Bối cảnh và vấn đề nghiên cứu

Thị trấn Vĩnh Điện là trung tâm chính trị, kinh tế, văn hóa của huyện Điện Bàn, tỉnh Quảng Nam, nằm trong vùng kinh tế trọng điểm miền Trung trên trục tam giác đô thị Đà Nẵng – Hội An – Tam Kỳ. Đô thị này tiếp giáp với Quốc lộ 1A và Tỉnh lộ 609, đóng vai trò đầu mối giao thương hàng hóa và kết nối hai di sản thế giới là Đô thị cổ Hội An và Thánh địa Mỹ Sơn.

Cùng với tốc độ đô thị hóa và phát triển dịch vụ - tiểu thủ công nghiệp, nhu cầu dùng nước sạch của người dân thị trấn gia tăng nhanh chóng. Trước khi thực hiện đề tài, hệ thống cấp nước tập trung hiện có tại thị trấn chỉ đạt công suất $3.000\text{ m}^3/\text{ngày đêm}$ với 11 km đường ống phân phối, không đủ năng lực đáp ứng nhu cầu tiêu thụ thực tế. Người dân địa phương vẫn phụ thuộc chủ yếu vào nước ngầm mạch nông (giếng khoan, giếng đào) và nước sông tự nhiên chưa qua kiểm định chất lượng. Vào mùa khô, nguồn nước giếng thường xuyên bị cạn kiệt, trong khi nguồn nước sông bị xâm nhập mặn sâu, dẫn đến tình trạng thiếu hụt nước sinh hoạt nghiêm trọng kéo dài qua nhiều năm.

Mục tiêu và nhiệm vụ nghiên cứu của đồ án bao gồm:

  1. Đánh giá điều kiện tự nhiên, kinh tế - xã hội, hiện trạng cơ sở hạ tầng kỹ thuật và định hướng quy hoạch không gian đô thị thị trấn Vĩnh Điện đến năm 2020.
  2. Khảo sát trữ lượng và đánh giá các chỉ tiêu chất lượng nguồn nước ngầm, nước mặt sông Vĩnh Điện để lựa chọn nguồn cấp nước thô phù hợp.
  3. Tính toán nhu cầu sử dụng nước chi tiết cho các phân khu chức năng (sinh hoạt, công cộng, y tế, giáo dục, tưới cây, rửa đường, công nghiệp xen kẽ) nhằm xác định quy mô công suất của trạm xử lý.
  4. Đề xuất, so sánh kinh tế - kỹ thuật và lựa chọn dây chuyền công nghệ xử lý nước cấp tối ưu.
  5. Tính toán thiết kế chi tiết kích thước, cấu tạo thủy lực và thông số vận hành cho toàn bộ các hạng mục công trình trong dây chuyền công nghệ xử lý nước.

Đối tượng nghiên cứu là trạm xử lý nước cấp công suất $4.000\text{ m}^3/\text{ngày đêm}$ sử dụng nguồn nước mặt sông Vĩnh Điện. Phạm vi không gian nghiên cứu bao gồm toàn bộ địa bàn thị trấn Vĩnh Điện (huyện Điện Bàn, tỉnh Quảng Nam) với diện tích xây dựng quy hoạch khoảng 200 ha; phạm vi thời gian tính toán nhu cầu dùng nước phục vụ định hướng phát triển đô thị đến mốc năm 2020.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp

Đồ án được thực hiện dựa trên hệ thống cơ sở lý thuyết công nghệ xử lý nước cấp, tính toán quá trình keo tụ - tạo bông, lắng trọng lực, lọc nhanh và khử trùng, kết hợp các quy chuẩn, tiêu chuẩn kỹ thuật hiện hành của Việt Nam:

  • Tiêu chuẩn chất lượng nước: Quyết định số 1329/2002/BYT/QĐ của Bộ Y tế về Tiêu chuẩn vệ sinh nước ăn uống và sinh hoạt.
  • Tiêu chuẩn thiết kế công trình cấp nước: 20 TCXDVN 33:2006 "Cấp nước - Mạng lưới đường ống và công trình - Tiêu chuẩn thiết kế".
  • Tiêu chuẩn quy hoạch đô thị: TCVN 4449:1987 "Quy hoạch xây dựng đô thị - Tiêu chuẩn thiết kế".

