Luận văn sư phạm Tính toán thiết kế hệ thống xử lý nước cấp sinh hoạt từ nguồn nước mặt công suất

tài: “Tính ỏoán ỏhi ỏ... Khi cho phèn nhôm vƠo n c, chúng phân li thành các ion Al3+, sau đó các ion nƠy b th y phơn thƠnh AlOH3.

L I C M N

hoàn ỏhành khóa lỐ n c a mình, em đã nh n đ c s qỐan ỏâm giúp

đ ốà ỏ o đi Ố ki n c a các ỏh y cô giáo khoa ảóa h c – ỏr ng i h c s

M C L C

Danh m c các t vi t t t dùng trong khoá lu n 4

M U 5

1 Lý do ch n đ tƠi 5

2 M c đích nghiên c u 6

3 Ph ng pháp nghiên c u 6

CH NG 1: T NG QUAN 1.1 Hi n tr ng c p n c vƠ s thi u h t n c s ch huy n Ninh Hoà 7

1.2 Ch n ngu n n c vƠ đ a đi m l y n c 8

CH NG 2: L A CH N CỌNG NGH X Lụ 2.1 ánh giá ch t l ng n c ngu n 12

2.2 L a ch n s đ công ngh 12

2.3 Thuy t minh công ngh 13

CH NG 3: TệNH TOÁN CÁC H NG M C CỌNG TRỊNH 3.1 Tính toán thi t b tr n hóa ch t keo t trên đ ng ng 23

3.2.Tính toán ng n ph n ng t o bông 27

3.3 Tính toán b l ng 32

3.4 Tính toán b l c nhanh 41

3.5 Tính toán b ch a n c s ch sau x lý 52

K T LU N 54

TẨI LI U THAM KH O 55

PH L C 57

DANH M C CÁC T VI T T T DÙNG TRONG KHOÁ LU N

TCXDVN: Tiêu ch n xây d ng Vi t Nam

QCVN: Quy chu n Vi t Nam

BTNMT: B tài nguyên môi tr ng

BYT: B y t

SS: Hàm l ng ch t r n l l ng

BOD5: Nhu c u oxi sinh hoá

COD: Nhu c u oxi hoá h c

M U

1 Lý do ch n đ tƠi

N c lƠ m t nhu c u thi t y u cho m i sinh v t Không có n c cu c s ng trên trái đ t không th t n t i đ c HƠng ngƠy c th con ng i c n t 3 đ n

10 lít n c cho các ho t đ ng bình th ng L ng n c nƠy thông qua con

đ ng th c n đi vƠo c th đ th c hi n quá trình trao đ i ch t, trao đ i n ng

l ng, sau đó theo đ ng bƠi ti t (n c gi i, m hôi,ầ) mƠ th i ra ngoƠi

M i qu c gia đ u có nh ng tiêu chu n riêng v ch t l ng n c c p, trong

đó có th có nh ng ch tiêu cao th p khác nhau, nh ng nhìn chung các ch tiêu nƠy ph i đ t tiêu chu n an toƠn v sinh v s vi trùng có trong n c, không có

ch t đ c h i lƠm nguy h i đ n s c kho con ng i vƠ t t nh t lƠ ph i đ t đ c các tiêu chu n c a t ch c s c kho th gi i (WHO) ho c c a c ng đ ng Châu Âu

NgƠy nay v i s phát tri n công nghi p, đô th vƠ s bùng n dơn s lƠm cho ngu n n c t nhiên b hao h t vƠ ô nhi m d n Vì th con ng i ph i

bi t x lý các ngu n n c c p đ có đ c đ s l ng, đ m b o ch t l ng cho m i nhu c u sinh ho t, s n xu t c ng nh cho chính mình vƠ gi i quy t

h u qu c a chính mình

Trong x lý n c c p, tu thu c vƠo ch t l ng ngu n n c vƠ yêu c u v

ch t l ng n c c p mƠ ng i ta quy t đ nh quá trình x lý đ có đ c ch t

l ng n c c p đ m b o đ ch tiêu vƠ n đ nh ch t l ng n c c p cho các nhu c u s d ng

