Bối cảnh và vấn đề nghiên cứu
Nước ngọt là nguồn tài nguyên thiết yếu cho sự sống, các phản ứng sinh hóa và sự phát triển kinh tế - xã hội, tuy nhiên chỉ chiếm khoảng 3% tổng lượng nước trên Trái Đất. Trong giai đoạn công nghiệp hóa, hiện đại hóa và tăng trưởng kinh tế nhanh chóng tại Việt Nam, nhu cầu khai thác tài nguyên nước ngày một gia tăng, kéo theo lượng nước thải sinh hoạt và sản xuất chưa qua xử lý xả thải trực tiếp vào môi trường. Tình trạng này khiến nhiều hệ thống sông ngòi và tầng chứa nước đối mặt với nguy cơ ô nhiễm, suy thoái và suy giảm trữ lượng. Trong khi đó, nhu cầu sử dụng nước sạch đạt tiêu chuẩn vệ sinh của người dân nông thôn ngày càng trở nên cấp bách.
Xã Tân Việt là một xã đồng bằng trũng nằm ở phía Bắc trung tâm huyện Thanh Hà, tỉnh Hải Dương, cách thành phố Hải Dương khoảng 20 km. Địa bàn xã có hệ thống sông ngòi chạy dài và mạng lưới kênh mương thủy lợi tưới tiêu nông nghiệp nhận nước từ sông Hương và sông Rạng. Mặc dù nguồn nước mặt và nước ngầm tại địa phương tương đối dồi dào, nhưng do đặc điểm địa chất trầm tích trũng, nguồn nước tự nhiên thường xuyên bị nhiễm mặn và nhiễm phèn sắt ở mức độ cao. Hiện tượng nước có màu vàng và mùi tanh nồng khiến người dân không thể sử dụng trực tiếp cho ăn uống nếu không qua xử lý thô sơ. Nguồn nước kênh mương nội đồng cũng tiềm ẩn nguy cơ ô nhiễm từ dư lượng hóa chất bảo vệ thực vật, phân bón nông nghiệp và chất thải sinh hoạt. Trước năm 2013, xã chưa có trạm cấp nước sạch tập trung; người dân phải sử dụng kết hợp nhiều nguồn nước: dùng nước mưa trữ trong bể cho ăn uống và dùng nước giếng khoan, giếng đào lọc qua bể cát thủ công để phục vụ tắm giặt.
Nhằm giải quyết tình trạng thiếu hụt nước sinh hoạt hợp vệ sinh, đầu năm 2013, Nhà máy nước sạch xã Tân Việt đã được đầu tư xây dựng trong khuôn khổ Dự án Cấp nước và Vệ sinh nông thôn đồng bằng sông Hồng. Đề tài khóa luận được thực hiện nhằm kiểm chứng kỹ thuật và đánh giá hiệu quả vận hành thực tế của công trình sau một năm đi vào hoạt động.
Mục tiêu nghiên cứu của đề tài gồm 3 nội dung:
- Đánh giá quy trình công nghệ xử lý nguồn nước tại Nhà máy nước sạch xã Tân Việt.
- Đánh giá nhu cầu sử dụng nước sạch của người dân tại xã Tân Việt, huyện Thanh Hà, tỉnh Hải Dương.
- Đánh giá chất lượng nguồn nước đầu vào và đầu ra của Nhà máy nước sạch trước khi cung cấp cho người dân trên địa bàn xã.
Yêu cầu nghiên cứu:
- Điều tra, thu thập số liệu và đánh giá một cách chính xác, khách quan, trung thực về hiện trạng công nghệ xử lý cũng như nhu cầu sử dụng nước sạch của cộng đồng địa phương.
- Các giải pháp và kiến nghị đề xuất phải có tính khả thi kỹ thuật, phù hợp với năng lực quản lý và điều kiện kinh tế - xã hội của địa phương.
Đối tượng và phạm vi nghiên cứu:
- Đối tượng nghiên cứu: Dây chuyền công nghệ xử lý nước cấp của Nhà máy nước sạch và nhu cầu sử dụng nguồn nước sinh hoạt của các hộ dân.
- Phạm vi không gian: Nghiên cứu được triển khai trên toàn bộ địa bàn hành chính xã Tân Việt, huyện Thanh Hà, tỉnh Hải Dương; tập trung khảo sát trạm xử lý tại thôn Cam Lộ, công trình thu nước mặt tại xã Việt Hồng và các hộ dân thuộc 3 thôn Vạn Tuế, Ngọc Lộ, Cam Lộ.
- Phạm vi thời gian: Đề tài thu thập dữ liệu và tiến hành thực nghiệm từ ngày 20/01/2014 đến ngày 30/04/2014.
