Thuyết minh đồ án môn học xử lý nước thiên nhiên

Thuyết minh đồ án môn học xử lý nước thiên nhiên

thuyÕt minh

§å ¸n m«n häc xö lý níc thiªn nhiªn

-PhÇn I Lùa chän d©y chuyÒn c«ng nghÖ

C¸c chØ tiªu chÊt lîng níc nguån tríc khi xö lý:

SO42- = 52,7 mg/lSiO32- = 2,18 mg/l

 A-= [SiO42-] +[Cl-] + [NO2-] + [NO3-] = 52,7 + 49,7 + 0,1 + 0,4 = 102,9 (mg/l)

II Đánh giá chất lợng nớc nguồn

Trớc tiên, cần kiểm tra độ chính xác của các chỉ tiêu cho trớc:

- Độ kiềm toàn phần

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

Vì pH = 7,3  [OH-] rất nhỏ có thể coi = 0

Mặt khác, pH = 7,3< 8,4  trong nớc có CO2 và HCO3-, không có CO32- nên [CO32-]

16 , 80

+

16 , 12

16 , 12

= 5 (mgđl/l)

- Độ cứng Cacbonat:

Ck = [HCO61,023]= 61245,02=4,02 (mgđl/l)

KiTP, CTP, Ck đợc xác định đúng

 Đánh giá chất lợng nớc nguồn:

-So sánh với tiêu chuẩn chất lợng nớc mặt, ta thấy nguồn nớc này có thể dùng làm nguồn cấp nớc cho các trạm xử lý nớc cấp cho ăn uống và sinh hoạ.t

-So sánh các chỉ tiêu với tiêu chuẩn chất lợng nớc cấp cho ăn uống và sinh hoạt, ta thấy các chỉ tiêu nh độ màu, độ oxy hoá, hàm lợng cặn lơ lửng, độ cứng, hàm lợng cáchợp chất chứa nitơ, H2S, chỉ số E.Coli lớn và cần đợc xử lý

-Nớc nguồn có hàm lợng các hợp chất chứa nitơ, H2S lớn

Cần tiến hành clo hoá sơ bộ trớc khi đa nớc vào công trình xử lý

- Độ OH KMnO4 = 13 > 0,15 Fe2+ + 3(= 0,15*0,18+3=3,027) nên phải khử bằngClo

- Hàm lợng cặn và độ màu lớn hơn các chỉ tiêu chất lợng nớc cấp cho sinh hoạt nên phải làm trong nớc và khử màu bằng phèn

- Độ cứng toàn phần của nớc CTP= 5 mgđl/l = 5.2,8=14odH>CTPTC=12odH Tuy nhiên, khi cho phèn vào, độ cứng sẽ giảm nên không cần phải tính toán

- pH = 7,3 thuộc khoảng 6,5 đến 8,5 nên đạt tiêu chuẩn nớc cấp cho sinh hoạt

- Hàm lợng cặn lơ lửng lớn nên dùng phèn nhôm Al2(SO4)3 để keo tụ

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

- Chỉ số E.Coli = 920 con/l >TC(<20 con/l) nên xử lý bằng Clo

- Công suất trạm lớn Q = 36000 m3/ngđ nên dùng bể lắng ngang và bể lọc nhanh

để xử lý

- Do có dùng phèn nên trong DCCN phải có thêm công trình trộn và phản ứng Với trạm có công suất lớn ta dùng bể trộn đứng và bể phản ứng zíc zắc ngang

iii Sơ bộ chọn Dây chuyền công nghệ

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

- Loại nguồn nớc và chất lợng nguồn nớc

- Yêu cầu chất lợng nớc của đối tợng sử dụng

So sánh chất lợng nớc nguồn với yêu cầu cấp nớc để có biện pháp xử lý

- Điều kiện kinh tế kỹ thuật

- Điều kiện địa phơng

- Lợng Clo để oxi hoá:

LCl = 0,5[O2] =0,5.13 = 6,5 (mg/l)

