Đồ án công nghệ xử lý nước cấp TP cao lãnh – tỉnh đồng tháp

Để tận dụng được nguồn tàinguyên từ sông Tiền phía tây Thành phố giáp với sông Tiền, dòng chảy của sông quathành phố vào mùa lũ là 40000 m3/s .Cao lãnh sẽ không phải lo về vấn đề suy giả

Mục Lục

I Mô tả hệ thống cấp nước của thành phố Cao lãnh – tỉnh Đồng Tháp 2

1.1 Giới thiệu chung 2

1.3 Công suất cấp nước toàn khu vực 3

1.4 Hiện trạng cấp nước của khu vực 4

2.1.Tính toán 4

2.3.Tính hàm lượng phèn cho vào 6

2.4.Xác định chỉ tiêu cơ bản sau xử lý 6

2.6 So sánh với tiêu chuẩn 8

III Đề xuất chuyền công nghệ xử lý và tính toán các công trình 9

3 1.Đề xuất dây chuyền công nghệ 9

3.2.Tính toán các công trình 13

3.2.1 Bể trộn- bể phản ứng 13

3.2.3 Bể lắng lamen 16

3.2.4 Tính toán bể lọc nhanh 20

Đồ Án Công Nghệ Xử Lý Nước Cấp

I Mô tả hệ thống cấp nước của thành phố Cao lãnh – tỉnh Đồng Tháp

1.1 Giới thiệu chung

Vị trí địa lý:

Thành phố Cao lãnh nằm ở tả ngạn con sông Tiền dọc theo quốc lộ 30

Phía Đông và Bắc giáp huyện Cao Lãnh

Phía Tây giáp sông Tiền và huyện Chợ Mới

Phía Nam giáp huyện Lấp Vò

Đặc điểm khí hậu:

Khí hậu được chia làm hai mùa rõ rệt là mùa mưa( từ tháng 5- tháng 11) và mùakhô( tháng 12- tháng 4 năm sau)

Trong năm hình thành hai mùa gió chính:

Gió mùa Tây Nam thịnh hành từ tháng 5 đến tháng 11, thổi từ Vịnh Thái Lan mangnhiều hơi nước gây mưa

Gió mùa Đông Bắc thịnh hành từ thán 12 – tháng 4, thổi từ lục địa khô và hanh

Địa hình:

Địa hình tự nhiên của thành phố Cao Lãnh rất bằng phẳng, cao độ địa hình trung bìnhthay đổi từ 1m tới 3m Khu vực Thành phố có nhiều sông rạch chia cắt địa hình thànhnhiều khu vực nhỏ như sông Đình Trung, kênh Thầy Cừ, rạch Chùa, rạch Xếp Lá,… địahình của thành phố Cao Lãnh thay đổi theo từng khu vực

1.2 Dân số toàn khu vực

1.3 Công suất cấp nước toàn khu vực

Thành phố Cao lãnh thuộc đô thị loại III

Dự tính đến năm 2020 đạt đô thị loại II

Công suất cấp nước sinh hoạt

Tiêu chuẩn cấp nước q1= 150 ( l/ng/ngay)

Tỷ lệ dân được cấp nước f1= 99 %

Lưu lượng nước dùng cho sinh hoạt

Q sh=∑Q i N i f i

1000 =

150.169519 0,99

1000 =25174

Lưu lượng nước dùng cho sinh hoạt trong ngày max

Q sh max=k ngay max. Q sh=1,2 25174=30208,8( m

Nước dùng cho bản thân trạm xử lý = 7,5 % (Q sh max + Nước phục vụ cho công cộng +Nước cho công nghiệp dịch vụ trong đô thị + Nước thất thoát) = 2854,73 m3

ngay

Vậy lưu lượng nước dùng cho tính toán 41000 m3

ngay = 0,48 m3/s

1.4 Hiện trạng cấp nước của khu vực

Hiện nay, thành phố Cao Lãnh có các nhà máy cung cấp nước sạch : nhà máy nướcthành phố Cao Lãnh và nhà máy nước Trần Quốc Toản

Nguồn nước sử dụng: ¾ nguồn nước phân phối là nguồn nước ngầm, được lấy từ độ sâu400m Còn lại ¼ lấy từ sông