Cơ sở lý thuyết và phương pháp
Cơ sở lý luận và các khái niệm khoa học:
- Khái niệm môi trường, ô nhiễm môi trường, ô nhiễm môi trường nước và tiêu chuẩn môi trường được tác giả xác lập dựa trên các quy định tại khoản 1, khoản 5 và khoản 6 Điều 3 Luật Bảo vệ Môi trường năm 2005. Ô nhiễm nước được định nghĩa là sự biến đổi tiêu cực các tính chất vật lý, hóa học, sinh học với sự xuất hiện của các chất lạ thể lỏng hoặc rắn, làm suy giảm tính đa dạng sinh học và gây độc hại cho sinh vật.
- Các xu hướng biến đổi chất lượng nước tự nhiên khi bị ô nhiễm: Giảm giá trị pH do mưa acid chứa axit sunfuric và axit nitric; tăng hàm lượng các muối hòa tan và ion Ca2+, Mg2+, SiO32-; tích tụ các hợp chất hữu cơ khó phân hủy sinh học; sụt giảm nồng độ oxy hòa tan (DO) do quá trình phú dưỡng hóa; gia tăng nồng độ các kim loại nặng độc hại (Pb, Cd, Hg, As, Zn) và cặn lơ lửng làm giảm độ trong quang học của nước.
- Tiêu chuẩn nước sạch: Phân định ranh giới giữa "nước sạch cơ bản" (nước cấp qua hệ thống đường ống tập trung hoặc nước giếng khoan tầng sâu được kiểm định định kỳ) và "nước sạch quy ước" (nước máy, nước giếng chất lượng tốt, nước mưa trữ sạch theo hướng dẫn của Ban Chỉ đạo Quốc gia về Cung cấp nước sạch và Vệ sinh môi trường).
- Hệ thống chỉ tiêu đánh giá chất lượng nước cấp:
- Chỉ tiêu lý học: Nhiệt độ, độ màu (thang đo Platin - Coban), độ đục (đơn vị NTU, JTU), mùi vị, độ dẫn điện (µS/m), độ nhớt và hoạt độ phóng xạ (phân rã hạt alpha, beta).
- Chỉ tiêu hóa học: Độ cứng toàn phần (độ cứng carbonat tạm thời và phi carbonat vĩnh cửu tính theo CaCO3), độ kiềm toàn phần, giá trị pH, độ oxy hóa (nhu cầu oxy hóa học bằng KMnO4), hàm lượng anion Clorua, Sunfat, hàm lượng sắt tổng số, mangan và các khí hòa tan (CO2 cân bằng, CO2 tự do, H2S, O2).
- Chỉ tiêu vi sinh vật: Xác định mật độ vi khuẩn chỉ thị ô nhiễm phân E.Coli và Coliform tổng số nhằm đánh giá mức độ an toàn dịch tễ đối với các bệnh đường ruột.
- Nguyên lý công nghệ xử lý nước cấp: Sự kết hợp giữa các biện pháp cơ học (song chắn rác, lắng trọng lực, lọc cát thạch anh), biện pháp hóa học (keo tụ bằng muối nhôm polyme PAC, kiềm hóa, oxy hóa khử trùng bằng hợp chất Clo) và biện pháp lý học. Mô hình xử lý nước mặt truyền thống áp dụng là chuỗi mắt xích: Keo tụ - Lắng đứng - Lọc nhanh trọng lực - Khử trùng.
Cơ sở pháp lý của đề tài:
- Luật Bảo vệ Môi trường năm 2005.
- Luật Tài nguyên nước năm 2008.
- Nghị định số 117/2007/NĐ-CP của Chính phủ về sản xuất, cung cấp và tiêu thụ nước sạch.
- Nghị định số 21/2008/NĐ-CP ngày 28/02/2008 sửa đổi, bổ sung Nghị định số 80/2006/NĐ-CP hướng dẫn thi hành Luật Bảo vệ Môi trường.
- Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia QCVN 08:2008/BTNMT về chất lượng nước mặt.
- Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia QCVN 02:2009/BYT của Bộ Y tế về chất lượng nước sinh hoạt.
- Tiêu chuẩn lấy mẫu và bảo quản mẫu: TCVN 5992:1995 (ISO 5667-2:1991), TCVN 5993:1995 (ISO 5667-3:1985), TCVN 5996:1995 (ISO 5667-6:1990).
Phương pháp nghiên cứu thực tế:
- Phương pháp thu thập dữ liệu thứ cấp: Tiếp cận hồ sơ thiết kế kỹ thuật, báo cáo nghiên cứu khả thi dự án nhà máy nước, số liệu thống kê dân số xã Tân Việt năm 2013 và các tài liệu chuyên ngành cấp thoát nước.
