Thiết kế hệ thống xử lý nước cấp cho Thị Trấn Cờ Đỏ, Huyện Cờ Đỏ, TP. Cần Thơ

Đồ án xử lý nước cấp CBHD: Nguyễn Văn Tuyến LỜI NĨI ĐẦU Trong suốt q trình đồ án, em gặp nhiều khó khăn quan tâm, hướng dẫn giúp đỡ từ thầy cô, bạn bè Từ tiếp cận nguồn tài liệu, bổ sung kiến thức để hoàn thiện đồ án Đây vốn kiến thức vơ hữu ích, khơng giúp đồ án mà vốn hành trang có ích sau q trình học tập làm việc trường Em xin chân thành cảm ơn: -Thầy Nguyễn Văn Tuyến thuộc Bộ Môn Kỹ Thuật Môi Trường ,Khoa Môi Trường Tài Nguyên Thiên Nhiên, Trường Đại Học Cần Thơ truyền đạt kiến thức quan trọng hướng dẫn tạo điều kiện tốt cho em hoàn thành đồ án -Sở Tài nguyên Môi trường TP Cần Thơ hỗ trợ cung cấp số liệu, tài liệu liên quan tới đồ án Cuối em xin cảm ơn thầy cơ, anh chị khóa trước, bạn bè cá nhân khác đóng góp ý kiến, hướng dẫn hỗ trợ em hoàn thành đồ án Trân trọng ! SVTH: Nguyễn Hữu Linh MSSV: B1404263 i Đồ án xử lý nước cấp CBHD: Nguyễn Văn Tuyến MỤC LỤC LỜI NÓI ĐẦU i MỤC LỤC ii DANH SÁCH HÌNH iv DANH SÁCH BẢNG v DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT vi CHƯƠNG 1: MỞ ĐẦU 1.1 ĐẶT VẤN ĐỀ 1.2 MỤC TIÊU ĐỀ TÀI 1.3 NỘI DUNG THỰC HIỆN CHƯƠNG 2: LƯỢC KHẢO TÀI LIỆU 2.1 CÁC LOẠI NGUỒN NƯỚC DÙNG ĐỂ CẤP NƯỚC 2.1.1 Nước mặt 2.1.2 Nước ngầm (nước đất) 2.1.3 Nước lợ 2.1.4 Nước khoáng 2.1.5 Nước mưa 2.1 CÁC CHỈ TIÊU VỀ CHẤT LƯỢNG NGUỒN NƯỚC THIÊN NHIÊN 2.2 TỔNG QUAN VỀ MỘT SỐ THÔNG SỐ ĐỂ ĐÁNH GIÁ CHẤT LƯỢNG NƯỚC 2.3.1 Nhiệt độ 2.3.2 pH 2.3.3 Độ đục (NTU) 2.3.4 Độ màu (Pt – Co) 2.3.5 Độ cứng (mgCaCO3/L) 2.3.6 Oxy hoà tan (DO) 2.3.7 Nhu cầu oxy hoá học (COD) SVTH: Nguyễn Hữu Linh MSSV: B1404263 ii Đồ án xử lý nước cấp CBHD: Nguyễn Văn Tuyến 2.3.8 Hàm lượng nitrat (N-NO3) (mg/L) 2.3.9 Hàm lượng sắt (Fe) (mg/L) 2.3.10 Các hợp chất photpho (mg/L) 2.3.11 Coliform 10 2.3 TỔNG QUAN VỀ CÁC PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ NƯỚC CẤP 10 2.4.1 Các biện pháp xử lý 11 CHƯƠNG ĐỀ XUẤT CÁC PHƯƠNG ÁN XỬ LÝ 19 3.1 KẾT QUẢ THÍ NGHIỆM 19 3.2 CÔNG SUẤT NHÀ MÁY 19 3.3 ĐỀ XUẤT PHƯƠNG ÁN 21 3.3.1 Phương án 21 3.3.2 Phương án 22 3.3.3 Phương án 23 3.4 PHÂN TÍCH VÀ LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN 24 CHƯƠNG 4: TÍNH TỐN THIẾT KẾ CÁC CƠNG TRÌNH XỬ LÝ 26 4.1 Cơng trình thu nước 26 4.2 Bể trộn khí 28 4.3 Tính tốn hóa chất chọn bơm định lượng 31 4.4 Bể bể tạo bơng khí 32 4.5 Bể lắng ngang 34 4.6 Bể chứa trung gian (chứa sau lắng) 36 4.7 Bể lọc nhanh 36 4.8 Bể chứa nước 41 CHƯƠNG 5: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 42 5.1 KẾT LUẬN 42 5.2 KIẾN NGHỊ 42 TÀI LIỆU THAM KHẢO 43 SVTH: Nguyễn Hữu Linh MSSV: B1404263 iii Đồ án xử lý nước cấp CBHD: Nguyễn Văn Tuyến DANH SÁCH HÌNH Hình 2.1: Cơng nghệ xử lý nước Hong Kong 12 Hình 2.2: Công nghệ xử lý nước công ty cổ phần B.O.O Nước Thủ Đức 14 Hình 4.1: Sơ đồ xử lý phương án 20 Hình 4.2: Sơ đồ xử lý phương án 21 Hình 4.3: Sơ đồ xử lý phương án 22 SVTH: Nguyễn