Do đó, thiết kế lựa chon nguồn nước sử dụng là nước mặt Để tận dụng được nguồn tàinguyên từ sông Tiền( phía tây Thành phố giáp với sông Tiền, dòng chảy của sông quathành phố vào mùa lũ là 40000 m3/s) Cao lãnh sẽ không phải lo về vấn đề suy giảmdòng chảy gây ảnh hưởng tới sự cung cấp nước cho thành phố Hơn nữa, ở đây nguồnnước ngầm đang có vấn đề về ô nhiễm( thời gian gần đây một số giếng đã có hiện tượngnhiễm asen – hàm lượng asen sắp đạt xấp xỉ tiêu chuẩn cho phép- sở khoa học và côngnghệ đồng tháp )

II Tính toán các số liệu còn thiếu

2.1.Tính toán

- Tổng hàm lượng muối hòa tan:

P = ∑Me+ + ∑Ae- + 1,4 [ Fe2+] + 0,5 [HCO3-] + 0,13 [SiO32-]

= [Ca2+] + [Na+] + [NH4+] + [Mg2+] + [ SO42-] + [ Cl-] + [SO32-] + 1,4 [ Fe2+] + 0,5[HCO3-] + 0,13 [SiO32-]

tra bảng ta có hàm lượng [CO2] là 9 mg/l

- Kiểm tra độ chính xác của các chỉ tiê cho trước :

Độ kiềm toàn phần

KiTP = [ OH -] + [ HCO3-] + [CO32-] = 2,42 mgdl/l

pH< 8,4 nên trong nước chỉ có CO2 và HCO3

Do đó cần phải clo hóa sơ bộ trước

Liều lượng clo cần để lo hóa sơ bộ

L cl=6.¿

2.3.Tính hàm lượng phèn cho vào

Nước đầu vào có hàm lượng chất rắn lơ lứng 550 mg/l, độ màu là 80 pt- co

Do đó, liều lượng phèn không chứa nước dùng để xử lý độ đục là 45- 50 mg/l ( bảng 6.3

tc 33/2006)

Tính theo độ màu P p=4√M=4√80=35,8 mg/l

Ta chọn liều lượng phèn cho vào để xử lý độ đục và độ màu là 47 mg/l

Nước đầu vào có pH = 7,4

2.4.Xác định chỉ tiêu cơ bản sau xử lý

2.5.Kiểm tra tính ổn định của nước

Khi chỉ tiêu bão hòa âm, lớp bảo vệ cacbonat canxi không thể tạo ra được, nước tiếp xúctrực tiếp với kim loại thành ống, treen bề mặt của ống gây ra các quá trình làm gỉ kimloại.

Nhận xét : Kết quả cho thấy nguồn nước mặt có các chỉ tiêu : độ oxi hóa, độ màu, TSS,

Fe, H2S, ecoli vượt QCVN- 01 BYT Do đó, cần có phương pháp quản lý và xử lý thíchhợp để có thể sử dụng nguồn nước mặt này cho hệ thống cấp nước của thành phố

III Đề xuất chuyền công nghệ xử lý và tính toán các công trình

3 1.Đề xuất dây chuyền công nghệ

CTT

Phèn nhôm,PAA

TB cấp1

clo

NaOHTrộn

Bể phản

Nước từ công trình thu được trạm bơm cấp một bơm về công trình keo tụ

Trên đường đi ta châm clo để clo hóa sơ bộ : Kéo dài thời gian tiếp xúc để tiệt trùng khi nguồn nước bị nhiễm bẩn nặng

Oxy hóa sắt hòa tan ở dạng hợp chất hữu cơ, oxy hóa mangan hòa tan để tạo thành cáckết tủa tương ứng

Oxy hóa các chất hữu cơ để khử màu

Trung hòa ammoniac thành cloramin có tính tiệt trùng kéo dài

Còn có tác dụng ngăn chặn sự phát triển của rong rêu trong bể phản ứng tạo bông cặn và

bể lắng, phá hủy tế bào của các vi sinh sản ra chất nhầy nhớt trên mặt bể lọc, làm tăngthời gian của chu kỳ lọc