- Phương pháp điều tra xã hội học sơ cấp: Sử dụng phiếu điều tra phỏng vấn trực tiếp các hộ gia đình trên địa bàn 3 thôn nhằm ghi nhận cơ cấu nguồn nước đang dùng, mức độ tiêu thụ, đánh giá chất lượng cảm quan và khả năng chi trả kinh phí lắp đặt đường ống, tiền nước.
- Phương pháp quan sát thực địa: Khảo sát cấu tạo cơ khí, nguyên lý thủy lực, chu kỳ rửa ngược, quy trình pha chế hóa chất và kiểm tra thực tế vận hành tại trạm bơm nước thô và trạm xử lý.
- Phương pháp phân tích trong phòng thí nghiệm: Mẫu nước được phân tích tại Công ty Cổ phần Nước sạch và Vệ sinh nông thôn tỉnh Hải Dương theo 15 tiêu chuẩn phân tích quốc gia tương ứng cho từng chỉ tiêu:
| STT |
Chỉ tiêu phân tích |
Phương pháp phân tích áp dụng |
| 1 |
pH |
TCVN 6492:1999 |
| 2 |
Độ cứng (tính theo CaCO3) |
TCVN 2672:1978 |
| 3 |
Amoni (tính theo N) |
TCVN 6178:1996 |
| 4 |
Clorua (Cl-) |
TCVN 6200:1996 |
| 5 |
Nitrit (NO2-) (tính theo N) |
TCVN 6180:1996 |
| 6 |
Nitrat (NO3-) (tính theo N) |
TCVN 6194:1996 |
| 7 |
Phenol |
TCVN 6216:1996 |
| 8 |
Asen (As) |
TCVN 6626:2000 |
| 9 |
Chì (Pb) |
TCVN 6139:1996 |
| 10 |
Đồng (Cu) |
TCVN 6139:1996 |
| 11 |
Kẽm (Zn) |
TCVN 6139:1996 |
| 12 |
Mangan (Mn) |
TCVN 6002:1995 |
| 13 |
Thủy ngân (Hg) |
TCVN 5910:1995 |
| 14 |
Sắt tổng số (Fe) |
TCVN 6177-1:1996 |
| 15 |
Coliform tổng số |
TCVN 6187-2:1996 |
- Phương pháp xử lý dữ liệu: Toàn bộ số liệu phiếu điều tra và kết quả đo đạc được tổng hợp, xử lý thống kê mô tả và lập biểu đồ so sánh trên phần mềm Microsoft Excel.
Nội dung chính theo từng chương
Phần 1: Mở đầu
Tác giả trình bày tính cấp thiết của đề tài xuất phát từ mâu thuẫn giữa nhu cầu sử dụng nước sạch ngày càng tăng của người dân nông thôn với tình trạng ô nhiễm các nguồn nước tự nhiên do quá trình công nghiệp hóa. Giới thiệu khái quát địa bàn nghiên cứu tại xã Tân Việt, đơn vị thực tập, người hướng dẫn khoa học, đồng thời xác định cụ thể hệ thống 3 mục tiêu nghiên cứu, các yêu cầu kỹ thuật, ý nghĩa khoa học trong việc vận dụng kiến thức lý thuyết vào thực tế và ý nghĩa thực tiễn đối với công tác quy hoạch cấp nước nông thôn.
Phần 2: Tổng quan tài liệu
Chương này tổng hợp hệ thống lý luận về tài nguyên nước, vai trò sinh lý của nước đối với cơ thể con người (nhu cầu 3-10 lít/ngày cho trao đổi chất, định mức cấp nước sinh hoạt nông thôn 40-70 lít/người/ngày và đô thị 150 lít/người/ngày). Trình bày chi tiết bản chất của các chỉ tiêu chất lượng nước lý - hóa - sinh; lược sử kỹ thuật cấp nước thế giới từ thời cổ đại La Mã (năm 800 TCN), Babilon, châu Âu thế kỷ XIII đến các công nghệ tự động hóa hiện đại. Phân tích thực trạng cấp nước tại Việt Nam: Tỷ lệ sử dụng nước mặt chiếm khoảng 60%, nước ngầm chiếm 40%; tỷ lệ dân cư đô thị được cấp nước sạch đạt khoảng 70% với mức tiêu thụ bình quân 100 lít/người/ngày, tỷ lệ thất thoát nước sạch còn cao (30-40%); khu vực nông thôn có 83% dân số tiếp cận nước hợp vệ sinh nhưng chỉ 42% đạt chuẩn quốc gia. Phần cuối chương điểm lại các mô hình cấp nước nông thôn (cấp nước phân tán hộ gia đình và cấp nước tập trung công nghiệp) cùng đặc điểm thủy văn, địa chất nguồn nước tự nhiên tại xã Tân Việt.