Ngu n n c t nhiên bao g m: N c m a, n c b m t, n c ng m vƠ

n c bi n

Trong các ngu n n c t nhiên, ta th y n c b m t lƠ ngu n n c t nhiên g n g i v i con ng i nh t, c ng chính vì v y mƠ n c b m t c ng lƠ

n c b m t nƠo đáp ng đ c ch t l ng t i thi u cho nhu c u sinh ho t vƠ công nghi p mƠ không c n x lý tr c khi đ a vƠo s d ng Chính vì v y

vi c x lý n c c p sinh ho t lƠ m t v n đ thi t y u tài: “Tính ỏoán ỏhi ỏ

CH NG 1: T NG QUAN

Tôi đã ch n huy n Ninh Hoà − Khánh Hoà làm n i th c hi n đ tài khoá lu n c a mình

1.1 Hi n tr ng c p n c và s thi u h t n c s ch huy n Ninh Hoà

Ninh HoƠ có di n tích t nhiên lƠ 1195,61 km2 vƠ dơn s lƠ 232,977 nghìn

ng i, g m 26 xƣ vƠ 1 th tr n, lƠ m t huy n giáp bi n

Trên đ a bƠn huy n có công ty c ph n đô th Ninh HoƠ đƣ đ c đ a vƠo

ho t đ ng đ cung c p n c s ch ph c v cho nhu c u sinh ho t c a nhơn dơn

th tr n vƠ m t s xƣ lơn c n

Công ty có:

- Tr m b m n c c p I: N m ngay trên sông Dinh v i ch c n ng b m

n c t các gi ng vƠ x lý thô chuy n đ n tr m b m n c c p II

- Tr m b m n c c p II: t t i xƣ Ninh ông ứ Ninh HoƠ nh n ngu n

n c t tr m b m n c c p I, sau đó x lý tinh vƠ b m cao áp vƠo đ ng ng phơn ph i vƠ chuy n đ n ng i s d ng

Hi n nay, công ty c ph n đô th Ninh HoƠ ch cung c p đ c cho nhu c u

ng i dơn c a m t s vùng thu c th tr n vƠ các xƣ ven th tr n v i công su t

2500 m3/ngƠy đêm Tuy nhiên th tr n có dơn s 35000 ng i, do đó n c không c p đ cho nhơn dơn th tr n NgoƠi ra có s xƣ lơn c n th tr n có nhu

c u dung n c s ch nh xƣ Ninh a, Ninh ông, Ninh HƠ,ầ

Nhu c u dùng n c trung bình c a m i ng i th ng t 100 - 200 lít/ng i/ngƠy V i dơn s c a th tr n nh trên thì l ng n c s ch c n c p kho ng 7000 m3

/ngày Toàn huy n có 26 xƣ, dơn s trung bình c a m i xƣ kho ng 7576 dân Hi n nay v i nhu c u thi u n c s ch c a nhân dân các xã ven th tr n (kho ng 6 xƣ: Ninh a, Ninh ông, Ninh HƠ, Ninh Bình, Ninh

bi n (3 xã: Ninh Ph c, Ninh Phú, Ninh Vơn)

thì vi c xây d ng thêm m t nhà máy x lý n c s ch là m t nhu c u h t s c

c p thi t Trong đó các xƣ ven th tr n, m i xƣ có kho ng 1/2 dơn s có gi ng đƠo t cung c p n c cho gia đình còn l i v n thi u n c s ch

Do đó nhu c u n c s ch c a các xƣ ven th tr n vƠ ven bi n lƠ:

6 × 7576 × 0,2 ×

2

1 + 3 × 7576 × 0,2 = 9091,2 m3/ngày đêm

Nh v y đ đáp ng nhu c u n c sinh ho t c a th tr n vƠ m t s xƣ lơn

c n thì c n m t nhƠ máy n c có công su t kho ng:

ch y qua th tr n r i đ ra đ m Nha Phu Các đ c đi m thu v n c a sông Dinh nh sau:

+ L u l ng: Do b t ngu n t các vùng núi cao nên l u l ng c a sông

t ng đ i n đ nh

+ Mùa l : Mùa l n c sông lên cao vƠ th i gian g n đơy ti t di n dòng sông ngƠy cƠng m r ng do s t l vƠ ngƠy cƠng l n sơu vƠo hai bên b do

th m th c v t vƠ các lo i cơy gi b sông đƣ b gi m đi nhi u d i tác đ ng

c a dơn c s ng hai bên b

ảình 1: B n đ các khỐ ố c c n c p n c s ch ỏrong ỏ ng lai

Ch t l ng n c sông theo k t qu nghiên c u đánh giá c a Vi n Công

ngh môi tr ng ứ Vi n khoa h c Vi t Nam trong ắBáo cáo thƠnh ph n ch t

l ng n c” c a Nguy n Minh S n nh sau:

Thông s ch ỏ l ng n c sông Dinh- Ninh Hoà – Khánh Hoà

QCVN 02/2009 BYT ( C t I)

100ml

1.2.2 a đi m l y n c

Ch n v trí thu c xƣ Ninh ông đ l y n c

Nguyên nhân: xƣ Ninh ông có thƠnh ph n n c n đ nh, cách xa khu dơn

c đông đúc c a th tr n, di n tích đ t ven sông xƣ nƠy r ng, thoáng nên

đ c ch n đ xơy d ng tr m b m

CH NG 2: L A CH N CỌNG NGH X Lụ

2.1 ánh giá ch t l ng n c ngu n

H u h t các thông s ch t l ng n c sông Dinh đ u d i m c quy chu n cho phép, ch có 4 thông s v t quy chu n r t l n lƠ SS, đ đ c, đ mƠu, coliform (BOD5, COD, NH4+ v t quy chu n nh ng không đáng k )

Do đó c n lo i b các thƠnh ph n SS, đ đ c, đ mƠu vƠ đ c bi t lƠ coliform đ đ m b o ch t l ng n c c p sinh ho t

2.3 Thuy t minh công ngh

V i tính ch t c a n c ngu n l y t ngu n n c m t c a sông Dinh nên công ngh đ a ra s bao g m:

ứ Tr m b m n c l y t sông d n vƠo h th ng l y t ng HDPE Quá trình keo t đ c ti n hƠnh thông th ng qua hai giai đo n: giai đo n tr n hoá

ch t đ n giai đo n t o bông đơy, hoá ch t keo t đ c tr n nh vƠo m t

đo n ng xáo tr n tr c khi vƠo b t o bông

ứ N c sau khi qua b t o bông ch y trƠn vƠo b l ng lamella, t i đơy

n c đ u ra đ c thu trên b m t ph n cu i c a b vƠ d n qua b l c nhanh Sau công đo n l c, n c đ c d n vƠo b ch a n c đ c d n vào b ch a

n c s ch sau khi đ c chơm khí clo kh trùng trên đo n ng

ứ H th ng c ng tính đ n quá trình r a l c vƠ thu n c r a l c nh s đ trên

Tác d ng c a t ng quá trình:

Lo i b các h ỏ c n có kh i l ng riêng ốà kích ỏh c l n h n ra kh i dòng n c

Lo i b các ch ỏ l l ng ch a l ng b

l ng, ỏh keo ỏ ốà ối sinh ố ỏ saỐ l ng

TiêỐ di ỏ các lo i ối sinh ố ỏ gây b nh có ỏrong

n c ngỐ n ốà phòng ch ng qỐá ỏrình ỏái nhi m khỐ n ỏrong n c saỐ x lý

2.3.1.2 Ch t keo t l a ch n

Ch t keo t đ c l a ch n s d ng đơy lƠ phèn nhôm, s d ng cho các công trình c p n c Khi cho phèn nhôm vƠo n c, chúng phân li thành các ion Al3+, sau đó các ion nƠy b th y phơn thƠnh Al(OH)3

Al3+ + 3H2O Al(OH)3 + 3H+

2.3.1.3 C ác y u t nh h ng đ n quá trình keo t (hay quá trình th y phân) thành Al(OH) 3

ứ Al(OH)3 lƠ nhơn t quy t đ nh đ n hi u qu keo t đ c t o thƠnh

ứ pH c a n c có nh h ng tr c ti p đ n quá trình th y phân Khi pH

> 4,5 thì không x y ra quá trình th y phơn Khi pH > 7,5 lƠm cho mu i ki m kém tan ít đi vƠ hi u qu keo t b h n ch Thông th ng phèn nhôm đ t