Bể trộn cơ khí : Trong nước có nhiều mầm bệnh do vi khuẩn bám vào các chất hòa tan,

có các hạt keo ảnh hưởng đến chất lượng nước do đó sử dụng công trình keo tụ- đông tụtách chúng ra khỏi nước

Nước mặt có hàm lượng sắt và mangan Do đó sắt hóa trị III này chỉ tồn tại ở dạng kheohoặc lơ lửng, mangan tồn tại trong chất hữu cơ hay keo Khi khử mangan, sắt của nướcthô có pH < 7,5 thì sử dụng công trình keo tụ- đông tụ để oxi hóa sắt II thành sắt III vàtạo điều kiện sắt III phân hủy thành bông keo Fe(OH)3 đồng thời xử lý độ đục và độ màu

clo

Bể chứanước sạch

Mục tiêu của quá trình trộn là đưa các phần tử hóa chất( phèn nhôm, PAA) vào trạngthái phân tán đều trong môi trường nước trước khi phản ứng xảy ra( trung hòa điện tíchhạt keo bằng các ion dương), đồng thời tạo điều kiện tiếp xúc tốt nhất giữa chúng với cácphần tử tham gia phản ứng, việc này được thức hiện bằng cách tạo ra dòng chảy rối trongnước Hiệu quả phụ thuộc vào thời gian và cường độ khuấy trộn.

Bể phản ứng vách ngăn :sau khi các hạt keo đã được trung hòa điện tích được lại gần

nhau để chúng hút nhau và dính kết với nhau Sau một khoảng thời gian các bông cặn cótrọng lượng lớn sẽ lắng xuống

Nguyên lý : Dùng các vách ngăn để tạo ra sự đổi chiều liên tục của dòng nước Mỗi khidòng nước đổi chiều dòng chảy, giữa các lớp nước lại có sự thay đổi về tốc độ và tạo rahiệu quả khuấy trộn Các hạt cặn được vận chuyển lệch nhau sẽ va chạm và kết dính vớinhau tạo thành bông cặn

Bể lắng lamen : Nguồn nước từ bể phản ứng vào bể lắng sẽ di chuyển theo chiều từ

dưới lên theo các tấm lắng lamen (hoặc ống lắng) được thiết kế nghiêng 60°, trong quátrình di chuyển các cặn lắng (kết tủa hay bông lắng) sẽ va chạm vào nhau và bám vào bềmặt tấm lắng lamen Khi các bông lắng kết dính với nhau trên bề mặt tấm lắng lamen đủnặng và thắng được lực đẩy của dòng nước đang di chuyển lên thì bông kết tủa sẽ trượtxuống theo chiều ngược lại và rơi xuống đáy bể lắng (hay hố thu cặn), từ đó theo chu kỳ

xả đi

- Với nguyên lý hoạt động như vậy, tấm lắng lamen phát huy tác dụng nhờ vào các bềmặt tiếp xúc của ống lắng, càng tăng bề mặt tiếp xúc của ống lắng thì hiệu quả lắng càngcao, giúp tăng hiệu quả sử dụng dung tích bể và giảm được thời gian lắng

Chú thích:

1: Bể phản ứng tạo bông cặn 4: Máng răng cưa thu nước

2: vùng phân phối nước 5: vùng thu và xả cặn

-Tiết kiệm chi phí, mặt bằng xây dựng

Quá trình lọc nước là cho nước đi qua lớp vật liệu lọc với một chiều dày nhất định

đủ để giữ lại trên bề mặt hoặc giữa khe hở của lớp vật liệu loc các hạt cặn và vi trùng cótrong nước Hàm lượng cặn trong nước sau khi qua bể lọc phải đạt tiêu chuẩn cho phép(nhỏ hơn hoặc bằng 3 mg/L) Sau một giờ làm việc với lớp vật liệu lọc bị khít lại làm tốc

độ lọc giảm dần Để khôi phục lại khả năng làm việc của bể loc, phải thổi rủa bể lọc bằngnước hoặc gió, nước kết hợp để loại bỏ cặn bẩn ra khỏi lớp vật liệu lọc Bể lọc luôn luônphải hoàn nguyên Chính vì vậy quá trình lọc nước được đặc trưng bởi hai thông số sơbản là tốc độ lọc và chu kì lọc

