Đồ án tính toán các công trình chính trong một hệ thống xử lý nước cấp theo các số liệu dưới đây nguồn nước ngầm công suất cấp nước 2500m 3 ngày đêm chỉ tiêu chất lượng nguồn nước QCVN 02 2009 BYT

Đồ án tính toán các công trình chính trong một hệ thống xử lý nước cấp theo các số liệu dưới đây nguồn nước ngầm công suất cấp nước 2500m 3 ngày đêm chỉ tiêu chất lượng nguồn nước QCVN 02 2009 BYT Đồ án tính toán các công trình chính trong một hệ thống xử lý nước cấp theo các số liệu dưới đây nguồn nước ngầm công suất cấp nước 2500m 3 ngày đêm chỉ tiêu chất lượng nguồn nước QCVN 02 2009 BYT

BỘ TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƯỜNG CỌNG HÒA XÃ HỌI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM

TRƯỜNG ĐẠI HỌC TÀI NGUYÊN Độc lập - Tự do - Hạnh phúc

VA MOI TRUONG HA NOT

DO AN CONG NGHE MOI TRƯỜNG

Họ và tên sinh viên: Đỗ Thị Hiền

Lớp : LDHIKM2

Họ và tên giảng viên hướng dẫn: Vũ Thị Mai

1 Đề xuất sơ đồ công nghệ và tính toán các công trình chính trong một hệ thống xử lý nước cấp theo các số liệu dưới đây:

- Nguén nước: Ngầm

- Công suất cấp nước: 2500m‘/ngay dém

- Chỉ tiêu chất lượng nguồn nước: QCVN 02:2009/BYT

LOI MO DAU Nước sạch có vai trò rất quan trọng trong hoạt động sông cũng như sản xuất của con người Các nguồn nước đang được sử dụng hiên nay cho sinh hoạt là nước mưa, giếng khoan, ao hồ Những nguồn nước này đang bị ô nhiễm bởi các tác nhân như: chất hữu cơ, vi sinh vật, kìm loại nặng từ các hoạt động sản xuất công nghiệp, nông nghiệp, nước mưa chảy tràn sinh hoạt của con người Nếu không có các biện pháp ngăn chặn và xử lý kịp thời thì sẽ gây ra những ảnh hưởng xấu đến môi trường cũng như sức khỏe của con người

Hiện nay có rất nhiều nhà máy xử lý nước cấp cho sinh hoạt và ăn uống đã va đang sử dụng những dây truyền công nghệ tiên tiễn hiện đại để xử lý nước mặt và nước ngầm Việc lựa chọn dây truyền công nghệ phù hợp rất quan trọng và nó phụ thuộc vào chất lượng nước đầu vào, yêu cầu của nguôn nước đầu ra, điều kiện kinh tế,

kỹ thuật

Sau đây tôi xin đề xuất dây truyền công nghệ hợp lý để xử lý nguồn nước thô cấp cho sinh hoạt.

PHAN I: LỰA CHỌN DÂY TRUYÈN CÔNG NGHỆ XỬ LÝ

1.1 Tổng quan về cúc phương pháp đang áp dụng

1.1.1 Công trình làm thoáng

- Mục đích làm thoáng là làm giàu oxy cho nước vả tăng pH cho nước

Làm thoáng trước đế khử CO;, hòa tan O; và nâng giá trị pH của nước Công trình làm thoáng được thiết kế với mục đích chính là khử CO; vì lượng CO; trong nước cao sẽ làm giảm pH mà môi trưởng pH thấp không tốt cho quá trình oxy hod Fe Sau khi làm thoáng ta sẽ châm hóa chất đề khử Fe có trong nước Hóa chất sử dụng ở đây là Clo — một chất oxy hóa mạnh đề oxy hóa Fe, các chất hữu cơ có trong nước,

Mn, H;S Ngoài ra đê tạo môi trường thuận lợi cho quá trình oxy hóa Fe thì ta phải cho thêm vôi cùng với clo Mục đích cho thêm vôi là để kiềm hóa nước giúp cho tốc

