ĐỒ ÁN XỬ LÝ NƯỚC CẤP

M: Độ màu của nớc nguồn M = 45 Co +Căn cứ vào hàm lợng cặn của nguồn nớc ta thấy hàm lợngcặn lớn không ổn định thay đổi theo mùa, vì vậy trớc khi keo tụcần lắng sơ bộ để khống chế hàm l

II.Đánh giá chất l ợng nguồn n ớc

Theo tài liệu đó cho, PH=7,7 chứng tỏ nước cú mụi trường kiềm, độ mầu thấp ,hàm lượng cặn sắt vừa phải

III Xác định các thông số của nguồn n ớc :

III 1 Xác định liều lợng chất keo tụ kiềm hoá

tụ Ở đây sử dụng hoá chất là phèn nhôm Al2(SO4)3

mang lại hiệu quả cao nhất

III.2 Xác đinh hàm lợng phèn cần keo tụ

+ Căn cứ vào độ màu của nớc nguồn, căn cứ theo TCVN

33-06 ta có công thức xác định lợng phèn nhôm nh sau:

(mg l)

M

PP:Hàm lợng cần thiết xác định theo độ màu (mg/l)

M: Độ màu của nớc nguồn M = 45 (Co)

+Căn cứ vào hàm lợng cặn của nguồn nớc ta thấy hàm lợngcặn lớn không ổn định thay đổi theo mùa, vì vậy trớc khi keo tụcần lắng sơ bộ để khống chế hàm lợng cặn

keo tụ

+Chọn chất kiềm hoá là vôi do độ kiềm của nớc ngầm tơng

đối thấp để đảm bảo keo tụ tốt nên tăng độ kiềm lên (nguồn nớc

có độ kiềm là 2,8mg/l)

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

Lợng vôi đa vào kiềm hoá đợc xác định theo công thức:

)1.( − +

e

P K

Trong đó:

+ Pk: Liều lợng hoá chất để kiềm hoá (mg/l)+ e: Đơng lợng của phèn không chứa nớc:

Đối với Al2(SO3)3 thì e = 57 (mgđl/l)

+ Pp: Liều lợng phèn lớn nhất dùng để keo tụ trong thờigian kiền hoá = 45 (mg/l)

+ K: Hệ số đối với vôi (theo CaO) = 28 (mgđl/l)+ kt: Độ kiềm của nớc nguồn = 2,8 (mgđl/l)

294,28)18,257

45.(

Sau khi cho phèn nhôm vào để keo tụ thì độ PH của nớcgiảm, do đó khả năng nớc có tính xâm thực

+Kiểm tra độ kiềm của nớc sau khi keo tụ

e

P K

io

i* = − (mgđl/l)Trong đó:

+ Ki*: Độ kiềm của nớc sau khi keo tụ

+ Kio: Độ kiềm ban đầu của nớc nguồn =2,8 ( mgđl/l)

01,257

458,2

* = − =

i

⇒ Độ kiềm của nớc giảm nên PH biến đổi

III4.1 Kiểm tra độ ổn định của nớc sau khi keo tụ

Độ ổn định của nớc đợc đánh giá bằng chỉ số bão hoà J: Chỉ số J đợc xác định nh sau:

J = PH0 - PHS

Trong đó:

+ PH0: Độ PH của nớc sau khi keo tụ

+ PHS: Độ PH của nớc ở trạng thái bão hoà CaCO3 sau khi keo tụ Theo TCVN 33 – 06

Nếu : J < - 0,5: Nớc có tính xâm thực

J > 0,5 : Nớc có tính lắng đọng

* Xác định các chỉ tiêu còn thiếu của mẫu nớc:

+ Xác định lợng CO2ban đầu Cco2: tra bảng trang 90 tiêuchuẩn TCXDVN 33:2006 có:

* Xác định liều lợng vôi đa vào kiềm hoá:

+ Ta thấy pH* =6,8<8,4<pHS =8,726; dựa vào bảng6-20 trong TCXD 33-06 có công thức xác định hàm lợng vôi đavào kiềm hoá :