- Lợng Clo để khử H2S:

LCl = 0,47[H2S] =0,47.0,23 =0,108 (mg/l)Vậy  LCl = 18,608mg/l

* Loại phèn sử dụng là phèn nhôm Al2(SO4)3 khô Đa phèn vào để xử lý nớc đục và độmàu

- Liều lợng phèn để xử lý nớc đục đợc xác định theo hàm lợng cặn lơ lửng:

Tính toán với C = 1500mg/l, tra bảng và nội suy ta đợc:

* Kiểm tra độ kiềm của nớc theo yêu cầu keo tụ:

Khi cho phèn vào nớc, pH giảm Đối với phèn Al, giá trị pH thích hợp để quá trìnhkeo tụ xảy ra đạt hiệu quả từ 5,5 đến 7,5

Giả sử, cần phải kiềm hoá nớc để nâng pH lên giá trị phù hợp với yêu cầu xử lý, ợng kiềm đợc tính:

l-Lk = ek*(

p e

Lp

- Kio + 0,5 )*

C

100 (mg/l)Trong đó:

Lp, lp : liều lợng và đơng lợng phèn đa vào trong nớc

Lp = 84,925 mg/l,

ep ((Al2(SO4)3) = 57 mgđl/l,

ek: đơng lợng kiềm, chọn chất kiềm hoá là CaO nên ek = 28 mgđl/l

Kio : độ kiềm của nớc nguồn, Kio = 4,02 mgđl/l

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

0,5: độ kiềm dự trữ

 Lk = 28(

57

925 , 84

- 4,02 +0,5)*

80

100

= -71,05<0

Nh vậy độ kiềm của nớc đảm bảo keo tụ, không cần phải kiềm hoá

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

Sau khi đa phèn vào trong nớc mà không cần kiềm hoá, nớc sau xử lý có pH, Ki giảm,

 : hệ số phụ thuộc pH* và I

Tra biểu đồ ta có  =0,4

Ki* : độ kiềm của nớc sau xử lý

Cv = độ tinh khiết của vôi, Cv = 80%

+ 0,25.50 + 35,42 = 1949,41 (mg/l)

ngang

B.lọc nhanh BCNSNớc nguồn

 1000

.

h b

Lp n Q

) ( 342 , 9 1 15 10000

925 , 84 11

342 ,

b W

) ( 20 7

15 342 ,

Ta lần lợt tính toán các công trình cho dây chuyền công nghệ thiết kế trên

1.Bể hoà phèn:

Có nhiệm vụ hoà tan phèn cục và lắng cặn bẩn Trạm có công suất khá lớn 36000 m3/ngđ

 Dùng bể hoà phèn khuấy trộn bằng cách sục khí nén

Bể xây dựng bằng gạch Sàn đỡ phèn gồm các thanh gỗ xếp cách nhau 10-15 mm, sàn

đỡ cách đáy bể 0,6 m Bên dới sàn đặt một dàn ống phân phối khí nén

+  :khối lợng riêng của dung dịch (ở đây là nớc)

+btt:nồng độ dung dịch trong bể tiêu thụ, btt=7%

Chọn hai bể tiêu thụ, kích thớc mỗi bể:

2,5x2,7x1,5=10,125 m3

2.BÓ pha chÕ dung dÞch v«i s÷a

H2: CÊu t¹o bÓ khu©ý trén v«i s÷a b»ng m¸y trén c¸nh qu¹t

(1) : C¸nh qu¹t

(2): Bé gi¶m tèc

(3): §éng c¬ ®iÖn

 

) ( 626 , 10 1

5 10000

42 , 35 10

m

) ( 4 , 2 4 626 , 10 4

925 , 84 36000 1000000

.

