THUYẾT MINH ĐỒ ÁN MÔN HỌC THIẾT KẾ TRẠM XỬ LÝ NƢỚC CẤP

ĐỒ ÁN XỬ LÝ NƯỚC CẤP GVHD : ThS TRẦN ĐĂNG AN TRƯỜNG ĐẠI HỌC THỦY LỢI CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc Lập –Tự Do-Hạnh Phúc KHOA KỸ THUẬT TNN BỘ MƠN CẤP THỐT NƯỚC o0o - THUYẾT MINH ĐỒ ÁN MÔN HỌC THIẾT KẾ TRẠM XỬ LÝ NƢỚC CẤP ****** Họ tên sinh viên: LÊ THỊ HƢƠNG Lớp : S15-54 CTN Họ tên thầy hƣớng dẫn: Th.S Trần Đăng An Chuyên nghành: Cấp thoát nƣớc Nhiệm vụ: Thiết kế trạm xử lý nƣớc cấp STT: 09 Đề số: 09 Ngày giao nhiệm vụ: 18/08/2015 Ngày hoàn thành 28/09/2015 SVTH : LÊ THỊ HƯƠNG Page ĐỒ ÁN XỬ LÝ NƯỚC CẤP GVHD : ThS TRẦN ĐĂNG AN ĐỒ ÁN XỬ LÝ NƢỚC CẤP CHƢƠNG MỞ ĐẦU GIỚI THIỆU CHUNG Hiện nay, tình trạng thiếu nước vấn đề chung toàn cầu, người dân nhiều nơi phải sử dụng nguồn nước không đạt yêu cầu chất lượng nước cấp Bộ y tế đề ra.Việc mua nước với giá thành cao vấn đề đáng quan tâm Từ đặt nhiệm vụ cho người kỹ sư Cấp thoát nước nhiệm vụ phải đưa phương án kỹ thuật để giải nhu cầu dung nước cho phù hợp với kế hoạch phát triển đất nước với luật môi trường, tiêu chuẩn từ nước cấp Nhà nước ban hành Môn học “ Xử lý nước” nhằm giúp cho sinh viên nắm bắt khái niệm hệ thống xử lý nước, lưu lượng tính tốn hệ thống cấp nước sinh hoạt, công nghiệp cấu tạo sở tính tốn Giúp sinh viên biết kết hợp sáng tạo lý thuyết thực tiễn Qúa trình làm đồ án giúp cho sinh viên bước đầu làm quen với tiêu chuẩn quy phạm thiết kế hành nhà nước MỤC ĐÍCH VÀ NỘI DUNG THIẾT KẾ ĐỒ ÁN XỬ LÝ NƯỚC CẤP a) Mục đích Việc thực hành đồ án mơn học Xử lý nước cấp, giúp sinh viên tìm hiểu kỹ phần lý thuyết học, vận dụng cách linh hoạt sáng tạo việc thiết kế cơng trình xử lý nước, đảm bảo nguồn nước đạt tiêu chuẩn cho phép trước đưa tới nơi tiêu thụ; nâng cao hiệu học tập môn học SVTH : LÊ THỊ HƯƠNG Page ĐỒ ÁN XỬ LÝ NƯỚC CẤP GVHD : ThS TRẦN ĐĂNG AN Quá trình làm đồ án giúp sinh viên tăng cường việc tự học khả độc lập tư bước đầu làm quen tôn trọng tiêu chuẩn, quy chuẩn thiết kế hành nhà nước b) Nội dung Từ số liệu cho, nghiên cứu để tìm phướng án, sơ đồ cơng nghệ xử lý nước mặt phù hợp, đảm bảo chất lượng theo tiêu chuẩn Bộ y tế trước đưa đến cấp cho đối tượng dùng nước c) Cơ sở tính tốn - TCVN 33 – 2006 - QCVN 08-2008 - Cấp nước tập - Xử lý nước - Xử lý nước cấp cho sinh hoạt công nghiệp - Ts Trịnh Xuân Lai - Bài giảng - Các quy chuẩn, tiêu chuẩn khác có liên quan SVTH : LÊ THỊ HƯƠNG Page ĐỒ ÁN XỬ LÝ NƯỚC CẤP GVHD : ThS