ĐỒ ÁN XỬ LÍ NƯỚC THIẾT KẾ TRẠM XỬ LÍ NƯỚC THIÊN NHIÊN

Xác định các chỉ tiêu còn lại trong nhiệm vụ thiết kế và đánh giá mức độ chính xác các chỉ tiêu nguồn nớc Tra biểu đồ ta xác định đợc hàm lợng [CO2] tự do là 21,5 mg/l c... Đánh giá chấ

I Lựa chọn công nghệ xử lý nớc

1 Xác định các chỉ tiêu còn lại trong nhiệm vụ thiết kế và

đánh giá mức độ chính xác các chỉ tiêu nguồn nớc

Tra biểu đồ ta xác định đợc hàm lợng [CO2] tự do là 21,5 (mg/l)

c Kiểm tra độ Kiềm toàn phần

Do PH = 7,2 nên độ Kiềm toàn phần của nớc chủ yếu là do [HCO3-],

1,4

AeMe

[ ] [ ] [+ + +] [ +]

2 2

Ca Me

34,26,14285,

74 + + +

=[ ] [− −] [ ] [ ]− −

2

4 NO NO SO

Cl Ae

2,01,094

=

∑Me+

2 Đánh giá chất lợng nguồn nớc

Dựa theo tiêu chuẩn vệ sinh nớc ăn uống (Ban hành kèm theo Quyết

định số 1329/2002/BYT/QĐ ngày 18/4/2002 của Bộ Y tế) và các chỉ

tiêu chất lợng nớc nguồn ta thấy nguồn nớc sử dụng có các chỉ tiêu sau

đây cha đảm bảo yêu cầu:

1 Độ Oxy hoá Pemaganat = 10 (mgO 2 /l) > 2 (mgO 2 /l)

2 Hàm lợng Fe2+ = 22 (mg/l) > 0,3 (mg/l)

3 Hàm lợng H2S =0,09 (mg/l) > 0 (mg/l)

4 Hàm lợng NO2- = 0,1 (mg/l) > 0 (mg/l)

5 Hàm lợng cặn lơ lửng = 8 (mg/l) > 3 (mg/l)

6 Chỉ số Ecôli = 82 (con) > 0 (con)

3 Sơ bộ lựa chọn dây chuyền công nghệ

Do hàm lợng Fe2+ = 22(mg/l), công suất trạm Q = 12000 (m 3 /ngđ)

nên để xử lý sắt ta dùng phơng pháp làm thoáng tự nhiên

a Kiểm tra xem tr ớc khi xử lý có phải Clo hoá sơ bộ hay không

Ta phải Clo hoá sơ bộ trong 2 trờng hợp sau:

- [O2]0 > 0,15ì[Fe2+] + 3

- Nớc nguồn có chứa NH3, NO2

Do [O2] = 10 (mg/l) > 0,15ì[Fe2+] + 3 = 0,15ì17 + 3 = 5,55 (mg/l)

nên cầu phải Clo hoá sơ bộ

Liều lọng clo cần thiết để sơ bộ khử sắt : L1

b Xác định các chỉ tiêu sau khi làm thoáng

 Độ kiềm sau khi làm thoáng:

Ki* = Ki0 − 0,036ì[Fe2+]

Trong đó:

- CO20 : Hàm lợng khí Cácbonic tự do ở trong nớc nguồn = 21,5

(mg/l)

⇒ CO2* = (1-0,7)ì 21,5 + 1,57ì 22 = 40,99 (mg/l)

 Độ PH của nớc sau khi làm thoáng:

Từ biểu đồ quan hệ giữa PH, Ki, CO2 ứng với các giá trị đã biết:

Ki* = 2,928

CO2* = 40,99 (mg/l)

t0 = 20 0C

P = 410,35 (mg/l)

Tra biểu đồ quan hệ giữa lợng PH, Ki, CO2 ta có PH* = 7,1

 Hàm lợng cặn sau khi làm thoáng:

Hàm lợng cặn sau khi làm thoáng đợc tính theo công thức:

C* max = C0

Sau khi làm thoáng, độ PH trong nớc giảm nên nớc có khả năng mất

ổn định, vì vậy ta phải kiểm tra độ ổn định của nớc Độ ổn địnhcủa nớc đợc đặc trng bởi trị số bão hoà I xác định theo công thứcsau:

I= PH* - PHs

Trong đó:

Làm thoáng tự nhiên

Lắng tiếp xúc ngang

Lọc nhanh

Khử trùng

N ớc nguồn

Bể chứa

n ớc sạch

- PH* : Độ PH của nớc sau khi làm thoáng, theo tính toán ở trên ta

- f1(t0): Hàm số nhiệt độ của nớc sau khi khử sắt

- f2(Ca2+): Hàm số nồng độ ion Ca2+ trong nớc sau khi khử sắt

- f3(Ki*): Hàm số độ kiềm Ki* của nớc sau khi khử sắt

- f4(P) : Hàm số tổng hàm lợng muối P của nớc sau khi khử sắtTra biểu đồ Langlier ta đợc:

(m 2 ) Trong đó:

Vậy mỗi ngăn giàn ma đợc thiết kế = 6 ì 3,3 (m)

Tổng diện tích bề mặt tiếp xúc cần thiết xác định nh sau:

Ftx = tb

2COK

∆ : lực động trung bình của quá trình khử khí, đợc tính

nh sau:

∆CO2tb =

t max

t maxC

Clg2300

C

- C

2,3

20,1

- 57,58

ì = 35,65(kg/m 3 )

- G : Lợng CO2 tự do cần khử (kg/h) đợc tính nh sau:

Do đó:

Ftx = 0,07518,74ì35,65= 7 (m 2 )

Khối tích lớp vật liệu tiếp xúc là: W =

txf

Vận tốc đảm bảo trong khoảng 1,2 ữ 2 (m/s)

Thiết kế 18 ống nhánh, đờng kính mỗi ống là φnhánh = 50 (mm), lu

l-ợng nhánh là:

Qnhánh =

360018

Khoảng cách giữa các ống nhánh là:

x =

8

20,3-

= 0,675 (m)

Trên các ống nhánh đục các lỗ φ10 thành 2 hàng hớng xuống dới vànghiêng so với phơng nằm ngang một góc 450 Diện tích một lỗ là:

Mặt khác, theo quy phạm ta có:

chính cống

lỗF

F

ì

∑ =

5-107,8518

u

u

tb 0

0 (1) là hệ số kể đến ảnh hởng của dòng chảy rối trong

α =

30

4,5 - 0,6

0,6 = 1,333

= 3,0 (m)

c Chiều dài bể lắng

Theo cách chọn nh trên, chiều dài bể lắng là:

L = 10ì H = 10ì 2,5 =25 (m) Chọn hai vách ngăn đặt cách tờng 1,5 (m) Sử dụng phơng pháp cặn trợt về phía đầu bể (hố thu cặn đặt ở phía đầu bể).

= 0,03470,3 = 0,1157 (m 2 )

Diện tích cần thiết của các lỗ ở vách ngăn thu nớc ở cuối bể là:

Σflỗ 2 =

lỗ2Vnq

= 0,03470,5 = 0,0694 (m 2 )

Lấy đờng kính lỗ ở vách ngăn phân phối thứ nhất d1 = 0,06 (m),

∑F = 0,002840,1157= 42 (lỗ)

Lấy đờng kính lỗ ở vách ngăn thu nớc d2 = 0,05 (m), diện tích một

T

δ

ì

(m 3 ) Trong đó:

- T: Thời gian giữa hai lần xả cặn, do hàm lợng cặn nhỏ nên lấy T

= 96 (giờ)

- Q: Lu lợng nớc vào bể lắng, Q = 500 (m 3 /h)

