ĐỀ CƯƠNG ÔN TẬP TỐT NGHIỆP IK

Kiến thức chuyên ngành 8.1 Công nghệ xử lý nước Tính toán các công trình xử lý nước cấp : giàn mưa, thùng quạt gió, bể lắng , bể lọc. Giàn mưa Diện tích mặt bằng giàn mưa: F = Qqn (m2 ) Trong đó: F: diện tích mặt bằng giàn mưa. Q: lưu lượng nước xử lý ( m3h). qn: cường độ phun mưa m3 m2.h Diện tích mặt bằng 1 ngăn giàn mưa: f = FN ( m2 ) N: Số ngăn . Tổng diện tích bề mặt tiếp xúc: Ftx = G(K.∆Ctb) ( m2) Trong đó: G: Lượng CO2 tự do cần khử ( kgh) K: Hệ khử khí lấy ∆Ctb: Lực động trung bình của quá trình khử khí ( kgm3). ∆Ctb = (CmaxCt)(2300.lg CmaxCt) (kgm3) Trong đó Cmax = 1,64 Fe2+ + Cđ (mgl) Lượng CO2 tự do cần lấy đi: G = (Cl.Q)1000 = (kgh) Trong đó: Q: Công suất trạm xử lý ( m3h ). Cl: Lượng CO2 tự do đơn vị lấy đi khỏi nước để tăng độ PH lên 7,5: Cl = 1,64Fe2+ + ( Cđ – Ct ) (mgl) Trong đó Fe2+ : Hàm lượng sắt có trong nước nguồn. 1,64: Lượng CO2 tự do tách ra khi thủy phân 1 mg Fe của nguồn nước (mgl) Cđ: Hàm lượng CO2 tự do ban đầu trong nước ngầm (mgl). Ct: Nồng độ CO2 ứng với PH = 7,5 và độ kiềm của nguồn Ct = Cbđ . . (mgl)  hệ số kể đến hàm lượng muối hòa tan trong nước. (mgl)  hệ số kể đến nhiệt độ của nước lấy. Khối tích lớp vật liệu tiếp xúc: W = Ftxftx (m3) Trong đó: ftx : Diện tích bề mặt tiếp xúc của lớp vật liệu tiết xúc Chiều cao tổng cộng lớp vật liệu tiếp xúc trong giàn mưa: Htx = WF m Lượng nước lên mỗi ngăn của giàn mưa. q = QN m3h hoặc ls

ĐỀ CƯƠNG ÔN TẬP TỐT NGHIỆP IK

Kiến thức chuyên ngành

8.1 Công nghệ xử lý nước

1.Tính toán các công trình xử lý nước cấp : giàn mưa, thùng quạt gió, bể lắng , bể lọc.

1.1. Giàn mưa

− Diện tích mặt bằng giàn mưa:

F = (m2 ) Trong đó:

F: diện tích mặt bằng giàn mưa

Q: lưu lượng nước xử lý ( m3/h)

qn: cường độ phun mưa m3/ m2.h

− Diện tích mặt bằng 1 ngăn giàn mưa:

f = ( m2 )

N: Số ngăn

− Tổng diện tích bề mặt tiếp xúc:

Ftx = ( m2)

Trong đó:

G: Lượng CO2 tự do cần khử ( kg/h)

K: Hệ khử khí lấy

Ctb: Lực động trung bình của quá trình khử khí ( kg/m3)

Ctb = (kg/m3)

Trong đó

Cmax = 1,64 Fe2+ + Cđ (mg/l)

Lượng CO2 tự do cần lấy đi: G = =(kg/h)

Trong đó:

Q: Công suất trạm xử lý ( m3/h )

Cl: Lượng CO2 tự do đơn vị lấy đi khỏi nước để tăng độ PH lên 7,5:

Cl = 1,64Fe2+ + ( Cđ – Ct ) (mg/l)

Trong đó

Fe2+ : Hàm lượng sắt có trong nước nguồn

1,64: Lượng CO2 tự do tách ra khi thủy phân 1 mg Fe của nguồn nước (mg/l)

Cđ: Hàm lượng CO2 tự do ban đầu trong nước ngầm (mg/l)

Ct: Nồng độ CO2 ứng với PH = 7,5 và độ kiềm của nguồn

Ct = Cbđ β γ (mg/l)

β hệ số kể đến hàm lượng muối hòa tan trong nước (mg/l)