DK =(χ+ζ +χìζ)ìK (mg/l)Trong đó:

+ Dk Liều lợng chất kiềm chuyển thành đơn vị trọng ợng sản phẩm kỹ thuật

+ χ và ζ -theo đồ thị hình H-6.5 ta có: χ=0,.35; ζ

=1,04;

+ K: độ kiềm của nớc trớc khi xử lý ổn định, K = 2,8(mgđl/l)

100

K K K

C e D

ì

d K

227,0

*

+ CO2* : Lợng CO2 của nớc sau khi keo tụ

22,38,222

64,397,

+ M: Độ màu của nớc nguồn theo thang độ Platin-Coban, M

=45 v

+ Dx: Liều lợng vôi đa vào để kiềm hoá = 169,12 (mg/l)+ PAl : Liều lợng phèn đa vào để keo tụ = 45(mg/l)

+ K: Hệ số phụ thuộc vào độ tinh khiết của phèn sử dụng.Lấy K = 0,55

- Chất lợng của nớc nguồn

- Yêu cầu chất lợng nớc sau xử lý

- Qui mô công suất trạm cấp nớc

- Điều kiện kinh tế, kỹ thuật

Dựa trên các số liệu tính toán và khả năng phải đa hoá chấtvào, ta có:

Bể phản ứng có lớ p cặn lơ lửng kết hợ p bể lắng ngang thu n ớ c bề mặt

Bể lọc nhanh trọng lực

Bể chứa

n ớ c sạch

Trạm bơm cấp IIMạng l ớ i

III.4.3 2 Đánh giá lựa chọn dây chuyền công nghệ

Với yêu cầu xử lý nớc nguồn thì đây là 2 dây chuyền hợp lý.Tuy nhiên để có một dây chuyền công nghệ hoàn chỉnh đạthiệu suất xử lý cao nhất, phải có sự đánh giá lựa chọn

+2 phơng án đều dùng bể trộn đứng thờng đợc dùng trongcác nhà máy có sử lý bằng vôi sữa.Với chiều nớc chảy từ dới lên, các

bể lắng lớp mỏng nghiờng(lamen)

Bể lọc nhanh trọng lực

Bể chứa nước sạch

Trạm bơm cấp 2

hạt vôI giữ ở trạnh thái lơ lửng và hoà tan dần Cấu tạo đơn giản,không cần máy móc và các thiết bị phức tạp,giá thành quản lýthấp.

a Ph ơng án I: Bể phản ứng có lớp cặn lơ lửng kết hợp bể lắng ngang thu nớc bề mặt.

* Ưu điểm:

+Bể phản ứng có lớp cặn lơ lửng có u điểm là hiệu quả cao,cấu tạo đơn giản , không càn máy móc cơ khí không tốn chiềucao xây dựng

+ Ngăn tách khí bể phản ứng và bể lắng ngang có thể xâydựng hợp khối để quản lý vận hành đơn giản, dễ dàng

+ Bể lắng ngang có hiệu quả cao hơn về hiệu quả lắng vớidòng nớc chuyển động theo phơng nằm ngang đạt cao hơn so với

bể đứng

+ Xây dựng hợp khối với ngăn tách khí và bể phản ứng có lớpcặn lơ lửng nên giải pháp kết cấu đơn giản , chiều cao xây dựngthấp

+ Thi công đơn giản vì ít có những kết cấu phức tạp

* Nhợc điểm:

+Bể phản ứng cơ khí có thời gian lu lại trong bể khôngquá 20 phút,vận hành hay bị cặn dính làm tắc không thể phânphối nớc làm cho hiệu quả phản ứng của loại bê này giảm

+ Có khối tích xây dựng công trình lớn hơn, tốn diện tích,hiệu quả xử lý thấp hơn, không đIều chỉnh đợc cờng độ khuấytrộn trong bể phản ứng