Phần 3: Đối tượng, nội dung và phương pháp nghiên cứu
Xác định cụ thể đối tượng nghiên cứu là quy trình kỹ thuật tại trạm xử lý nước và nhu cầu dùng nước của người dân xã Tân Việt. Quy định không gian nghiên cứu tại huyện Thanh Hà, nguồn nước thô lấy từ sông Rạng tại xã Việt Hồng và các phòng thí nghiệm kiểm định. Phân định rõ 4 nội dung nghiên cứu chính: Tổng quan nhà máy; Đánh giá công nghệ xử lý; Đánh giá nhu cầu sử dụng nước của người dân; Đề xuất giải pháp khắc phục tồn tại. Mô tả chi tiết quy trình thu thập dữ liệu thứ cấp, sơ cấp qua phiếu hỏi, phương pháp khảo sát thực địa trạm bơm và chuẩn hóa phương pháp phân tích 15 chỉ tiêu môi trường nước theo các tiêu chuẩn TCVN hiện hành.
Phần 4: Kết quả đạt được
Chương trọng tâm của khóa luận gồm 4 nội dung lớn:
- Tổng quan về Nhà máy nước sạch xã Tân Việt: Nhà máy thành lập đầu năm 2013 trực thuộc Công ty Cổ phần Nước sạch và Vệ sinh nông thôn tỉnh Hải Dương; công suất thiết kế 1.500 m3/ngày đêm; tổng mức đầu tư 25,592 tỷ đồng. Vị trí đặt tại thôn Cam Lộ (nơi tập trung 4.783 nhân khẩu trong tổng số 9.848 dân toàn xã), cách đường trục chính 50 m và cách UBND xã 400 m. Bộ máy quản lý gồm 6 nhân sự (1 phụ trách, 1 phó phụ trách, 1 kế toán, 2 nhân viên quản lý mạng, 2 công nhân vận hành máy), làm việc theo 2 ca cố định (ca sáng 7:00-11:00, ca chiều 13:30-17:00).
- Đánh giá dây chuyền công nghệ xử lý: Thuyết minh chi tiết các hạng mục công trình:
- Trạm bơm cấp I đặt tại xã Việt Hồng, kết cấu bê tông cốt thép kết hợp gạch (6,00 m x 5,00 m). Họng thu D300 cách bờ sông Rạng 15 m, có lưới chắn rác kích thước 1,5 m x 1,5 m x 1,5 m cắm cọc bê tông dưới lòng sông, đặt sâu dưới mực nước thấp nhất 1 m. Bố trí 2 máy bơm (1 hoạt động, 1 dự phòng) với công suất tính toán Qb = 70 m3/h, cột áp Hb = 25 m, ống hút và ống đẩy DN200. Tuyến ống truyền dẫn nước thô về nhà máy dài 4,5 km, sử dụng ống nhựa DN225-HDPE.
- Trạm hóa chất và pha phèn PAC: Dùng phèn nhôm polyme PAC (hàm lượng Al2O3 ≤ 28%, chất không tan ≤ 0,1%, Fe2O3 ≤ 0,02%, H2SO4 tự do ≤ 0,1%). Sử dụng 2 thùng hòa trộn nhựa dung tích 1,0 m3 (đường kính 1 m, cao 3 m, đáy nón, cánh khuấy phẳng tốc độ 30-40 vòng/phút) và 2 bơm định lượng công suất 30 l/h. Liều lượng châm PAC duy trì 35-45 g/m3 (tính toán lý thuyết 35 mg/l với cặn nước thô 201-400 mg/l), lượng tiêu thụ trung bình 52,5 kg phèn/ngày. Nước thô hòa trộn phèn qua thiết bị trộn tĩnh kiểu vành chắn trước khi vào bể lắng.
- Bể lắng đứng kết hợp ngăn phản ứng trung tâm: Quy mô gồm 2 bể bê tông cốt thép mác 250#, kích thước mặt bằng mỗi bể 5,40 m x 5,40 m, đáy dày 400 mm, tường dày 300 mm. Ngăn phản ứng xoáy trung tâm đường kính D = 2,10 m, bên dưới có tấm chắn hướng dòng bằng inox 304 dày 2 mm (0,35 m x 0,35 m x 1,0 m). Đáy thu cặn hình chóp cụt góc nghiêng 50 độ so với mặt phẳng ngang (góc tường nghiêng 80 độ). Nước thô phun vào qua 4 vòi phun D = 50 mm với vận tốc 2,5 m/s; thời gian phản ứng 20 phút; vận tốc nước dâng trong vùng lắng là 5 mm/s. Nước trong thu qua máng vòng thành bể kích thước 0,3 m x 0,25 m. Ống xả cặn thủy lực DN200 hoạt động theo chu kỳ 3 ngày/lần.