đ c hi u qu keo t cao nh t khi n c có pH = 5,5 ÷ 7,5

ứ Nhi t đ c ng có nh h ng đ n quá trình keo t Nhi t đ c a n c cao, t c đ keo t x y ra nhanh chóng, hi u qu keo t đ t đ c cƠng cao,

gi m l ng phèn cho vƠo n c đ c c a n c ngu n cƠng cao thì nh

h ng c a nhi t đ cƠng rõ r t Nhi t đ c a n c thích h p khi dùng phèn nhôm vƠo kho ng 200

÷ 400C

NgoƠi ra còn m t s nhơn t khác c ng nh h ng đ n quá trình keo t

nh : các thƠnh ph n ion có trong n c, các h p ch t h u c , li u l ng phèn,

đi u ki n khu y tr n, môi tr ng ph n ngầ

2.3.1.4 N guyên lý ho t đ ng

Sau khi đƣ hòa tr n đ u ch t keo t vƠo trong n c, giai đo n th y phơn đƣ

k t thúc vƠ tr ng thái n đ nh c a h keo trong n c đƣ b phá v thì chuy n sang giai đo n hình thƠnh c n bông l n tránh cho các bông c n l n nƠy b

phá v thì ph i gi m d n c ng đ khu y tr n, đ a građient v n t c trung bình xu ng 70s-1

÷ 30s-1vƠ th i gian ph n ng t 15 ÷ 45 phút

Quá trình t o bông l n đ c th c hi n nh dòng ch y ngay trong ng, v i chi u dƠi ng l n h n 20m

Hình 2: Thi ỏ b keo ỏ ỏr n hóa ch ỏ b ng c khí

2.3.1.5 u, nh c đi m

ứ u đi m: u đi m c a vi c l a ch n gi i pháp nƠy lƠ hi u qu keo t

t t, hóa ch t đ c hòa tr n đ u nh l i d ng dòng ch y c a n c trong ng, các bông l n hình thƠnh không b phá v

ứ Nh c đi m: Tiêu t n n ng l ng đi n n ng

2.3.2 L ng

2.3.2.1 M c đích

Lo i b các h t c n có kh i l ng riêng vƠ kích th c l n h n ra kh i dòng n c Trong quá trình l ng d i tác d ng c a l c tr ng tr ng, các h t

c n có kh i l ng riêng l n h n kh i l ng riêng c a ch t l ng bao quanh nó

s t l ng xu ng Quá trình l ng các h t có kh n ng keo t ch y u lƠ các t p

ch t h u c có trong n c c n x lý i v i các h t c n riêng r không có

v h thu c n T đó theo chu trình x đi, ch t n i đ c t p trung v khoang

tr ng gi a các t ng vƠ d n đi theo m ng chìm

Khi gi m chi u cao l ng thì gi m đ ch y r i c a dòng ch y t do, gi m

đ c dao đ ng c a thƠnh ph n t c đ th ng đ ng c a dòng n c, k t qu lƠ

t ng h s s d ng dung tích vƠ gi m đ c th i gian l ng (ch c n m t vƠi phút)

ảình 3: S đ b l ng lamella đi n hình

b Các đi m quan tr ng trong c u trúc b l ng

C u trúc c a nh p n c vƠo ph i lƠm sao phơn b đ c dòng ch y th t

đ ng đ u trên toƠn b di n tích ti t di n dòng ch y

Vùng l ng, trong đó các ph n t l ng đi qua l n n c ph i sao cho không

có s r i lo n do s thay th ch t l ng vƠo v trí h t l ng

C u trúc c a thoát n c c ng ph i đ m b o quá trình thu n c đ c đ ng

đ u trên toƠn ti t di n thu

Vùng ch a bùn ph i đ m b o cho vi c tích l y bùn vƠ đ nh k th i ra ngoài

c c đi m c a b l ng lamella

kh i ng có m t c t ngang nh nh ng ng l c giác ghép l i Nh v y s v a

đ m b o đ c tính linh đ ng trong thi công c ng nh đ b n xơy d ng khi

h p kh i các t m, khu v c l ng đ c l p các môđun d ng kh i h p ch nh t Các môđun nƠy t o nên b i s l p ghép c a các t m lamella nghiêng (600