T L

Q p





) / ( 506 , 0 3600 24 7

100 3 , 3057

s l

) ( 10000

.

m G h P

T P Q F

o k kho





) ( 26 , 72 1

, 1 2 100 10000

3 , 1 40 925 , 84

v

v v

b

L n Q W

Dung tích bể pha với sữa xác định theo công thức:

Sử dụng thiết bị bơm vôi sữa tỉ lệ với lu lợng nớc xử lý

4.Kho dự trữ hoá chất

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

Diện tích sàn kho:

+Q=36000 m3/ngđ

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

+T: thời gian dự trữ hoá chất trong kho

T= 40 ngày+: hệ số kể đến diện tích đi lại và thao tác trong kho

=1,3+Pk: độ tinh khiết của hoá chất

+h: chiều cao cho phép của lớp hoá chất

+G0: Khôí lợng riêng của hoá chất, G0=1,15 T/m3

*Tính cho kho phèn:

) ( 232 , 50 1

, 1 5 , 1 80 10000

3 , 1 40 42 , 35

-Số bể thiết kế: lấy N=2 bể, mỗi bể có Q=0,2085 m3/s

-Thể tích bể:

) ( 25 2 60

2 1500

60

m N

t Q

-Diện tích đáy trên bể tính với vận tốc v1 = 25mm/s = 0,025m/s

) ( 34 , 8 025 , 0

2085 , 0

2085 ,

40 cot 2

435 , 0 888 , 2 2

cot 2

2

o

g g

b

a

h     

) ( 37

37 , 3 3

1 ) (

.

3

1

2 1 2

1 2

W

) ( 11 99

-Chiều cao trớc mặt nớc đến đáy tấm che của bể (chiều cao bảo vệ), lấy h3=0,4 m

 Chiều cao toàn phần của bể:

Hb=h1+h2+h3=1,68+3,37+0,4=5,45 (m)

3 u

Q

F  (m2) Trong đó:

o

v u

Từ L/h=15 tra tiêu chuẩn ta đợc hệ số K=10

Vậy vận tốc trung bình của chuyển động ngang: vtb=K.u0 = 10.0,55 = 5,5 (mm/s)

  =

30

5 , 5 55 , 0

55 , 0

 =1,5

Do vậy tổng diện tích mặt bằng:

F= 1 , 5

55 , 0 6 , 3

Tất cả đều tính với vận tốc v = 0,5m/s

Thiết kế 1 mơng phân phối và 1 máng phân phối ở 2 đầu bể ( 1 hệ thống để phân phốinớc vào, 1 hệ thống để thu nớc sau lắng)

 Chiều rộng tổng cộng của mơng và máng ở 2 đầu là 2m

B=

n h v

Q

tb 6

,

3 8 , 2 5 , 5 6 , 3

1136 N  B

F

m Kiểm tra lại tỉ số: L/HL = 42/2,8 = 15, đúng bằng tỉ số đã chọn Nh vậy chọn sơ bô là đúng

 Vậy, chiều rộng mỗi bể 9m Mỗi bể lắng chia làm 3 ngăn, mỗi ngăn cóchiều rộng là:b= 9/3 = 3 m Trong mỗi ngăn có các vách ngăn hớng dòng có đục lỗ,hàng lỗ cuối cùng lằm cao hơn mức cặn tính toán là 0,3 m (quy phạm 0,3-0,5) thì diệntích công tác của vách ngăn phân phối vào bể đặt cách đầu bể 1,5 m là:

Fn=b(HL-0,3)= 0,3.(2,8-0,3) =7,5 m2

Lu lợng nớc tính toán qua mỗi ngăn bể:

qn= 167

3 3

0463 , 0

0463 , 0

154 , 0

093 0

Wc=

tb

m C

Q T

.