Phương pháp nghiên cứu được tác giả áp dụng bao gồm:

  • Phương pháp tổng hợp và phân tích dữ liệu quy hoạch: Thu thập tài liệu khí tượng, địa chất công trình, địa chất thủy văn, số liệu dân số, hạ tầng kỹ thuật và định hướng quy hoạch phát triển thị trấn Vĩnh Điện đến năm 2020.
  • Phương pháp tính toán dự báo nhu cầu dùng nước: Xác định lưu lượng nước theo từng đối tượng tiêu thụ dựa trên tiêu chuẩn dùng nước định mức kết hợp hệ số không điều hòa ngày ($K_{ng\max} = 1{,}4$) và hệ số không điều hòa giờ ($K_{giờ\max}$).
  • Phương pháp phân tích hóa - lý và đánh giá độ ổn định của nước: Sử dụng kết quả xét nghiệm mẫu nước sông Vĩnh Điện để tính toán liều lượng hóa chất keo tụ (phèn nhôm), xác định độ ổn định nước sau keo tụ theo chỉ số bão hòa Langelier ($I = \text{pH}_0 - \text{pH}_s$), tính toán lượng vôi ($\text{CaO}$) kiềm hóa khử tính xâm thực và liều lượng clo hóa sơ bộ.
  • Phương pháp tính toán công nghệ và thủy lực công trình: Tính toán kích thước hình học, vận tốc dòng chảy, thời gian lưu nước, tổn thất áp lực, hệ thống phân phối và thu nước cho các công trình đơn vị (bể trộn đứng, ngăn tách khí, bể phản ứng xoáy hình phễu, bể lắng ngang, bể lọc nhanh, bể chứa nước sạch, hệ thống định lượng hóa chất).

Nguồn dữ liệu đầu vào phục vụ thiết kế được lấy từ số liệu quy hoạch phát triển kinh tế - xã hội thị trấn Vĩnh Điện, tài liệu địa chất thủy văn huyện Điện Bàn và phiếu kết quả phân tích chất lượng mẫu nước thô sông Vĩnh Điện tại vị trí dự kiến đặt công trình thu.

Nội dung chính theo từng chương

PHẦN I: TỔNG QUAN VỀ THỊ TRẤN VĨNH ĐIỆN - ĐIỆN BÀN - QUẢNG NAM

Chương I: Tổng quan về điều kiện tự nhiên, đặc điểm kinh tế thị trấn Vĩnh Điện – Điện Bàn – Quảng Nam

Chương này phân tích tổng quan các yếu tố tự nhiên và kinh tế - xã hội của thị trấn Vĩnh Điện:

  • Vị trí địa lý và địa hình: Nằm ven hạ lưu sông Thu Bồn, cách thành phố Đà Nẵng 30 km về phía Nam; tiếp giáp các xã Điện Minh và Điện An; địa hình bằng phẳng đặc trưng của đồng bằng duyên hải miền Trung; nền địa chất công trình ổn định, khả năng chịu tải tương đối cao.
  • Khí hậu: Nhiệt độ trung bình năm $25{,}6^\circ\text{C}$ (cao nhất tuyệt đối $40{,}9^\circ\text{C}$, thấp nhất tuyệt đối $10{,}2^\circ\text{C}$); độ ẩm trung bình năm 82%; lượng mưa trung bình năm $2.066\text{ mm}$ (ngày lớn nhất đạt $332\text{ mm}$); mùa bão tập trung vào tháng 9, 10, 11 với gió cấp 9 - 10.
  • Dân số và lao động: Dân số thời điểm khảo sát là 9.287 người, tổng số lao động 5.370 người (chủ yếu hoạt động trong ngành dịch vụ, thương mại, tiểu thủ công nghiệp và nông nghiệp).
  • Hiện trạng hạ tầng: Giao thông đối ngoại thuận lợi qua Quốc lộ 1A, đường ĐT 608 và tuyến đường thủy trên sông Vĩnh Điện; mạng lưới điện cấp từ trạm biến áp 35 kV Vĩnh Điện qua trục chính 22 kV; hệ thống thoát nước chủ yếu là tự nhiên ra đầm hồ; mạng lưới cấp nước tập trung chưa phủ kín, công suất trạm cũ nhỏ và nước ngầm mạch nông chưa qua kiểm nghiệm.