- m: Hàm lợng cặn trong nớc sau khi lắng, m = 10 (mg/l)

- δc: Nồng độ trung bình của cặn nén sau thời gian T, lấy δc =

ì

96

= 221,9 (m 3 )

f Chiều cao vùng chứa và nén cặn

Chiều cao vùng chứa và nén cặn đợc tính theo công thức:

hc =

F

W

0 = 308

221,9

= 0,72 (m)

g Chiều cao bể lắng

Chế độ rửa lọc nh sau: Bơm không khí với cờng độ 18 (l/s.m 2 ) thổi

trong 2 phút sau đó kết hợp khí và nớc với cờng độ nớc 2,5 (l/s.m 2 ) sao

i = 0,02

cho cát không bị trôi vào máng thu nớc rửa trong vòng 5 phút Cuốicùng ngừng bơm không khí và tiếp tục rửa nớc thuần tuý với cờng độ 8

(l/s.m 2 ) trong 5 phút

a.Sơ bộ tính toán chu kỳ lọc

Thực tế độ rỗng của lớp cát lọc thờng bằng 0,41 ữ 0,42, lấy 0,41

Chiều dày lớp cát lọc lấy bằng 1,2 (m)

Vận tốc lọc nớc tra theo bảng lấy V= 7 (m/h)

ống xả n ớc rửa lọcCấp n ớc rửa lọc

F =

bt 2 1

bt-3,6 W t -a t VV

- a : Số lần rửa bể lọc trong một ngày đêm ở chế độ làm việc

bình thờng, theo tính toán ở trên có n= 0,5(lần/ngđ) và rửa lọc

hoàn toàn bằng điều khiển tự động

- T: Tổng thời gian làm việc của bể lọc trong một ngày đêm, lấy

T = 24 giờ

- W: Cờng độ nớc rửa lọc lấy theo kết quả thí nghiệm tơng ứng

với từng loại vật liệu lọc, lấy = 14 (l/s.m 2 ) - TCVN 33.85

- t1 : Thời gian rửa lọc, t 1 = 0,1 (giờ)

- t2 : Thời gian ngừng làm việc để rửa lọc, t 2 = 0,35 (giờ)

F =

4

74,2 =18,55 (m 3 )

Và diện tích xây dựng bể là 4,3ì 4,3 (m 2 ).

Tốc độ lọc tính toán ở chế độ làm việc tăng cờng đợc xác địnhtheo công thức:

Thấy rằng 8 < Vtc<10 (m/h) nên đảm bảo yêu cầu.

c Tính toán máng thu n ớc rửa lọcgió n ớc kết hợp

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

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

diện đáy hình tam giác ta lấy K = 2,1

2

0,51,5ì = 0,375 (m)

Chiều cao của máng

Hì

+ 0,25 (m)

Trong đó:

- e : Độ trơng nở của vật liệu lọc khi rửa, e = 45%

- H: Chiều cao lớp vật liệu lọc (m)

=> h =

100

451,2ì + 0,25 (m) = 0,79 (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 = 0,725 (m) Vì máng dốc về phía máng tập trung 0,01, máng dài 4,7 (m) nên chiều

cao máng ở phía máng tập trung là:

ì + 0,2 (m)

⇒ hm = 0,62 (m) Chọn vận tốc nớc chảy trong mơng khi rửa lọc là 0,8 (m /s)

Tiết diện ớt của mơng khi rửa là:

Fmơng =

k

rV

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

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

q = -4

10

ì

ì1,59

2,4 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 14,12 (cm).

