Đồ án xử lý nước thiên nhiên

- So sánh với tiêu chuẩn chất lượng nước mặt, ta thấy nguồn nước nμy thuộc tieu chuẩn nguồn nước loại B có thể dùng lμm nguồn cấp nước cho các trạm xử lý nước cấp cho ăn uống vμ sinh hoạ

Trang 1

§å ¸n xö lý n−íc thiªn nhiªn GVHD: PGS.TS NguyÔn V¨n TÝn

thuyÕt minh

§å ¸n m«n häc xö lý n−íc thiªn nhiªn

-

PhÇn I Lùa chän d©y chuyÒn c«ng nghÖ

C¸c chØ tiªu chÊt l−îng n−íc nguån tr−íc khi xö lý:

Trang 2

∑ A-= [SO42-] +[Cl-] + [NO2-] + [NO3-] = 75 + 71 + 1,2 + 1 = 148,2 (mg/l)

⇒ P = 115,81 + 148,2 + 1,4.0,22 + 0,5.148 + 0,13.0,7

P = 338,409 (mg/l)

2 Hàm lượng CO 2 hoà tan

Lượng CO2 hoμ tan có trong nước nguồn phụ thuộc vμo P, t0, Ki, pH vμ được xác định

theo biểu đồ Langlier

Tra biểu đồ ta xác định được hμm lượng [CO2] hoμ tan lμ 8,5 (mg/l)

II.Đánh giá chất lượng nước nguồn

Trước tiên, cần kiểm tra độ chính xác của các chỉ tiêu cho trước:

- Độ kiềm toμn phần

KiTP = [OH-] + [HCO3-] + [CO32-] (mgđl/l)

Vì độ pH = 7,4 ⇒[OH-] rất nhỏ có thể coi bằng không

Mặt khác, pH = 7,4 < 8,4 ⇒ trong nước có CO2 vμ HCO3-, không tồn tại CO32- nên coi [CO32-] = 0

Trang 3

Đồ án xử lý nước thiên nhiên GVHD: PGS.TS Nguyễn Văn Tín

⇒ KiTP = 0 + 148/61 + 0 = 2,43 (mgđl/l)

- Độ cứng toμn phần:

CTP =

04,20

]2[Ca +

+

16,12

]2[Mg +

=

04,20

12,60

+

16,12

19,8

=

02,61

148

= 2,43 (mgđl/l) Như vậy ta thấy độ kiềm toμn phần bằng độ cứng Cacbonat

KiTP, CTP, Ck được xác định lμ đúng

- Đánh giá chất lượng nước nguồn

- So sánh với tiêu chuẩn chất lượng nước mặt, ta thấy nguồn nước nμy thuộc tieu chuẩn nguồn

nước loại B có thể dùng lμm nguồn cấp nước cho các trạm xử lý nước cấp cho ăn uống vμ sinh

hoạt

- So sánh các chỉ tiêu với tiêu chuẩn chất lượng nước cấp cho ăn uống vμ sinh hoạt, ta thấy các chỉ tiêu như độ mμu, độ oxy hoá, hμm lượng cặn lơ lửng, hμm lượng chì ,hμm lượng đồng ,độ cứng,

hμm lượng các hợp chất chứa Nitơ, H2S, chỉ số E.Coli lớn vμ cần phải được xử lý

- Nước nguồn có hμm lượng các hợp chất chứa Nitơ, H2S lớn

Cần tiến hμnh clo hoá sơ bộ trước khi đưa nước vμo công trình xử lý

- Độ oxihoá permanganate KMnO4 = 11 (mg/l) > 0,15.Fe2+ + 3 vì ta thấy rằng: 0,15.Fe2+ +3 = 0,15.0,22 + 3 = 3,033 (mg/l) nên phải khử nước thô bằng clo hoá sơ bộ trước

khi đưa vμo xử lý với liều lượng clo dùng để clo hoá sơ bộ tính theo công thức:

- Độ pH = 7,4 thuộc khoảng 6,5 đến 8,5 nên đạt tiêu chuẩn nước cấp cho sinh hoạt

- Hμm lượng cặn lơ lửng ở mức cao vượt quá yêu cầu cho phép nên phải dùng phèn nhôm

Al2(SO4)3 để keo tụ các cặn bẩn trong nước

Trang 4

- Hμm lượng đồng vμ chì vượt mức cho phép nên phải xử lý

- Các chỉ tiêu Na+, Ca2+, Mg2+ nằm trong giới hạn cho phép

- Chỉ số E.Coli = 980 (con/l)>TC lμ 0 (con/l) nên xử lý bằng Clo

- Công suất trạm Q = 15000 (m3/ngđ) ,Ta lựa chọn bể lắng ngang vμ bể lọc nhanh cho dây

chuyền công nghệ xử lý nước

- Do có dùng phèn vμ vôi nên trong dây chuyền công nghệ phải có thêm công trình trộn vμ

phản ứng Với trạm có công suất như trên ta dùng ngăn phản ứng vách ngăn ,có hình chữ nhật

trên mặt bằng xây kết hợp với bể lắng ngang vμ bể trộn đứng lμ hợp lý

III Sơ bộ chọn đây chuyền công nghệ

Các yếu tố ảnh hưởng đến việc lựa chọn dây chuyền công nghệ

- Loại nguồn nước vμ chất lượng nguồn nước

- Yêu cầu chất lượng nước của đối tượng sử dụng

So sánh chất lượng nước nguồn với yêu cầu cấp nước để có biện pháp xử lý

- Điều kiện kinh tế kỹ thuật

- Điều kiện địa phương

Từ những điều đã phân tích ở trên, sơ bộ ta chọn dây chuyền công nghệ xử lý nước mặt cho trạm

xử lý có công suất 15000m3/ngđ như sau:

bể chứa nước sạch

khử trùng clo sơ bộ

IV.Xác định liều luợng hoá chất sẽ đưa vào nước

1 Xác định lượng Clo hoá sơ bộ

- Lượng Clo để khử NH4+, NO2-:

Trang 5

LCl = 6NH4+ + 1,5NO2- +3 = 6.1,5 + 1,5.1,2 + 3 = 12,33 (mg/l)

- Lượng Clo để oxi hoá:

LCl = 0,5[O2] =0,5.6 = 3 (mg/l)

- Lượng Clo để khử H2S:

LCl = 0,47[H2S] =0,47.0,16 =0,0752 (mg/l) Vậy ∑LCl = 15,4052 (mg/l)

2 Xác định liều lượng phèn L p

- Loại phèn được sử dụng lμ phèn nhôm Al2(SO4)3 khô Đưa phèn vμo để xử lý nước đục vμ

độ mμu

- Liều lượng phèn để xử lý nước đục được xác định theo hμm lượng cặn lơ lửng

Tính toán với C = 800 (mg/l), tra bảng vμ chọn giá trị thích hợp ta được:

- Kiểm tra độ kiềm của nước theo yêu cầu keo tụ:

- Khi cho phèn vμo nước, pH của nước sẽ giảm Đối với phèn Al, giá trị pH thích hợp để quá

trình keo tụ xảy ra đạt hiệu quả từ 5,5 đến 7,5

- Giả sử, cần phải kiềm hoá nước để nâng pH lên giá trị phù hợp với yêu cầu xử lý thì lượng

kiềm được tính lμ

Lk = ek.(

p e

Lp, ep : Liều lượng vμ đương lượng phèn đưa vμo trong nước

Lp = 60 (mg/l)

ep ((Al2(SO4)3) = 57 (mgđl/l)

ek: Đương lượng kiềm, chọn chất kiềm hoá lμ CaO nên ek = 28 (mgđl/l)

Kio : Độ kiềm của nước nguồn, Kio = 2,43 (mgđl/l)