) (

(m3) Trong đó:

T: chu kì xả cặn, T = 24h

Q: lu lợng nớc của 1 ngăn, Q = 1500/3 = 500 (m3/h)

Cmax: hàm lợng cặn lớn nhất trong nớc trớc khi vào bể, Cmax = 1949,41 (mg/l) m: hàm lợng cặn cho phép còn lại trong nớc sau khi ra khỏi bể lắng, m = 10(mg/l)

tb : nồng độ trung bình của cặn đã nén sau 24h, tb= 41000(g/m3)

Wc= 567 , 63

41000

) 10 41 , 1949 ( 500 24

Chiều cao bảo vệ của bể lấy là 0,4m

 Chiều cao xây dựng của bể

63 , 567 5 , 1



Hệ thống xả cặn làm bằng máng đục lỗ ở 2 bên và đặt theo trục mỗi ngăn Thờigian xả cặn quy định t = 8_10’ Tốc độ nớc chảy ở cuối máng không nhỏ hơn 1m/s

m N

t Q

20

Hb: chiÒu cao bÓ LÊy Hb = 2,5m

 Fb = 66 , 67 ( )

5 , 2

67 ,

m L

Víi  : chiÒu réng cña v¸ch ng¨n (têng bª t«ng cèt thÐp) LÊy = 0,15m

ChiÒu réng mçi hµnh lang:

8

15 , 0 ).

1 8 ( 9 ).

1 (

m n

n L

8 bể lọc nhanh trọng lực

Bể lọc đợc tính toán với 2 chế độ làm việc là bình thờng và tăng cờng

Dùng vật liệu lọc là cát thạch anh với các thông số tính toán:

 dmax = 1,6 (mm)

 dmin = 0,7 (mm)

 dtơng đơng =0,8 1,0 (mm)

Hệ số dãn nở tơng đối e = 20%, hệ số không đồng nhất k = 2,0

Chiều dày lớp vật liệu lọc = 1,2 (m)

Hệ thống phân phối nớc lọc là hệ thống phân phối trở lực lớn bằng chụp lọc đầu có

khe hở Tổng diện tích phân phối lấy bằng 0,8% diện tích công tác của bể lọc (theo

T

Q

.

6 , 3  1 2 Trong đó:

W :Cờng độ rửa lọc (l/s_m2).Tra bảng :W = 8 (l/s_m2)

t1 :Thời gian rửa lọc (giờ) t1 = 6 ' = 0,1 giờ

t2 :Thời gian ngừng bể lọc để rửa ,t2 = 0,35 giờ F = 24.7 3,636000.8.0,1 2.0,35.7

8 7

 DiÖn tÝch 1 bÓ läc lµ : f = F/N = 224,69/8 =29 m2

Chän kÝch thíc bÓ lµ : L x B = 5,4X5,4m = 29,16m2

KÝch thíc 1 bÓ läc

Chiều cao toàn phần của bể lọc nhanh :

H = hđ + hv + hn + hp (m)

Trong đó:

hđ :Chiều cao lớp sỏi đỡ (m).Tra bảng hđ = 0,3 m (rửa bằng gió nớc kết hợp)

hv :Chiều dày lớp vật liệu lọc hv = 1,2 m

hn :Chiều cao lớp nớc trên lớp vật liệu lọc (m):hn  2 m.Lấy hn=2m

hP :Chiều cao phụ kể đến việc dâng nớc khi đóng 1 bể để rửa

hP = 0,5m H = 0,3 + 1,2 + 2 + 0,5 = 4 m

a Tính toán máng thu n ớc rửa lọc gió n ớc kết hợp

Chọn độ dốc đáy máng theo chiều nớc chảy i = 0,01

Mỗi bể bố trí 3 máng thu

Khoảng cách giữa các tâm máng là 1,8 (m) < 2,2 (m)

Khoảng cách từ tâm máng đến tờng là 0,9 (m) < 1,5 (m)

- K: hệ số phụ thuộc vào hình dạng của máng, với máng có tiết diện đáy hình

tam giác ta lấy K = 2,1

 Bm= 2,1  

5

3 2

1,5 1,57

=

2

0,41,5 

Kiểm tra khoảng cách từ bề mặt lớp vật liệu lọc tới mép trên của máng thu nớc đợcxác định theo công thức:

h = 100

+ 0,25 (m) = 0,49 (m)

Theo quy phạm, khoảng cách giữa đáy dới cùng của máng dẫn nớc rửa phải nằm

cao hơn lớp vật liệu lọc tối thiểu là 0,07 (m).

