bài tập lớn môn quá trình thiết bị thủy lực

Phần I: Giới thiệu về nước 1.1 Nước là gì 4 1.2. Công dụng của nước 4 1.3. Các loại nguồn nước để cấp nước 5 1.4. Một số chỉ tiêu cần biết trong nước sạch ............................................................6 1.5. Thiết bị, dụng cụ trong sản xuất nước sạch .......................................................10 1.6. Sơ đồ sản xuất nước sạch ..................................................................................14 Phần 2: Các phương pháp lọc nước……………………………………………………………………15 2.1. Lọc nước bằng vật lý hay cơ học……………………………………………………………………15 2.2. Lọc và tiệt trùng bằng quang học………………………………………………………………….19 2.3. Lọc và tiệt trùng và hóa chất ……………………………………………………………………… 20 2.4. Trao đổi Ion………………………………………………………………………………………………….21 2.5. Tinh lọc thẩm thấu ngược…………………………………………………………………………….22 Phần 3: Tính toán thiết lắp đặt bơm ………………………………………………………………..24

Lời mở đầu

Với vị trí địa lý Việt Nam có bờ biển trải dài từ bắc xuống nam, vị trí địa líthuận lợi với địa hình nhiều sông ngòi, ao , hồ v.v…vì vậy nước là nguồn cungcấp dồi dào,phong phú được tạo bởi tự nhiên Vận dụng với ưu thế đó, nước tađang mở rộng đầu tư với những dây truyền hiện đại

Mỗi con người chúng ta nước không thể thiếu trong cuộc sống Nước thiênnhiên không chỉ sử dụng để cấp cho ăn uống, sinh hoạt mà còn sử dụng chonhiều mục đích khác như nông nghiệp, công nghiệp , giao thông, vận tải thủyđiện , Do đó nước sạch và vệ sinh môi trường là điều kiện tiên quyết trong cácbiện pháp phòng chống dịch bệnh , nâng cao sức khỏe cho cộng đồng , đồng thờiphản ánh nét văn hóa, trình độ văn minh của xã hội

Nước trong thiên nhiên được dùng làm các nguồn nước cung cấp cho ăn uốngsinh hoạt và công nghiệp thường có chất lượng rất khác nhau Các nguồn nướcngầm thì hàm lượng sắt và mangan thường vượt quá giới hạn cho phép Có thểnói,hầu hết các nguồn nước thiên nhiên đều không đáp ứng được yêu cầu chocác đối tượng dùng nước nên trước khi đưa vào sử dụng cần phải tiến hành xử lýchúng Chính vì vậy chúng tôi chọn đề tài :

“ Tính toán thiết kế ống dẫn , bể chứa nước , tính toán chiều cao hút, áp suất toànphần của bơm cho hệ thống nước sạch của nhà máy với năng suất 20m3/h ”nhằm để cung cấp nguồn nước sạch thiết yếu cho cuộc sống con người

MỤC LỤC



Lời mở đầu 1

Mục lục 2

Nhận xét của giáo viên 3

Phần I: Giới thiệu về nước

1.1 Nước là gì 4

1.2 Công dụng của nước 4

1.3 Các loại nguồn nước để cấp nước 5

1.4 Một số chỉ tiêu cần biết trong nước sạch 6

1.5 Thiết bị, dụng cụ trong sản xuất nước sạch 10

1.6 Sơ đồ sản xuất nước sạch 14

Phần 2: Các phương pháp lọc nước………15

2.1 Lọc nước bằng vật lý hay cơ học………15

2.2 Lọc và tiệt trùng bằng quang học……….19

2.3 Lọc và tiệt trùng và hóa chất ……… 20

2.4 Trao đổi Ion……….21

2.5 Tinh lọc thẩm thấu ngược……….22

Phần 3: Tính toán thiết lắp đặt bơm ……… 24

NHẬN XÉT CỦA GV:



Hải Dương, ngày… tháng… năm 2014 Giảng viên nhận xét

Phần I, Giới thiệu về nước

I.1 Nước là gì ?

Nước là một hợp chất hóa học của ôxy và hiđrô, có công thức hóa học làH2O Với các tính chất lí hóa đặc biệt (ví dụ như tính lưỡng cực, liên kết hiđrô vàtính bất thường của khối lượng riêng) nước là một chất rất quan trọng trong nhiềungành khoa học và trong đời sống 70% diện tích của Trái Đất được nước chephủ nhưng chỉ 0,3% tổng lượng nước trên Trái Đất nằm trong các nguồn có thểkhai thác dùng làm nước uống

I.2 Công dụng của nước

- Bạn có uống phải nước mỗi ngày?