Hữu Linh MSSV: B1404263 iv Đồ án xử lý nước cấp CBHD: Nguyễn Văn Tuyến DANH SÁCH BẢNG Bảng 3.1: Kết phân tích thí nghiệm 17 Bảng 3.2: So sánh ưu điểm nhược điểm phương án 24 Bảng 3.3: Chia điểm gia quyền phương án xử lý 25 Bảng 4.1 Các giá trị G cho trộn nhanh 36 SVTH: Nguyễn Hữu Linh MSSV: B1404263 v Đồ án xử lý nước cấp CBHD: Nguyễn Văn Tuyến DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT SCR Song chắn rác BOD Biochemical Oxygen Demand (Nhu cầu oxy sinh học) COD Chemical Oxygen Demand (Nhu cầu oxy hóa học) SS Chất lơ lửng NXB Nhà xuất Sớ TN&MT Sở Tài nguyên Môi Trường DO Oxy hòa tan QCVN Quy chuẩn Việt Nam VSV Vi sinh vật BTNMT Bộ Tài nguyên Môi trường SVTH: Nguyễn Hữu Linh MSSV: B1404263 vi Đồ án xử lý nước cấp CBHD: Nguyễn Văn Tuyến CHƯƠNG 1: MỞ ĐẦU 1.1 ĐẶT VẤN ĐỀ Hiện tình trạng cấp nước toàn cầu vấn đề nan giải cấp bách, nước không đáp ứng nhu cầu sử dụng của người dân Theo cục thống kê, tính đến cuối năm 2014, mật độ dân số nước ta 274 người/km2, tốc độ gia tăng dân số thành thị 2,14 % nông thôn 0,49% Q trình phát triển cấp nước thị với định mức sử dụng 120 lít/người/ngày, giảm thất nước xuống 15% dịch vụ cấp nước ổn định 24 giờ/ngày tất đô thị Việt Nam tới năm 2025 (theo Quyết định số 1929/QĐ – TTg của Thủ tướng Chính phủ phê duyệt ngày 20/11/2009) Tuy nhiên, theo số liệu của Hội Cấp Thoát Nước Việt Nam (VWSA) năm 2011, có 35 số 64 tỉnh thành đảm bảo việc cấp nước liên tục 24 giờ/ngày (chiếm 54,68%) Hầu hết tỉnh lại hoạt động 14 – 20 giờ/ ngày có – thành phố có hoạt động – 10 giờ/ngày Chất lượng nước cấp đến hộ gia đình khơng hồn tồn đảm bảo tiêu chuẩn vệ sinh, chất lượng nước xử lý nhà máy nước đạt tiêu của nước cấp theo quy định của Bộ Y tế Trong thời đại cơng nghiệp hóa đại hóa, kinh tế nước ta ngày phát triển, đời sống nhân dân ngày nâng cao vấn đề sức khỏe ngày trọng hơn, nước nhu cầu đời sống sinh hoạt ngày của người dân Tuy nhiên, nguồn nước khai thác có hiệu bị cạn kiệt nhiễm Chất lượng nước ngày giảm dẫn đến chi phí xử lý tăng cao Thành phố Cần Thơ có tốc phát triển kinh tế nhanh khu vực Nam Bộ, có điều kiện phát triển kinh tế theo hướng cơng nghiệp tốc độ tăng trưởng GDP mức cao so với nước Bên cạnh phát triển vượt bậc kinh tế, vấn đề gia tăng dân số học áp lực, nước nhu cầu thiếu để phục vụ sinh hoạt sản xuất của Thành Phố Cần Thơ nói chung thị trấn Cờ Đỏ, huyện Cờ Đỏ nói riêng Và vấn đề đặt làm để cung cấp nước cho sinh hoạt sản xuất cách tốt hiệu quả, bên cạnh phải đơi mặt kinh tế không gây ảnh hưởng đến môi trường Đó lý mà đề tài “ Thiết kế hệ thống xử lý nước cấp cho Thị Trấn Cờ Đỏ, Huyện Cờ Đỏ, TP Cần Thơ” hình thành với mong muốn góp phần cung cấp nước phục vụ cho sinh hoạt sản xuất SVTH: Nguyễn Hữu Linh MSSV: B1404263 Đồ án xử lý nước cấp CBHD: Nguyễn Văn Tuyến 1.2 MỤC TIÊU ĐỀ TÀI Tính tốn thiết kế hệ thống xử lý nước mặt để cấp sinh hoạt cho Thị trấn Cờ Đỏ, Huyện Cờ Đỏ, Thành