THUYẾT MINH ĐỒ ÁN MÔN HỌC THIẾT KẾ TRẠM XỬ LÝ NƢỚC CẤP

GIỚI THIỆU CHUNG Hiện nay, tình trạng thiếu nước sạch là vấn đề chung của toàn cầu, người dân ở nhiều nơi phải sử dụng nguồn nước không đạt yêu cầu về chất lượng nước cấp do Bộ y tế đề

TRƯỜNG ĐẠI HỌC THỦY LỢI CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM

KHOA KỸ THUẬT TNN Độc Lập –Tự Do-Hạnh Phúc

BỘ MÔN CẤP THOÁT NƯỚC -o0o -

THUYẾT MINH

ĐỒ ÁN MÔN HỌC THIẾT KẾ TRẠM XỬ LÝ NƯỚC CẤP

******

Họ và tên sinh viên: LÊ THỊ HƯƠNG Lớp : S15-54 CTN

Họ tên thầy hướng dẫn: Th.S Trần Đăng An Chuyên nghành: Cấp thoát nước Nhiệm vụ: Thiết kế trạm xử lý nước cấp STT: 09

Đề số: 09 Ngày giao nhiệm vụ: 18/08/2015 Ngày hoàn thành 28/09/2015

ĐỒ ÁN XỬ LÝ NƯỚC CẤP

CHƯƠNG 1 MỞ ĐẦU

1 GIỚI THIỆU CHUNG

Hiện nay, tình trạng thiếu nước sạch là vấn đề chung của toàn cầu, người dân ở nhiều nơi phải sử dụng nguồn nước không đạt yêu cầu về chất lượng nước cấp do Bộ y tế đề ra.Việc mua nước sạch với giá thành cao cũng là vấn đề đáng quan tâm

Từ đó đặt ra nhiệm vụ cho người kỹ sư Cấp thoát nước nhiệm vụ là phải đưa ra

phương án kỹ thuật cơ bản để giải quyết nhu cầu dung nước cho phù hợp với kế hoạch phát triển của đất nước với luật môi trường, tiêu chuẩn từ nước cấp do Nhà nước ban hành Môn học “ Xử lý nước” nhằm giúp cho sinh viên nắm bắt được các khái niệm về hệ thống xử lý nước, lưu lượng tính toán của hệ thống cấp nước sinh hoạt, công nghiệp cấu tạo

và cơ sở tính toán Giúp sinh viên biết kết hợp sáng tạo giữa lý thuyết và thực tiễn Qúa trình làm đồ án giúp cho sinh viên bước đầu làm quen với các tiêu chuẩn và quy phạm thiết

kế hiện hành của nhà nước

2 MỤC ĐÍCH VÀ NỘI DUNG THIẾT KẾ ĐỒ ÁN XỬ LÝ NƯỚC CẤP

a) Mục đích

Việc thực hành đồ án môn học Xử lý nước cấp, giúp sinh viên tìm hiểu kỹ hơn phần lý thuyết đã được học, vận dụng một cách linh hoạt và sáng tạo trong việc thiết kế các công trình xử lý nước, đảm bảo nguồn nước đạt tiêu chuẩn cho phép trước khi đưa tới nơi tiêu thụ; nâng cao hiệu quả học tập môn học

Quá trình làm đồ án giúp sinh viên tăng cường việc tự học và khả năng độc lập tư duy cũng như bước đầu làm quen và tôn trọng các tiêu chuẩn, quy chuẩn thiết kế hiện hành của nhà nước

b) Nội dung

Từ số liệu được cho, nghiên cứu để tìm ra phướng án, sơ đồ công nghệ xử lý nước mặt phù hợp, đảm bảo chất lượng theo tiêu chuẩn của Bộ y tế trước khi đưa đến cấp cho các đối tượng dùng nước

c) Cơ sở tính toán

- TCVN 33 – 2006

- QCVN 08-2008

- Cấp nước tập 2 - Xử lý nước

- Xử lý nước cấp cho sinh hoạt và công nghiệp - Ts Trịnh Xuân Lai

- Bài giảng

- Các quy chuẩn, tiêu chuẩn khác có liên quan

CHƯƠNG 2 NGHIÊN CỨU SỐ LIỆU VÀ LỰA CHỌN DCCNXLN

1 Số liệu chất lượng nguồn nước

Bảng 9 Chất lượng nước mặt sông I

2.Xác định các chỉ tiêu còn thiếu và đánh giá mức độ chính xác của các chỉ tiêu

2.1 Xác định các chỉ tiêu còn thiếu:

2.1.1 Tổng hàm lượng muối

- Tổng hàm lượng muối trong nước nguồn được tính theo công thức sau :