- Bể lọc nhanh trọng lực: Gồm 3 ngăn bể lọc, công suất 62,5 m3/h. Lớp vật liệu lọc gồm cát thạch anh dày 1,18 m (cỡ hạt đồng nhất 0,7-1,6 mm) và lớp sỏi đỡ dày 0,20 m (cỡ hạt 2-4 mm). Chu kỳ rửa lọc 1 lần/ngày với tổng thời gian 10 phút qua 3 giai đoạn: Thổi gió thuần túy 2 phút (cường độ gió 16 l/s.m2); sục kết hợp gió và nước trong 4 phút (gió 16 l/s.m2, nước 3 l/s.m2); rửa nước thuần túy đẩy cặn trong 4 phút (cường độ nước 8 l/s.m2). Máng phân phối nước và thu nước rửa lọc có kích thước rộng 350 mm, cao 430 mm.
- Trạm khử trùng: Ứng dụng thiết bị điện phân điều chế dung dịch Javen (NaOCl) tại chỗ từ muối ăn mang nhãn hiệu WATERCHLO 100 do Viện Công nghệ môi trường chế tạo. Thiết bị có kích thước 600 x 520 x 1.400 mm, điện năng tiêu thụ ~500 W (nguồn 220V-50Hz), năng suất clo hoạt tính 50 g/h từ dung dịch muối nồng độ 16-18%. Sử dụng 2 bơm định lượng Javen dải lưu lượng 0-20 l/h, cột áp 30 m để châm hóa chất vào ống dẫn từ bể lọc sang bể chứa với liều lượng clo duy trì 1,0-1,5 mg/l, thời gian tiếp xúc trên 30 phút.
- Bể chứa nước sạch và trạm bơm cấp II: Bể chứa nước sạch dung tích 400 m3 bằng bê tông cốt thép nửa chìm nửa nổi. Trạm bơm cấp II trang bị 5 máy bơm: 3 bơm cấp nước mạng lưới (công suất 41 m3/h/máy, vận hành luân phiên hoặc song song), 1 bơm gió rửa lọc (lưu lượng 71 l/s, áp lực 10 m), 1 bơm nước rửa lọc (lưu lượng 127 m3/h, áp lực 12 m); hệ thống mồi bơm sử dụng téc nước inox 1 m3 trên mái trạm.
- Đánh giá hiệu quả xử lý: Phân tích số liệu thủy văn sông Rạng (bề rộng 70 m, lưu lượng cực đại và cực tiểu trong năm quan trắc là 4.920 m3/s, vận tốc dòng chảy 0,29-2,99 m/s, mực nước lũ cao nhất +5,16 m năm 1995, mực nước kiệt -0,46 m năm 2007). Kết quả phân tích chất lượng nước sông Rạng theo 15 chỉ tiêu cho thấy tất cả các thông số đều đạt tiêu chuẩn nguồn nước mặt loại A1 theo QCVN 08:2008/BTNMT.
- Nhu cầu sử dụng nước và giải pháp thúc đẩy cấp nước: Điều tra hiện trạng sử dụng nguồn nước trước khi có trạm cấp nước; phân tích phản hồi của người dân về chi phí lắp đặt đồng hồ, đường ống nhánh (350.000 đồng/hộ) và giá bán nước sạch sinh hoạt (6.000 đồng/m3). Chỉ ra các điểm nghẽn kỹ thuật và quản lý, từ đó đề xuất các giải pháp nâng công suất và mở rộng mạng lưới ống phân phối.
Phần 5: Kết luận và kiến nghị
Tổng kết toàn bộ các kết quả đánh giá về công nghệ, hiệu quả kinh tế - kỹ thuật của nhà máy và mức độ tiếp cận nước sạch của nhân dân xã Tân Việt; đưa ra các kiến nghị cụ thể đối với UBND xã và đơn vị quản lý vận hành trạm cấp nước.