Chương II: Hiện trạng hệ thống cấp nước hiện có, định hướng phát triển không gian đô thị - phương hướng cấp nước của thị trấn Vĩnh Điện – Điện Bàn - Quảng Nam

  • Hiện trạng cấp nước: Trạm cấp nước hiện hữu có công suất $3.000\text{ m}^3/\text{ngày đêm}$, lấy nước từ sông Vĩnh Điện với 11 km tuyến ống phân phối, hoạt động quá tải trước sự gia tăng dân số và phát triển dịch vụ.
  • Quy hoạch không gian và dân số: Dự báo đến năm 2020, dân số thị trấn đạt 15.000 người, diện tích đất xây dựng mở rộng lên 200 ha.
  • Định hướng và tiêu chuẩn cấp nước đến năm 2020:
    • Tiêu chuẩn nước sinh hoạt: $100\text{ l/người.ngày đêm}$.
    • Nước phục vụ công cộng: $10% Q_{sh}$.
    • Nước bệnh viện: $300\text{ l/giường.ngày đêm}$ (quy mô dự kiến 650 giường).
    • Nước trường học: $20\text{ l/học sinh.ngày đêm}$ (học sinh chiếm 15% dân số).
    • Nước tưới cây, rửa đường: $10% Q_{sh}$.
    • Nước cấp cho sản xuất tiểu thủ công nghiệp: $10% Q_{sh}$.
    • Chất lượng nước cấp sau xử lý: Đạt tiêu chuẩn vệ sinh theo Quyết định 1329/2002/BYT/QĐ của Bộ Y tế.

Chương III: Lựa chọn nguồn nước cho trạm xử lý

Chương này so sánh các phương án khai thác nguồn nước:

  • Nguồn nước ngầm: Tầng A có lưu lượng khai thác tiềm năng khoảng $3.054\text{ m}^3/\text{ngày}$, trữ lượng nhỏ, không ổn định, phụ thuộc vào nước mặt và dễ bị ô nhiễm, nhiễm mặn do cấu trúc địa tầng.
  • Nguồn nước mặt: Các ao hồ trong vùng có trữ lượng nhỏ và nguy cơ nhiễm hóa chất nông nghiệp. Sông Vĩnh Điện có lưu lượng mùa kiệt $Q_{\min} = 3{,}88\text{ m}^3/\text{s}$, trữ lượng dồi dào, đáp ứng tốt nhu cầu khai thác dài hạn cho trạm xử lý (cần xây dựng công trình thu và tuyến ống dẫn hợp lý để kiểm soát nguy cơ xâm nhập mặn sâu trong mùa kiệt).
STT Thông số phân tích Đơn vị Giá trị mẫu nước thô
1 pH - 6,7
2 Độ đục NTU 158,3
3 Độ kiềm tổng $\text{mgđl/l}$ 2,5
4 Độ kiềm Methyl da cam $\text{mgđl/l}$ 0,8
5 Độ màu $\text{Pt/Co}$ 50
6 Hàm lượng cặn không tan $\text{mg/l}$ 600
7 Độ cứng toàn phần $\text{mg/l CaCO}_3$ 2,24
8 Độ cứng tạm thời $\text{mg/l CaCO}_3$ 2,24
9 Độ cứng vĩnh cửu $\text{mg/l CaCO}_3$ 0
10 Độ oxy hóa ($\text{COD}$) $\text{mg/l O}_2$ 10,08
11 Hàm lượng sắt tổng ($\text{Fe}$) $\text{mg/l}$ 1,35
12 Hàm lượng amoni ($\text{NH}_4^+$) $\text{mg/l}$ 1,85
13 Hàm lượng mangan ($\text{Mn}^{2+}$) $\text{mg/l}$ 0,35
14 Hàm lượng canxi ($\text{Ca}^{2+}$) $\text{mg/l}$ 4,08
15 Hàm lượng magie ($\text{Mg}^{2+}$) $\text{mg/l}$ 1,22
16 Hàm lượng nitrat ($\text{NO}_3^-$) $\text{mg/l}$ 2,23
17 Hàm lượng clorua ($\text{Cl}^-$) $\text{mg/l}$ 7,1
18 Hàm lượng hidrocacbonat ($\text{HCO}_3^-$) $\text{mg/l}$ 165

