Đồ Án Xử Lý Nước Thiên Nhiên

- So sánh với tiêu chuẩn chất lợng nớc mặt, ta thấy nguồn nớc này cóthể dùng làm nguồn cấp cho các trạm xử lý nớc cấp cho ăn uống vàsinh hoạt.- So sánh các chỉ tiêu với tiêu chuẩn chất l

thuyết minh

Đồ án môn học xử lý nớc thiên nhiên

******

Phần I Lựa chọn dây chuyền công nghệ

∑ A-= [SO42-] +[Cl-] + [NO2-] + [NO3-] = 75 + 71 + 1,2 + 1 = 148,2 (mg/l)

⇒ P = 115,81 + 148,2 + 1,4x0,22 + 0,5x148 + 0,13x0,7 =338,409

II Đánh giá chất lợng nớc nguồn

Trớc tiên, cần kiểm tra độ chính xác của các chỉ tiêu cho trớc:

- Độ kiềm toàn phần

KiTP = [OH-] + [HCO3-] + [CO32-] (mgđl/l)

Vì pH = 7,4 ⇒[OH-] rất nhỏ có thể coi bằng 0

1

MÆt kh¸c, pH = 6,8 < 8,4 ⇒ trong níc chØ cã CO2 vµ HCO3-, kh«ng

cã CO32- nªn [CO32-] = 0

⇒KiTP = 0 +

02,61

3 Colifom tæng sè (con/100ml) 0 980 Xö lý b»ng clo

4 §é oxy ho¸ pemanganat (mg/l) 2 1,2

- So sánh với tiêu chuẩn chất lợng nớc mặt, ta thấy nguồn nớc này cóthể dùng làm nguồn cấp cho các trạm xử lý nớc cấp cho ăn uống vàsinh hoạt.

- So sánh các chỉ tiêu với tiêu chuẩn chất lợng nớc cấp cho ăn uống vàsinh hoạt, ta thấy các chỉ tiêu nh độ màu, hàm lợng cặn lơ lửng,

độ cứng, hàm lợng các hợp chất chứa nitơ, H2S, chỉ số E.Coli lớn vàcần đợc xử lý

-Nớc nguồn có hàm lợng các hợp chất chứa nitơ, H2S lớn

 Cần tiến hành Clo hoá sơ bộ trớc khi đa nớc vào công trình

xử lý

- Hàm lợng cặn và độ màu lớn hơn các chỉ tiêu chất lợng nớccấp cho sinh hoạt nên phải làm trong nớc và khử màu bằngphèn

- pH = 6,8 thuộc khoảng 6,5 đến 8,5 nên đạt tiêu chuẩn nớccấp cho sinh hoạt

- Hàm lợng cặn lơ lửng lớn nên dùng phèn nhôm Al2(SO4)3 để keotụ

- Chỉ số E.Coli = 980 con/100ml >TC(<20 con/l) nên cần khửtrùng

- Công suất trạm nhỏ Q = 2500 m3/ngđ nên dùng bể lắng đứng

và bể lọc nhanh trong dây truyền công nghệ

- Do có dùng phèn nên trong DCCN phải có thêm công trình trộn

và phản ứng

iii Sơ bộ chọn Dây chuyền công nghệ

Các yếu tố ảnh hởng đến việc lựa chọn dây chuyền công nghệ:

- Loại nguồn nớc và chất lợng nguồn nớc

- Yêu cầu chất lợng nớc của đối tợng sử dụng

- So sánh chất lợng nớc nguồn với yêu cầu cấp nớc để có biệnpháp xử lý

- Điều kiện kinh tế kỹ thuật

3

- Điều kiện địa phơng.