)

Nh ng t m lamella nƠy b ng nh a PVC ch t l ng cao Hai t m lamella ghép

l i v i nhau s cho ra nh ng ng hình l c giác (d ng gi ng nh t ong)

2.3.2.3 u, nh c đi m

a u đi m:

Ph ng pháp nƠy cho k t qu t t nh t: v i cùng m t l u l ng vƠ th tích b , các b l ng hình ch nh t dƠi, h p vƠ sơu cho hi u qu l ng cao h n

b Nh c đi m:

Nh c đi m l n nh t c a b l ng ki u ng l ng hay t m m ng lƠ khó

kh n trong quá trình lƠm s ch b n l ng sau m t th i gian v n hƠnh

2.3.3 L c

2.3.3.1 M c đích

Sau quá trình l ng, v n còn các h t c n l l ng, các th keo t vƠ vi sinh

v t trong n c, nên ph i s d ng thêm quá trình l c nh m c i thi n ch t

l ng n c c v m t v t lý, hóa h c vƠ sinh h c

2.3.3.2 Thi t b l c đ c l a ch n

Do công su t thi t k đây lƠ khá l n (15000 m3

/ngày đêm) nên đơy s

l p m ng v i kích th c h t khác nhau Ban đ u đa s c n b n trong n c

ti p xúc v i b m t c a v t li u l c l p trên cùng vƠ đ u đ c gi l i đó Theo th i gian, b dƠy l p mƠng c n t ng d n, đ b n liên k t c a l p mƠng

c n v i v t li u l c gi m đi Khi l c liên k t gi a l p mƠng vƠ v t li u l c y u

đi, l p mƠng c n b phá v , m t ph n c n b n b cu n đi sơu h n xu ng các

l p h t l c, hi u qu l c lƠ k t qu c a hai quá trình ng c nhau: quá trình k t bám c a l p c n m i t n c lên b m t h t l c vƠ quá trình tách c n b n t

b m t h t l c đ a vƠo n c Hai quá trình trên di n ra đ ng th i vƠ lan d n theo chi u sơu l p v t li u l c

V n t c l c th ng là 1,5.10ứ3 m/s, v n t c l n nh v y đƣ gơy ra hi n

t ng chóng t c v t li u l c Vì v y ph i đ nh k r a l c đ lƠm s ch hoƠn nguyên v t li u l c: dùng dòng n c ng c chi u c r a các h t, lƠm x p l p

h t vƠ cu n theo các ch t b n thƠnh n c th i N c r a l c s đ c t n d ng ngu n n c l y t b ch a n c tr c khi kh trùng

đơy tôi l a ch n dòng ch y t trên xu ng d i, dùng nhi u l p v t li u

l c có kích th c gi m d n theo chi u dòng ch y, n c b n ti p xúc v i các

h t l n c a l p v t li u l c tr c, do đó l p v t li u có kh n ng gi đ c nhi u ch t b n, tr l c l c không t ng đ c nhi u ph n d i c a l p v t

qu l n h n v i cùng m t ngu n n c vƠ t c đ l c

ứ Nh c đi m: Nh c đi m c a d ng b nƠy lƠ khi r a v t li u l c ph i s

d ng dòng ng c chi u, các h t nh đ c đ y lên trên vƠ các h t to đ c gi

l i đáy Do đó khi lƠm n c ti p xúc v i các h t nh tr c d lƠm t c mao

qu n l c, tr l c l c t ng nhanh vƠ th i gian c n r a l c b rút ng n tránh

hi n t ng nƠy ng i ta dùng kh i l ng riêng c a các h t l n d n t l ngh ch v i kích th c h t Ta dùng than antraxit lƠm l p trên cùng, cát n ng