+ Khởi động chậm, thờng lớp cặn lơ lửng đợc hình thành vàlàm việc có hiệu quả chỉ sau 3-4 giờ làm việc, yêu cầu không đợc

dao động về lu lợng trong khoảng 15% trong 1 giờ và nhiệt độ

n-ớc đa vào không quá 1 0C

+ Bể lắng ngang hạt cặn chịu ảnh hởng của 2 hệ sốReynold là: của dòng chảy ngang trong bể lắng ; của hạt cặn khirơi tự do trong nớc bị lực cản của nớc làm chậm lại Thực tế khôngthể cấu tạo bể lắng để có dòng chảy tầng

b Ph ơng án II: Bể phản ứng cơ khí kết hợp bể lắng Lamen

* Ưu điểm:

+Bể phản ứng cơ khí dùng năng lợng của cánh khuấy chuyển

động trong nớc tạo ra sự xáo trộn dòng chảy trong bể

+ Bể phản ứng tạo bông cặn cơ khí có u điểm là có khảnăng diều chỉnh cờng độ khuấy trộn theo ý muốn ,áp dụng chocác nhà máy có công suất lớn,có mức độ cơ giới cao trong sản xuất + Có khối tích xây dựng công trình nhỏ, tiết kiệm đợc diệntích, hiệu quả xử lý cao,hiệu suất lắng của bể Lamen cao hơn

bể lắng ngang

+Bể phản ứng không cần xây dựng ngăn dự phòng ,bộphận truyền động gồm động cơ điện ,bánh răng trục vít hoặcdây xích

+ Giảm đợc lợng hoá chất sử dụng trong quá trình xử lý + Bể phản ứng cơ khí có khả năng đIều chỉnh cờng độkhuấy trộn theo ý muốn nên thời gian hoà trộn ngắn và tăng hiệuquả của quá trình khuấy trộn

+ Mức độ cơ giới hoá cao nên giảm bớt sức lao động củacông nhân

+Bể lắng lớp mỏng , lắng trong các ống hình trụ đặtnghiêng trợt theo đáy một góc 600 xuống vùng thu cặn của bểnên dòng chảy trong bể luôn ở trạng tháI chảy tầngvà ổn định

+Diện tích của bể lắng chỉ bằng 0,19 lần diện tích của

bể lắng ngang hay giảm đI 1/0,19= 5,26 lần(do đặt ống lắngnghiêng trong bể lắng)

* Từ những so sánh trên ta lựa chọn dây chuyền công nghệ xử

a Sơ đồ tính toán:

Sơ đồ bố trí các công trình chuẩn bị phè n

tu chảy xuống

bể trộn

nuớ cNuớ c

phè n

b Chọn thông số tính: Bể hoà tan phèn làm bằng bê tông cốtthép có mặt bằng hình chữ nhật ,cách đáy 0,5m đặt các thanh ghi bằng gỗ hai đầu tựa trên sờn đỡ tạo thành các khe

hở 12-15mm

c Theo mục 6.22 - TCN 33 – 06 chọn:

Cờng độ khí nén trong bể hoà phèn Ukn =10 (l/s-m2)

Cờng độ khí nén trong bể tiêu thụ Ukn = 5 (l/s-m2)

Để phân phối khí dùng ống đục lỗ bằng vật liệu chịu đợc axit nên

ta dùng ống nhựa có khoan hai hàng lỗ so le nhau hớng xuống phíadới tạo với phơng đứng một góc 45°

- ống dẫn k hô ng k hí nén

- ống đ a n ớ c v ào

1 7

2

3 4 5

Bể hòa t an phè n c ục khuấy t r ộn bằng khí nén.

Theo mục 6.19 – TCN 33 – 06, dung tích bể hoà phèn đợc xác

định theo công thức:

Wh =

γ

P

n

Q

(m3)Trong đó:

45101000

f d Tính toán bể tiêu thụ:

Sơ đồ cấu tạo chung bể tiêu thụ phèn:

W

(m3) Trong đó:

Wt: dung tích bể tiêu thụ (m3)

Wh: dung tích bể hoà phèn (m3)

bn: nồng độ dung dịch hoá chất trong bể hoà phèn

bt = 5%: nồng độ dung dịch hoá chất trong bể tiêu thụ

Wt =

5

105,

4 ì

= 9 (m3)