γ hệ số kể đến nhiệt độ của nước lấy

− Khối tích lớp vật liệu tiếp xúc:

W = (m3)

Trong đó:

ftx : Diện tích bề mặt tiếp xúc của lớp vật liệu tiết xúc

− Chiều cao tổng cộng lớp vật liệu tiếp xúc trong giàn mưa:

Htx = m

− Lượng nước lên mỗi ngăn của giàn mưa

q = m3/h hoặc l/s

1.2. Thùng quạt gió

−Diện tích thùng quạt gió được xác định

F = (m2 ) hoặc f = ( m2 )

Trong đó :

Q: là công suất trạm xử lý m3/h f: Diện tích 1 thùng quạt gió m2

qm: cường độ mưa m3/ m2-h

+ Khi dùng vật liệu tiếp xúc gỗ tre: q m = 40 – 50 m 3 / m 2 -h

+ Khi dùng vật liệu tiếp xúc rasiga: qm = 60 - 90 m 3 / m 2 -h

− Đường kính thùng có thể xác định:

D = m

− Chiều cao toàn bộ tung gió: H= Hnt + Hvltx + Hfm (m)

Trong đó:

Hnt: chiều cao ngăn thu nước ở đáy thùng, tối thiểu 0,5m

Hfn: chiều cao phun nước mưa lên vật liệu tiếp xúc, tối thiểu 1m

1.3. Bể lắng

Bể lắng ngang: ( theo Nguyễn Lan Phương )

Sử dụng cho trạm xử lý có Q>3000 m3/ngđcho trạm xử lý có dùng phèn và trạm bất kỳ đối với không dùng phèn

− Diện tích mặt bằng của bể:

Trong đó:

Q : công suất trạm xử lý m3/h

U0 : tốc độ lắng của hạt cặn mm/s

α : hệ số kể đến sự ảnh hưởng của dòng chảy rối

Trong đó :

Vtb là tốc độ trung bình của dòng chảy theo phương ngang

Vtb= K.U0 (m/s) Với K là hệ số phụ thuộc vào chiều dài L và chiều cao vùng lắng H0

Chú ý : ban đầu giả thiết tỷ lệ L/H0 sau đó kiểm tra lại

− Chiều rộng bể lắng ngang:

( m) Trong đó :

H0 là chiều cao vùng lắng H0=2.5-4.5m

N là số bể

− Chiều dài bể: L=

Bể lắng đứng: ( theo Nguyễn Lan Phương )

− Diện tích mặt bằng bể:

Trong đó:

β là hệ số sử dụng dung tích bể phụ thuộc vào đg kính D và chiều cao lắng H của bể

Chiều cao lắng H= 2.6-50 m

Q là lưu lượng tinhs toán của trạm: m3/h

v: tốc độ chuyển động của dòng nước đi lên mm/s tốc độ này lấy bằng tốc độ lắng U0 của hạt cặn

n là số bể

Ff diện tích mặt bằng phần phản ứng (m2)

Đặc điểm của nước

U0 mm/s

Nước ít đục ( hàm lượng cặn C0< 50mg/l) 0.35-045

Nước đục vừa ( hàm lượng cặn C0< 50- 250mg/l) 0.45-0.5

Nước đục ( hàm lượng cặn C0= 250-2500mg/l) 0.5-0.6

3. Xử lý nước mặt không dùng phèn 0.12-0.15

− Đường kính bể:

D= (m)

− Phần nén cặn:

Wc= 1/3.h1(F1+F2+ m3

= ) Trong đó :

h1 là chiều cao vùng lắng cặn

D là dg kính mặt trên (m)

d là đg kính đáy dưới (m)

Bể lắng li tâm ( theo Nguyễn Lan Phương )

−Diện tích mặt bằng của bể

F=

Trong đó :

Q lưu lượng nước tính bằng m3/h

U0: tốc độ lắng mm/s xác định bằng thực nghiệm U0= 0.4-1.5 mm/s

f là diện tích vùng xoáy của bể lắng m2

f= m2

Trong đó :

rx là bán kính vùng xoáy

rx= rp+ 1 (m)

rp là bán kính ngăn phân phối nước hình trụ rp= 2-4 m( trị số lớn dùng cho công suốt Q>=12000m3/ngd

− Bán kính bể R=

− Chiêu cao bể:

H = h+ R.i

Trong đó:

h là chiều sâu tại thành bể lắng h=1.5-2.5 m i: là độ dốc đáy bể: i= 0.05-0,08

Bể lắng trong có lớp cặn lơ lửng ( theo Nguyễn Lan Phương )

− Diện tích toàn phần bể lắng trong: gồm 2 ngăn lắng và 1 ngăn ép cặn:

F= Fl + Fc m2

Fl=

Fc=

Trong đó:

K là hệ số phân chia lưu lượng giữa ngăn lắng và ngăn nén cặn Hàm lượng chất lơ

lửng trong nước

chảy vào bể lắng

(mg/l)

Tốc độ nước đi lên trong vùng lắng, phía trên lớp cặn lơ lửng,

Vmm/s

Hệ số phân chia lưu lượng

K

Đến 20

20-100

100-400

400-1000

0,4-0,5 0,5-0,6 0,6-0,8 0,8-1,0

0,6-0,7 0,7-0,8 0,8-1 1,0-1,1

0,65-0,6 0,8-0,75 0,75-0,7 0,7-0,65

1.000-2500 1,0-1,2 1,1-1,2 0,65-0,6

V1 là tốc độ lắng (mm/s)

Q là lưu lượng m3/h

α là hệ số giảm tốc độ nước tăng lên ở giữa ngăn nén cặn so với ngăn lắng α= 0.9

1.4. Bể lọc

Bể lọc chậm: (theo Nguyễn Lan Phương )

− Diện tích bể lọc chậm F=

Trong đó:

Q là lưu lượng nước m3/h

V là tốc độ lọc (m/h)

− Số bể lọc chọn theo công thức:

Trong đó:

N là số bể lọc

V là tốc độ lọc

Vtc là tốc độ lọc tăng cường

Hàm lượng cặn trong nước nguồn đưa vào

bể mg/l

Tốc độ lọc

Khi làm việc bình thường V

Khi làm việc tăng cường Vtc

≤25

>25 Khi xử lý nước ngầm

0.3-0.4 0.2-0.3 0.5

0.4-0.5 0.3-0.4 0.6

− Chiều cao toàn phần của bể

H= ht +hd +hc +hc+hn +hp (m) Trong đó:

ht chiêu cao lớp sàn đáy thu nước lọc 0.3-0.5 m

hd chiều dày lớp sỏi đỡ

hc chiều dày lớp cát

hn chiều cao lớp nước 0.8-1.8 thường lấy 1.5

hp chiều cao dự phòng 0.3-0.5 m

− Cường độ rửa lọc

Trong đó :

q0 : lưu lượng nước lọc qua 1 m2 bể trong 1h ( m3/m2.h)

Σn : tổng số ngăn tập trung nước để rửa Cường độ rủa tính toán phải nằm trong khoảng 1-2 l/s.m2

− Dung tích nước cho 1 lần rủa 1 ngăn lọc

Trong đó:

fn diện tích 1 ngăn cần rửa

fn =

b chiều rộng 1 bể

l chiều dài bể

n là số ngăn trong 1 bể

tr thời gian rửa 1 ngăn lọc (s) tr = 10-20 phút

Bể lọc nhanh trọng lực: (theo Nguyễn Lan Phương )

− Thời gian của một chu kỳ lọc ở chế độ tăng cường Ttc:

Ttc ≥ [N-(N1+a)] t2

Trong đó:

N - Tổng số bể lọc của trạm xử lý

N1 - Số bể lọc ngừng lại để sửa chữa

a - Số bể lọc rửa đồng thời

t2 - Thời gian ngừng bể lọc để rửa, lấy bằng 0,35h

− Diện tích các bể lọc của trạm xử lý được xác định theo công thức:

(m2) Trong đó:

Q - Công suất xử lý của trạm (m3/ngày)

T - Thời gian làm việc của trạm trong một ngày đêm (h)

Vtb - Tốc độ lọc tính toán ở chế độ làm việc bình thường

a - Số lần rửa mỗi một bể lọc trong 1 ngày đêm ở chế độ làm việc bình thường

W- Cường độ nước rửa (1/s.m2)

t1 - Thời gian rửa (h)

t2 - Thời gian ngừng bể lọc để rửa t2=0.35 h

Đặc trưng của lớp vật liệu lọc Tốc độ

lọc ở

Tốc độ lọc cho Kiểu

bể lọc

Đưòng kính nhỏ nhất (mm)

Đường kính lớn nhất (mm)