h n gi a vƠ cát th ch anh có kh i l ng riêng l n nh t l p d i cùng

Hóa ch t clo s đ c b m tr c ti p trên đ ng ng t b l c nhanh t i b

ch a đ l i d ng građient v n t c c a dòng ch y lƠm quá trình đ o tr n hóa

ch t có hi u qu cao

2.3.4.4 u, nh c đi m

ứ u đi m: Ngu n n c có n ng đ coliform cao, do đó hƠm l ng clo s

d ng có th đ n 10 mg/l ho c h n đ đ m b o c hi u qu kh trùng tri t đ

vƠ c vi c oxi hóa các ch t gơy mùi, v

ứ Nh c đi m: Khi l ng clo d sau kh trùng quá l n, ph i tìm bi n pháp kh b t clo d xu ng đ n tiêu chu n cho phép t 0,3 ÷ 0,5 mg/l

/ngày đêm, tr m b m n c thô đ c chia thƠnh 5

b m, m i b m có công su t t ng ng 3000 m3/ngƠy đêm (35 l/s)

D a vào [11], ta s ch n v n t c n c ch y trong ng lƠ 0,96 m/s, l u

Trong đó: v: L u l ng th tích (m3

/s); v = 0,035 m3/s w: T c đ trung bình (m/s); w = 0,96 m/s

d = 0, 035 0, 216

0, 785 0,96  m



Nh v y có 5 đ ng ng d n v tr m x lý, đ ng kính m i ng là 0,216m V t li u s d ng lƠm ng d n lƠ ng HDPE, PN 12,5

3.1.2 Tính toán đo n ng tr n hóa ch t

Trong h th ng nƠy chúng tôi ch n thi t b khu y tr n có t m ch n khoan

l B tr n có t m ch n khoan l th c ch t lƠ m t cái máng bên trong có 3

t m th ng đ ng (các t m ch n có kh n ng tháo l p đ c, trên các t m ch n

có khoan nhi u hƠng l Các l khoan s t o nên r t nhi u xoáy n c, lƠm cho các ch t ph n ng tr n đ u v i n c ( tránh không khí hòa tr n vƠo n c, hƠng l trên cùng ph i ng p sơu trong n c t 0,1÷ 0,15m)

V t li u lƠm b tr n có t m ch n khoan l lƠ thép không g

T c đ dòng n c qua l lƠ vl = 0,96 m/s, t c đ dòng n c cu i máng

tr n v

Công su t tr m x lý lƠ: 15000 m3/ngƠy đêm = 625 m3/h ả 0,174 m3

S l trên m i t m ch n lƠ:

n = l

l

f f

 =

3

0,18132,83.10 ả 64,06 l (l y n = 65 l )

T n th t áp l c qua m i t m ch n lƠ:

h =

2 2

2

l

vg

2

l

vg

2 2

0,96

0, 75  2 9,8 ả 0,084m Tính ti t di n cu i máng b tr n (vm = 0,6 m/s)

Chi u cao l p n c tr c t m ch n th ba:

3.2 Tính toán ng n ph n ng t o bông

Hóa ch t sau khi đ c tr n v i n c nh đo n ng tr n c khí s đ c d n vƠo b tr n ph n ng t o bông c khí

Theo các k t qu th c nghi m thì quy trình ph n ng hi u qu c n đ t

đ c giá tr građient t c đ trung bình 50-55s-1 trong th i gian 30 phút

th ng đ ng kho ng cách gi a các vách ng n bu ng th nh t 4m, bu ng th hai 4m, bu ng th ba 5m

C u t o gu ng quay g m tr c quay vƠ b n b n cánh đ t đ i x ng qua tr c

Gu ng khu y đ t th ng đ ng kích th c b n cánh ch n: r ng 0,17m; dài 2,8m; ti t di n b n cánh f = 0,17 Ừ 2,8 = 0,476 m2

) = 51 × 1,5 × 0,952 ×(0,6083 + 0,4513)

2 2

) = 51 × 1,5 × 0,952 ×(0,5173 + 0,3843) ả 14,188 W

2 2

Giá tr građient t c đ :

2 2

) = 51 × 1,5 × 0,952 ×(0,4263 + 0,3163)

3.3.1 Tính toán ng l ng

Ch đ th y l c c a quá trình l ng th hi n hình

Trong kho ng th i gian l ng T, t i ng l ng, n c đi t đi m A v i v n t c