thiết kế trạm xử lý nước cấp công suất 150000 m3

Mục tiêu của quá trình trộn là đưa các phần tử hóa chất vào trạng thái phân tán đều trong môi trường nước khi phản ứng xảy ra, đồng thời tạo điều kiện phản ứng tốt nhất giữa chúng với cá

2 | h t t p : / / v i e t q u i z v n – V I E T Q U I Z v n

MỤC LỤC

TRÍCH YẾU 3

LỜI CẢM ƠN 4

NHẬN XÉT CỦA GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN 5

I VỊ TRÍ ĐỊA LÝ Error! Bookmark not defined

II HỆ SINH THÁI Error! Bookmark not defined

1) CẤU TRÚC HỆ SINH THÁI: Error! Bookmark not defined

2) CÁC THÀNH PHẦN SINH VẬT VÀ CẤU TRÚC DINH DƯỠNG CỦA HỆ SINH THÁI: Error!

Bookmark not defined

3) LƯỚI THỨC ĂN TRONG HỆ SINH THÁI: Error! Bookmark not defined

4) CÁC QUẦN XÃ ĐẶC TRƯNNG TRONG HỆ SINH THÁI RẠCH TRA Error! Bookmark not

defined

5) CÁC MỐI QUAN HỆ TRONG QUẦN XÃ: Error! Bookmark not defined

6) DÒNG NĂNG LƯỢNG TRONG HỆ SINH THÁI: Error! Bookmark not defined

7) CÁC CON ĐƯỜNG HOÀN LẠI VẬT CHẤT CHO TỰ NHIÊN Error! Bookmark not defined

III TÍCH CỰC VÀ TIÊU CỰC CỦA HỆ SINH THÁI: Error! Bookmark not defined

1) TÍCH CỰC CỦA SÔNG RẠCH TRA: Error! Bookmark not defined

2) TIÊU CỰC CỦA SÔNG RẠCH TRA: Error! Bookmark not defined

IV NHẬN XÉT VÀ ĐÁNH GIÁ CHUNG: Error! Bookmark not defined

V TÀI LIỆU THAM KHẢO: 40

3 | h t t p : / / v i e t q u i z v n – V I E T Q U I Z v n

TRÍCH YẾU

4 | h t t p : / / v i e t q u i z v n – V I E T Q U I Z v n

LỜI CẢM ƠN

Chúng em xin gởi lời cảm ơn chân thành đến khoa Khoa học và công nghệ trường đại học Hoa Sen đã tạo điều kiện thuận lợi cho chúng em học tập thực hiện tốt bài báo cáo này

Chúng em đã nhận được sự hỗ trợ và đóng góp rất nhiệt tình về mặt chuyên môn của thầy Tuân Chúng em xin gởi đến thầy lời cảm ơn chân thành và sâu sắc nhất

Nhóm sinh viên thực hiện

5 | h t t p : / / v i e t q u i z v n – V I E T Q U I Z v n

NHẬN XÉT CỦA GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN

6 | h t t p : / / v i e t q u i z v n – V I E T Q U I Z v n

Chương I: Nhiệm vụ thiết kế đồ án

Mục đích xử lý nước cấp:

Xử lý nước cấp là để cung cấp lượng nước có đầy đủ về mặt hóa học, vi trùng học

để thỏa mãn yêu cầu về ăn uống và sinh hoạt, dịch vụ, sản xuất công nghiệp và phục vụ các hoạt động cộng có sử dụng nước sạch Cung cấp nước có chất lượng tốt, không có chứa các chất vẩn đục gây ra mùi, màu, vị của nước Cung cấp đầy

đủ các thành phần khoáng chất cần thiết cho việc bảo vệ sức khỏe con người Nước sau khi xử lý thì phải thõa mãn tiêu chuẩn “ Tiêu chuẩn vệ sinh đối với chất lượng nước cấp cho ăn uống và sinh hoạt” ( bộ y tế số 1329/2002/BYT/QĐ ngày