TRẦN ĐĂNG AN CHƢƠNG NGHIÊN CỨU SỐ LIỆU VÀ LỰA CHỌN DCCNXLN Số liệu chất lƣợng nguồn nƣớc Bảng Chất lƣợng nƣớc mặt sông I TT 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 Yếu tố pH Vị Độ kiềm toàn phần Độ màu Hàm lượng cặn không tan Độ cứng tổng Độ cứng tạm thời Độ cứng vĩnh cửu Độ ơxy hóa (COD) Fe tổng NH4+ Mn+2 Mg+2 Ca+2 NO2NO3SO4-2 PO4-3 HCO3CO3-2 ClNhiệt độ Độ đục Đơn vị mgđl/l Pt/Co mg/l dH0 dH0 dH0 mg/l O2 mg/l mg/l mg/l mg/l mg/l mg/l mg/l mg/l mg/l mg/l mg/l mg/l C NTU Mẫu 6.92 Ngọt 2.8 50 300 2.24 2.24 10.08 0.05 0.01 0.05 2.43 12.02 0.01 0.75 9.5 0.08 48.82 10.64 250C 158 2.Xác định tiêu thiếu đánh giá mức độ xác tiêu 2.1 Xác định tiêu thiếu: 2.1.1 Tổng hàm lượng muối - Tổng hàm lượng muối nước nguồn tính theo cơng thức sau : P=  Me   Ae  SVTH : LÊ THỊ HƯƠNG   1,  Fe2    0,5  HCO3   0,13 SiO 32  Page ĐỒ ÁN XỬ LÝ NƯỚC CẤP GVHD : ThS TRẦN ĐĂNG AN Trong đó:  Me  Ae Ta có:   : Tổng hàm lượng ion dương trừ Fe2+ Tổng hàm lượng ion âm trừ HCO3- SiO32 :  Me   Mn 2   Ca 2    Mg 2    NH 4    0.05  12.02  2.43  0.01  14.51(mg / l )  Me  14.51(mg / l ) Và  Ae   Cl     SO42    NO2    NO3    PO43   CO32   10.64  9.5  0.01  0.75  0.08   20.98(mg / l ) Như : P = 14.51+20.98+1.4×0.05+0.5×48.82+0.13×0=59.97 (mg/l)  P = 59.97 (mg/l) Tổng hàm lượng muối có nước P = 59.97(mg/l) 2.1.2 Xác định hàm lượng CO2 tự nước nguồn: Với số liệu: - Nhiệt độ to = 25oC - Độ kiềm K = 2.8 mgđl/l - Độ pH = 6.92 - Tổng hàm lượng muối P = 59.97 mg/l Tra biểu đồ 6.2 - TCXD 33-2006, xác định hàm lượng CO2 tự nước nguồn CO2 = 15 (mg/l) SVTH : LÊ THỊ HƯƠNG Page ĐỒ ÁN XỬ LÝ NƯỚC CẤP GVHD : ThS TRẦN ĐĂNG AN 2.2 Đánh giá chất lượng nước thô Với hàm lượng cặn 300 mg/l, nước nguồn xếp vào loại nước đục Căn vào thành phần nước nguồn, so sánh với chất lượng yêu cầu nước tiêu dùng theo phụ lục TCXD 33-2006, thấy nước nguồn đục có độ màu vượt tiêu chuẩn cho phép, tiêu khác đạt tiêu chuẩn Do cần xử lý độ đục độ màu nước nguồn để có nguồn nước đạt tiêu chuẩn cấp cho sinh hoạt 2.3 Xác định lượng hoá chất sử dụng Xử lý độ đục độ màu nước phương pháp keo tụ, sử dụng phèn Al 2(SO4)3 để keo tụ nước xử lý phèn Al2(SO4)3 rẻ tiền có biện pháp xử lý đơn giản 2.3.1 Xác định lượng phèn để keo tụ - Căn vào hàm lượng cặn C = 300 mg/l, tra bảng 6.3 - TCXD 33-2006, xác định hàm lượng phèn để keo tụ là: PP = 40 mg/l - Căn vào độ màu M = 50 Pt/Co, xác định hàm lượng phèn để keo tụ theo công thức: Pp=4 M Pp= 28.28 (mg/l) - Chọn hàm lượng phèn để keo tụ PP = 40 mg/l 2.3 Kiểm tra độ kiềm theo yêu cầu keo tụ * Xác định hàm lượng vôi theo công thức: LV = k ( PP - K + 0.5) (mg/l) e Trong đó: + k: Đương lượng gam chất kiềm hóa, chọn chất kiềm hóa vơi: k =28 SVTH : LÊ THỊ HƯƠNG Page ĐỒ ÁN XỬ LÝ NƯỚC CẤP GVHD : ThS TRẦN ĐĂNG AN + Pp: Liều lượng phèn lớn thời gian kiềm hóa, Pp = 40 mg/l + e: đương lượng phèn (không chứa nước), chọn phèn Al2(SO4)3: e = 57 K = 2.8mgđl/l – độ kiềm nhỏ nước Thay số: LV  28( 40  2.8  0.5) = - 44.75< 57 => Độ kiềm đảm bảo yêu cầu keo tụ nên không cần kiềm hóa 2.4 Kiểm tra độ ổn định nước - Độ ổn định nước kiểm tra dựa vào số I: I = pHo - pHS Trong đó: I – Chỉ số ổn định nước PH0 – Độ pH nước sau keo tụ PHS – Độ pH nước trạng thái cân CaCO3 sau keo tụ * Xác định pHo: - Muốn xác định pHo, trước hết cần xác định: + Độ kiềm nước sau keo tụ + Hàm lượng CO2 tự nước sau keo tụ - Xác định độ kiềm nước sau keo tụ theo công thức: Ko = K SVTH : LÊ THỊ HƯƠNG PP (mgđl/l) e Page ĐỒ ÁN XỬ LÝ NƯỚC CẤP GVHD : ThS TRẦN ĐĂNG AN Trong đó: + K – độ kiềm nhỏ nước; K = 2.8 mgđl/l + Pp = 40 mg/l + e = 57 Thay số: K  2.8  40 = 1.96 (mgđl/l) 57 - Xác định hàm lượng CO2 tự nước sau keo tụ theo công thức: CO2 = CO20 + 44  PP (mg/l) e Trong đó: + CO20: nồng độ CO2 nước nguồn trước pha phèn (mg/l) + Dp: liều lượng phèn tính theo sản phẩm khơng ngậm nước (mg/l) + e = 57 Thay số: CO2  15  44 40 = 45.88 (mg/l) 57 - Với thông số: + Độ kiềm Ko = 1.96 mgđl/l + Hàm lượng CO2 tự CO2o = 45.88 (mg/l) + Nhiệt độ to = 25oC + Tổng hàm lượng muối P = 59.97 mg/l SVTH : LÊ THỊ HƯƠNG Page ĐỒ ÁN XỬ LÝ NƯỚC CẤP GVHD : ThS TRẦN ĐĂNG AN Tra biểu đồ 6.2 - TCXD 33-2006, xác định độ pH nước sau keo tụ pH o = 7.25 - Xác định pHS theo công thức: pHS = f1(t) - f2(Ca2+) - f3(Ko) + f4(P) Trong đó: f1, f2, f3, f4 hàm số nhiệt độ, nồng độ Ca2+, độ kiềm, hàm lượng muối nước Tra H.6.1 - TCXD 33-2006 tìm giá trị, thay số ta tìm được: => pHS = - 1.1 – 1.29 + 8.69 = 8.3 => Chỉ số ổn định nước: I = pHo - pHS = 7.25 – 8.3 = -1.05< => Môi trường phản ứng nước sau keo tụ mang tính axit gây tượng xâm thực, cần phải kiềm hóa nước để nước ổn định * Liều lượng kiềm pha thêm để xử lý ổn định nước xác định theo TCXD 33-2006 (bảng 6.20) - Với pHo = 7.25< pHS= 8.3< 8,4, tính liều lượng kiềm theo công thức: Dk= b.K ( với b – tra đồ thị hình H-6.4) Tra H.6.4 - TCXD 33-2006: tra b = 0,1 + Ko: độ kiềm nước