Ta thiết kế 2 bể, mỗi bể có dung tích: WT = 2 ì1,5 ì 1,5 = 4,5(m3)

g Lấy chiều cao an toàn ở hai bể là: 0,4 (m)

h e Chọn máy quat gió và tính toán ốmg dẫn khí:

+ Có 2 bể hoà trộn làm việc đồng thời Tổng diện tích của 2 bểlà:

2 ì 2,05ì1,1= 4,51 (m2)

+ Lu lợng gió phải thổi thờng xuyên vào bể hoà trộn tính theocông thức:

Qh = 0,06 ì W ì F = 0,06 ì 10ì 4,51 = 2,706 (m3/ph)

+ Có 2 bể tiêu thụ làm việc, diện tích tổng cộng của 2 bể là :

2 ì 2,0 ì 1,5 = 6 (m2)+ Lu lợng gió cần thiết trong bể tiêu thụ là :

Qt = 0,06 ì W ì F = 0,06 ì 10 ì6 = 3,6 (m3/ph)

+ Tổng lu lợng gió đa vào 2 bể tiêu thụ và bể hoà trộn là:

Qgió = Qh + Qt = 2,706+ 3,6 = 6,306 (m3/ph)Chọn máy quạt gió (1 máy làm việc, 1 máy dự phòng) ứng với Q =6,31 (m3/ph)

+ Đờng kính ống gió chính:

Dc =

vπ

1051,04

ì

ì

= 13,38 (m/s) nằm trong phạm vi tốc độ cho phép ( qui phạm 10 ữ 15 m/s)+ Đờng kính ống dẫn gió đến thùng hoà trộn:

Dh =

vπ

0451,04

0451,04

0451,0

ì = 0,0075 (m3/s) = 7,5166 (l/s)

Dnh =

15π

0451,04

ì

4

003,014,

Q

25

0075,

0 = ì − (m2)

+ Số lỗ trên môt nhánh: n =

l

l f

F

= 46

107

103

i f Cấu tạo thiết kế:

Bể hoà trộn thiết kế có tờng đáy ngiêng so với mặt phẳng ngangmột góc 45°

Bể tiêu thụ thiết kế đáy có độ dốc 0,005 về phía ống xả

Đờng kính ống xả cặn của bể hoà phèn là D = 150 (mm)

Đờng kính ống xả cặn của bể tiêu thụ là D = 100 (mm)

Sàn đỡ phèn trong bể hoà trộn phải đặt ghi để có thể tháo dỡ

đ-ợc, khe hở giữa các ghi là 15 (mm)

Mặt trong và đáy bể hoà trộn cũng nh bể tiêu thụ phải đợc phủmột lớp ximăng chống axit hoặc ốp gạch men chịu axit

Bơm dung dịch phèn dùng ejector hoặc bơm chịu axit

Các đờng ống dẫn phèn phải làm bằng vật liệu chịu axit

Kết cấu ống dẫn hoá chất phải bảo đảm xúc rửa nhanh.

Thiết kế ống tự chảy từ bể hoà phèn đến bể tiêu thụ

- Lu lợng dung dịch phèn 5% cần thiết đa vào nớc trong 1 h:

II.4.1.2 Thiết bị pha chế định l ợng và dự trữ vôi

+ Liều lợng vôi cần đa vào là:

,

169 ì

= 6088,32(kg/ngđ) = 6,088(T/ngđ)

⇒ Do đó ta sử dụng vôi ở dạng vôi sữa để làm ổn định nớc

Sơ đồ cấu tạo thiết bị pha chế vôi sữa:

)/(9.0)/(9005

1000

10045

10001000

3 h m h

l p

a Q

Vôi cục đợc tôi trong các bể thành vôi sệt, sau đó dùng gầu ngoạm vận chuyển bằng cẩu palăng đa vào các bể có đáy hình côn và có lắp máy khuấy cơ khí để pha loãng thành vôi sữa Sau mỗi lần pha, mở van xả ở đáy hình côn và cho cặn cha tôi chảy vào rọ thép, rồi dùng palăng đa rọ này ra ngoài xởng.