Từ những điều đã phân tích ở trên, sơ bộ ta chọn DCCN xử lý nớcmặt cho trạm xử lý có công suất 2500m3/ngđ:

n ớ c

nguồn bể trộn bể p/u xoáy + lắng đứng nhanh lọc BCNS

IV.Xác định liều lợng các hoá chất đa vào trong nớc:

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

Khi cho phèn vào nớc, pH giảm Đối với phèn Al, giá trị pH thíchhợp để quá trình keo tụ xảy ra đạt hiệu quả từ 5,5 đến 7,5

Giả sử, cần phải kiềm hoá nớc để nâng pH lên giá trị phù hợp vớiyêu cầu xử lý, lợng kiềm đợc tính:

Lp, ep : liều lợng và đơng lợng phèn đa vào trong nớc

Lp = 60 mg/l,

ep ((Al2(SO4)3) = 57 mgđl/l,

ek: đơng lợng kiềm, chọn chất kiềm hoá là CaO nên ek = 28 mgđl/l

Kio : độ kiềm của nớc nguồn, Kio = 2,43 mgđl/l

C: tỉ lệ CaO nguyên chất trong sản phẩm sử dụng, C = 80%

V Xác định các chỉ tiêu cơ bản của nớc sau xử lý:

Sau khi đa phèn vào trong nớc mà không cần kiềm hoá, nớcsau xử lý có pH, Ki giảm, CO2 và cặn lơ lửng C tăng

1 Độ kiềm Ki*

Ki* = Kio - Lp ep (mgđl/l)

Kio : độ kiềm của nớc nguồn, Kio = 2,43 mgđl/l

Lp, ep : liều lợng phèn không ngậm nớc và đơng lợng phèn: Lp = 60mg/l, ep = 57

⇒ Ki* = 2,43 -

57

60

= 1,377 (mgđl/l) > 0  kết luận không cầnkiềm hoá nh trên là đúng

5

Lv = ev.β.Ki*.

Cv

100

(mg/l)Trong đó: ev: đơng lợng vôi, ev = 28 mgđl/l

β : hệ số phụ thuộc pH*

Tra biểu đồ hình 6.4 (TCVN 33-2006) ta có β=1,5

Ki* : độ kiềm của nớc trớc khi xử lý ổn định

Cv : độ tinh khiết của vôi, Cv = 80%

Cmaxo : hàm lợng cặn ban đầu

60.24.16,

b

b W

)(35

15

.

hb

Lp n Q

PhÇn II TÝnh to¸n c¸c c«ng tr×nh trong d©y chuyÒn

Ta lÇn lît tÝnh to¸n c¸c c«ng tr×nh cho d©y chuyÒn c«ng nghÖ

+ γ : khèi lîng riªng cña dung dÞch phÌn

Do bể hoà phèn có kích thớc nhỏ nên ta sẽ bố trí bể hoà phènnằm trong bể tiêu thụ.

Khi đó bể tiêu thụ có dung tích 4 m3 Kích thớc bể tiêu thụ: (1,5 x1,5 x 1,8) m

2.Bể pha chế dung dịch vôi sữa

9

∂ ∂

) ( 4 , 2 1

5 10000

785 , 47 24 16 ,

m

) ( 2 , 1 4 2 , 1 4

∂

=

10000

.

v

v

L n Q W

8

9

10

11 2

Thiết kế 2 bể khuấy trộn bằng máy trộn cánh quạt, có thể tích mỗi

bể : Wbể = 1,2(m3) Bể xây hình trụ có đáy là hình tròn, đờng

) ( 15 , 0 1000000

60 2500 1000000

.

T x

( 035 , 0 3600 24 5

100 150

h l s

l

)( 10000

m T G h P

L Q F

o k

p kho

α

=

) / ( 8 , 100 )

/ ( 028 , 0 3600 24 5

100 5 , 119

h l s

l

) ( 1195 , 0 1000000

785 , 47 2500 1000000

.