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

dr =

r

rV

Cờng độ rửa gió thuần tuý là: W = 18 (l/s.m 2 )

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

⇒ Lu lợng gió cung cấp cho một bể là:

Đờng ống thu nớc sạch tới bể chứa

Sử dụng một đờng ống chung thu nớc từ 4 bể lọc về bể chứa Đờngống đợc đặt ở trên cao trong khối bể lọc và xuống thấp khi ra khỏikhối bể lọc

Đờng kính ống từ một bể ra ống thu nớc sạch chung là 0,15 (m) Vận tốc nớc của ống thu nớc sạch chung là 1,2 (m/s)

Đờng kính ống chung:

Dchung =

cV

Vc =

chungD

e.Ttính toán tổng tổn thất áp lực khi rửa bể lọc

Tổng tổn thất qua sàn chụp lọc

- 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

= 1,61(m)

- ∑hCB : Tổn thất áp lực cục bộ trên van khoá, sơ bộ chọn ∑hCB = 0,3

Với ∇MĐ : Cốt mặt đất tại trạm xử lý; ∇MĐ = 0.0 (m)

: Cao độ mực nớc thấp nhất trong bể chứa, = 0,5 (m)

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 =0,2 (m)

h l : Chiều cao lớp vật liệu lọc; h l = 1,2 (m)

∇

MNTN BC

∇

MNTN BC

∇

g.Chiều cao xây dựng bể lọc

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

4 Tính toán sân phơi vật liệu lọc

Số lợng bùn tích lại ở bể lắng sau một ngày đợc tính theo công

thức:

G1 =

1000

)C-(CQ

2 1

Sàn chụp lọc

842

Hầm thu n ớc

C1 = 56,24(mg/l)

Vậy nên G1 =

1000

10)-(56,24

2 1

Sau khi phơi, bùn đạt đến độ ẩm 60% nên khối lợng bùn khô sau khiphơi là:

gkhô =

40

229996ì 100 = 574992 (kg) Lấy tỷ trọng bùn ở độ ẩm 60% là 1,2 (t/m 3 ), thể tích bùn khô là:

gloãng =

5638,88ì 100 = 12777 (kg/ngđ)

(m) khi đó chiều cao thành máng của sân phơi là 1,6 + 0,22 + 0,3 =

2,12 (m)

Thiết kế 2 sân phơi bùn có diện tích mỗi sân 150 (m 2 ), kích

th-ớc:15ì 10 (m 2 )

5.Tính toán bể điều hoà và bơm tuần hoàn nớc rửa lọc

a.L u l ợng tuần hoàn

Để đảm bảo khi bơm tuần hoàn làm việc gián đoạn, không ảnh

Lợng nớc rửa lọc trong một ngày

Do rửa gió nớc đồng thời, pha rửa gió nớc với cờng độ 2,5 (l/s.m 2 )

trong 5 phút, pha sau rửa nớc với cờng độ 8 (l/s.m 2 ) trong vòng 5 phút

nên thể tích nớc rửa một bể là: Vr

F1000

113 = 4,7125 (m 3 /h)

Vậy chọn lu lợng nớc tuần hoàn qth = 10 (m 3 /h)

b.Thể tích bể điều hoà l u l ợng n ớc rửa

Thể tích bể điều hoà nớc rửa đợc tính theo công thức:

V = nì Vr

1 bể − nì qthì t = 2ì 4,35ì 13 − 2ì 10ì 1 = 93 (m 3 ) (chọn thời gian giữa hai lần rửa các bể kế tiếp nhau là t = 1 giờ)

Thiết kế bể tròn cao 3 (m), đờng kính bể 6,3 (m), diện tích mặt bằng 31 (m 2 ).