Đường kính hiệu dụng

d10

(mm)

Hệ số không đồng nhất K

Chiều dày của lớp vật liệu lọc (mm)

chế độ làm việc bình thường Vtb (m/h)

phép ở chế độ làm việc tăng cường Vtc (m/h)

Bể lọc

một

lớp;

vật

liệu

lọc là

cát

thạch

anh

1,5-1,7

1800-2000 8-10 10-12

Bể lọc

nhanh

có 2

lớp vật

liệu

lọc

0,5

0,8

1,25

1,8

0,7-0,8

1,0-1.2

2-2.2

2-2.2

Cát thạch anh 700-800 Than antraxit 400-500

8-10 10-12

− Số lượng bể xác định theo công thức thục nghiệm

N=

− Diện tích 1 bể lọc

f=F/N

− Tốc độ lọc tính theo chế đọ lm việc tăng cường

Trong đó:

Vtc tốc độ lọc tăng cường

N1 số bể lọc ngừng làm việc

− Chiều cao bể lọc

H = hl + hđ+ hn+hbv

Trong đó:

1

N N

N V

Vtc tb

−

=

hđ : Chiều cao lớp vật liệu đỡ

hn : Chiều cao lớp nước trên lớp vật liệu lọc: hn=1.5- 2m

hbv : Chiều cao bảo vệ : hbv≥ 0.3m

Cỡ hạt của lớp đỡ (mm) Chiều dày các lớp đỡ (mm)

40-20

20-10 10-5 5-2

Mặt trên của lớp này cao bằng mặt trên của ống phân phối nhưng phải cao hơn lỗ

phân phối ít nhất 100 mm

100-150 100-150 50-100

2. Tính toán các công trình xử lý nước thải: bể lắng sơ cấp, bể lắng thứ cấp.

2.1. Bể lắng sơ cấp

− Tốc độ rơi của hạt cặn đơn lẻ

U0= Trong đó:

 là hệ số nhớt của nước thải

ρ là tỷ trọng của hạt rắn

ρ1 là tỷ trọng của nước thải

d là đg kính hạt rắn

Thời gian lắng cần thiết

t=

Trong đó:

H là chiều cao công tác cuả bể lắng (m)

U0 là tốc độ rơi của hạt cặn (mm/s)

− Hiệu suất lắng tính theo công thức

Trong đó:

C0 là số lượng và hàm lượng cặn của nước thải

Ct là hàm lượng cặn của nước thải sau xử lý

 Các loại bể lắng sơ cấp

Bể lắng ngang:

Bể lắng ngang có mặt hình chữ nhật Tỷ lệ rộng và dài không quá 1/4, chiều sâu đến 4m

Tấm chắn đầu bể cách thành tràn 0.5-1m không nông hơn 0.2m

Cuối bể xây dựng mương thu nước và tấm chắn nửa chìm nửa nổi cao hơn mực nước 0.15-0.2m, không sâu quá 0.25-0.5m

Đáy bể dốc i=0.01m, độ dốc hố thu cặn >= 450

Bể lắng đứng

Có mặt hình tròn hoặc vuông, đáy dạng nón hay chop cụt đường kính không vượt quá 3 lần chiều sâu công tác và có thể đến 10m

Độ dốc hố thu cặn >= 450

Bể lắng ly tâm

Có mặt bằng hình tròn Đường kính từ 16-40m ,chiều cao bằng 1/16-1/10 đường kính bể

Độ dốc đáy bể i=0.02

Tốc độ dàn quay 2-3 vòng /giờ

2.2. Bể lắng thứ cấp

−Tốc độ chuyển động của hạt cặn:

Vp= Vl + Vt (m/h) Trong đó

Vl là vận tốc lắng của hạt cặn theo trọng lực

Vt là vận tốc chuyển động xuống do dòng tuần hoàn

Vt = Qt /S G= (Q+Qt)C0= SCtVt

S=

Trong đó:

S là diện tích mặt cắt ngang của bể lắng

G là khối lượng cặn (g/h)

Q là lưu lượng xử lý m3/h

Qt là lưu lượng dòng tuần hoàn với Qt=αQ ( m3/h)

α là hệ số tuần hoàn

Ct nồng độ bùn đáy bể (g/h)

Vt vận tốc nước chuyển động đi xuống do dòng tuần hoàn tạo ra m/h

Cl(Vl +Vt )= Ct.Vt

Cl nồng độ cặn tại mặt phân chia

Vl là vận tốc lắng tại mặt phân chia

Co nồng độ bùn hoạt tính trong bể aerotank ( g/m3 )