Kết quả và đóng góp
Nghiên cứu đã cung cấp số liệu thực nghiệm toàn diện về chất lượng nguồn nước thô sông Rạng tại vị trí xây dựng công trình thu thuộc xã Việt Hồng. Các chỉ tiêu lý học, hóa học và vi sinh học đều nằm trong giới hạn cho phép của Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về chất lượng nước mặt loại A1:
| STT |
Chỉ tiêu phân tích |
Đơn vị tính |
Kết quả phân tích |
QCVN 08:2008/BTNMT (A1) |
Đánh giá |
| 1 |
pH |
- |
7,0 |
6,0 - 8,5 |
Đạt |
| 2 |
COD |
mg/l |
4,8 |
10,0 |
Đạt |
| 3 |
Amoni (tính theo N) |
mg/l |
0,0 |
0,1 |
Đạt |
| 4 |
Clorua (Cl-) |
mg/l |
14,2 |
250,0 |
Đạt |
| 5 |
Nitrit (NO2-) |
mg/l |
0,01 |
0,01 |
Đạt |
| 6 |
Nitrat (NO3-) |
mg/l |
1,0 |
2,0 |
Đạt |
| 7 |
Phenol |
mg/l |
0,005 |
0,005 |
Đạt |
| 8 |
Asen (As) |
mg/l |
0,0 |
0,01 |
Đạt |
| 9 |
Chì (Pb) |
mg/l |
0,01 |
0,02 |
Đạt |
| 10 |
Đồng (Cu) |
mg/l |
0,1 |
0,1 |
Đạt |
| 11 |
Kẽm (Zn) |
mg/l |
0,02 |
0,05 |
Đạt |
| 12 |
Sắt tổng số (Fe) |
mg/l |
0,5 |
0,5 |
Đạt |
| 13 |
Thủy ngân (Hg) |
mg/l |
0,0 |
0,001 |
Đạt |
| 14 |
E.Coli |
MPN/100ml |
4 |
20 |
Đạt |
| 15 |
Coliform tổng số |
MPN/100ml |
4 |
2.500 |
Đạt |
Các thông số vận hành kỹ thuật được chuẩn hóa và đối chiếu thực tế:
| Hạng mục công trình |
Thông số kỹ thuật thiết kế và vận hành thực tế |
| Trạm bơm cấp I |
02 máy bơm (1 hoạt động, 1 dự phòng); công suất mỗi bơm Qb = 70 m3/h, cột áp Hb = 25 m; họng thu D300 |
| Tuyến ống nước thô |
Ống nhựa DN225-HDPE dài 4,5 km; công suất truyền tải 62,5 m3/h (17,4 l/s) |
| Hệ thống pha phèn PAC |
02 thùng nhựa 1,0 m3; 02 bơm định lượng 30 l/h; liều lượng châm phèn 35-45 g/m3; tiêu thụ 52,5 kg PAC/ngày |
| Bể lắng đứng |
02 bể bê tông kích thước 5,4 m x 5,4 m; ngăn phản ứng xoáy D = 2,1 m; vận tốc lắng 5 mm/s; xả cặn 3 ngày/lần |
| Bể lọc nhanh trọng lực |
03 ngăn lọc; lớp cát thạch anh dày 1,18 m (cỡ hạt 0,7-1,6 mm), sỏi đỡ dày 0,20 m (cỡ hạt 2-4 mm) |
| Chế độ rửa lọc |
Rửa gió - nước kết hợp trong 10 phút: Gió 2 phút (16 l/s.m2), gió + nước 4 phút (16 l/s.m2 và 3 l/s.m2), nước 4 phút (8 l/s.m2) |
| Thiết bị khử trùng |
Máy WATERCHLO 100 sản xuất Javen tại chỗ; nồng độ muối 16-18%; năng suất clo hoạt tính 50 g/h; tiêu thụ điện ~500W |
| Trạm bơm cấp II |
03 bơm cấp nước mạng lưới (41 m3/h/máy); 01 bơm gió rửa lọc (71 l/s, H=10m); 01 bơm nước rửa lọc (127 m3/h, H=12m) |
| Bể chứa nước sạch |
Bể bê tông cốt thép nửa chìm nửa nổi dung tích 400 m3 |
Kết quả điều tra xã hội học và nhu cầu sử dụng nước:
- Khảo sát ghi nhận sự chuyển dịch căn bản trong tập quán sử dụng nước của người dân nông thôn sau khi nhà máy đi vào hoạt động. Trước năm 2013, 100% hộ gia đình phải dùng song song ít nhất 2 nguồn nước tự nhiên kém an toàn (nước mưa hứng bể và nước giếng khoan/giếng đào nhiễm phèn sắt).
- Người dân đánh giá cao chất lượng cảm quan của nước sạch sau xử lý (không màu, không mùi tanh, không xuất hiện cặn vàng khi đun nấu). Mức chi phí lắp đặt đồng hồ và hệ thống đường ống dẫn nước vào nhà là 350.000 đồng/hộ, cùng đơn giá nước sạch sinh hoạt 6.000 đồng/m3 được đại đa số các hộ gia đình chấp thuận là phù hợp với mức thu nhập bình quân của nông thôn vùng đồng bằng Bắc Bộ.
Giải pháp và kiến nghị tác giả đề xuất:
- Giải pháp kỹ thuật: Khắc phục hạn chế về hiệu suất lắng thấp của bể lắng đứng bằng cách kiểm soát chặt chẽ lưu lượng bơm cấp I; hiệu chỉnh liều lượng PAC theo biến động độ đục mùa khô và mùa mưa của sông Rạng; tuân thủ chu kỳ xả cặn 3 ngày/lần để tránh hiện tượng cặn bùn bị cuốn trôi sang bể lọc. Thực hiện rửa ngược bể lọc định kỳ hàng ngày theo đúng quy trình 3 giai đoạn để duy trì công suất lọc 62,5 m3/h.