sau keo tụ, Ko = 1.96 mgđl/l + Dk =0.1 x 1.96 = 0.196 mgđl/l) Để chuyển Dk thành đơn vị trọng lượng sản phẩm kỹ thuật (mg/l) phải dùng công thức: D*K = DK e2 100 (mg/l) Ck Trong đó: - DK : liều lượng chất kiềm ; DK = 0.196 mgđl/l SVTH : LÊ THỊ HƯƠNG Page ĐỒ ÁN XỬ LÝ NƯỚC CẤP GVHD : ThS TRẦN ĐĂNG AN - e2 : đương lượng hoạt chất kiềm, tính với vơi, lấy 28 - Ck : hàm lượng hoạt chất sản kỹ thuật Thay số: Dk* =0.196 x 28 x 100 = 6.86 (mg/l) 80 2.5 Xác định hàm lượng cặn sau đưa hoá chất vào Hàm lượng cặn sau đưa hóa chất vào xác định theo cơng thức: C = Cn + k.PP + 0.25M + DK* (mg/l) Trong đó: + Cn = 300 mg/l – hàm lượng cặn nguồn + Với phèn không sạch, lấy k = + Pp = 40 mg/l + M = 50 Pt/Co – độ màu nước nguồn Thay số: C = 300 + × 40 + 0.25 × 50 + 6.86 = 359.36 (mg/l) Sơ chọn dây chuyền công nghệ Việc lựa chọn dây chuyền công nghệ xử lý nước công việc quan trọng, khơng ảnh hưởng đến giá thành xây dựng, quản lý, vận hành hệ thống cấp nước mà ảnh hưởng đến chất lượng nước sau xử lý, chọn dây chuyền công nghệ xử lý nước dựa vào tiêu chí sau: - Chất lượng nước nguồn - Yêu cầu chất lượng nước sau xử lý SVTH : LÊ THỊ HƯƠNG Page 10 ĐỒ ÁN XỬ LÝ NƯỚC CẤP GVHD : ThS TRẦN ĐĂNG AN - Quy mô công suất trạm xử lý - Điều kiện kinh tế, kỹ thuật Dựa tính tốn khả phải đưa hố chất vào, có số liệu: - Công suất trạm xử lý Q = 100000 (m3/ngđ) - Hàm lượng cặn sau đưa hóa chất vào C 359.36 (mg/l) - Độ màu M = 50 (Pt/Co) - Độ pH ban đầu nước nguồn pH = 6.92 * Nhận xét: - Công suất trạm xử lý nhỏ Hàm lượng cặn cao, độ màu trung bình - Từ phải chọn dây chuyền cơng nghệ xử lý phù hợp cho vừa xử lý nước đạt chất lượng theo yêu cầu, thuận tiện cho công tác quản lý vận hành, giá thành xây dựng rẻ, phù hợp với trình độ quản lý cơng nhân phù hợp với điều kiện đất nước ta thời gian * Sơ chọn dây chuyền công nghệ xử lý nước theo hai phương án sau: Theo chất lượng nước nguồn phương án xử lý đề :  Phương án 1: Phèn SVTH : LÊ THỊ HƯƠNG Page 11 ĐỒ ÁN XỬ LÝ NƯỚC CẤP Cơng trình thu GVHD : ThS TRẦN ĐĂNG AN Bể phản ứng khí Bể trộn khí Bể chứa Bể lọc nhanh Bể lắng ngang Clo  Phương án Phèn Bể trộn khí Cơng trình thu Bể chứa Bể lắng có lớp cặn lơ lửng Bể lọc nhanh Clo Thuyết minh dây chuyền công nghệ Phƣơng án 1: - Nước từ sông bơm lên trạm bơm cấp 1, miệng thu nước, lắp đặt song chắn rác để cản lại vật rắn trơi nước,trong qúa trình vận chuyển nước bể trộn, phần cặn lắng lại Sau nước bơm đến bể