       

3

Me Ae 1, 4 Fe 0, 5 HCO 0,13 SiO

Trong đó:

: Tổng hàm lượng các ion dương trừ Fe2+

: Tổng hàm lượng các ion âm trừ HCO3- và 2

3

SiO 

Ta có:

Và

Như vậy : P = 14.51+20.98+1.4×0.05+0.5×48.82+0.13×0=59.97 (mg/l)

 P = 59.97 (mg/l)

Tổng hàm lượng muối có trong nước là P = 59.97(mg/l)

2.1.2 Xác định hàm lượng CO 2 tự do trong nước nguồn:

Với các số liệu:

- Nhiệt độ to = 25oC

- Độ kiềm K = 2.8 mgđl/l

- Độ pH = 6.92

- Tổng hàm lượng muối P = 59.97 mg/l

Tra biểu đồ 6.2 - TCXD 33-2006, xác định được hàm lượng CO2 tự do trong nước nguồn là CO2 = 15 (mg/l)

Ae

Me

4

Me Mn    Ca    Mg    NH



0.05 12.02 2.43 0.01 14.51(mg l/ )

14.51( / )

Me  mg l



Ae Cl   SO    NO   NO   PO   CO 



10.64 9.5 0.01 0.75 0.08 0 20.98(mg l/ )

      

2.2 Đánh giá chất lượng nước thô

Với hàm lượng cặn 300 mg/l, nước nguồn được xếp vào loại nước đục

Căn cứ vào thành phần của nước nguồn, so sánh với chất lượng yêu cầu của nước tiêu

dùng theo phụ lục 6 TCXD 33-2006, thấy rằng nước nguồn đục và có độ màu vượt quá tiêu

chuẩn cho phép, còn các chỉ tiêu khác đạt tiêu chuẩn Do đó cần xử lý độ đục và độ màu của

nước nguồn để có nguồn nước đạt tiêu chuẩn cấp cho sinh hoạt

2.3 Xác định lượng hoá chất sử dụng

Xử lý độ đục và độ màu của nước bằng phương pháp keo tụ, sử dụng phèn Al2(SO4)3 để

keo tụ nước vì xử lý bằng phèn Al2(SO4)3 rẻ tiền và có biện pháp xử lý đơn giản

2.3.1 Xác định lượng phèn để keo tụ

- Căn cứ vào hàm lượng cặn C = 300 mg/l, tra bảng 6.3 - TCXD 33-2006, xác định được

hàm lượng phèn để keo tụ là: PP = 40 mg/l

- Căn cứ vào độ màu M = 50 Pt/Co, xác định hàm lượng phèn để keo tụ theo công thức:

Pp=4 M

Pp= 28.28 (mg/l)

- Chọn hàm lượng phèn để keo tụ là PP = 40 mg/l

2.3 2 Kiểm tra độ kiềm theo yêu cầu keo tụ

* Xác định hàm lượng vôi theo công thức:

P V

P

L = k ( - K + 0.5)

Trong đó:

+ k: Đương lượng gam của chất kiềm hóa, chọn chất kiềm hóa là vôi:

k =28

+ Pp: Liều lượng phèn lớn nhất trong thời gian kiềm hóa, Pp = 40 mg/l

+ e: đương lượng của phèn (không chứa nước), chọn phèn Al2(SO4)3:

e = 57

K = 2.8mgđl/l – là độ kiềm nhỏ nhất của nước

Thay số:

40 28( 2.8 0.5) 57

V

L    = - 44.75< 0

=> Độ kiềm đảm bảo yêu cầu keo tụ nên không cần kiềm hóa

2.4 Kiểm tra độ ổn định của nước

- Độ ổn định của nước được kiểm tra dựa vào chỉ số I:

I = pHo - pHS

Trong đó:

I – Chỉ số ổn định của nước

PH0 – Độ pH của nước sau khi keo tụ

PHS – Độ pH của nước ở trạng thái cân bằng CaCO3 sau khi keo tụ

* Xác định pHo:

- Muốn xác định được pHo, trước hết cần xác định:

+ Độ kiềm của nước sau khi keo tụ

+ Hàm lượng CO2 tự do trong nước sau keo tụ

- Xác định độ kiềm của nước sau khi keo tụ theo công thức:

P o

P

K = K

e (mgđl/l)

Trong đó:

+ K – độ kiềm nhỏ nhất của nước; K = 2.8 mgđl/l

+ Pp = 40 mg/l

+ e = 57

Thay số:

0

40 2.8 57

K   = 1.96 (mgđl/l)

- Xác định hàm lượng CO2 tự do trong nước sau keo tụ theo công thức:

P

P

CO = CO + 44

e

 (mg/l) Trong đó:

+ CO20: nồng độ CO2 trong nước nguồn trước khi pha phèn (mg/l)

+ Dp: liều lượng phèn tính theo sản phẩm không ngậm nước (mg/l)

+ e = 57

Thay số:

2

40

15 44

57

CO   = 45.88 (mg/l)

- Với các thông số:

+ Độ kiềm Ko = 1.96 mgđl/l

+ Hàm lượng CO2 tự do CO2o = 45.88 (mg/l)

+ Nhiệt độ to = 25oC

+ Tổng hàm lượng muối P = 59.97 mg/l

Tra biểu đồ 6.2 - TCXD 33-2006, xác định được độ pH của nước sau khi keo tụ là pHo = 7.25

- Xác định pHS theo công thức:

pHS = f1(t) - f2(Ca2+) - f3(Ko) + f4(P)

Trong đó: f1, f2, f3, f4 lần lượt là hàm số của nhiệt độ, nồng độ Ca2+, độ kiềm, hàm lượng muối trong nước

Tra H.6.1 - TCXD 33-2006 tìm được các giá trị, thay số ta tìm được:

=> pHS = 2 - 1.1 – 1.29 + 8.69 = 8.3

=> Chỉ số ổn định của nước: I = pHo - pHS = 7.25 – 8.3 = -1.05< 0

=> Môi trường phản ứng của nước sau khi keo tụ mang tính axit gây hiện tượng xâm thực, do đó cần phải kiềm hóa nước để nước ổn định

* Liều lượng kiềm pha thêm để xử lý ổn định nước được xác định theo TCXD 33-2006 (bảng 6.20)

- Với pHo = 7.25< pHS= 8.3< 8,4, tính liều lượng kiềm theo công thức:

Dk= b.K ( với b – tra đồ thị hình H-6.4)

Tra H.6.4 - TCXD 33-2006: tra b = 0,1

+ Ko: là độ kiềm của nước sau keo tụ, Ko = 1.96 mgđl/l

+ Dk =0.1 x 1.96 = 0.196 mgđl/l)

Để chuyển Dk thành đơn vị trọng lượng sản phẩm kỹ thuật (mg/l) phải dùng công thức:

*

k

100

D = D e

C (mg/l)

Trong đó:

- DK : liều lượng chất kiềm ; DK = 0.196 mgđl/l

- e2 : đương lượng của hoạt chất trong kiềm, tính với vôi, lấy bằng 28

- Ck : hàm lượng hoạt chất trong sản kỹ thuật

Thay số:

Dk* =0.196 x 28 x

80

100 = 6.86 (mg/l)

2.5 Xác định hàm lượng cặn sau khi đưa hoá chất vào

Hàm lượng cặn sau khi đưa hóa chất vào được xác định theo công thức:

C = Cn + k.PP + 0.25M + DK* (mg/l) Trong đó:

+ Cn = 300 mg/l – hàm lượng cặn của nguồn

+ Với phèn không sạch, lấy k = 1

+ Pp = 40 mg/l

+ M = 50 Pt/Co – độ màu của nước nguồn

Thay số:

C = 300 + 1 × 40 + 0.25 × 50 + 6.86 = 359.36 (mg/l)

3 Sơ bộ chọn dây chuyền công nghệ

Việc lựa chọn dây chuyền công nghệ xử lý nước là công việc rất quan trọng, nó không chỉ ảnh hưởng đến giá thành xây dựng, quản lý, vận hành hệ thống cấp nước mà còn ảnh hưởng đến chất lượng nước sau xử lý, chọn dây chuyền công nghệ xử lý nước dựa vào các tiêu chí cơ bản sau:

- Chất lượng của nước nguồn

- Yêu cầu chất lượng nước sau xử lý

- Quy mô công suất trạm xử lý

- Điều kiện kinh tế, kỹ thuật

Dựa trên tính toán và khả năng phải đưa hoá chất vào, có các số liệu:

- Công suất trạm xử lý Q = 100000 (m3/ngđ)