độ phản ứng oxy hóa Fe diễn ra nhanh hơn Có thể làm thoáng tự nhiên hoặc làm thoáng nhân tạo

% Các công trình làm thoáng gồm:

- Làm thoáng đơn giản: phun hoặc tràn trên bề mặt bẻ lọc có chiều cao từ trên đỉnh

tràn đến mực nước cao nhất > 0,6m Hiệu quảxử lý: khử được 30 — 35% CO;, Fe

- Mục đích: lắng cặn nước, làm sạch sơ bộ trước khi đưa nước vào bề lọc để hoàn thành quá trình làm trong nước Trong thực tế tùy thuộc vào công suất và chất lượng nước mà người ta sử dụng loại bề lắng phù hợp

- Bễ lắng ngang: được sử dụng trong các trạm xử lý có công suất >30000m/ngày đêm đối với trường hợp xử lý nước có dùng phèn và áp dụng với bất kì công suất nào cho các trạm xử lý không dùng phèn

- Be ling đứng: thường được áp dụng cho những trạm xử lý có công suất nhỏ hơn

(đến 3000 mỶ/ngày đêm) Bể lắng đứng hay bố trí kết hợp với bế phản ứng xoáy hình trụ

- Bé ling trong có lớp cặn lơ lửng: hiệu quả xử lý cao hơn các bể lắng khác và tốn ít diện tích xây dựng hơn nhưng bẻ lắng trong có cầu tạo phức tạp, chế độ quản lý vận

hành khó, đòi hỏi công trình làm việc liên tục và rất nhạy cảm với sự dao động lưu

lượng và nhiệt độ của nước Bé chi áp dụng đối với các trạm có công suất đến 3000m/ngđ

- Bể lắng li tâm: Bê thường được áp dụng để sơ lắng các nguồn nước có hàm lượng cặn cao >2000mg/1 với công suất >=30000 mỶ/ng, có hoặc không dùng chất keo tụ 1.1.3 Bễ lọc

- Mục đích: giữ lại trên bề mặt và giữa các khe hở của lớp vật liệu lọc các hạt cặn và

vi trùng trong nước

- Bé lọc chậm: dùng để xử lý cặn bản, vi trùng có trong nước bị giữ lại trên lớp màng lọc Ngoài ra bễ lọc chậm dùng đề xử lý nước không dùng phèn, không đòi hỏi sử dụng nhiều máy móc, thiết bị phức tạp, quản lý vận hành đơn giản Nhược điểm lớn

nhất là tốc độ lọc nhỏ, khó cơ giới hóa và tự động hóa quá trình rửa lọc vì vậy phải

quản lý bằng thủ công nặng nhọc Bề lọc chậm thường sử áp dụng cho các nhà máy có công suất đến 1000m”/ngđ với hàm lượng cặn đến 50mg/1, độ màu đến 50 Co-pan

- Bé loc nhanh: là bễ lọc nhanh một chiều, dòng nước lọc đi từ trên xuống, có một lớp vật liệu là cát thạch anh Bê lọc nhanh phô thông được sử dụng trong dây chuyền xử

lý nước mặt có dùng chất keo tụ hay trong dây chuyền xử lý nước ngầm

- Bễ lọc nhanh 2 lớp: có nguyên tắc làm việc giống bể lọc nhanh phô thông nhưng có

2 lớp vật liệu lọc là cát thạch anh và than angtraxit nhằm tăng tốc độ lọc và kéo đài chu kỳ làm việc của bẻ

- Bé loc sơ bộ: được sử dụng để làm sạch nước sơ bộ trước khi làm sạch triệt để trong

bể lọc chậm ọc này làm việc theo nguyên tắc bề lọc nhanh phố thông

- Bề lọc áp lực: là một loại bảo vệ nhanh kín, thương được chế tạo bằng thép có đạng hình trụ đứng cho công suất nhỏ và hình trụ ngang cho công suất lớn Loại bể này được áp dụng trong dây chuyề xử lý nước mặt có đùng chất phản ứng khi hàm lượng cặn của nước nguôn lên đến 50mgil, độ đục lên đến 80 với công suất trạm xử lý đến 300m ”/ng, hay dùng trong công nghệ khử sắt khi ding ejector thu khí với công suất