T x

3,1.50.60

Lợng vôi cần dùng cho một ngày:

Bơm định lợng phải bơm dung dịch vôi sữa 5 %

 Lu lợng bơm :

Sử dụng 2 bơm định lợng vôi, một bơm hoạt động liên tục và mộtbơm dự phòng

4.Kho dự trữ hoá chất

Công suất trạm là nhỏ nên kho dùng để dự trữ hoá chất đủ cho 1-2tháng tiêu thụ

Diện tích sàn kho:

+Q=2500 m3/ngđ

+P: liều lợng hoá chất tính toán(g/m3)

+T: thời gian dự trữ hoá chất trong kho

T= 50 ngày+α: hệ số kể đến diện tích đi lại và thao tác trong kho

α=1,3 (TCXDVN 33:2006)+Pk: độ tinh khiết của hoá chất

+h: chiều cao kho phèn nhôm dạng bánh h = 2m

+G0: khôí lợng riêng của hoá chất, G0=1,1 T/m3

*Tính cho kho phèn: Pk=95%

11

3,1.50.785,47

 Chiều cao toàn phần của bể: H b = 1 + 0,4 = 1,4 (m)

Kích thớc mặt bằng: F = 1x 1 = 1 (m 2 )

- Dùng máy khuấy tuabin 6 cánh nghiêng góc 450 hớng xuống dới để

đa nớc từ trên xuống.Đờng kính máy khuấy D ≤ 1/2 chiều rộngbể.Trong bể đặt bốn tấm chắn để ngăn chuyển động quay củanớc, chiều cao tấm chắn 0,7 m, chiều rộng bằng 1/10 a = 0,1 m

- Đờng kính cánh khuấy lấy bằng D = 0,4 m

- Máy khuấy đặt cách đáy một khoảng: h = 0,2 m

- Chiều rộng bản cánh khuấy b bằng 1/5 đờng kính cánh khuấy, b

.

D K

= (1,08.10002500.(0,4)5)1/3 = 6 vg/s = 360 vòng/ph

- Cần phải có hộp giảm tốc cho động cơ

F = FPƯ + Flắng

* Vùng lắng

Flắng = β

.6,3

v Q

16,104

= 37,61 (m2)

* Bể phản ứng:

- Bể đợc làm bằng bê tông cốt thép dầy 80mm và đợc đặt ởtâm bể lắng đứng

- Nớc vào với vận tốc v=0,8-1 m/s qua 2 vòi phun cố định(đặt ngập dới mặt nớc 0,5m)

13

- Đáy bể ( sàn giảm tốc ) đợc làm bẳng gỗ xếp bằng các thanh0,5x0,5m, chiều cao là 0,8m Để triệt tiêu dòng chảy xoắn đảmbảo hiệu quả làm việc cho bể lắng đứng.

* Diện tích bể phản ứng:

Fp =

N H

t Q

p

p

.60

Q : công suất trạm xử

tP : thời gian lu nớc trong bể phản ứng tP=15 phút

HP: chiều cao bể phản ứng HP= 3,6m chiều cao bể lắng =4m

N: số lợng bể phản ứng =2

FP=

2.6,3.60

15.16,104

= 3,62 (m2)

=> đờng kính bể phản ứng

Dp=

ππ

62,3.4

08,52.13

,

1 =0,09(m) = 90 mm

 F = 3,62 + 37,61 = 41,23 (m2)

Do công suất của trạm nhỏ nên ta xây bể có hình vuông để

dễ hợp khối với các công trình khác

Bể lắng có kích thớc

B= F = 41,23= 6,42 m

 Bể lắng có kích thớc :

(BxH) = (6,42x4)m

Tính toán hệ thống thu nớc sau khi lắng:

Hệ thống thu nớc sau lắng dùng máng tràn, với vận tốc nớc chảytrong máng v= 0,6 -0,7 m/s Máng thu có kích thớc 200x300mm bốtrí ở thành bể lắng

*Cấu tạo ngăn chứa cặn:

Phần chứa và ép cặn của bể lắng xây bằng bê tông cốt thép,hình chóp với góc hợp với thành bể lắng 1 góc 450 Xả cặn bằng

phơng pháp thuỷ lực, khi xả bể lắng vẵn hoạt động Thời giangiữa 2 lần xả cặn:

T =

).(

m C Q

N

W c

−

δ (h)

Wc dung tích phần chứa cặn của bể

3

1.3

1

F H F

0

*

1

1,0.245

.2

16,104

31000

2.11,44

− =29(h)