Nhiều người chỉ biết rằng chúng ta cần phải uống nước khi chúng ta cảm thấykhát nước Nhưng bạn có nghĩ đến những gì nước làm lên gấp đôi cho cơ thểbạn? Bạn có biết rằng nước chiếm 70% trong cơ thể của một người lớn? Sự thật

là các bác sĩ khuyên chúng ta uống 8 ly nước mỗi ngày, nhưng nếu bạn khônguống đúng loại nước, nó có thể gây hại cho bạn!

Nước là một phần tất yếu của cuộc sống và nó không chỉ để giữ cho cơ thể chúng

ta chứa nước Hầu hết mọi người không biết rằng nước có chứa các tài sản kháccho bạn sống một cuộc sống khỏe mạnh

Vì vậy, có một số yếu tố của nước uống mà chúng ta cần phải xem xét:

Nước được cho là cung cấp chất dinh dưỡng thiết yếu và khoáng chất cần thiết đểnuôi sống cơ thể Ví dụ, canxi, magiê, kali và các nguyên tố mà các bác sĩkhuyên chúng ta hãy dùng - nước uống có canxi, magiê, kali và các nguyên tố có

thể được tìm thấy trong một số vùng trên trái đất nhưng không phải tất cả cácvùng đều có.

Nước sẽ giúp cân bằng các chất thải có tính axít trong cơ thể của bạn Hiểu mộtcách đơn giản, những mô cơ thể của chúng ta sản xuất ra chất thải đó là axíttrong tự nhiên Khi các chất thải tích lũy axít - bởi vì các chất ô nhiễm, chế độ ănuống hiện đại và stress - mô của chúng ta dần dần xấu đi Những bệnh mãn tínhnhư ung thư, viêm khớp, tiểu đường và loãng xương có liên quan đến điều kiệnaxít này Nước sẽ giúp cân bằng trạng thái có tính axít của chúng ta bằng kiềm Giống như một dòng suối tự nhiên, nước cần phải có các đặc tính chống oxy hóatrong cơ thể của bạn Oxy hóa thúc đẩy sự phân tích tế bào, trong khi những thựcphẩm có đặc tính chống oxy hóa lại ngăn chặn nó Bạn không cần bất cứ ai chobạn biết rằng bạn muốn có một cơ thể mà tạo ra các tế bào, không tiêu diệtchúng!

Nước trong cơ thể bạn nên được loại bỏ những chất gây ô nhiễm nước Nhiềungười bị sốc khi biết rằng có thể có trên 2000 chất gây ô nhiễm trong một vòinước thủy tinh thông thường

Nước trong cơ thể bạn nên giàu oxy Các chất thải của nhà máy, giao thông, dân

cư và thiệt hại của tầng ôzôn đã làm cho môi trường sống của chúng ta rất ônhiễm Vì vậy, các cửa hút nước giàu oxy rất cần thiết Những bộ não của chúng

ta đc tăng cường trí thông minh, làm tươi trẻ và làm trấn tĩnh hệ thần kinh

I.3 Các loại nguồn nước dùng để cấp nước

Trước khi đưa ra quy trình xử lý nước, lọc nước phù hợp chúng ta cần phânloại các loại nguồn nước dùng để cấp nước Theo tính chất của nước có thể phânra: nước ngọt, nước mặn, nước lợ, nước chua phèn, nước khoáng và nước mưa

1 Nước mặt: bao gồm các nguồn nước trong các ao, đầm, hồ chứa, sông suối Dokết hợp từ các dòng chảy trên bề mặt và thường xuyê tiếp xúc với không khí nêncác đặc trưng của nước mặt là:

- Chứa khí hòa tan đặc biệt là oxy

- Chứa nhiều chất rắn lơ lửng, riêng trường hợp nước chứa trong các ao đầm, hồ

do xảy ra quá trình lắng cặn nên chất rắn lơ lửng còn lại trong nước có nồng độtương đối thấp và chủ yếu ở dạng keo