<500mỶ/ng và dùng máy nén khí cho công suất bất kì

- Bể lọc tiếp xúc: thường được sử dụng trong dây chuyên xử lý nước mặt có dùng chất

phản ứng với nguồn nước có hảm lượng cặn đến I50mg/1, có độ màu đến 150 với

công suất bất kì hoặc khử sắt trong nước ngầm cho trạm xử lý có công suất đến

10000mÖ/ng

1.1.4 Khử tràng

- Khử trùng nước là khâu bắt buộc cuối cùng trong quá trình xử lí nước cấp Trong nước thô có rất nhiều vi sinh vật và vi trùng gây bệnh như tả, li, thương hàn cần phải khử trùng nước để đảm bảo chất lượng nước phục vụ nhu cầu ăn uống

- Cơ sở của phương pháp này là dùng chất oxi hóa mạnh để oxy hóa men của tế bào

sinh vật và tiêu diệt chúng

- Các biện pháp khử trùng: dùng chất oxi hóa mạnh, tĩa vật lý, siêu âm, phương pháp nhiệt, ion kim lọai

- Mục đích: tạo ra các hạt keo có khả năng kết dính lại với nhau và kết dính các hạt

cặn lơ lửng có trong nước tạo thành các bông cặn lớn hơn có trọng lượng đáng kể và

dễ dàng lắng xuống

- Một số chất keo tụ và trợ keo tụ thường dùng: phèn nhôm AI;(SO¿); phèn sat

FeSO¿, FeCl, cic hop chat cao phan tir (PAA, SiOs)

1.2 Lựa chọn phương án xử lý

1.2.1.Đề xuất phương án xứ lý

Dựa vào các số liệu đã có, so sánh chất lượng nước thô và nước sau xử lý ta

thấy nguồn nước sử dụng có các chỉ tiêu sau đây chưa đảm bảo yêu cầu:

6 Hàm lượng chất rắn lơ lửng khá cao

Từ những đánh giá trên ta có thể đưa ra 2 phương án xử lý sau:

gặp nhiều khó khăn

- Bể lắng đứng: phù hợp với công suất < 3000 m°/ngày đêm,

hiệu qủa cao khi kết hợp với bể

—> Qua việc phân tích đánh giá trên ta thấy phương án 1 là hợp lý vì vậy sẽ chọn phương án T làm phương án tính toán

PHAN II: TINH TOAN CHO CAC CONG TRINH DON VI TRONG DAY

TRUYEN CONG NGHE

2.1 Tinh toán hóa chất keo tụ và thiết bị pha trộn phèn

2.1.1 Xác định liều lượng phèn (Theo điêu 6.11 - TCXD 33:2006)

~ Chọn phèn nhôm làm hóa chât keo tụ

- Trường hơp 1: Xử lý nước đục: liều lượng phèn để xử lý lấy theo bảng 6.3 - TCXD 33:2006/BXD Với hàm lượng cặn của nước nguồn bằng 130 mg/1 nằm trong khoảng

101 — 200 mg/l nên lượng phèn không chứa nước dùng để xử lý nước đục là 30 — 40 mg/l Chon P,, = 35 mg/l

- Truong hop 2: Xu ly nude c6 dé mau tinh theo céng thitc:

- Nồng độ dung dịch phèn trong bể bằng 10 + 17% ( theo TCXD 33:2006)

~ Do công xuất của trạm xử lý nhỏ nên sử dụng máy khuấy cánh phẳng với:

+ Số vòng quay 20 + 30 vòng/phút

+ Số cánh quạt: 2

+ Chiều đài cánh tính từ trục quay = 0,4 — 0,45 bề rộng của bể

- Dung tích của bễ trộn phèn tính theo công thức:

+P, liều lượng hóa chất dự tính cho vào nước = 35 (g/m*)