Tác giả kết luận lựa chọn nguồn nước mặt sông Vĩnh Điện tại vị trí cách trung tâm thị trấn 2 km làm nguồn nước thô cho công trình.

PHẦN II: THIẾT KẾ HỆ THỐNG XỬ LÝ NƯỚC CẤP CHO THỊ TRẤN VĨNH ĐIỆN - ĐIỆN BÀN - QUẢNG NAM

Chương I: Xác định quy mô dùng nước và công suất trạm cấp nước

Tính toán lưu lượng các thành phần dùng nước đến năm 2020:

  • Nhu cầu nước sinh hoạt ngày lớn nhất ($N = 15.000$ người, $q = 100\text{ l/người.ngđ}$, $K_{ng\max} = 1{,}4$): $$Q_{sh\text{ ngày max}} = \frac{15000 \times 100}{1000} \times 1{,}4 = 2.100\text{ m}^3/\text{ngày đêm}$$
  • Nước tưới cây và rửa đường ($10% Q_{sh}$): $Q_t = 210\text{ m}^3/\text{ngày đêm}$ (tưới cây trong 5 giờ chiếm 60% = $126\text{ m}^3/\text{ngđ}$; rửa đường trong 8 giờ chiếm 40% = $84\text{ m}^3/\text{ngđ}$).
  • Nước trường học (học sinh chiếm 15% dân số = 2.250 em, định mức $20\text{ l/học sinh.ngđ}$): $Q_{th} = 45\text{ m}^3/\text{ngày đêm}$.
  • Nước bệnh viện (650 giường, định mức $300\text{ l/giường.ngđ}$): $Q_{bv} = 195\text{ m}^3/\text{ngày đêm}$.
  • Nước cho công trình công cộng khác ($10% Q_{sh}$): $Q_{cc} = 210\text{ m}^3/\text{ngày đêm}$.
  • Công suất trạm xử lý có tính đến hệ số sản xuất tiểu thủ công nghiệp xen kẽ ($a = 1{,}1$), hệ số thất thoát rò rỉ ($b = 1{,}1$) và hệ số nước dùng nội bộ trạm ($c$): $$Q_{\text{trạm}} = 4.000\text{ m}^3/\text{ngày đêm} \quad (\approx 166{,}66\text{ m}^3/\text{h})$$