- Có hàm lượng chất hữu cơ cao

- Có sự hiện diện của nhiều loại tảo

- Chứa nhiều vi sinh vật

2 Nước ngầm: được khai thác từ các tầng chứa nước dưới đất, chất lượng nướcngầm phụ thuộc vào thành phần khoáng hòa và cấu trúc địa tầng mà nước thấmqua Do vậy nước chảy qua các địa tầng chứa cát và granit thường có tính axit vàchứa ít chất khoáng Khi nước ngầm chảy qua địa tầng chứa đá vôi thì nướcthường có độ cứng và độ kiềm hydrocacbonat khá cao

Ngoài ra đặc trưng chung của nước ngầm là:

- Độ đục thấp

- Nhiệt độ và thành phần hóa học tương đối ổn định

- Không có oxy nhưng có thể chứa nhiều khí như: CO2, H2S

-Chứa nhiều khoáng chất hòa tan chủ yếu là sắt, mangan, canxi, magie, flo

- Không có hiện diện của vi sinh vật

3 Nước biển: Nước biển thường có độ mặn rất cao

Hàm lượng muối trong nước biển thay đổi tùy theo vị trí địa lý như: cửa sông, gần hay xa bờ, ngoài ra trong nước biển thường có nhiều chất lơ lửng, càng gần

bờ nồng độ càng tăng, chủ yếu là các phiêu sinh động thực vật

I.4 Một số chỉ tiêu cần biết trong nước sạch

( Theo nguồn tài liệu của vinawa)

Xét nghiệm nước là công việc cần làm để tìm ra những vấn đề của nguồn nước.Dựa trên kết quả xét nghiệm ta có thể dễ dàng chọn lựa công nghệ và thiết bị để

xử lý nước

Vinawa xin sơ lược các chỉ số trong bảng xét nghiệm như sau:

1 Mùi vị

- Nước giếng ngầm: mùi trứng thối là do có khí H2S, kết quả của quá trình phânhủy các chất hữu cơ trong lòng đất và hòa tan vào mạch nước ngầm Mùi tanhcủa sắt và mangan

- Nước mặt (sông, suối, ao hồ): mùi tanh của tảo là do sự xuất hiện của các loạitảo và vi sinh vật Trong trường hợp này nước thường có màu xanh

- Nước máy: mùi hóa chất khử trùng (clo) còn dư lại trong nước

Mùi vị khác lạ sẽ gây cảm giác khó chịu khi dùng nước Tuỳ theo loại mùi vị mà

có cách xử lý phù hợp như dùng hóa chất diệt tảo trong ao hồ, keo tụ lắng lọc,hấp phụ bằng than hoạt tính,…

2 Màu

- Màu vàng của hợp chất sắt và mangan.

- Màu xanh của tảo, hợp chất hữu cơ

Nước có độ màu cao thường gây khó chịu về mặt cảm quan Với các quy trình xử

lý như sục khí ozôn, clo hóa sơ bộ, keo tụ, lắng lọc có thể làm giảm độ màu củanước Cần lưu ý, khi nguồn nước có màu do hợp chất hữu cơ, việc sử dụng Clo

có thể tạo ra chất mới là trihalomethane có khả năng gây ung thư

3 pH

Nguồn nước có pH > 7 thường chứa nhiều ion nhóm carbonate và bicarbonate(do chảy qua nhiều tầng đất đá) Nguồn nước có pH < 7 thường chứa nhiều iongốc axit

Bằng chứng dễ thấy nhất liên quan giữa độ pH và sức khỏe của người sử dụng là

nó làm hỏng men răng pH của nước có liên quan đến tính ăn mòn thiết bị, đườngống dẫn nước và dụng cụ chứa nước Đặc biệt, trong môi trường pH thấp, khảnăng khử trùng của Clo sẽ mạnh hơn Tuy nhiên, khi pH > 8,5 nếu trong nước có

hợp chất hữu cơ thì việc khử trùng bằng Clo dễ tạo thành hợp chấttrihalomethane gây ung thư.

Theo tiêu chuẩn, pH của nước sử dụng cho sinh hoạt là 6,0 – 8,5 và của nướcuống là 6,5 – 8,5

5 Độ kiềm

Độ kiềm của nước là do các ion bicarbonate, carbonate và hydroxide tạo nên.Trong thành phần hóa học của nước, độ kiềm có liên quan đến các chỉ tiêu khácnhư pH, độ cứng và tổng hàm lượng khoáng Việc xác định độ kiềm của nướcgiúp cho việc định lượng hóa chất trong quá trình keo tụ, làm mềm nước cũngnhư xử lý chống ăn mòn

Hiện nay, không có bằng chứng cụ thể nào liên quan giữa độ kiềm và sức khỏecủa người sử dụng Thông thường, nước dùng cho ăn uống nên có độ kiềm thấphơn 100 mg/l

6 Độ cứng

Độ cứng là đại lượng đo tổng các cation đa hóa trị có trong nước, nhiều nhất làion canxi và magiê Nước mặt thường không có độ cứng cao như nước ngầm.Tùy theo độ cứng của nước người ta chia thành các loại sau:

- Độ cứng từ 0 – 50mg/l -> Nước mềm

Có thể khử độ cứng bằng phương pháp trao đổi ion.