+n số giờ giữa 2 lần hòa tan, đối với trạm công suất 1200 - 10000 m”/ngày thì

n= 12 giờ

+ bạ là nồng độ dung dịch hóa chất trong thùng hòa trộn = 10 %

+ Y là khối lượng riêng của dung dịch lấy bằng 1T/m

= ee? = 0,44 mỶ Chọn kích thước bé: 0,8x0,8x0,8 = 0,512 mỶ Lay chiều

10000.10.1

cao an toan [a 0.3m (Theo TCXD 33:2006, Hy, = 0.3 — 0,5m)

2.1.3 Bé tiéu thu ( Bé pha loang)

- Mục đích: pha loãng dung dịch phèn từ bể hòa tan dén néng d6 4+10% (theo TCXD 33:2006)

- Mục đích: hòa trộn đều dung dịch phèn (từ bễ tiêu thụ) với nước cần xử lý

- Nguyên tắc: nước và phèn đi vào bể từ phía đáy bể, sau khi hòa trộn đưa sang bé

phản ứng tạo bông

- Chọn phương pháp trộn cơ khí Vì loại bể này có thời gian khuấy trộn ngắn, dung tích của bể nhỏ, tiết kiệm vật liệu xây dựng, có thê điều chỉnh được cường độ khuấy trộn

+ Tốc độ quay của cánh khuấy phăng: 50 — 500 vòng/phút ( nguồn: Sách XLNC của

Nguyễn Ngọc Dung)

+ Thời gian khuấy trộn: 30giây — 60giây (nguồn: Sách XLNC của Nguyễn Ngọc Dung)

- Tính toán cho bẻ trộn cơ khí

+ Chọn thời gian khuấy là t = 40 giây

+ Chiều cao lớp nước là H =D = Im

—¬I=Db= ase =1,138m

— Hye = H + Hyy = 1,138 4 0,3 = 1,438 m

2.2 Tính toán hóa chất kiềm hóa và thiết bị pha chế vôi

- Do nước nguồn có độ kiềm thấp va dé nang pH của nước lên nhằm tạo điều kiện cho quá trình khử sắt và mangan đạt hiệu quả cao hơn ta cần phải kiềm hóa nước trước khi

làm thoáng

- Chọn hóa chất dùng để kiềm hóa là CaO

- Sử dụng thiết bị pha trộn vôi là bê trộn đứng (Theo điều 6.52 - TCXD 33:2006) a) Tính toán lượng vôi dùng đề liềm hóa

Lượng vôi cần để kiêm hóa được tính theo công thức sau (theo TCXD 33:2006)

P <

D, = Ke 7 ¥*2

Trong đó:

+ P là hàm lượng phèn cần thiết dùng để keo tụ (mg/I) = 35

+ K là đương lượng gam của chất kiềm hóa, K (CaO) = 28

+e là trọng lượng đương lượng của phèn Vì sử phèn nhôm nên e= 57(mgđiI) +k là độ kiềm của nước nguồn = 0,6(mgử/))

Vậy lượng vôi cần thiết là: P, = 29 (mg/l) = 29 (g/m*)

b) Tính toán cho bể trộn đứng

Diện tích tiết diện ngang ở phân trên của bể trộn tính với vận tốc nước dâng là

va = 25mm/s = 0,025m/s (theo điều 6.56 TCVN 33:2006) Khi đó:

280 p= 2 „ 00289 === =1156m?

00257 nƯớm

v, Xay dung bể trộn có tiết diện hình vuông có chiều dài mỗi cạnh là:

f 1156

Chọn chiều cao bảo vệ hạ, = 0,3m

Chiều cao toàn phần của bể là: h=h, +h„ +h,, = 1/71+1,2+0.3 = 3,27m

Thiết kế thu nước bằng máng vòng có lỗ ngập trong nước Nước chảy trong máng đến chỗ ống dẫn nước ra khỏi bể theo 2 hướng ngược chiều nhau nên lượng nước của máng thu nước là:

- Cầu tạo của giàn mưa gồm:

+ Hệ thống phân phối nước

+ Sàn tung

+ Cửa chớp

+ Hệ thống thu, thoát khí

+ Sàn và ống thu nước

2.3.1 Diện tích bỀ mặt giàn mưa:

- Diện tích đàn mưa được tính theo công thức:

Chọn kích thước mỗi ngăn của giàn mưa là: 2,2 x 1,2 (m)