a Xác định l ợng vôi trong bể tôi vôi

Bể tôi vôi thờng có dung tích đủ cho 30 ữ 45 ngày tiêu thụcủa nhà máy và đợc chia làm nhiều ngăn để tiện việc thau rửa.Thông thờng 1 (tấn) vôi cho từ 3 đến 3,5 (m3) nớc Lợng vôi trong

bể phải đủ cho dự trữ 30 ngày đợc xác định theo công thức sau:

156,1141

8010000

1512,16936000

.10000

x P

n D Q

Trong đó: + n: Số ngày sử dụng, n = 15 (ngày)

+ Q: Công suất trạm xử lý nớc, Q = 36000 (m3/ngđ)

+ Dv: Lợng vôi cần để ổn định, Dv = 32,34 (mg/l)

+ P: Tỷ lệ lợng vôi CaO3 tinh khiết trong vôi cục, P

L.n.Q

v 4

v

(m3) Trong đó:

Q: Công suất trạm xử lý, Q = 24 000 (m3/ngđ) =1000 (m3/h) n: Thời gian giữa hai lần pha vôi, n = 8 (h)

bV: Nồng độ dung dịch vôi sữa, bV = 5%

DV: liều lợng vôi đa vào, DV = 169,12 (g/m3)

γ: Là tỷ trọng của dung dịch, γ = 1 (T/m3)

⇒ WV =

1510

12,16981000

4ì ì

ì

ì

= 27,06(m3)

c Cấu tạo bể pha chế vôi sữa

Khuấy trộn bằng máy trộn cánh quạt, tính toán nh sau:

Bể đợc thiết kế hình tròn, đờng kính của bể phải lấy bằngchiều cao công tác của bể d = h

406,

27 ì ≈ 3,254 (m)

Chọn số vòng cánh quạt là 40 vòng/phút (Quy phạm ≥ 40vòng/phút), chiều dài cánh quạt lấy bằng 0,45 đờng kính bể (Quyphạm = 0,4ữ0,5d).

Lcq = 0,45ìd = 0,45ì3,254 ≈ 1,464 (m)

Chiều dài toàn phần của cánh quạt là: 1,464 (m)

Diện tích mỗi cánh quạt thiết kế 0,15 (m2) cánh quạt/1m3 vôi sữa trong bể

(Quy phạm = 0,1ữ0,2m2)

Fcq = 0,15ì27,06= 4,059 (m2)

Chiều rộng mỗi cánh quạt: bcq =

464,12

059,4

/(13,124

06,

h l h

m n

W Q

- n = 15 ngày, số ngày sử dụng

- Q: Công suất trạm xử lý Q = 24.000 (m3/ngđ)

- Pp : Lợng phèn cho vào nớc tính theo sản phẩm tinh khiết

Pp = 45 (mg/l)

- b: Tû lÖ phÌn tinh khiÕt trong phÌn kh«, ë ViÖt nam tû lÖphÌn tinh k hiÕt trong phÌn kh« lµ: 35 ÷ 55%, lÊy b = 50% (tÝnhtheo s¶n phÈm kh«ng ngËm níc)

5010000

45000.24

T P Q F

.1

- h : ChiÒu cao cho phÐp cña líp hãa chÊt Víi phÌn nh«m côc ta

cã h = 2 (m)

- T : Thêi gian gi÷ hãa chÊt T = 15 ngµy

)(2,191,125010000

3,11545000.2410000

2

G h b

T P Q F

116,

Diện tích mặt bằng chứa vôi:

)(2,171

,15,18010000

3,1159112,4000.2410000

2

G h b

T D Q F

đẩy

Để thuận tiện cho quản lý và vận hành toàn bộ hệ thống pha vôi

và phèn ta sắp xếp chung vào một nhà kho, trong bố trí cửa để

xe vận chuyển hoá chất vào thuận tiện Các máy bơm đặt chungvào 1 buồng

II.4.2 Bể trộn đứng

Do trong dây chuyền công nghệ xử lý có sử dụng vôi sữa đểkiềm hóa nớc nên ta sử dụng bể trộn đứng thu nớc bằng máng Vìchỉ có bể trộn đứng mới đảm bảo giữ cho các phần tử vôi ở trạngthái lơ lửng làm cho quá trình hòa tan vôi đợc diễn ra triệt để

a Sơ đồ cấu tạo chung bể trộn đứng

Thiết kế bể trộn đứng có dạng mặt bằng là hình vuông, phầndới có cấu tại

hình tháp với góc ở đáy α = 30 ữ 40o, chọn α = 40o

Bể trộn đứng làm việc theo nguyên tắc sau:

Nớc đa vào xử lý đợc đa từ dới lên, với tốc độ dòng nớc đa vào dới

đáy lúc ra khỏi ống là 1 ữ 1,2 (m/s) Với tốc độ này sẽ không tạo nên dòng chảy

rối, làm cho nớc trộn đều với dung dịch chất phản ứng Tốc độ ở chỗ thu nớc phía trên là 25 (mm/s)

b Xác định cấu tạo của bể trộn đứng

 Xác định kích thớc của bể:

Diện tích tiết diện ngang ở phần trên của bể trộn tính với vậntốc nớc dâng vd = 25 mm/s = 0,025 m/s (theo TCN 33-06):

)(12,11025,0606024

v

Q F d

11 = (m2) Xây dựng bể hình vuông, chiều dài mỗi cạnh là:

bt = 5,55 =2,35(m) Chọn bt = 2,35 (m)Chọn đờng kính ống dẫn nớc vào bể d = 350 mm

Đờng kính ngoài của ống dẫn nớc sẽ là 400 mm

ứng với Q = 277,78 (l/s) thì v = 1,412(m/s) tức là nằm trong vậntốc cho phép theo TCN 33-06 từ 1 ữ 1,5 (m/s)

Diện tích đáy bể, chỗ nối với ống dẫn sẽ là: fđ = 0,35 ì 0,35 =0,1225 (m2)

Chọn góc hình nón α = 400, thì chiều cao phần hình tháp(phần dới bể) sẽ là:

2

40cot35,035,22

12

40cot2

m g

g b

b

Thể tích phần hình tháp của bể trộn đợc tính theo công thứcsau:

( )345,11

1225,02.111225,02.1175,23131

m W

W

f f f f h W

d d

d t d t d d

=

⇒

ì+

60

ƯW = Q ì = ì = (m3)Thể tích phần trên (phần hình hộp) của bể sẽ là:

Wt = W - Wđ = 34-11,45= 22,55(m3)

f

W h t

t

2,11

55,

22 =

=

=Chiều cao toàn phần của bể: h = ht + hđ + 0,3 = 2,01 + 2,75+0,3

⇒ h = 5,06 (m) (0,3 m là chiều cao bảovệ)

 Tính toán máng thu nớc:X

Dự kiến thu nớc bằng máng vòng có lỗ ngập trong nớc Nớc chảy trong máng đến chỗ ống dẫn nớc ra khỏi bể theo 2 hớng ngợc chiều nhau, vì lu lợng nớc tính trong máng sẽ là:

,0

m

3,0

116,0

l V

0013,04

04,014,3

1388,

12

m n

Với Q = 277.78 l/s chọn đờng kính ống dẫn sang ngăn táchkhí D = 500 mm có V = 0,99 (m/s) (theo quy phạm là 0,8 ữ 1 m/s).

II.4.3 Tính toán bể lắng Lamen kết hợp bể phản ứng cơ khí

II.4.3.1 Bể phản ứng cơ khí

5-Vách ngăn

4- Cánh khuấy 3-Trục quay

2- Buồng phản úng 1-Muơng vào phâ n phối

nuớ c

1

52

Chọn bể phản ứng tạo bông cơ khí dùng cánh khuấy tuabintrục đứng,

4 cánh nghiêng 450, quạt nớc xuống đáy bể để xới và tải cặn lắng

đọng ở đáy khi động cơ phải ngừng hoạt động

Nhiệt độ nớc t =230C, thời gian keo tụ T= 15 phút Cờng độkhuấy 3 bậc:

= 124,65(m3) Chọn chiều sâu mực nớc trong bể: H = 3,2 (m)