7 Sắt

Do ion sắt hai dễ bị oxy hóa thành hydroxyt sắt ba, tự kết tủa và lắng nên sắt íttồn tại trong nguồn nước mặt Đối với nước ngầm, trong điều kiện thiếu khí, sắtthường tồn tại ở dạng ion Fe2+ và hoà tan trong nước Khi được làm thoáng, sắthai sẽ chuyển hóa thành sắt ba, xuất hiện kết tủa hydroxyt sắt ba có màu vàng, dễlắng Trong trường hợp nguồn nước có nhiều chất hữu cơ, sắt có thể tồn tại ởdạng keo (phức hữu cơ) rất khó xử lý Ngoài ra, nước có độ pH thấp sẽ gây hiệntượng ăn mòn đường ống và dụng cụ chứa, làm tăng hàm lượng sắt trong nước.Sắt không gây độc hại cho cơ thể Khi hàm lượng sắt cao sẽ làm cho nước có vịtanh, màu vàng, độ đục và độ màu tăng nên khó sử dụng Tiêu chuẩn nước uống

và nước sạch đều quy định hàm lượng sắt nhỏ hơn 0,5 mg/l

8 Asen (thạch tín)

Do thấm qua nhiều tầng địa chất khác nhau, nước ngầm thường chứa asen nhiềuhơn nước mặt Ngoài ra asen có mặt trong nguồn nước khi bị nhiễm nước thảicông nghiệp, thuốc trừ sâu.

Khi bị nhiễm asen, có khả năng gây ung thư da và phổi Tiêu chuẩn nước sạchquy định asen nhỏ hơn 0,05 mg/l Tiêu chuẩn nước uống quy định asen nhỏ hơn0,01 mg/l

11 Clorua

Nguồn nước có hàm lượng clorua cao thường do hiện tượng thẩm thấu từnước biển hoặc do ô nhiễm từ các lọai nước thải như mạ kẽm, khai thác dầu, sảnxuất giấy, sản xuất nước từ quy trình làm mềm

Clorua không gây hại cho sức khỏe Giới hạn tối đa của clorua được lựachọn theo hàm lượng natri trong nước, khi kết hợp với clorua sẽ gây vị mặn khóuống Tiêu chuẩn nước sạch quy định Clorua nhỏ hơn 300 mg/l Tiêu chuẩn nướcuống quy định Clorua nhỏ hơn 250 mg/l.

I.5 Thiết bị , dụng cụ trong sản xuất nước sạch :

1, Bể lọc, bể chứa, thùng cao vị :

Xây gạch , đổ bê tông thể tích chứa 500m3 ( 20m3/h )

2, Máy bơm : Các loại máy bơm

Người ta chia máy bơm ra nhiều loại dựa vào những đặc điểm như: nguyên lý tácđộng của cánh bơm vào dòng nước, dạng năng lượng làm chạy máy bơm, kết cấumáy bơm, mục đích bơm, loại chất lỏng cần bơm Trong đó thường dùng đặcđiểm thứ nhất để phân loại máy bơm; theo đặc điểm này máy bơm được chia làm

hai nhóm: Bơm động học và Bơm thể tích.

Nhóm 1: Bơm động học: Trong buồng công tác của máy bơm động học, chất

lỏng được nhận năng lượng liên tục từ cánh bơm truyền cho nó suốt từ cửa vàođến cửa ra của bơm Loại máy bơm này gồm có những bơm sau :

Bơm cánh quạt ( gồm bơm: li tâm, hướng trục, cánh chéo ): Trong loại máy bơm

này, các cánh quạt gắn trên bánh xe công tác

( BXCT ) sẽ truyền trực tiếp năng lượng lên chất lỏng để đẩy chất lỏng dịchchuyển Loại bơm này thường có lưu lượng lớn, cột áp thấp ( trong bơm nước gọi

cụ thể là cột nước ) và hiệu suất tương đối cao, do vậy thường được dùng trongnông nghiệp và các ngành cấp nước khác;