C: Nồng độ CaO trong sản phẩm sử dụng, C = 80%

0,5: Độ kiềm dự trữ

Trang 6

V Xác định các chỉ tiêu cơ bản của nước sau xử lý

Sau khi đưa phèn vμo trong nước mμ không cần kiềm hoá, nước sau xử lý có độ pH vμ Ki sẽ giảm còn CO2 vμ hμm lượng cặn lơ lửng sẽ tăng

Kio : Độ kiềm của nước nguồn, Kio = 2,43 (mgđl/l)

4 Xác định Độ ph ở trạng thái cân bằng bão hoà ( pH s )

- Độ ph ở trạng thái cân bằng bão hoμ pHs được xác định theo hμm số:

pHs = f1(to) - f2(Ca2+) -f3(K*

i) + f4(P) Trong đó ta có:

Trang 7

5 Kiểm ra độ ổn định của nước sau khi keo tụ

Cv

100

(mg/l) Trong đó: ev: Đương lượng vôi, ev =28 (mgđl/l)

β : Hệ số phụ thuộc pH* vμ I

Tra biểu đồ ta có β = 0,9

Ki* : Độ kiềm của nước sau xử lý

Cv : Độ tinh khiết của vôi, Cv = 80%

⇒ Lv = 28.1,1.1,38.

80

100 = 53,13 (mg/l)

L

+ 0,25M + Lv Trong đó:

K: Độ sạch của phèn Với phèn loại B, K = 1

⇒ Cmax* = 800+1

57

60+0,25.60+53,13 = 869,2 (mg/l)

⇒ Từ những tính toán trên và xét đến điều kiện kinh tế ta đi đến việc lựa chọn dây chuyền công nghệ xử lý nguồn nước mặt khai thác được như sau:

Trang 8

khử trùng phèn + vôi

Phần II

Tính toán các công trình trong dây chuyền

Việc tính toán các công trình cho dây chuyền công nghệ thiết kế trên.Lμ việc tính toán chi tiết từng công trình để ta có thể biết được khái quát kinh tế cụ thể hơn để có thể xây dựng được

1).Bể hoà phèn:

- Có nhiệm vụ hoμ tan phèn cục vμ lắng cặn bẩn.Trạm có công suất không lớn 2900 (m3/ngđ)

Dùng bể hoμ phèn khuấy trộn bằng cơ khí.Để hoμ tan phèn dạng hạt có kích thước nhỏ hơn 20mm

Bể xây dựng bằng gạch vμ có hình tròn Bể nμy vừa lμm nhiệm vụ hoμ tan phèn vừa lμm bể tiêu

Trang 9

3

625.10, 25.60

3,84( )10000.10.1

h

γ 1000

.

h

b

Lp n Q

+ bh : nồng độ dung dịch trong bể hoμ, bh=15%

+ γ :khối lượng riêng của dung dịch (ở đây lμ nước)

ắ Thiết kế chọn loại máy khuấy cho bể hoμ trộn phèn

- Số vòng quay của cánh quạt lấy n = 35 (vòng/phút)

- Chiều dμi cánh quạt tính từ trục quay lấy bằng l = 0,4.1 = 0,4 (m)

- Diện tích cánh quạt lấy bằng 0,4 m2

ρ : Trọng lượng thể tích của dung dịch được khuấy trộn ( Lấy ρ = 0,003794(kg/m3))

h : Chiều cao cánh quạt (Lấy h = 0,25 (m))

n : Số vòng quay của cánh quạt trong 1 giây (Lấy n = 0,58 (vòng))

d : Đường kính của vòng tròn do đầu cánh quạt tao ra khi quay (Lấy d = 2 (m))

z : Số cánh quạt trên trục máy khuấy (Lấy z = 4 (cánh))

η : Hệ số hữu ích của cơ cấu truyền động (Lấy η = 0,01 )

Vậy : N = 0,5

01,0

003794,

0

.0,25.0,583.24.4 = 0,59 (kW)