ống xả cặn dùng ống d200

15

8 bể lọc nhanh trọng lực

- Bể lọc đợc tính toán với 2 chế độ làm việc là bình thờng vàtăng cờng

Dùng bể lọc nhanh 1 lớp vật liệu lọc là cát thạch anh với các thông

số tính toán lấy theo TCXDVN 33- 2006

Lấy chiều dày lớp vật liệu lọc hl= 1,4 (m)

Hệ thống phân phối nớc lọc là hệ thống phân phối bằng chụplọc loại đuôi dài, có khe hở Tổng diện tích phân phối lấy bằng

0,6% diện tích công tác của bể lọc (theo quy phạm là 0,6 ữ 1,0 %)

Dp

Chiều dày lớp cát lọc lấy bằng 1.4 (m)

Khi đó thể tích chứa cặn của 1 m 3 cát lọc là:

Để đảm bảo chất lợng nớc, chu kỳ lọc là:

Q

.

6 , 3

th-a : Số lần rửth-a mỗi bể trong 1ngày đêm ở chế độ làmviệc bình thờng,

lấy a = 1 lần

W :Cờng độ rửa lọc (l/s_m2) d10 = 0,78 -0,8 Tra bảng

6.13 (TCXDVN 33:2006) => độ nở tơng đối của vật liệu lọc là

30% Cờng độ rửa bể lọc W = 14-16 (l/s_m2) Thời gian rửa bể t =5-6 phút

2500

x x x

x

x − − ≈ 16,314 (m2)

17

Do công suất của trạm là nhỏ nên số bể lọc đợc chọn theo cấutạo N = 4

*Kiểm tra lại tốc độ lọc tăng cờng khi đóng một bể để rửa hoặcsửa chữa

vtc = vbt 6,5 441

1 = −

− N x N

*Chiều cao xây dựng bể lọc

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

Hxd = hk + hS + hd + hl +hn + hBV

hđ :Chiều cao lớp sỏi đỡ (m).Lấy chiều dày lớp đỡ cho các

cỡ hạt d = 5 – 10 mm và d = 2 – 5 mm bằng 150 mm mỗi lớp  hđ

= 2 x 0,15 m = 0,3 m (rửa bằng gió nớc kết hợp)

hv :Chiều dày lớp vật liệu lọc hv = 1,4 m

hn :Chiều cao lớp nớc trên lớp vật liệu lọc (m) Lấy hn=2m(quy phạm :hn ≥ 2 m) (TCXDVN 33:2006)

hBV = 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)

W: khối lợng nớc tích luỹ trong thời gian rửa lọc ( 6 phút)

W=

4.60

16,104.6.60

=> hP =

12

604,2

= 0,217 (m)

 hP = 0,217 < hBV =0,5m =>nớc không bị tràn ra ngoài.

*Tính toán máng thu nớc rửa lọc gió nớc kết hợp

- Chọn độ dốc đáy máng về phía máng tập trung i = 0,01

2

0,31,5ì = 0,23 (m)

Chiều cao của máng

Trong đó: δm là chiều dày đáy máng, lấy δm = 0,1 (m)

e

Hì

+ 0,3 (m)

Trong đó:

- e : Độ trơng nở của vật liệu lọc khi rửa, e = 30%

- H: Chiều cao lớp vật liệu lọc (m)

=> h =

100

01,4 3ì + 0,3 (m) = 0,72 (m)

Vì máng dốc về phía máng tập trung với độ dốc 0,01, máng dài

2 (m) nên chiều cao máng ở phía máng tập trung là:

0,056

ì + 0,2 = 0,49 (m)

⇒ lấy h = 0,5 m ∆ = 0,6 m

- Khởi động máy sục khí nén, với cờng độ 18 (l/s.m 2 ), cho khí

q = -4

10

ì

ì1,3

2 10-4

= 1,54 (m/s) đảm bảo

theo quy phạm không nhỏ hơn 1,5 m/s (TCXDVN 33:2006)