Chiều cao toàn phần của máng thu nớc rửa là: Hm = 0,6 (m) Vì máng dốc về phía máng tập trung 0,01, máng dài 5,4 (m) nên chiều cao máng ở phía máng tập trung là:

Máng thu kiểu đáy hình tam giác.

Khoảng cách từ đáy máng thu tới đáy mơng tập trung nớc đợc xác định theo công

thức sau:

hm = 1,75 3

m 2 m 2

B g

0,7 9,81

0,23328

 + 0,2 (m)

 hm = 0,59 (m) Chọn vận tốc nớc chảy trong mơng khi rửa lọc là 0,8 (m /s)

Tiết diện ớt của mơng khi rửa là:

b Tính toán hệ thống rửa lọc

Bể đợc sử dụng hệ thống phân phối nớc trở lực lớn là sàn chụp lọc Rửa lọc bằnggió và nớc kết hợp

Quy trình rửa bể:

Đầu tiên, ngng cấp nớc vào bể

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

phút

Cung cấp nớc rửa lọc với cờng độ 2,5 (l/s.m 2 ), kết hợp với sục khí trong vòng 5

phút

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

Cung cấp nớc vào bể tiếp tục quá trình lọc và xả nớc lọc đầu

 Tính toán số chụp lọc

Sử dụng loại chụp lọc đuôi dài, loại chụp lọc này có khe rộng 1 (mm)

Sơ bộ chọn 50 chụp lọc trên 1 (m 2 ) sàn công tác, tổng số chụp lọc trong một bể là:

N = 50 F1b = 50 29,16 = 1458 (cái)

Bố trí 40 hàng chụp lọc, mỗi hàng 40 cái tổng cộng 1600 cái

Sau pha rửa gió nớc đồng thời, cờng độ rửa nớc thuần tuý là W = 8 (l/s.m 2 )

Lu lợng nớc đi qua một chụp lọc là: q =

N

W

= 50

Diện tích khe hở của một chụp lọc là: f1 khe =

f

q = -4

10



 1,07

1,6 10-4

= 1,5 (m/s) đảm bảo theo quy phạm.

Vậy chọn 50 chụp lọc trong 1m2 bể, khoảng cách giữa tâm các chụp lọc theo chiều

ngang và chiều dọc bể đều là 13,17 (cm).

Tổn thất qua hệ thống phân phối bằng chụp lọc là:

Vận tốc của gió trong ống là: V = 20 (m/s) (quy phạm là 15  20 m/s)

 Lu lợng gió cung cấp cho một bể là:

0,525 4





= 0,183 (m)

Chọn ống dẫn gió có đờng kính là: 200mm

Đờng ống thu nớc sạch tới bể chứa :

Sử dụng 2 đờng ống thu nớc từ 4 bể lọc về bể chứa Đờng ống đợc đặt ở trên caotrong khối bể lọc và xuống thấp khi ra khỏi khối bể lọc

ống từ một bể ra ống thu nớc sạch chung tải 1 lu lợng là 52,08l/s

chọn đờng kính ống 250mm

Đờng ống chung sẽ nhận lu lợng tăng dần, do đó đờng kính ống cũng tăng dần

Cụ thể: tại bể lọc đầu tiên, ống tải lu lợng 1 bể = 52,08l/s  chọn đờng kính250mm

đến bể lọc thứ 2, ống nhận lu lợng = 52,08.2 = 104,16l/s  chọn đờngkính 300mm

đến bể lọc thứ 3, ống nhận lu lợng = 52,08.3 = 156,24l/s  chọn đờngkính 400mm

đến bể lọc thứ 4, ống nhận lu lợng = 52,08.4 = 208,32l/s  chọn đờngkính 450mm

Đờng ống xả kiệt

Lấy đờng kính ống là D100 (mm).