Chương II: Lựa chọn dây chuyền công nghệ

  • Tính toán liều lượng hóa chất:
    • Liều lượng phèn nhôm tính toán theo độ màu ($M = 50\text{ Pt/Co}$): $L_p = 4\sqrt{50} = 28{,}3\text{ mg/l}$; tính theo hàm lượng cặn ($C = 600\text{ mg/l}$): chọn $L_p = 50\text{ mg/l}$.
    • Kiểm tra độ ổn định của nước sau khi keo tụ: Chỉ số bão hòa Langelier tính toán đạt $I = \text{pH}_0 - \text{pH}_s = -2{,}5 < -0{,}5$. Nước có tính xâm thực mạnh, do đó bắt buộc phải kiềm hóa bằng vôi ($\text{CaO}$).
    • Liều lượng clo hóa sơ bộ: Tính theo nồng độ amoni trong nước thô ($L_1 = 6[\text{NH}_4^+] + 1{,}54 = 6 \times 1{,}85 + 1{,}54 = 12{,}64\text{ mg/l}$) nhằm oxy hóa chất hữu cơ và đảm bảo an toàn vệ sinh cho các công trình.
  • So sánh và lựa chọn phương án công nghệ:
    • Phương án I: Nước sông $\to$ Bể trộn đứng (châm vôi, phèn) $\to$ Ngăn tách khí $\to$ Bể phản ứng xoáy hình phễu $\to$ Bể lắng ngang $\to$ Bể lọc nhanh $\to$ Khử trùng Clo $\to$ Bể chứa nước sạch $\to$ Trạm bơm cấp II $\to$ Mạng lưới.
    • Phương án II: Nước sông $\to$ Bể trộn đứng (châm vôi, phèn) $\to$ Bể phản ứng có tầng cặn lơ lửng kết hợp lắng thu nước bề mặt $\to$ Bể lọc nhanh $\to$ Khử trùng Clo $\to$ Bể chứa nước sạch $\to$ Trạm bơm cấp II $\to$ Mạng lưới.
    • Đánh giá lựa chọn: Phương án II cho chất lượng nước cao nhưng đòi hỏi vận hành liên tục, nghiêm ngặt về nhiệt độ (không dao động quá $1^\circ\text{C/h}$) và nhạy cảm khi mất điện quá 1 - 2 giờ. Do đó, Phương án I được chọn vì cấu tạo đơn giản, chi phí đầu tư hợp lý, dễ quản lý vận hành và phù hợp với quy mô công suất $4.000\text{ m}^3/\text{ngày đêm}$.

Chương III: Tính toán các công trình công nghệ

Chương này trình bày chi tiết các bước tính toán kích thước hình học và thông số thủy lực của các công trình trong dây chuyền Phương án I (chi tiết xem mục Thiết kế và triển khai).

Thiết kế và triển khai

Hệ thống xử lý nước cấp thị trấn Vĩnh Điện được thiết kế với dây chuyền công nghệ hoàn chỉnh và các thông số kỹ thuật chi tiết như sau:

Nước nguồn (Sông Vĩnh Điện) 
               Ngăn tách khí
         Bể phản ứng xoáy hình phễu
               Bể lắng ngang
             Bể chứa nước sạch

1. Hệ thống pha chế và dự trữ hóa chất

  • Hệ thống phèn: Sử dụng phèn nhôm $\text{Al}_2(\text{SO}_4)_3$. Thiết kế 2 bể hòa tan phèn (dung tích mỗi bể $0{,}5\text{ m}^3$) và 2 bể tiêu thụ phèn (dung tích mỗi bể $1{,}2\text{ m}^3$). Khuấy trộn bằng hệ thống sục khí nén với cường độ $10\text{ l/s.m}^2$ cho bể hòa tan và $5\text{ l/s.m}^2$ cho bể tiêu thụ; đường kính ống dẫn khí chính $\varnothing 36\text{ mm}$, ống nhánh $\varnothing 15\text{ mm}$ đục các lỗ $\varnothing 3\text{ mm}$.
  • Kho dự trữ phèn: Thiết kế sức chứa dự trữ đủ cho 30 ngày vận hành với khối lượng phèn $17.837\text{ kg}$; bảo quản phèn đóng bao xếp cao 2 m.
  • Hệ thống vôi: Sử dụng vôi sống $\text{CaO}$, dung tích bể pha chế $1{,}6\text{ m}^3$ với nồng độ vôi sữa 5%. Khuấy trộn cơ học bằng cánh quạt đường kính toàn phần $1{,}134\text{ m}$, tốc độ 40 vòng/phút, dẫn động bởi động cơ công suất 2 kW.
  • Hệ thống Clo: Clo được châm tại hai điểm: Clo hóa sơ bộ trước khi vào bể trộn và Clo khử trùng sau bể lọc nhanh trước khi vào bể chứa nước sạch.