18/4/2002)

Nội dung

Thiết kế hệ thống xử lý nước cấp từ nguồn nước mặt thành nước sử dụng cho ăn uống và sinh hoạt

Bảng 1: Tính chất nguồn nước mặt cần xử lý và chỉ tiêu

Chỉ số Đơn vị Nồng độ QCVN01:2009/BYT Đánh giá

Tại bể trộn cơ khí: cho vào chất keo rụ tạo bông và trợ keo tụ cao phân tử PAC và vôi nhằm ổn định pH Mục tiêu của quá trình trộn là đưa các phần tử hóa chất vào trạng thái phân tán đều trong môi trường nước khi phản ứng xảy ra, đồng thời tạo điều kiện phản ứng tốt nhất giữa chúng với các phần tử tham gia phản ứng Sau đó nước được chuyển qua bể keo tụ tạo bông Mục đích của bể phản ứng keo tụ tạo bông là tạo điều kiẹn thuận lợi nhất để keo tụ phân tán trong nước sau úa trình pha trộn và trộn với phèn

đã mất ổn định và có khả năng kết dinh với nhau, va chạm với nhau để tạo thành bông cặn có kích thước đủ lớn có thể lắng tring bể lắng

Nước từ bể keo tụ tạo bông qua bể lắng, tại đây các bông cặn lắng xuống đáy dưới tác dụng của trọng lực Lượng bùn ở bể lắng được đưa ra ngoài hồ chứ bùn Bùn này được lắng và nén lại sau đó đem đi xử lý, còn nước phí trên được chuyển trở lại vào bể lắng

Bể lắng ngang

Bể lọc nhanh

Sát trùng

Trạm cấp nước

Bể chứa

Lắng nước rửa lọc Nén bùn

Máy ép bùn

Nguồn

tiếp nhận

Bùn

Bể lắng đứng

Bể lọc nhanh

Sát trùng

Trạm cấp nước

Bể chứa

Lắng nước rửa lọc Nén bùn

Máy ép bùn

Nguồn

tiếp nhận

Bùn

9 | h t t p : / / v i e t q u i z v n – V I E T Q U I Z v n

Chương III: Tính toán các công trình đơn vị

1 Công trình thu nước

Công trình thu đặt ở long sông, buồng thu đặt ở sát bờ, các trạm bơm được tách riêng Trong trường hợp bờ sông có dốc thoải, lòng sông xa bờ ta bố trí trạm bơm xa nhau,

công trình thu đặt ở lòng sông, trạm bơm đặt ở trên bờ

Đầu họng thu đặt lưới chắn, mắt lưới 5 x 5 mm, bằng sợi dây đồng, đường kính 2 mm, khung thép hàn có thể tháo lắp dễ dàng để làm sạch và thay thế khi cần

Tốc độ chảy qua lưới v 0,6m/s để tránh hiện tượng kéo rác vào ống

Diện tích lưới chắn xác định theo công thức :

Trong đó:

Q :Lưu lượng cần thu Q=1,74

V :vận tốc qua lưới <0,6 m/s, nên chọn 0,5m/s

: khối lượng thể tích của nước , = 1000 kg/m3

: hiệu xuất của máy bơm, lấy = 80%

10 | h t t p : / / v i e t q u i z v n – V I E T Q U I Z v n

Trong khu bố trí 5 máy bớm cùng công xuất 86 kW, 4 hoạt động còn 1 bơm kia để dự phòng, 5 máy bơm mắc song song với nhau

1 5 %

Việc tăng nồng độ của dung dịch phèn sẽ làm giảm độ chính xác khi định lượng, vì vậy đầu tiên dùng các thùng hoà trộn để hoà trộn phèn có nồng độ cao, đồng thời để lắng bớt các cặn tạp chất không tan trong nước ở bể hoà tan, sau đó mới chuyển qua bể tiêu thụ để pha loãng nồng độ 1 5 % rồi định lượng vào nước