Với hiệu suất 80% thì công suất cần là 7,3 KW

Chọn động cơ JTQ1000 với công suất 7,46 KW , n= 175rpm

Chọn tua bin 6 cánh phẳng đầu cong, k = 4,8

Chia bể làm ba ngăn môi ngăn có thể tích V1= V2 =V3 = 120 m3

Mương dẫn nước vào dài 1m

 Công suất nước đi vào bể lắng: QL= α Q

Trong đó : QL là công suất nước vào bể lắng

Q là công suất thiết kế Q= 0,475 m3/s

2

Trong đó: uo tốc độ lắng của hạt cặn, uo= 0,45 mm = 4,5 10-4 m

h là kích thước tiết diện ống lắng

H là chiều cao khối trụ lắng

Số lượng bể lắng cần thiết kế là = 13,85 /7 =1,98 đơn nguyên

Chọn số bể lắng là 2 đơn nguyên Diện tích mặt bằng một bể F1= 65 m2 Chiều rộngmột bể là 5m

Chiều dài bể lắng : L1= 65/5 = 13 m

Trong đó có 1,5m là vùng nước vào có đặt tấm ngăn dòng cho nước luồn xuống dưới,kênh dẫn nước sau 1,5 m

Vận tốc nước chảy trong các ống lắng:

F sinα=

0,5130.0,867=4,44.10

Chiều cao phần nước trong trên các ống lắng: h1= 1 m

Chiều cao đặt tấm lắng nghiêng h2 = 1m

Chiều cao phần không gian phân phối nước dưới các ống lắng nghiêng h3= 0,6 m

Chiều cao bảo vệ : 0,3 m

Vùng chứa cặn: chiều rộng bể 5m, chiều dài bể 13m( tấm lamen 10 m), mỗi bể làm 6

chóp thu cặn, cạnh đáy hình chóp 2,5 3,33 Chiều cao chóp là h4 = 3,6 m

Do đó, thiết kế đáp ứng được lượng cặn cần thu gom.

Trong đó:

T: là thời gian thu cặn giữa 2 lần xả.( T= 3 giờ )

Q: lưu lượng nước vào bể lắng (m3/h)

m: hàm lượng cặn trong nước đi ra khỏi bể lắng ( 8- 12 g/m3, chọn 10 g/m3)

Mc : hàm lượng cặn lớn nhất trong nước ( mg/l)

δc nồng độ cặn đã nén sau T giờ ( bảng 6.2 / 159 - Trịnh Xuân Lai- Xử lý nước cấp sinhhoạt và công nghiệp- Nhà xuất bản xây dựng, Hà Nội, 2006.)

Vậy chiều cao bể lắng là: H = h1+ h2 + h3 + h4 = 1 + 1 + 0,6+0,3+ 3,6 = 6,5 m

Hệ thống thu nước sau lắng:

Để thu nước sau lắng dùng hệ thống máng xẻ khe chữ V đặt theo suốt chiều dài của bểlắng ( L= 10m ) Tải trọng thu lấy q’ = 3 l/s.m = 0,003 m3/s.m, máng thu cả hai phía.( Trịnh Xuân Lai- Xử lý nước cấp sinh hoạt và công nghiệp- Nhà xuất bản xây dựng, HàNội, 2006)

q: là lưu lượng nước chảy trong máng của một bể q= 0,25 m3/s

Vm là vận tốc nước chảy trong máng Vm = 0,6 m/s ( lấy trong khoảng 0,6 – 0,8 m/s)

Chọn chiều rộng máng B = 0,4 m.