2. Các công trình đơn vị trong dây chuyền xử lý

Tên công trình đơn vị Số lượng Thông số hình học và thủy lực chính
Bể trộn đứng 01 bể Kích thước mặt trên hình vuông cạnh $1{,}36\text{ m}$; ống nước thô vào $\varnothing 200\text{ mm}$; góc nghiêng đáy hình tháp $40^\circ$; chiều cao tổng thể $H = 1{,}5\text{ m}$ (chiều cao bảo vệ $0{,}3\text{ m}$); thu nước bằng máng vòng có 146 lỗ ngập nước $\varnothing 20\text{ mm}$.
Ngăn tách khí 01 ngăn Thời gian lưu nước $t = 1\text{ phút}$; vận tốc dòng nước đi xuống $v = 0{,}05\text{ m/s}$; dung tích ngăn $2{,}77\text{ m}^3$.
Bể phản ứng xoáy hình phễu 02 bể Dung tích mỗi bể $14\text{ m}^3$; thời gian lưu nước 10 phút; vận tốc dâng nước bề mặt $5\text{ mm/s}$; đường kính đỉnh $D_t = 3{,}44\text{ m}$; đường kính đáy $D_đ = 300\text{ mm}$; góc phễu đáy $50^\circ$; chiều cao xây dựng $H_b = 4{,}0\text{ m}$; máng thu nước vòng đục 46 lỗ ngập $\varnothing 80\text{ mm}$.
Bể lắng ngang 02 bể Chiều cao vùng lắng $H_0 = 2{,}5\text{ m}$; chiều rộng mỗi bể $5\text{ m}$; tốc độ lắng của hạt cặn $v_0 = 0{,}5\text{ mm/s}$; vách ngăn phân phối nước đầu bể bố trí 81 lỗ $\varnothing 150\text{ mm}$ ($9 \times 9$ hàng); chu kỳ xả cặn 24 giờ; chiều cao xây dựng tổng cộng $H_b = 2{,}915\text{ m}$.
Bể lọc nhanh Đơn nguyên Thiết kế theo quy chuẩn 20 TCXDVN 33:2006, sử dụng vật liệu lọc cát thạch anh, thu nước sau lọc đưa sang khử trùng.
Bể chứa nước sạch & Trạm bơm II Hệ thống Dung tích điều hòa lưu lượng và tiếp xúc khử trùng Clo trước khi bơm tăng áp vào mạng lưới cấp nước đô thị.

Kết quả và đóng góp

Đồ án đã giải quyết bài toán cấp thiết về nước sạch cho thị trấn Vĩnh Điện thông qua các kết quả cụ thể:

  • Xác lập quy mô công suất hợp lý: Xác định chính xác công suất trạm cấp nước là $4.000\text{ m}^3/\text{ngày đêm}$, đáp ứng đầy đủ nhu cầu sinh hoạt cho 15.000 dân cùng các công trình y tế, giáo dục, dịch vụ công cộng và tiểu thủ công nghiệp của thị trấn Vĩnh Điện đến năm 2020.
  • Giải pháp công nghệ phù hợp đặc tính nguồn nước: Phân tích cụ thể các chỉ tiêu nước sông Vĩnh Điện (hàm lượng cặn $600\text{ mg/l}$, độ màu $50\text{ Pt/Co}$, có tính xâm thực với chỉ số bão hòa $I = -2{,}5$). Từ đó, tính toán chính xác liều lượng phèn nhôm $50\text{ mg/l}$ kết hợp vôi $\text{CaO}$ để kiềm hóa ổn định nước và định lượng clo hóa sơ bộ khử amoni ($1{,}85\text{ mg/l}$).
  • Lựa chọn dây chuyền kỹ thuật tối ưu: Đề xuất dây chuyền công nghệ gồm Bể trộn đứng – Bể phản ứng xoáy hình phễu – Bể lắng ngang – Bể lọc nhanh – Khử trùng Clo. Dây chuyền này có ưu điểm vận hành tin cậy, không đòi hỏi điều kiện kiểm soát dao động nhiệt độ quá khắt khe, phù hợp với năng lực quản lý và điều kiện tài chính thực tế của địa phương.
  • Đóng góp kỹ thuật: Cung cấp tập số liệu tính toán chi tiết về cấu tạo cơ khí, thủy lực, đường kính ống, kích thước lỗ phân phối nước và thông số sục khí của các công trình xử lý, làm cơ sở kỹ thuật phục vụ triển khai các bước lập dự án đầu tư xây dựng.