- Hàm lượng cặn sau khi đưa hóa chất vào C 359.36 (mg/l)

- Độ màu M = 50 (Pt/Co)

- Độ pH ban đầu của nước nguồn pH = 6.92

* Nhận xét:

- Công suất trạm xử lý nhỏ Hàm lượng cặn cao, độ màu trung bình

- Từ đó phải chọn được dây chuyền công nghệ xử lý phù hợp sao cho vừa xử lý nước đạt chất lượng theo yêu cầu, thuận tiện cho công tác quản lý và vận hành, giá thành xây dựng rẻ, phù hợp với trình độ quản lý của công nhân và phù hợp với điều kiện của đất nước

ta trong thời gian hiện tại

* Sơ bộ chọn dây chuyền công nghệ xử lý nước theo hai phương án sau:

Theo chất lượng nước nguồn thì phương án xử lý được đề ra là :

 Phương án 1:

Phèn

 Phương án 2

Thuyết minh dây chuyền công nghệ

Phương án 1:

- Nước từ sông sẽ được bơm lên trạm bơm cấp 1, tại miệng thu nước, lắp đặt song chắn rác để cản lại những vật rắn trôi nổi trong nước,trong qúa trình vận chuyển nước về bể trộn, một phần cặn sẽ được lắng lại Sau đó nước được bơm đến bể trộn cơ khí

- Tại bể trộn nước sẽ được tiếp xúc với hóa chất phèn để tạo kết tủa Nhờ có bể trộn mà hóa chất được phân phối nhanh và đều vào trong nước, nhằm đạt hiệu quả xử lý cao nhất

- Sau khi nước tạo bông cặn lắng ở bể trộn sẽ được dẫn đến bể phản ứng cơ khí

- Sau đó các bông cặn sẽ được lắng ở bể lắng ngang Tiếp theo nước sẽ chảy vào mương phân phối và được đưa vào bể lọc nhanh

- Những hạt cặn còn sót lại sau quá trình lắng sẽ được giữ lại trong vật liệu lọc, còn nước sau lọc thì sẽ tiếp tục qua các công trình xử lý tiếp theo

Bể phản ứng cơ khí

Bể trộn

cơ khí

Bể chứa

Công trình

thu

Clo

Phèn

Bể lắng trong có lớp cặn lơ lửng

Bể trộn cơ khí

Công trình

thu

Clo

- Nước sau khi được làm sạch các cặn lắng thì được khử trùng để tiêu diệt vi khuẩn và

vi trùng trước khi đưa vào sử dụng

- Nước sau khi khử trùng sẽ được đưa đến bể chứa Sau một thời gian nước sẽ được đưa vào mạng lưới để đáp ứng cho nhu cầu của người dân

Phương án 2

Cũng giống như phương án 1 nhưng ở phương án 2 không dùng bể lắng ngang mà thay vào đó là dùng bể lắng trong có lớp cặn lơ lửng Ở bể này các hạt cặn sẽ tự kết hợp tạo thành bông cặn lớn hơn và lắng xuống đáy bể Vì thế sơ đồ xử lý này không sử dụng bể phản ứng

Lựa chọn phương án

Phương án 1

+Ưu điểm :

- Bể lắng ngang hoạt động ổn định, có thể hoạt động tốt ngay cả khi chất lượng nước đầu vào thay đổi

- Bể được hợp khối nên cụm xử lý được thu gọn thuận lợi trong quản lý, vận hành +Nhược điểm :

- Khối lượng công trình lớn

- Chi phí xây dựng cao

Phương án 2

+ Ưu điểm:

- Khối lượng công trình nhỏ hơn, tiết kiệm diện tích đất xây dựng

- Bể lắng trong có lớp cặn lơ lửng đạt hiệu quả xử lý rất tốt

+ Nhược điểm:

- Bể lắng trong có lớp cặn lơ lửng rất nhạy cảm với sự dao động về lưu lượng và nhiệt

độ của nguồn nước : thay đổi lưu lựơng không được quá 15% và nhiệt độ không quá 1oC trong vòng 1h Nếu lưu lượng thay đổi thất thường có thể gây xáo trộn cặn gây hiệu quả xử

lý rất thấp

- Quản lý vận hành phức tạp : tầng cặn lơ lửng đòi hỏi phải ở một chiều cao nhất định, theo dõi thường xuyên chất lượng nước đầu ra sau bể lắng để thu cặn hợp lý

 Vì vậy chọn Phương án 1 để tính toán