Vậy chọn 40 chụp lọc trong 1m2 bể, khoảng cách giữa tâm các

chụp lọc theo chiều ngang và chiều dọc bể đều là 15 (cm) =>

khoảng cách từ tờng tới tâm chụp lọc gần nhất là : 200-215.12= 10cmTổn thất qua hệ thống phân phối bằng chụp lọc là:

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 20m/s)

⇒ Lu lợng gió cung cấp cho một bể là:

Chọn ống dẫn gió có đờng kính là: Dkhí = 75mm

• Đờng ống thu nớc sạch tới bể chứa :

* ống từ một bể ra ống thu nớc sạch chung tải một lu lợng là:

00723,04π

01446,0.4

02892,0.4

T ính toán tổng tổn thấ t áp lực khi rửa bể lọc

• Tổng tổn thất qua sàn chụp lọc

Theo tính toán ở trên là: hpp = 0,484 (m)

• Tổng tổn thất qua lớp vật liệu đỡ

hđỡ = 0,22ì Lđỡì W (m)

23

Với ∆h 1 : độ chênh giữa cốt MĐ tại trạm xử lí và cao độ

MNTN trong bể chứa, lấy ∆h 1 = -0,5m

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 =0,3 (m)

h l : Chiều cao lớp vật liệu lọc; h l = 1,4 (m) ∆Hm : Khoảng cách từ mép trên của máng phân phối

HB = 4 + 0,5 = 4,5 m

HB = 4,5 m

10 Tính toán sân phơi bùn

Cát lọc Sỏi đỡ

Hệ thống phân phối n ớ c rửa lọc

ống xả

n ớ c rửa lọc ống dẫn

n ớ c rửa lọc ống xả

n ớ c lọc đầu

- Số lợng bùn tích lại ở các bể lắng sau một ngày đợc tính theo côngthức: G1 =

1000

)C-(CQ

2 1

ì

(kg)Trong đó:

- G1: Trọng lợng cặn khô tích lại ở bể lắng sau một ngày, (kg)

1000

10)-(858,94

2 1

ì

(kg)Trong đó:

- G2: Trọng lợng cặn khô tích lại ở bể lọc sau một ngày, (kg)

2500ì = 17,5 (kg)

Vậy tổng lợng cặn khô trung bình xả ra trong một ngày là

G = G1 + G2= 2122,35 + 17,5 = 2139,85 (kg)Tính sân phơi bùn có khả năng giữ bùn lại trong vòng 1 tháng.Lợng bùn khô tạo thành sau 1 tháng là:

Gnén = 2139,85 ì 30 = 64195,5 (kg)Thiết kế 2 sân phơi hình chữ nhật có tổng diện tích là 250(m2)

Kích thớc mỗi sân 10 x 12,5 (mxm)Sau khi phơi, bùn đạt đến độ ẩm 90% nên khối lợng bùn khô saukhi phơi là:

hkhô =

F

Vkhô= 164,61250 = 0,658 (m)Lấy chiều cao dự trữ = 0,242 (m), chiều dày lớp sỏi ở đáy hsỏi =0,3 (m) khi đó chiều cao thành chắn của sân phơi là hsân =0,658+ 0,242 + 0,3 = 1,2(m)

Có 5%Qtrạm = 1005 ì 104,16 = 5,2 (m 3 /h)

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

50 = 2,1 (m 3 /h)

Vậy chọn lu lợng nớc tuần hoàn qth = 2,1 (m 3 /h)

 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 =4 ì Vr

bể − 4 ì qthì t = 4ì 3,15ì 4 − 4ì 2,1ì 1 =42 (m 3 ) (chọn thời gian giữa hai lần rửa các bể kế tiếp nhau là t = 1 giờ)

-Vì bể điều hoà thu cả nớc xả lọc đầu vậy ta thiết kế bể hìnhvuông có kích thớc

axaxh = 4x4x3 (mxmxm) => V= 48m3

Bể đợc xây chìm dới đất sao cho mực nớc cao nhất trong bể

điều hoà thấp hơn mực nớc trong mơng thu nớc rửa lọc khi tiếnhành rửa bể lọc

- Số lợng bùn tích lại ở các bể lọc sau một ngày là 17,5 kg, lu lợng tuần hoàn lại là 50,4 m3 nên hàm lợng cặn trong nớc tuần hoàn là :