2).Bể pha chế dung dịch vôi sữa

- Bể pha dung dịch vôi có nhiệm vụ khuấy trộn đồng đều vôi đã tôi ở bể tôi thμnh sữa vôi để có

thể dễ dμng hoμ tan vμo nước ở trong bể trộn

Trang 10

625.10, 25.53,13

6,8( )10000.5.1

v

L n Q W

GÇu ®−a v«i tõ thïng t«i vμo

ChiÒu dμi toμn phÇn cña c¸nh c¸nh qu¹t lμ: 1,8 (m)

DiÖn tÝch c¸nh qu¹t ®−îc thiÕt kÕ lμ:

f = 0,15.6,8 = 1,02 (m2)

Trang 11

)( 10000

m G h P

T P Q F

o k kho

α

=

2 1

15000.60.45.1,3

23,93( )10000.100.2.1,1

800.100

0,13( / )7.24.3600

-Sử dụng thiết bị bơm định lượng bơm vôi sữa tỉ lệ với lưu lượng nước xử lý vμo bể hoμ trộn

Lượng vôi cần dùng cho một ngμy lμ:

4).Kho dự trữ hoá chất

- Kho dùng để dự trữ hoá chất đủ cho 1-2 tháng tiêu thụ

Diện tích sμn kho:

+ Q = 15000 m3/ngđ

+ P : liều lượng hoá chất tính toán (g/m3)

+ T : thời gian dự trữ hoá chất trong kho

T= 45 (ngμy) + α : hệ số kể đến diện tích đi lại vμ thao tác trong kho

α=1,3 + Pk: độ tinh khiết của hoá chất

+ h : chiều cao cho phép của lớp hoá chất

+ G0: Khôí lượng riêng của hoá chất, G0 = 1,1 (T/m3)

*Tính cho kho phèn:

*Tính cho kho vôi:

Trang 12

2 2

15000.53,13.45.1,3

35,32( )10000.80.1,5.1,1

- Thời gian nước lưu lại trong bể: t = 2’

- Số bể thiết kế: lấy N = 2 bể, mỗi bể có Q = 312,5 m3/h = 0,087 m3/s

W

m

- Chiều cao trước mặt nước đến đáy tấm che của bể (chiều cao bảo vệ), lấy h3=0,5 m

ắ Chiều cao toμn phần của bể:

Hb=h1+h2+h3=2,05+ 0,87+ 0,5 = 3,42 (m)

Tính kích thước máng thu nước :

- Vận tốc nước chảy vμo máng lấy v3 = 0,8 m/s

Trang 13

- Lưu lượng nước chảy qua máng Q = 0,087m3/s

3

0,087

0,110,8

L

B = = >5

- Chọn chiều cao vùng lắng H =1,8m, đảm bảo tỷ số 30

16,671,8

L

Trang 14

- Vận tốc dòng chảy ngang trong bể : v0 = 625

2.5.1,8

Q

ẻ v0<vS = 16,3 mm/s đảm bảo không xảy ra hiện tượng xói cặn

) Kiểm tra các chỉ số thủy lực của bể :

0,964.10 1, 05 1,31.10

ư

ư =7727<10000 + Chỉ số Froud :

0 (0,964.10 ) 9,81.1, 05

v

g R

ư

= =0,902.10-5 <10-5 Như vậy ta thấy kích thước bể tính toán như trên không đảm bảo điều kiện ổn định dòng, lμm giảm hiệu quả của quá trình lắng Để tăng chuẩn số Froud ta giảm chiều cao vùng lắng, chọn H=1,5m Ta có

- Vận tốc dòng chảy ngang trong bể : v0 = 625

1,157.10 0,94 1,31.10

Vậy kích thước mỗi bể được chọn lμ BxLxH = 5x30x1,5m kích thước nμy đảm bảo các điều

kiện thủy lực về dòng chảy, về điều kiện ổn định dòng vμ phù hợp với công suất thiết kế của nhμ máy

b) Tính toán tấm phân phối nước vào bể :