Tốc độ tan phèn cục ở trong nước tăng nhanh khi kich thước các cục phèn càng nhỏ , tăng cường độ tuần hoàn của nước ở bể hoà tan và tăng nhiệt độ của nước

Vì vậy để đảm bảo thời gian hoà trộn phèn phù hợp với yêu cầu của nhà máy quản lý

đề ra cho nhà máy của mính, thì cần phải đập nhỏ phèn trước khi cho vào bể trộn

Nhiệm vụ của bể hoà trộn là hoà tan phèn cục và lắng cặn bẩn Nồng độ dung dịch phèn trong bể hoà trộn thường không cao nhưng không vượt quá nồng độ bão hoà Theo TCXD – 33:1985 có thể lấy nồng độ dung dịch phèn trong bể hoà trộn trong khoảng 10 17 % Để hoà tan phèn trong bể có thể dùng không khí nén, máy khuấy hoặc bơm tuần hoàn

Nhưng đối với trường hợp này thì ta hoà trộn phèn bằng máy khuấy, bể xây bằng

bê tông cốt thép, bộ phận khuấy bao gồm: động cơ điện, bộ phận truyền động và cánh khoấy Để đơn giản hơn ta cho cánh khuấy kiểu phẳng

Ta chọn bể hoà trộn phèn dùng cánh khuấy kiểu phẳng có 02 cánh quạt Số vòng quay là 60 vòng/phút

Liều lượng phèn để xử lý nước đục theo bảng sau:

12 | h t t p : / / v i e t q u i z v n – V I E T Q U I Z v n

Đến 100 101-200 201-400 401-600 601-800 801-1000 1001-1400

25-35 30-45 40-60 45-70 55-80 60-90 65-105

Ứng với hàm lượng căn nước cần xử lý 80mg/l, chọn lượng phèn P = 30 mg/l Căn cứ vào độ màu của nước cần xử lý vào khoảng 45 Pt.Co, ta xác định được lượng phèn nhôm cần thiết để khử theo công thức

n : thời gian giữa hai lần hoà tan phèn, lấy n = 24 gờ

: liều lượng phèn dự tính cho vào nước (g/m3

)

: nồng độ dung dịch phèn trong thùng hoà trộn (%) Chọn = 10%(Theo TCXD – 33:1985 có thể lấy nồng độ dung dịch phèn trong bể hoà trộn trong khoảng 10 17 %)

: khối lượng riêng của dung dịch = 1 tấn/m3

Trong bài toán này loại phèn được sử dụng để làm chất keo tụ là phèn nhôm không chứa nước

Vậy dung tích bể hoà trộn phèn là :

Việc khuấy trộn được tiến hành trong bể trọn hình vuông với tỉ lệ lgiữa chiều cao

và chiều rộng là 2:1 Vậy ta chọn kích thước bể

13 | h t t p : / / v i e t q u i z v n – V I E T Q U I Z v n

Chọn chiều cao an toàn cho bể trộn phèn là :0,4 m ( theo tiêu chuẩn chọn chiều cao an toàn trong khoảng từ 0,3 m)

3.2.2 tính toán thiết bị khuấy trộn phèn

Bể được trộn bằng máy trộn cánh quạt, dung tich bể khuấy trộn được tính ở trên là = 45 m3

Bể được thiết kế hình vuông với tỉ lệ kích thước như sau:

a x b x h = 2,8 x 2,8 x 6 m

Chọn số vòng quay cánh quạt là 60 vòng/ phút ( quy phạm 40 vòng/phút) Chiều dài cánh quạt lấy bằng 0,45 bề ngang bể ( quy phạm 0,4 0,45b)

Vậy chiều dài toàn phần của cánh quạt là : 1,26

Diện tích mỗi cánh quạt thiết kế trung bình là 0,15 m2/cánh quạt/ 1 m 3 phèn trong bể:

Chiều rộng mỗi cánh quạt là :

Năng lượng khuấy trộn cần thiết:

Trong đó

K: hệ số cản của nước, phụ thuộc kiểu cánh khuấy k=1,08 với cánh khuấy kiểu phẳng hai cánh

P: khối lượng riêng của dung dịch, lấy P = 1000kg/m3

N: số vòng quay trong 1 giây, n = 60 vòng/phút = 1 vòng/s

đường kính cánh khuấy,

= 1,08 x 1000 x1 x 2,525 = 109756W Công suất động cơ;

P: trọng lượng riêng của dung dịch

N = 0,8 hệ số hữu ích với cơ cấu truyền động( hiệu suất)

2.2 Thiết Bị Pha Chế Vôi

Vôi được dùng để kiềm hoá nước, làm mềm nước hoặc ổn định nước Vôi cho vào nước có thể ở dạng vôi sữa hay bão hoà

14 | h t t p : / / v i e t q u i z v n – V I E T Q U I Z v n

Trước tiên vôi sống cần phải được đem tôi Bể vôi tôi thường có dung tích đủ cho 30-40 ngày tiêu thụ của nhà náy và được chia làm nhiều ngăn để tiện việc lau rữa Công thức xác định liều lượng chất kiềm hoá

Trong đó:

: hàm lượngchaất kiềm hoá (mg/L)

: hàm lượng phèn cần thiết dùng để keo tụ (mg/L), đã tính 30mg/l

: đương lượng của chất kiềm hoá và của phèn (mg/mgđl) ( trong trường hợp này sử dụng chất kiềm hoá là CaO nên ; và đối với chất keo tụ là

nên : độ kiềm nhỏ nhất của nước nguồn(mgđl/L) l: độ kiềm dự phòng (mgđl/L)

C: tỉ lệ chất kiềm hoá nguyên chất có trong sản phẩm sử dụng (%).( trường hợp này c = 80%)

N : Số giờ giữa hai lần pha vôi ( theo quy phạm là 6 12 giờ), lấy n = 12

: liều lượng vôi cho vào nước (mg/l)= 0,9 mg/l

: nồng độ vôi sữa (5%)

Tại trạm bố trí hai bể, một làm việc, một dự phòng

15 | h t t p : / / v i e t q u i z v n – V I E T Q U I Z v n

Dung dịch vôi 5% ở bể tiêu thụ định lượng đều với lưu lượng không đổi bằng cơm định lượng để đauw vào bể trộn đứng, tương tự thì ta cũng bố trí hai bơm định lượng

ở hai bể

Tính toán thiết bị khuấy trộn vôi sữa

Bể được khuấy trộn bằng máy trộn cánh quạt ; dung tích bể pha vôi dữa được tính toán ở trên là :

= 1,35m3

Bể được thiết kế hình tròn, đường kính của bể phải lớn bằng chiều cao công tác của bể d = h, chiều cao xây dựng của bể là h +0,4m( theo quy phạm chiều cao an toàn của bể lấy 0,3 0,5)

Vậy đường kính bể :

Chọn số vòng quay của cánh quạt là 60 vòng/phút( quy phạm 40 vòng/phút), chiều dài cánh quạt lấy bằng 0,45 đườn kính bể(quy phạm 0,4 0,45d)

Vậy chiều dài toàn phần của cánh quạt là 0,54 x 2 = 1,08m

Diện tích mỗi cánh quạt thiết kế 0,15 m2 cánh quạt/l m3 vôi sữa trong bể ( quy phạm = 0,1 0,2m2 )

Chiều rộng mỗi cánh quạt là :

Năng lượng khuấy trộn cần thiết:

K: hệ số cản của nước, phụ thuộc kiểu cánh khuấy k=1,08 với cánh khuấy kiểu phẳng hai cánh

