý nước cấp và nước thải, NXB Khoa học và kỹ thuật.