trộn khí - Tại bể trộn nước tiếp xúc với hóa chất phèn để tạo kết tủa Nhờ có bể trộn mà hóa chất phân phối nhanh vào nước, nhằm đạt hiệu xử lý cao - Sau nước tạo cặn lắng bể trộn dẫn đến bể phản ứng khí - Sau bơng cặn lắng bể lắng ngang Tiếp theo nước chảy vào mương phân phối đưa vào bể lọc nhanh - Những hạt cặn cịn sót lại sau trình lắng giữ lại vật liệu lọc, cịn nước sau lọc tiếp tục qua cơng trình xử lý SVTH : LÊ THỊ HƯƠNG Page 12 ĐỒ ÁN XỬ LÝ NƯỚC CẤP GVHD : ThS TRẦN ĐĂNG AN - Nước sau làm cặn lắng khử trùng để tiêu diệt vi khuẩn vi trùng trước đưa vào sử dụng - Nước sau khử trùng đưa đến bể chứa Sau thời gian nước đưa vào mạng lưới để đáp ứng cho nhu cầu người dân Phƣơng án Cũng giống phương án phương án khơng dùng bể lắng ngang mà thay vào dùng bể lắng có lớp cặn lơ lửng Ở bể hạt cặn tự kết hợp tạo thành cặn lớn lắng xuống đáy bể Vì sơ đồ xử lý khơng sử dụng bể phản ứng Lựa chọn phương án Phƣơng án +Ưu điểm : - Bể lắng ngang hoạt động ổn định, hoạt động tốt chất lượng nước đầu vào thay đổi - Bể hợp khối nên cụm xử lý thu gọn thuận lợi quản lý, vận hành +Nhược điểm : - Khối lượng cơng trình lớn - Chi phí xây dựng cao Phƣơng án + Ưu điểm: - Khối lượng công trình nhỏ hơn, tiết kiệm diện tích đất xây dựng - Bể lắng có lớp cặn lơ lửng đạt hiệu xử lý tốt + Nhược điểm: - Bể lắng có lớp cặn lơ lửng nhạy cảm với dao động lưu lượng nhiệt độ nguồn nước : thay đổi lưu lựơng không 15% nhiệt độ không oC vòng 1h Nếu lưu lượng thay đổi thất thường gây xáo trộn cặn gây hiệu xử lý thấp SVTH : LÊ THỊ HƯƠNG Page 13 ĐỒ ÁN XỬ LÝ NƯỚC CẤP GVHD : ThS TRẦN ĐĂNG AN - Quản lý vận hành phức tạp : tầng cặn lơ lửng đòi hỏi phải chiều cao định, theo dõi thường xuyên chất lượng nước đầu sau bể lắng để thu cặn hợp lý  Vì chọn Phương án để tính tốn SVTH : LÊ THỊ HƯƠNG Page 14 ... ThS TRẦN ĐĂNG AN ĐỒ ÁN XỬ LÝ NƢỚC CẤP CHƢƠNG MỞ ĐẦU GIỚI THIỆU CHUNG Hi? ??n nay, tình trạng thiếu nước vấn đề chung toàn cầu, người dân nhiều nơi phải sử dụng nguồn nước không đạt yêu cầu chất lượng... NỘI DUNG THIẾT KẾ ĐỒ ÁN XỬ LÝ NƯỚC CẤP a) Mục đích Việc thực hành đồ án môn học Xử lý nước cấp, giúp sinh viên tìm hi? ??u kỹ phần lý thuyết học, vận dụng cách linh hoạt sáng tạo việc thiết kế cơng... hoạt công nghiệp - Ts Trịnh Xuân Lai - Bài giảng - Các quy chuẩn, tiêu chuẩn khác có li? ?n quan SVTH : LÊ THỊ HƯƠNG Page ĐỒ ÁN XỬ LÝ NƯỚC CẤP GVHD : ThS TRẦN ĐĂNG AN CHƢƠNG NGHIÊN CỨU SỐ LI? ??U VÀ LỰA