Hạn chế và hướng nghiên cứu tiếp

  • Hạn chế:
    • Dữ liệu phân tích chất lượng nước sông Vĩnh Điện mới được thực hiện trên mẫu đơn lẻ tại thời điểm khảo sát, chưa phản ánh đầy đủ biến thiên chất lượng nước giữa mùa lũ và mùa kiệt trong năm.
    • Hiện tượng xâm nhập mặn trên sông Vĩnh Điện vào mùa kiệt được ghi nhận nhưng đồ án chưa bố trí công trình giám sát độ mặn tự động hoặc giải pháp công nghệ khử mặn chuyên sâu.
    • Phạm vi đồ án tập trung chủ yếu vào tính toán cụm công trình xử lý tại trạm, chưa đi sâu vào tính toán thủy lực mạng lưới đường ống cấp nước cấp II và cấp III chi tiết trên toàn địa bàn.
  • Hướng nghiên cứu tiếp:
    • Thiết lập quan trắc chất lượng nước thô định kỳ theo mùa, đặc biệt là theo dõi hàm lượng muối $\text{Cl}^-$ và độ mặn trong các tháng kiệt nhất để có phương án điều chỉnh điểm lấy nước thượng lưu khi cần.
    • Nghiên cứu tích hợp hệ thống tự động hóa đo lường và châm hóa chất (pH, độ đục, Clo dư) theo thời gian thực để tối ưu hóa chi phí vận hành trạm.
    • Tính toán thủy lực hoàn chỉnh mạng lưới phân phối nước sạch đô thị thị trấn Vĩnh Điện có xét đến áp lực tự do tại các điểm bất lợi nhất.

Giá trị tham khảo

Đồ án là tài liệu tham khảo cho sinh viên, kỹ sư ngành Kỹ thuật Môi trường, Kỹ thuật Cấp thoát nước và Kỹ thuật Hạ tầng Đô thị khi thực hiện các đồ án môn học, đồ án tốt nghiệp hoặc dự án thiết kế trạm xử lý nước cấp quy mô vừa và nhỏ:

  • Phương pháp tính toán hóa chất và ổn định nước: Tham khảo quy trình tính toán kiểm tra chỉ số bão hòa Langelier ($I$), tính toán liều lượng vôi kiềm hóa khử tính xâm thực của nước sau keo tụ bằng phèn nhôm.
  • Quy trình tính toán thủy lực bể xử lý: Cung cấp đầy đủ các công thức và ví dụ tính toán kích thước hình học, máng thu đục lỗ, hệ thống sục khí nén bể phèn, cánh khuấy bể vôi, cấu tạo bể trộn đứng và bể phản ứng xoáy hình phễu theo tiêu chuẩn ngành 20 TCXDVN 33:2006.

Câu hỏi thường gặp

1. Công suất thiết kế của trạm xử lý nước cấp thị trấn Vĩnh Điện được xác định là bao nhiêu và phục vụ quy mô dân số nào?
Trạm xử lý được thiết kế với công suất $4.000\text{ m}^3/\text{ngày đêm}$ ($\approx 166{,}66\text{ m}^3/\text{h}$), phục vụ nhu cầu dùng nước của đô thị thị trấn Vĩnh Điện với quy mô dân số dự báo đến năm 2020 là 15.000 người cùng các dịch vụ công cộng, y tế, giáo dục và tiểu thủ công nghiệp.