Các loại bể lắng thứ cấp

Bể lắng ngang:

Thường có mặt bằng hình chữ nhật, dài >= 5 lần chiều rộng>= 15 lần chiều cao

Bể lắng ly tâm:

Đường kính từ 6-60m

Chiều cao lm việc: h= 3600vt (m)

Thể tích công tác: W= (m3)

Diện tích hữu ích : F=W/h

Trong đó :

T là thời gian lưu nước (h)

V là vận tốc chuyển động đi lên của dòng chảy

Q là lưu lượng nước vào ( m3/ngày )

Kh là hệ số không điều hòa

Hàm lượng chất lơ lửng trong nước thải đầu ra

Trong đó :

B0 là hàm lượng bùn hoạt tính đầu vào

T là thời gian lắng ( phút )

b- BOD5 của hốn hợp nước thải và bùn sau xử lý

3. Nêu nguyên tắc của quá trình xử lý sinh học hiếu khí.

Nguyên tắc của công nghệ này là sử dụng các vi sinh vật hiếu khí để phân hủy các chất hữu trong nước thải trong điều kiện cung cấp đầy đủ oxy hòa tan ở

nhiệt độ, pH… thích hợp Quá trình phân hủy chất hữu cơ của vi sinh vật hiếu khí có thể mô tả bằng sơ đồ:

(CHO)nNS + O2  CO2 + H2O + NH4 + H2S + Tế bào vi sinh vật + … aH Trong điều kiện hiếu khí NH4+ và H2S bị phân hủy nhờ quá trình nitrat hóa, sunfat hóa bởi vi sinh vật tự dưỡng:

NH4+ + 2O2  NO3- + 2H+ H2O + aH; H2S + 2O2  SO4+ + 2H+ + aH

Hoạt động của vi sinh vật hiếu khí bao gồm quá trình dinh dưỡng: vi sinh vật sử dụng các chất hữu cơ, các chất dinh dưỡng và nguyên tố vi lượng kim lọai

để xây dựng tế bào mới tăng sinh khối và sinh sản Quá trình phân hủy: vi sinh vật oxy hóa các chất hữu cơ hòa tan hoặc ở dạng các hạt keo phân tán nhỏ thành nước và CO2 hoặc tạo ra các chất khí khác

4. Nêu trình tự vận hành các công trình: bể lọc nhanh, bể aeroten.

4.1. Bể lọc nhanh

Quá trình lọc

Nước sau khi lắng được đưa sang bể lọc qua hệ thống ống dẫn và máng phân phối nước

Nước chuyển động từ trên xuống dưới, cặn bẩn sẽ được giữ lại qua các lớp vật liệu lọc, sỏi đỡ nước sau khi lọc đi vào hệ thống thu nước và được đưa sang bể chứa nước sạch

Quá trình rửa lọc

Nước rửa do bơm hoăc đài cung cấp được đưa vào bể nhờ hệ thống phân phối nước rửa lọc và chuyển động từ dưới lên trên

Nước chuyển động qua các lớp vật liệu lọc , sỏi đỡ đồng thời cuấn theo cặn bẩn tràn vào máng thu nước sau đó theo mương thoát nước đi ra ngoài Quá trình rửa được tiến hành cho đến khi nước hết đục thì ngừng rửa

4.2. Bể aerotank

Nước sau lắng ở bể lắng đợt 1 được đưa sang bể aerotank Hỗn hợp nước thải và bùn được trộn đều với nhau ngay từ đầu bể và cho chảy suốt chiều dài bể

Cung Cấp không khí liên tục để đảm bảo bùn hoạt tính ở trạng thái lơ lửng và đảm bảo lượng oxi cần thiết cho quá trình vi sinh vật phân hủy các chất hữu cơ trong nước lượng bùn hoạt tính và không khí cần cho vào phụ thuộc vào độ ẩm

và mức độ yêu cầu xử lý nước thải

Sau thời gian lưu nước không quá 12h ( thường là 4-8h) nước thải sẽ được đưa qua bể lắng đợt II Lượng nước sau khi xử lý được dẫn sang công rình xử lý tiếp theo còn lượng bùn lắng một phần sẽ được tuần hoàn lại bể aerotank, phần bùn

dư được đưa ra bể nén bùn