Để không gây ra hiện tượng ngắn dòng, không tạo ra các vùng nước chết vμ các vùng xoáy nhỏ lμm giảm hiệu quả lắng thì một điều kiện quan trọng cần được đặt ra lμ nước đi vμo bể lắng cần được phân phối đều trên toμn bộ mặt cắt ngang của bể Biện pháp hiệu quả nhất để tạo ra sự phân phối đều vận tốc lμ dùng các tấm phân phối khoan lỗ

- Tấm chắn đặt cách cửa phân phối nước vμo 1,5m

- Kích thước tấm chắn bằng kích thước ngang của bể BxH = 5x1,5m

- Để các bông cặn không bị phá vỡ, đường kính lỗ được chọn trong khoảng 0,075-0,2m, vμ vận tốc nước qua lỗ từ 0,2-0,3m/s Ta chọn đường kính lỗ d =10cm = 0,1m, vận tốc nước qua lỗ v=0,3m/s

- Tổng diện tích lỗ cần thiết trên mỗi tường chắn :

0,174

2 2.0,3

Q F v

- Tổng số lỗ cần thiết trên mỗi tấm chắn :

Trang 15

- Ta bố trí theo chiều H 4 hμng lỗ, khoảng cách giữa các hμng lấy 0,300m, theo chiều L bố trí

10 hμng lỗ với khoảng cách giữa các hμng lấy 0,455m, như vậy ta có tổng cộng 40 lỗ

) Đồng thời để tạo hiệu qủa cho việc phân phối đều nước vμo bể lắng thì mỗi bể ta bố trí 4 cửa lấy nước từ mương dẫn chung vμo

- Tổng chiều dμi máng cho mỗi bể lμ 20m

- Ta đặt mỗi bể 4 máng thu nước, mỗi máng dài 5 m

- Kiểm tra tải trọng thu nước trên 1m dμi mép máng :

Trang 16

h

= =6.10-4m, Î chiÒu cao mçi r¨ng lμ hR=4,49 cm, ta chän hR=5 cm

100

m¸ng thu nuíc

200

150

Trang 17

m N

t Q

- Hb: chiều cao bể Lấy Hb = 2 m

Với δ : chiều rộng của vách ngăn (tường bê tông cốt thép) Lấyδ = 0,15m

ặChiều rộng mỗi hμnh lang:

b = ( 1). 10, 4 (8 1).0,15 1,17( )

8

m n

- Bể lọc được tính toán với 2 chế độ lμm việc lμ bình thường vμ tăng cường

Dùng bể lọc nhanh 1 lớp vật liệu lọc lμ cát thạch anh với các thông số tính toán lấy theo

Trang 18

9 tốc độ làm việc ở chế độ tăng cường = 7 - 9,5 m/h

Lấy chiều dμy lớp vật liệu lọc hl= 1,3 (m)

Hệ thống phân phối nước lọc lμ hệ thống phân phối bằng chụp lọc loại đuôi dμi, có khe hở

Tổng diện tích phân phối lấy bằng 0,6% diện tích công tác của bể lọc (theo quy phạm là 0,6 ữ 1,0

%)

- Sơ bộ tính toán chu kỳ lọc:

Độ rỗng của lớp cát lọc lấy bằng 0.41

Chiều dμy lớp cát lọc lấy bằng 1.3 (m)

Khi đó thể tích chứa cặn của 1 m 3 cát lọc lμ:

V=

4

1 ì 0.41 ì 1 = 0.1025 (m 3 ) Trọng lượng cặn trong 1 m 3 vật liệu lọclμ:

Trọng lượng cặn chiếm 2,5% thể tích chứa cặn, tức lμ G = 25 kg/m3 ì 0,1025 m3= 2,56 (kg)

Tốc độ lọc ở chế độ lμm việc bình thường vlọc = 6,5 (m/h), lớp cát dμy 1.3 (m), mỗi khối cát 1 giờ

phải giữ lại được: 7 ì 10 = 70 (g) hay bằng 0.07 (kG)

Để đảm bảo chất lượng nước, chu kỳ lọc lμ:

Q

.