2. Tại sao đồ án không lựa chọn nguồn nước ngầm mà chọn nước mặt sông Vĩnh Điện?
Kết quả khảo sát địa chất thủy văn cho thấy tầng chứa nước ngầm tại thị trấn Vĩnh Điện có trữ lượng nhỏ (tầng A chỉ đạt khoảng $3.054\text{ m}^3/\text{ngày}$), không ổn định và dễ bị nhiễm mặn, nhiễm bẩn mạch nông. Ngược lại, sông Vĩnh Điện có lưu lượng mùa kiệt $Q_{\min} = 3{,}88\text{ m}^3/\text{s}$, đảm bảo dồi dào về trữ lượng khai thác lâu dài.

3. Vì sao nước thô sau khi keo tụ bằng phèn nhôm bắt buộc phải xử lý kiềm hóa bằng vôi?
Khi keo tụ bằng phèn nhôm $\text{Al}_2(\text{SO}_4)_3$ với liều lượng $50\text{ mg/l}$, pH của nước bị giảm và giải phóng ion $\text{H}^+$, làm tăng hàm lượng $\text{CO}_2$ tự do. Kết quả tính toán chỉ số ổn định Langelier đạt $I = \text{pH}_0 - \text{pH}_s = -2{,}5 < -0{,}5$, cho thấy nước có tính xâm thực mạnh, gây ăn mòn đường ống và công trình. Do đó, trạm bắt buộc phải bổ sung vôi sống $\text{CaO}$ để nâng độ kiềm và ổn định chất lượng nước.

4. Vì sao tác giả lựa chọn bể phản ứng xoáy hình phễu kết hợp bể lắng ngang thay vì bể phản ứng có tầng cặn lơ lửng?
Bể phản ứng có tầng cặn lơ lửng đòi hỏi trạm phải vận hành liên tục, không cho phép mất điện quá 1 - 2 giờ và nhiệt độ nước không được biến động quá $1^\circ\text{C/h}$. Đối với thị trấn Vĩnh Điện, quy mô công suất nhỏ ($4.000\text{ m}^3/\text{ngđ}$), điều kiện kỹ thuật và quản lý vận hành ở mức cơ bản, giải pháp bể phản ứng xoáy hình phễu kết hợp bể lắng ngang mang lại tính ổn định cao, tiết kiệm chi phí đầu tư và vận hành đơn giản hơn.

5. Các thông số cấu tạo chính của bể trộn đứng trong đồ án là gì?
Bể trộn đứng phục vụ lưu lượng $166{,}66\text{ m}^3/\text{h}$ có phần trên hình vuông cạnh $1{,}36\text{ m}$, vận tốc nước dâng $v_d = 25\text{ mm/s}$; đáy hình chóp góc nghiêng $40^\circ$; chiều cao xây dựng toàn phần $1{,}5\text{ m}$ (gồm $0{,}3\text{ m}$ bảo vệ); ống dẫn nước thô vào $\varnothing 200\text{ mm}$; thu nước bằng máng vòng có 146 lỗ ngập nước đường kính $\varnothing 20\text{ mm}$, kết nối sang ngăn tách khí có thời gian lưu 1 phút.

Kết luận

Đồ án "Tính toán thiết kế trạm xử lý nước cấp cho thị trấn Vĩnh Điện – huyện Điện Bàn – Quảng Nam" của sinh viên Nguyễn Anh Bảo đã hoàn thành nhiệm vụ thiết kế kỹ thuật cho trạm xử lý nước mặt công suất $4.000\text{ m}^3/\text{ngày đêm}$. Bằng việc phân tích toàn diện các điều kiện tự nhiên, nhu cầu dùng nước theo quy hoạch đến năm 2020 và tính chất hóa - lý nguồn nước sông Vĩnh Điện, tác giả đã lựa chọn dây chuyền công nghệ keo tụ, kiềm hóa, lắng ngang, lọc nhanh và khử trùng Clo phù hợp với thực tiễn địa phương. Các tính toán chi tiết về kích thước công trình, hệ thống hóa chất và thông số thủy lực trong đồ án cung cấp tài liệu kỹ thuật có giá trị tham khảo cho công tác quy hoạch và xây dựng hạ tầng cấp nước đô thị vừa và nhỏ.