P: khối lượng riêng của dung dịch, lấy P = 1000kg/m3

N: số vòng quay trong 1 giây, n = 60 vòng/phút = 1 vòng/s

đường kính cánh khuấy, Vậy p = 377W

16 | h t t p : / / v i e t q u i z v n – V I E T Q U I Z v n

Công suất động cơ:N =

17 | h t t p : / / v i e t q u i z v n – V I E T Q U I Z v n

3 Bể trộn cơ khí

So với lượng nước cần xử lý, lượng hóa chất sử dụng chỉ chiếm một phần tỷ lệ rất nhỏ Mặc khác phản ứng của chúng lại xảy ra rất nhanh sau khi tiếp xúc với nước Vì ậy cần phối trộn để phân phối nhanh và đều hóa chất sau khi chúng vào nước nhằm đạt hiệu quả

Chọn chiều cao bảo vệ Hbv = 0,3m

Vậy chiều cao của bể Hbể = 7 + 0,3 = 7,3m

 Năng lượng cần truyền vào máy P = G2Vµ

Trong đó : P: năng lượng tiêu hao tổng cộng (J/s)

G: gradient vận tốc (s-1) Chọn G = 800 s-1 µ: độ nhớt động học của nước (Ns/m2) Đối với nước ở 200C, µ = 0,001 Ns/m2

 P = G2Vµ = 8002

x 86,81 x 0,001 = 55558.4 (J/s)= 55,56 kW

18 | h t t p : / / v i e t q u i z v n – V I E T Q U I Z v n

Chọn hiệu suất động cơ Ƞ = 0,8

 Công suất động cơ Ptt = P/ Ƞ = 55,56 / 0,8 = 69,45 kW

 Số vòng quay của cánh khuấy

Năng lượng khuấy trộn cần thiết được tính theo công thức: P = Kρn3D5

 Số vòng quay của cánh khuấy n =

Với K là hệ số sức cản của nước, phụ thuộc vào kiểu cánh khuấy Ở đây ta chọn Tua bin

19 | h t t p : / / v i e t q u i z v n – V I E T Q U I Z v n

4 Bể Phản Ứng Tạo Bông Cặn Cơ Khí

Bể phản ứng cơ khí dùng năng lượng chuyển động của cánh khuấy trong nước để tạo

sự xáo trộn dòng chảy Cánh khuấy có dạng bản phẳng đặt đối xứng qua truc quay

Chọn thời gian lưu nước là 30 phút

Lưu lượng nước 150000 m3/ngày đêm

Thể tích bể: V= HRT x Q = 30 x 150000 / (24 x 60) = 3125m3

Chọn chiều cao bảo vệ Hbv =0,3m

 Htt = 6 + 0,3 = 6,3m

Theo chiều dài của bể chia bể làm 5 ngăn Mỗi ngăn chia thành 4 buồng

Kích thước chiều rộng và chiều cao của buồng là 4,2 x 4,2

Vậy tiết diện ngang của một ngăn f = h x b = 4,2 x 4,2 = 17,64 m2

Chiều dài bể : L = V/(n.f)

n: số ngăn phản ứng

L= 3125/(5 x 17,64) = 35,4

Chiều dài mỗi buồng: l = 9  L=36m

Các buồng được ngăn cách với nhau bằng các vách hướng dòng theo phương thẳng đứng

Dung tích mỗi buồng 4,2 x 4,2 x 9 = 158,76m3

Cấu tạo guồng khuấy gồm trục quay và 4 bản cánh khuấy đặt đối xứng qua trục, toàn

20 | h t t p : / / v i e t q u i z v n – V I E T Q U I Z v n

Chọn tốc độ quay của guồng khuấy: ở buồng đầu vk = 5 vòng/phút, buồng thứ 2 và thứ 3 là Vk = 4 vòng/phút, buồng cuối vk = 3 vòng/phút

Kiểm tra lại các chỉ tiêu khuấy trộn cơ bản:

 Ở buồng phản ứng đầu tiên

Tốc đọ chuyển động của các bản cánh khuấy so với nước :

23 | h t t p : / / v i e t q u i z v n – V I E T Q U I Z v n

= 8000: nồng độ trung bình của cặn đã nén chặt

Cmax = Cn +KP + 0,25M + v

Với Cn hàm lượng cặn nước nguồn = cặn lơ lững + cặn hòa tan = 80 + 250 = 330 mg/l

P : Liều lượng phèn cho vào nuớc dựa vào bảng sau

 P = 50

K: Hệ số tính chuyển trọng lượng thành cặn lắng trong bể lắng

K = 0,55 đối với phèn nhôm

K = 1 đối với phèn nhôm sản phẩm kỹ thuật

K= 0,8 đối với phèn sắt

 K = 1

M: độ màu của nước 45Pl-Co

v: liều lượng vôi kiềm hóa nước v= 0mg/l

Vậy Cmax = Cn + KP + 0,25M + v = 330 + 1 x 50 + 0,25 x 45 + 0 = 391,25mg/l

Chiều cao trung bình của vùng chứa nén cặn là:

24 | h t t p : / / v i e t q u i z v n – V I E T Q U I Z v n

Hcặn = Wc /fbể = 2370,3/4198,3 = 0,6m

Chiều cao trung bình của bể lắng: Hb = Ho + Hcặn = 3,5 + 0,6 =4,1m Chiều cao xây dựng bể tính cả chiều cao bảo vệ: H = 4,1 + 0,3 = 4,4m

Nhược điểm lớn nhất là tốc độ lọc nhỏ, khó cơ giới hóa và tự động hóa quá trình rửa lọc vì vậy quản lý bằng thủ công nặng nhọc Bể lọc chậm thường sử dụng cho các nhà máy có công suất đến 1000m3/ngày với hàm lượng cặn đến 50 mg/l, độ màu đến

50 độ

Bể lọc nhanh một lớp: là bể lọc nhanh một chiều, dòng nước lọc đi từ trên xuống,

có một lớp vật liệu lọc là cát thạch anh Bể lọc nhanh phổ thông thường được sử dụng trong dây chuyền xử lý nước mặt có dùng chất keo tụ hay trong dây chuyền xử lý nước ngầm

Bể lọc nhanh 2 lớp: có nguyên tắc làm việc giống bể lọc nhanh phổ thông nhưng

có 2 lớp vật liệu lọc là cát thạch anh và than angtraxit nhằm tăng tốc độ lọc và kéo dài chu kì làm việc của bể

Bể lọc sơ bộ: Bể lọc sơ bộ được sử dụng để làm sạch nước sơ bộ trước khi làm sạch triệt để trong bể lọc chậm và trong bể lọc nhanh trong sơ đồ làm sạch bằng lọc

hai bậc

Bể lọc áp lực: được ứng dụng trong dây chuyền xử lý nước mặt có dùng chất phản ứng khi hàm lượng cặn của nước nguồn lên đến 50mg/l, độ màu 80 độ với công suất trạm xử lý đến 3000 m3/ngày, hay dùng trong dây chuyền khử Fe khi dùng ezector thu khí với công suất nhỏ hơn 500 m3/ngày và dùng máy nén có công suất bất kì

Bể lọc tiếp xúc: Bể lọc tiếp xúc được sử dụng để làm sạch nước theo sơ đồ lọc một bậc Trong bể lọc tiếp xúc quá trình lọc xảy ra từ dưới lên trên

6.2 Bể lọc nhanh

Tổng diện tích bể lọc:

tb

tb aWt at V TV

Q F

2 1

6,

3 





Trong đó:

Q - Công suất hữu ích của trạm (m3/ngày) Q = 150000 m3/ ngđ

T - Thời gian làm việc của trạm trong một ngày đêm (h), chọn T = 24h