Chọn chiều sâu mực nước trong máng h = 0,35 m

Để thu nước trên toàn bộ chiều dài máng, phía ngoài thành máng gắn các tấm điều chỉnhchiều cao chữ V chiều cao 5 cm, đáy chữ V 10 cm, góc đáy 900

2

Q: công suất trạm xử lý,Q=41000 m3

/ngày đêm.Theo TCVN 33/2006 ta có:

T: thời gian làm việc của trạm trong 1 ngày đêm,T=24h

V tb: tốc độ lọc tính toán ở chế độ làm việc bình thườngV tb=8 m/h

a : số lần rửa mỗi bể trong 1 ngày đêm ở chế độ làm việc bình thường,a=2 lần

w: cường độ nước rửa lọc w=14 l/ s m2

t1: thời gian rửa lọc t1 = 0.1h

t2: thời gian ngừng bể lọc để rửa,t2=0.35 h

h d: chiều cao lớp sỏi đỡ, h d=0.7 m.

h v: chiều dày lớp vật liệu lọc,h v=0.8 m

h n: chiều cao lớp nước trên lớp vật liệu lọc, h n=2 m;hn ≥ 2m

h p: chiều cao phụ, h p=0.5 m(h p ≥ 0.3 m).

hs : chiều cao phần nước sạch (1m)

3.2.5 Tính toán bể chứa nước sạch

Thể tích bể chứa với thời gian lưu nước trong bể chứa là 40 phút

V = t.Q = 40/60 41000/24 = 1140 m3

Chia làm 2 bể chứa mỗi bể chứa có dung tích 570 m3

Chọn chiều sâu bể chứa 5 m Diện tích bể chứa 114 m2 Xây dựng theo kiểu nửa chìmVậy chọn bể hình vuông với kích thước 11 11 5

Tính toán lượng clo khử trùng :

Q là công suất trạm xử lý, Q= 41000(m3/day)

Lclo: liều lượng clo sử dụng (g/m3)

Lclo = Lclo vào + Lclo dư (g/m3)

Lclo vào là clo châm vào nước sau khi lắng, lọc Chọn Lclo = 3 (mg/l) theo điều 6.162TCXDVN 33:2006

Lclo dư lượng clo dự tối thiểu trong nước Lclo dư = 0.3 mg/l

Lclo = 3+ 0.3 = 3,3 (mg/l)

IV Tính toán cao độ các công trình

Thành phố Cao Lãnh ở cốt mặt đất cách mực nước biển khoảng 2m

Sơ bộ chọn tổn thất áp lực để bố trí cao độ các công trình theo mục 6.355 TCVN 2006

33-Trong các công trình : 33-Trong các đường ống nối :

Xây dựng nửa chìm nửa nổi

Cao trình đáy bể chứa: ∇đ bc

=−0,5 (m)+Cao trình mực nước trong bể :∇ n bc

=∇ đ bc

+ hxd - hbv = -0,5 + 5 - 0,5 =4 (m)+Cốt mặt bể lọc: ∇m bc

+Cao trình bề mặt bể phản ứng: ∇ m bpu

=∇ n bpu

+ hbv = 11,7 + 0,3 = 12 (m)+Cao trình đáy bể phản ứng: ∇đ bpu

=∇m bpu – Hbpu = 12 – 3 =9 (m)

Cao trình bể trộn:

Cao trình mực nước trong bể trộn: ∇n btr

=∇n btr + hbtr + htr-l =10,7 + 0,5 + 0,5 = 11,7(m)+Cao trình bề mặt bể phản ứng: ∇ m bpu

=∇ n bpu

+ hbv = 11,7 + 0,3 = 12 (m)+Cao trình đáy bể phản ứng: ∇đ btr

=∇m btr – Hbtr = 12 – 2 =10 (m)

Bảng chiều cao tính từ cốt mặt đất các công trình :

Bảng tóm tắt số lượng công trình :

Tên công trình lượng Số Thể Thông số một bể

tích(m3)

chiều dài(m)

Chiều rộng (m)

Chiều cao ( m)

Tài liệu tham khảo

1 TCXDVN 33-2006

2 Bài giảng môn đồ án công nghệ nước cấp- Đại Học Thủy Lợi

3 Trịnh Xuân Lai- Xử lý nước cấp sinh hoạt và công nghiệp- Nhà xuất bản xâydựng, Hà Nội, 2006

4 Nguyễn Thị Thu Thủy- Sách xử lý nước cấp sinh hoạt và công nghiệp, Nhà xuấtbản Khoa Học và Kỹ Thuật, Hà Nội, 2000