Đờng ống xả rửa lọc

Lợng nớc xả chính bằng lợng nớc cấp cho rửa lọc Qxả = 233,28l/s

Lấy đờng kính ống bằng đờng kính ống cấp nớc rửa lọc là D450 (mm).

c tính toán tổng tổn thấ t áp lực khi rửa bể lọc

Tổng tổn thất qua sàn chụp lọc

Theo tính toán ở trên là: 0,459 (m)

Tổng tổn thất qua lớp vật liệu đỡ

-hdd: Tổn thất trên chiều dài ống từ trạm bơm nớc rửa đến bể chứa Sơ bộ chọn

bằng 100 (m) Theo tính toán ở trên ta có lu lợng nớc chảy trong ống qr

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

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

h đ : Chiều cao lớp vật liệu đỡ; h đ =0,3 (m)

h l : Chiều cao lớp vật liệu lọc; h l = 1,2 (m) Hm : Khoảng cách từ mép dới của máng phân phối đến lớp vật liệu

e Chiều cao xây dựng bể lọc

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

Sµn chôp läc

760

HÇm thu n íc

- Dùng bình Clo lỏng có dung tích 500 (l) ,năng suất bốc hơi của Clo là

S = 5 kg/h_m2 trong điều kiện bình thờng

- Số lợng bình làm việc đồng thời là :

5

412 , 32

Phần Iii Tính toán cao trình công nghệ

-Từ cốt mặt đất tại bể lọc = 0, chiều cao toàn bộ bể lọc = 5,1m Mực nớc trong

bể cách thành trên bể 0,5m  Cốt mực nớc cao nhất trong bể lọc:

Z2 = 5,1 - 0,5 = 4,6m

2 - Bể chứa nớc sạch:

Mực nớc cao nhất trong bể chứa nớc sạch:

Z1 = Z2 - hốngB.lọc-BC - hB.lọcTrong đó :

Z1 :Cốt mực nớc cao nhất trong bể chứa nớc sạch

hốngB.lọc-BC :Tổn thất áp lực trên đờng ống dẫn từ bể lọc đến bể chứa nớcsạch Có thể lấy sơ bộ hốngB.lọc-BC = 1m

hB.lọc :Tổn thất áp lực trong nội bộ bể lọc hB.lọc = 2,5mVậy

Z1 = 4,6- 1- 2,5 = 1,1 m

3- Bể lắng ngang:

- Mực nớc cao nhất trong bể lắng ngang là :

Z3 = Z2 + hốngB.lắng-B.lọc + hB.lắngTrong đó :

hốngB.lắng-B.lọc :Tổn thất áp lực trên đờng ống dẫn từ bể lắng đến bể lọc Lấy sơ bộ hốngB.lắng-B.lọc = 0,7m (quy phạm 0,5  1m)

hB.lắng :Tổn thất áp lực trong nội bộ bể lắng

hB.lắng = 0,6mVậy Z3 = 4,6+ 0,7 + 0,6 = 5,9m

4 - Bể phản ứng zíc zắc ngang:

- Cốt mực nớc cao nhất trong bể phản ứng là

Z4 = Z3 + hốngB.p-B.lắng + hPTrong đó :

hốngB.p-B.lắng :Tổn thất áp lực trên đờng ống dẫn từ bể phản ứng đến bể lắng Vì bể phản ứng lion với bể lắng nên hốngB.p-B.lắng = 0m

hP :Tæn thÊt ¸p lùc trong néi bé bÓ ph¶n øng hP = 0,4m

Phần IV Tính toán mặt bằng trạm xử lí

*Một gian chứa Cloratơ có diện tích :f1 = 27m2

*Một gian chứa bình Clo lỏng có diện tích :f2 = 28 m2

- Lấy theo quy phạm S = 30m2.Kích thớc là (6 x 5)m

Mặt bằng quy hoạch trạm xử lí đợc thể hiện trên hình vẽ

8 Phòng thí nghiệm hoá nớc

Diện tích 42m2 Kích thớc là (6 x 7)m