6.Tính toán bể lắng đứng xử lý nớc sau lọc

Diện tích bể lắng đứng đợc tính theo công thức:

F = αì

0u

Q

(m 2 ) Trong đó:

0,0006

102,778ì 3= 6,95 (m 2 )

-Do xây sựng bể lắng đứng có ngăn phản ứng xoáy hình trụ đặt ởgiữa nên đờng kính bể là:

D =

π

f)(F

4ì + ≈ 3,2 (m)

Vậy thiết kế bể lắng đứng có ngăn phản ứng xoáy hình trụ có D

= 3,2 (m), cao 3 (m) gồm một đờng ống dẫn nớc đến từ van xả nớc

rửa lọc và 2 đờng ống, 1 dẫn cặn ra sân phơi bùn và 1 đa nớc sau lọcquay trở lại trớc bể lắng

7.Tính toán bể chứa nớc sạch cho trạm xử lý

Thiết kế bể chứa nớc sạch có dung tích = 20% Qtrạm do đó dungtích bể:

= 0,71,6 = 2,3 Vậy dùng 2 bình Clo sử dụng đồng thời

Lợng nớc tính toán cho Clorator làm việc lấy bằng 0,6 (m 3 / kg.Clo)

Lu lợng nớc cấp cho trạm clo là:

Qcấp = 0,6 ì qCL2 = 0,6 ì 1,6 = 0,96 (m 3 /h) = 0,267 l/ s)

Đờng kính ống:

D =

0,63,14

0,000267

4V

Với 0,6 (m/s) là tốc độ nớc chảy trong ống.

Lợng Clo dùng trong một ngày:

QCl2 = 30ì 38,4 = 1152 (kg) Clo lỏng có tỷ trọng riêng là 1,43 (kg/l) nên tổng lợng dung dịch Clo

là:

Qlỏng Cl2 = 1,431152= 805,6 (l) ≈ 806 (l) Chọn 3 bình clo loại 400 (l), 2 bình hoạt động và một bình để dự

trữ

Chọn thiết bị định lợng clo loại PC5, 2 Clorator có công suất 1,28

ữ20,5 (kg/l) Trong đó có một Clorator dự trữ

b Cấu tạo nhà trạm

- Trạm clo đợc xây cuối hớng gió

- Trạm đợc xây dựng 2 gian riêng biệt: 1 gian đựng Clorato, 1 gian

đặt bình clo lỏng, các gian có cửa thoát dự phòng riêng

- Trạm đợc xây cách ly với xung quanh bằng các cửa kín, có hệthống thông gió thờng xuyên bằng quạt với tần suất bằng 12 lầntuần hoàn gió Không khí đợc hút ở điểm thấp

- Trong trạm có giàn phun nớc áp lực cao, có bể chứa dung dịchtrung hoà Clo, khi có sự cố dung tích bình đủ để trung hòa

- Đờng kính ống cao su dẫn Clo:

dCl =1,2ì

VQ

4ì ì − 3

=

ì3600

đựng Clo lỏng, ống không có mối nối

9.Tính toán cao trình dây chuyền công nghệ

Mục đích

Đảm bảo nớc trong trạm là tự chảy Sơ bộ ta tính cao độ các côngtrình dựa vào tổn thất Chọn tổn thất áp lực trong các công trìnhtheo TCVN 33.85

- Tổn thất từ bể lọc tiếp xúc tới bể chứa nớc sạch: 1,0 (m)

- Tổn thất từ bể lắng tiếp xúc tới bể lọc nhanh : 0,6 (m)

- Tổn thất trong bể lắng : 0,6 (m)

- Tổn thất qua bể lọc nhanh : 3,0 (m)

Cốt mặt đất tại nơi xây dựng trạm: 60 (m)

BL M

363,50,6

3MNBL M

Bể lọc

- Chiều cao bảo vệ: 1,0 (m)

- Cốt xây dựng cao nhất theo tính toán ở trên: ∇BLXD = 5,5 (m)

- Cốt xây dựng đáy bể lọc: 60 (m)

Bể lắng tiếp xúc ngang

- Chiều cao bảo vệ: 0,5 (m)

- Cốt xây dựng cao nhất theo tính toán ở trên: ∇BLXD = 3,56 (m)

- Cốt xây dựng đáy bể lắng: 65 (m)

Bể chứa nớc sạch

- Cốt cao nhất của bể chứa nớc sạch:

5,0+