- Giải pháp mạng lưới và quản trị: Đầu tư mở rộng các tuyến ống phân phối cấp II và cấp III đến các thôn xa trung tâm như Vạn Tuế, Ngọc Lộ nhằm khai thác tối đa công suất thiết kế 1.500 m3/ngày đêm của nhà máy; tăng cường công tác kiểm tra thất thoát nước trên mạng lưới truyền dẫn và đẩy mạnh tuyên truyền vận động người dân đấu nối sử dụng nước sạch thay thế hoàn toàn nguồn nước ngầm ô nhiễm.
Đóng góp của đề tài:
- Về mặt lý luận: Cung cấp tài liệu đánh giá kỹ thuật có hệ thống đối với dây chuyền công nghệ xử lý nước mặt quy mô nhỏ và vừa (dưới 2.500 m3/ngày đêm) tại khu vực nông thôn đồng bằng sông Hồng.
- Về mặt thực tiễn: Cung cấp cơ sở dữ liệu thủy văn, chất lượng nước sông Rạng và các thông số vận hành cơ học - hóa học thực tế của Nhà máy nước sạch xã Tân Việt, làm tài liệu tham khảo cho chính quyền địa phương và các đơn vị cấp nước trong công tác quản lý, mở rộng mạng lưới cấp nước sạch nông thôn.
Hạn chế và hướng nghiên cứu tiếp
Hạn chế của nghiên cứu:
- Thời gian khảo sát và thực tập của tác giả tương đối ngắn (hơn 3 tháng, từ tháng 1 đến tháng 4 năm 2014), trùng vào mùa khô nên chưa phản ánh được toàn diện biến động chất lượng nước sông Rạng (độ đục, hàm lượng phù sa, vi sinh) trong mùa mưa lũ.
- Khóa luận chỉ ra nhược điểm nội tại của công trình là khối tích các bể xử lý lớn làm gia tăng chi phí xây dựng ban đầu và hiệu quả lắng của bể lắng đứng còn thấp so với các công nghệ lắng cải tiến (như lắng lamen).
- Tác giả tự nhận định do kinh nghiệm thực tế tại hiện trường còn hạn chế nên các đánh giá về mức độ hao hụt áp lực đường ống và các vấn đề hư hỏng cơ khí trong mạng lưới truyền dẫn chưa được phân tích sâu ở góc độ kỹ thuật thủy lực.
Hướng nghiên cứu tiếp:
- Tiến hành quan trắc liên tục chất lượng nước thô sông Rạng và chất lượng nước sau xử lý tại vòi các hộ dân qua đủ các chu kỳ mùa trong năm để kiểm chứng độ ổn định của hệ thống.
- Nghiên cứu cải tiến kỹ thuật cho bể lắng đứng (như bổ sung tấm lắng lamen) nhằm nâng cao hiệu quả lắng cặn bông, giảm tải trọng cặn cho bể lọc nhanh cát thạch anh.
- Khảo sát mô hình thủy lực mở rộng mạng lưới đường ống phân phối nhằm nâng công suất khai thác thực tế của nhà máy vượt mức hiện tại, hướng tới bao phủ cấp nước sinh hoạt cho 100% hộ dân trên toàn bộ 3 thôn của xã Tân Việt.
Giá trị tham khảo
Giá trị đối với đào tạo và nghiên cứu:
- Khóa luận là tài liệu học thuật hữu ích cho sinh viên các chuyên ngành Khoa học Môi trường, Kỹ thuật Môi trường, Quản lý Môi trường và Cấp thoát nước khi làm khóa luận tốt nghiệp, đồ án môn học liên quan đến trạm xử lý nước cấp nông thôn quy mô công suất 1.000 - 2.500 m3/ngày đêm.
- Minh họa rõ ràng phương pháp kết hợp giữa nghiên cứu kỹ thuật xử lý môi trường (phân tích thông số cơ khí, thủy lực, hóa chất) và điều tra xã hội học nông thôn (đánh giá nhu cầu, mức độ chi trả của cộng đồng dân cư).
Phần nội dung có giá trị tham khảo cao:
- Bảng tính toán các thông số công nghệ trạm bơm nước thô (tính tiết diện họng thu, tổn thất cột áp, chọn bơm Qb = 70 m3/h, Hb = 25 m).
- Quy trình pha chế, tính toán định mức phèn PAC (52,5 kg/ngày) và thông số vận hành thiết bị điện phân Javen tại chỗ WATERCHLO 100.