6 , 3

Trong đó:

Q: Công suất của TXL, Q = 15000 m3/ngđ

T :Thời gian lμm việc của 1 trạm trong một ngμy đêm , lấy T = 24h

vbt :Vận tốc lọc tính toán ở chế độ lμm việc bình thường (m/h)

a : Số lần rửa mỗi bể trong 1ngμy đêm ở chế độ lμm việc bình thường, lấy a = 2 lần

W :Cường độ rửa lọc (l/s_m2) d10 = 0,78 -0,8 Tra bảng 6.13 (TCXDVN 33:2006)

=> độ nở tương đối của vật liệu lọc lμ 30% Cường độ rửa bể lọc W = 14-16 (l/s_m2) Thời gian rửa bể t = 5-6 phút

W= 14(l/s_m2)

t1 :Thời gian rửa lọc (giờ) t1 = 6 phút = 0,1 giờ (TCXDVN 33:2006)

t2 :Thời gian ngừng bể lọc để rửa ,t2 = 0,35 giờ (TCXDVN 33:2006) →F = 15000

24 6,5 3,6 14 0,1 2 0,35 6,5x ư x x ư x x ≈102,5 (m2)

-Số bể lọc cần thiết:

Trang 19

N = 0,5 F = 0,5 102,5= 5(bể)

Để phù hợp ta chọn 6 bể lọc lμm việc.Như vậy tổng diện tích xây dựng các bể lọc lμ :105m2

*Kiểm tra lại tốc độ lọc tăng cường khi đóng một bể để rửa hoặc sửa chữa

vtc = vbt

1

66,5

*Chiều cao xây dựng bể lọc

Chiều cao xây dựng bể lọc được xác định theo công thức:

Hxd = hk + hS + hd + hl +hn + hBV

hđ :Chiều cao lớp sỏi đỡ (m).Lấy chiều dμy lớp đỡ cho các cỡ hạt d = 5 – 10 mm vμ

d = 2 – 5 mm bằng 150 mm mỗi lớp ặ hđ = 2 x 0,15 m = 0,3 m (rửa bằng gió nước kết hợp)

hv :Chiều dμy lớp vật liệu lọc hv = 1,3 m

hn :Chiều cao lớp nước trên lớp vật liệu lọc (m) Lấy hn=2m (quy phạm :hn ≥ 2 m) (TCXDVN 33:2006)

hBV = 0,5 (m)

h K : Chiều cao hầm phân phối nước: h K = 1 (m)

h S : Chiều dày sàn chụp lọc, h S = 0,1 (m)

60 60.4

Q N

Trang 20

- Chọn độ dốc đáy máng về phía máng tập trung i = 0,01

3

0,12251,57 1,5 ≈ 0,5 (m)

Trang 21

e

Hì

+ 0,3 (m) Trong đó:

- e : Độ trương nở của vật liệu lọc khi rửa, e = 30%

- H: Chiều cao lớp vật liệu lọc (m)

q

g + 0,2 (m)

Trong đó:

- qm : Lưu lượng nước chảy vμo máng tập trung nước; qm = 0,245 ( m 3 /s)

- A: Chiều rộng của máng tập trung lấy không nhỏ hơn 0,6m,

2

0,2459,81 0,6

- Đầu tiên, ngưng cấp nước vμo bể

- Khởi động máy sục khí nén, với cường độ 18 (l/s.m 2 ), cho khí nén sục trong vòng 1-2 phút

- Cung cấp nước rửa lọc với cường độ 2,5 (l/s.m 2 ), kết hợp với sục khí trong vòng 5 phút

- Kết thúc sục khí, rửa nước với cường độ 8 (l/s.m 2 ) trong vòng 5 phút

- Cung cấp nước vμo bể tiếp tục quá trình lọc vμ xả nước lọc đầu

Định dạng
Số trang	32
Dung lượng	426,23 KB