Sử dụng sàn tung nước bằng các tắm inox có đục lỗ có d = 3mm, khoảng cách giữa các lỗ là 100mm

2.3.2 Chiều cao giàn mưa:

+ Thiết kế giản mưa có 4 sàn tung nước

+ Khoảng cách giữa các sàn tung là 0,7m

+ Chọn chiều cao ngăn thu nước là 0,3m

— Chiêu cao giàn mưa: H = 0,7 x 4 + 0,3 =3.1 m

2.3.3 Hệ thống ỗng phân phối nước:

- Laru lượng trên mỗi ngăn của giàn mưa:

_ 0, _ 0/0289 N4

= 0,0072(m? /s)

- Đường kính ống chính phân phối nước vào các ống nhánh trên giàn mưa với vận tốc nước chảy trong ống la v = 0,8 m/s ( Theo TCXD 33:2006/BXD quy định v = 0,8 + 1,2 m/s)

Ym j314x12 =9/Li3m

—>Chọn đường ông d = 175mm

- Đường kính ống dẫn nước thô lên trạm xử lý là:

_ ¿*9- l4 x0,0289

Vaxv 34x08 =0,215m

— Chon d = 250 mm

2.3.4 Xác định các chí tiêu sau khi làm thoáng:

- Độ kiềm sau khi làm thoáng:

Ki=K, 0,036 x C°w¿= 5,5 - 0,036 x 25 = 4,6 (mg/l)

Trong đó: Kạ là hàm lượng kiềm ban đầu của nước nguồn sau khi kiềm hóa (mgd/l)

Cire 14 ham lvgng sắt của nước ngudn (mg/l)

- Ham lượng CO; sau khi làm thoáng:

Cicox = Cox(1-a) + 1,6xC° rey

Trong d6: Cy 1a hàm lượng CO; ban đầu của nước nguồn (mg/l)

a là hiệu quả khử CO2 của công trinhg làm thoáng, (theo TCXD 33:2006, làm thoáng bằng giàn mưa a = 0,75 — 0,8), chọn a = 0,8

— Cicor = 25x(1-0,8) + 1,6x25 = 45 (mg/l)

- Độ pH sau khi làm thoáng: Với K; = 4,6 mg/l; Cicoz) = 45 mg/l; T = 27°C, P = 300 mg/l Tra biểu đồ hình 6-2 (TCXD33:3006) ta có pH = 7

~ Hàm lượng cặn sau khi làm thoáng được tính theo công thức:

Chai = Chạy + 1,92 x [Fe”*] + 0,25M + V (mg/l)

- Kiêm tra điêu kiện kiêm hoá nước sau khi làm thoáng: do nước sau khi làm thoáng

có pH >7, K¡ = 4,6 > 2 mgđl/1 nên không phải kiềm hóa nước trước khi keo tụ

2.4 Bễ lắng đứng

2.4.1 Cầu tạo và nguyên tắc làm việc của bễ

~ Theo chức năng làm việc, bẻ chia lam hai vùng là vùng lắng có dạng hình trụ hoặc hình hộp ở phía trên và vùng chứa nén cặn có dạng hình nón hoặc hình chóp ở phía dưới Cặn tích lũy ở vùng chứa nén cặn được thải ra ngoài theo chu kỳ bằng ống và

van xả cặn

Nguyên tắc làm việc: Nước chảy vào ống trung tâm ở giữa bẻ, rồi đi xuống dưới qua

bộ phận hãm làm triệt tiêu chuyển động xoáy rồi vào bế lắng Trong bế lắng đứng

nước chuyển động theo chiều từ dưới lên trên, cặn rơi từ trên xuống đay bể Nước đã

lắng trong được thu vào máng vòng bố trí xung quanh thành bê và được đưa sang bé

~ Q là lưu lượng nước tính toán = 104.2 (mỶ/h)

+ vụ: Tốc độ tính toán của dòng nước đi lên (mm/s) Tốc độ nảy không được lớn hơn

tốc độ lắng của cặn Tra bảng 6.9 - TCXD 33:2006 ta được v„ = 0,5 mm/s