- Quy trình rửa lọc kết hợp gió - nước phân kỳ 3 giai đoạn chi tiết của bể lọc nhanh trọng lực dùng vật liệu cát thạch anh và sỏi đỡ.
Câu hỏi thường gặp
-
Nguồn nước thô cung cấp cho Nhà máy nước sạch xã Tân Việt được lấy từ đâu và có đặc điểm chất lượng như thế nào?
Nước thô được khai thác trực tiếp từ sông Rạng (phân lưu của hệ thống sông Thái Bình) tại vị trí ngoài đê tả thuộc xã Việt Hồng, cách trạm xử lý 4,5 km. Kết quả xét nghiệm 15 chỉ tiêu lý - hóa - vi sinh tại Công ty Cổ phần Nước sạch và Vệ sinh nông thôn tỉnh Hải Dương cho thấy nước sông Rạng đạt quy chuẩn QCVN 08:2008/BTNMT cột A1, hoàn toàn thuận lợi cho việc xử lý làm nguồn nước sinh hoạt.
-
Dây chuyền công nghệ xử lý nước của Nhà máy nước sạch xã Tân Việt bao gồm những công đoạn nào?
Quy trình công nghệ gồm chuỗi các mắt xích: Nước sông Rạng → Trạm bơm cấp I → Tuyến ống nước thô DN225-HDPE → Thiết bị trộn tĩnh kiểu vành chắn (hòa trộn phèn PAC) → Bể lắng đứng có ngăn phản ứng trung tâm → Cụm 3 bể lọc nhanh trọng lực (cát thạch anh, sỏi đỡ) → Khử trùng bằng dung dịch Javen (điều chế tại chỗ) → Bể chứa nước sạch dung tích 400 m3 → Trạm bơm cấp II → Mạng lưới ống truyền dẫn và phân phối đến các hộ gia đình.
-
Thiết bị khử trùng tại nhà máy sử dụng công nghệ gì và các thông số vận hành chính ra sao?
Nhà máy sử dụng thiết bị WATERCHLO 100 (do Viện Công nghệ môi trường chế tạo) để điện phân dung dịch muối ăn (NaCl) nồng độ 16-18% thành dung dịch nước Javen (NaOCl) tại chỗ. Thiết bị tiêu thụ điện năng khoảng 500 W (nguồn 220V-50Hz), sản sinh năng suất clo hoạt tính 50 g/h. Dung dịch Javen được châm vào ống dẫn nước sạch bằng 2 bơm định lượng với liều lượng clo duy trì 1,0-1,5 mg/l và thời gian tiếp xúc trên 30 phút.
-
Quy trình rửa ngược bể lọc nhanh trọng lực được thực hiện với các thông số kỹ thuật nào?
Chu kỳ rửa lọc diễn ra 1 lần/ngày với tổng thời gian 10 phút theo 3 giai đoạn: Thổi khí bằng bơm gió lưu lượng 71 l/s trong 2 phút (cường độ gió 16 l/s.m2); sục kết hợp gió và nước trong 4 phút (cường độ gió 16 l/s.m2, cường độ nước 3 l/s.m2 từ bơm rửa lọc 127 m3/h); rửa nước thuần túy trong 4 phút (cường độ nước 8 l/s.m2) để cuốn trôi toàn bộ cặn bẩn ra mương xả.
-
Quy mô đầu tư và chi phí sử dụng nước sạch đối với người dân xã Tân Việt được ghi nhận như thế nào?
Nhà máy nước sạch xã Tân Việt có công suất thiết kế 1.500 m3/ngày đêm với tổng mức đầu tư 25,592 tỷ đồng. Theo khảo sát, chi phí lắp đặt đường ống nhánh và đồng hồ đo nước cho mỗi hộ dân là 350.000 đồng/hộ và đơn giá nước sạch sinh hoạt là 6.000 đồng/m3, được cộng đồng địa phương đồng thuận chi trả.
Kết luận
Khóa luận tốt nghiệp của tác giả Nguyễn Thị Ngọc đã hệ thống hóa và đánh giá chi tiết dây chuyền công nghệ xử lý nước cấp công suất 1.500 m3/ngày đêm tại Nhà máy nước sạch xã Tân Việt, huyện Thanh Hà, tỉnh Hải Dương. Kết quả nghiên cứu xác nhận chất lượng nước thô sông Rạng và công nghệ keo tụ lắng lọc kết hợp khử trùng Javen tại chỗ hoàn toàn đáp ứng các tiêu chuẩn kỹ thuật cấp nước sinh hoạt nông thôn. Đồng thời, đề tài phản ánh khách quan nhu cầu cấp thiết về nước sạch của người dân địa phương và đề xuất các giải pháp kỹ thuật, quản lý khả thi nhằm nâng cao hiệu quả vận hành của công trình.