Cth = 3

50,4x10

610

5

,

17

= 347,2mg/l  Cth < Cmax* (347,2 mg/l < 858,94mg/l) nên có thể cho nớc từ bể

điều hoà quay thẳng về trộn bằng bơm tuần hoàn.Tuy nhiên để giảm lợng cặn mà dây chuyền phải xử lý, thiết kế thêm hai bể lắng đứng để xử lý nớc rửa lọc trớc khi đa về bể trộn

13 Tính toán kho chuẩn` bị clo

(kg/h)Trong đó :

Phần Iii Tính toán cao trình công nghệ

- Tính toán cao trình công nghệ dựa vào tổn thất của từngcông trình và tổn thất trên đờng ống dẫn nớc tới công trình

đó

- Đảm bảo nớc trong trạm là tự chảy

- Lấy cốt mặt đất tại đáy bể lọc bằng 0.00m

Z2 :Cốt mực nớc cao nhất trong bể chứa nớc sạch

hốngB.lọc-BCNS :Tổn thất áp lực trên đờng ống dẫn từ bểlọc đến bể chứa nớc sạch Có thể lấy sơ bộ hốngB.lọc-BCNS = 0,8m

hB.lọc :Tổn thất áp lực trong nội bộ bể lọc hB.lọc = 3 mVậy Z1 = 4,8 – 0,8 – 3 = 1 m

3 - Bể lắng đứng:

Mực nớc cao nhất trong bể lắng đứng là:

Z3 = Z1 + hBlang bloc

mang− + hBlăngTrong đó

hBlang bloc

mang− : Tổn thất áp lực trên máng dẫn từ bể lắng đến bể lọc Lấy sơ bộ hBlang bloc

hBpu blang

mang− :Tổn thất áp lực trên máng dẫn từ bể phản ứng đến bể lắng

Do bể phản ứng nằm trong bể lắng nên lấy hBpu blang

hBpu : Tổn thất áp lực trong nội bộ bể phản ứng ,lấy bằng 0,4m

- h mángtt – BĐH : tổn thất từ máng tập trung đến bể điềuhòa.Lấy h mángtt – BĐH = 0,5 m.

Vậy Z6 = 0,36 – 0,5 = - 0,14 m  Lấy tròn Z6 = - 0,2m

phần iii tính toán diện tích mặt bằng công trình phụ

1.Diện tích của trạm pha chế clo

Diện tích của trạm pha chế clo lấy theo tiêu chuẩn :

3 m2 cho một clorator

4 m2 cho một cân bànVậy tổng diện tích trạm là F = 2x3 + 2x4 = 14 m2 Sốclorator là hai chiếc loại có công suất là 0,08 – 2,05 Kg/h

Trạm đợc chia làm hai gian

+ 1 gian chứa clorator có diện tích f1 = 6 m2

+ 1 gian chứa bình clo lỏng diện tích f2 = 8 m2

2.Tính diện tích sân phơi cát.

Diện tích sân phơi cát phải đảm bảo phơi và chứa 10% toàn

bộ lợng cát có trong các bể lọc (đối với bể lọc nhanh có chiều dày0,05m)

Bố trí 1 sân phơI cát cạnh bể lọc kích thớc sân là : 3,5x4 m

3.Tính diện tích trạm bơm cấp hai.

Diện tích trạm bơm cấp hai lấy theo công suất trạm , với côngsuất trạm 2500 m3/ngđ ta lấy diện tích trạm bơm cấp hai là 60 m2

4.Tính diện tích kho dự trữ và nhà pha chế clo.

Diện tích kho dự trữ clo lấy theo tiêu chuẩn nhà công nghiệp

kích thớc (4x6)m =>S = 24m2Diện tích nhà pha chế lấy kích thớc:

3x6m =>S = 18m2

31