Bơm xoắn: Chất lỏng qua các rãnh BXCT của máy bơm sẽ nhận được năng

lượng để tạo dòng chảy xoắn và được đẩy khỏi cửa ra BXCT Người ta dùng máybơm này chủ yếu trong công tác hút nước hố thấm, tiêu nước, cứu hỏa ;

Bơm tia: Dùng một dòng tia chất lỏng hoặc dòng khí bên ngoài có động năng lớn

phun vào buồng công tác của bơm nhờ vậy hút và đẩy chất lỏng Loại bơm này

bơm được lưu lượng nhỏ, thường được dùng để hút nước giếng và dùng trong thicông;

Nhóm 2: Bơm thể tích: Nguyên lý làm việc của loại bơm này là thay đổi

có chu kỳ thể tích của buồng công tác truyền áp lực hút đẩy chất lỏng Bơm này

có những loại sau:

- Bơm pít tông: Pít tông chuyển động tịnh tiến qua lại có chu kỳ trong

buồng công tác để hút và đẩy chất lỏng Loại bơm này tạo được cột áp cao, lưulượng nhỏ nên trong nông nghiệp ít dùng, thường được dùng trong máy móccông nghiệp;

- Bơm rô to: Dùng cơ cấu bánh răng hoặc bánh vít, cánh trượt đặt ở chu

vi phần quay của bơm để đẩy chất lỏng Bơm này gồm có: bơm răng khía, bơm pít tông quay, bơm tấm trượt, bơm vít, bơm pít tông quay, bơm chân không vòng nước Bơm rô to có lưu lương nhỏ thường được dùng trong công nghiệp;

*Các thông số năng lượng chính và vùng sử dụng bơm

Thông số năng lượng chính của máy bơm là những số liệu chủ yếu biểu thị đặc tính cơ bản của máy bơm bao gồm: lưu lượng Q, cột nước H, công suất N, số vòng quay n và độ cao hút nước cho phép hs Những thông số này nhà máy chế tạo bơm đã ghi sẵn trên nhãn hiệu máy Sau đây là những thông số chính:

 lưu lượng Q

Lưu lượng là thể tích khối chất lỏng được máy bơm bơm lên trong một đơn vị thời gian Q ( l/s, m3/s, m3/ h ) Thể tích có thể là m3 hoặc lit, còn thời gian có thể tính là giây -thường đối với máy bơm lớn, hoặc giờ - thường dùng đối đối với máy bơm nhỏ hoặc thường dùng lưu lượng cho toàn trạm

 Công suất N

Trên nhãn hiệu máy bơm thường ghi công suất trục máy bơm

I.6 Sơ đồ sản xuất nước sạch :

Phần II, Các phương pháp sản xuất :

II.1- Phương pháp lọc nước bằng vật lý hay cơ học :

Nhằm mục đích loại trừ các tạp chất hữu cơ, chất bẩn và vi sinh trong nước, mộttrong những phương pháp đã có từ xưa là dùng than, cát và sỏi trong một bể lắnghay nhiều bể lắng lọc liên hoàn Phương pháp này còn được gọi là phương pháptạo lắng thật chậm, có khi còn dùng quạt thổi gió hay màn mưa nhân tạo đưa

O2 vào để lắng phèn, khử mùi và dần dần loại trừ các tạp chất lơ lửng trong nước.Thiết bị này thường được dùng ở các nhà máy cần lượng nước lớn hay các trạm

xử lý trung tâm, nhưng khá cồng kềnh và tạo dòng chảy chậm từ bể lắng sang bểsạch có khi kéo dài hàng trăm mét Đây là phương pháp xử lý nước rất cơ bản và

có giá thành thấp nhât Người ta đã đúc kết rằng, nếu làm đúng kỹ thuật bằngphương pháp lọc chậm này thì hàm lượng TOD (*) giảm trên 90% và lượng vikhuẩn cũng có thể được tiệt trừ nhờ màng sinh học tự nhiên đạt đến mức 95 -98% Chính vì thế mà nhiều trung tâm xử lý nước lớn trên thế giới vẫn còn ápdụng phương pháp này kết hợp với xử lý bằng Chlor và than hoạt tính trong côngđoạn sau (xem tài liệu phụ lục) Trên thực tế, mô hình này cho những khu vực cóhàm lượng phèn, tạp chất hữu cơ trong nước trong thời gian từ 21 ~ 45 ngày