phố Cần Thơ đạt QCVN 01 – 2009/BYT 1.3 NỘI DUNG THỰC HIỆN - Lấy mẫu phân tích nồng độ tiêu nước trước xử lý - Đề xuất công nghệ xử lý nước cấp - Tính tốn cơng trình đơn vị - Thực vẽ công nghệ - Định giá thành cơng trình giá thành nước cấp SVTH: Nguyễn Hữu Linh MSSV: B1404263 Đồ án xử lý nước cấp CBHD: Nguyễn Văn Tuyến CHƯƠNG 2: LƯỢC KHẢO TÀI LIỆU 2.1 CÁC LOẠI NGUỒN NƯỚC DÙNG ĐỂ CẤP NƯỚC Nước thiên nhiên (thường gọi nước thô) bao gồm nước mặt, nước ngầm dùng hệ thống cấp nước thường có chất lượng khác Theo tính chất của nước phân ra: nước ngọt, nước mặn, nước lợ, nước khoáng, nước mưa… 2.1.1 Nước mặt Bao gồm nguồn nước hồ chứa, sông Do kết hợp từ dòng chảy bề mặt thường xun tiếp xúc với khơng khí nên đặc trưng của nước mặt là: Chứa khí hồ tan, đặc biệt oxy Chứa nhiều chất rắn lơ lửng (riêng trường hơp nước ao, đầm, hồ, chứa chất rắn lơ lửng chủ yếu dạng keo) - Có hàm lượng chất hữu cao - Có diện của nhiều loại tảo - Chứa nhiều vi sinh vật 2.1.2 Nước ngầm (nước đất) - Được khai thác từ tầng chứa đất Chất lượng nước ngầm phụ thuộc vào cấu trúc địa tầng mà nước thấm qua Do nước chảy qua tầng địa tầng chứa cát granit thường có tính axit chứa chất khống Khi chảy qua địa tầng chứa đá vơi nước thường có độ kiềm hydrocacbonat cao Ngoài ra, đặc trưng chung của nước ngầm: 2.1.3 Độ đục thấp; Nhiệt độ thành phần hố học tương đối ổn định; Khơng có oxy, chứa nhiều khí H2S, CO2, Chứa nhiều chất khống hồ tan, chủ yếu sắt, mangan, canxi, magie, flo Khơng có diện của vi sinh vật Nước lợ Ở cửa sông vùng ven bờ biển, nơi gặp của dòng nước chảy từ sơng ra, dịng thấm từ đất liền chảy hoà trộn với nước biển Do ảnh hưởng của thuỷ triều, mực nước chỗ gặp lúc mức cao, lúc mức thấp hoà trộn nước nước biển làm cho độ muối hàm lượng huyền phù nước khu vực ngày ln thay đổi có trị số cao tiêu chuẩn cấp nước cho sinh hoạt thấp nhiều so với nước biển thường gọi nước lợ (Trịnh Xuân Lai, 2004) SVTH: Nguyễn Hữu Linh MSSV: B1404263 Đồ án xử lý nước cấp CBHD: Nguyễn Văn Tuyến 2.1.4 Nước khoáng Khai thác từ tầng sâu đất hay từ suối phun trào từ lịng đất ra, nước có chứa vài ngun tố nồng độ cao nồng độ cho phép nước uống đặc biệt có tác dụng chữa bệnh Nước khoáng sau qua khâu xử lý thong thường làm trong, loại bỏ nạp lại khí CO2 ngun chất đóng vào chai để cấp cho người dùng (Trịnh Xuân Lai, 2004) 2.1.5 Nước mưa Nước mưa xem nước cất tự nhiên khơng hồn tồn tinh khiết nước mưa bị nhiễm khí, bụi chí vi khuẩn có khơng khí Khi rơi xuống, nước mưa tiếp tục bị ô nhiễm tiếp xúc với vật thể khác Hơi nước gặp khơng khí chứa nhiều khí oyxt nito hay oxyt lưu huỳnh tạo nên trận mưa axit Hệ thống thu gom nước mưa dùng cho mục đích sinh hoạt gồm hệ thống mái, hệ thống thu gom dần bể chứa Nước mưa dự trữ bể chứa có mái che để dùng quanh năm (Trịnh Xuân Lai, 2004) 2.1 CÁC CHỈ TIÊU VỀ CHẤT LƯỢNG NGUỒN NƯỚC THIÊN NHIÊN Để xử lý nước từ thiên nhiên làm nước cấp sinh hoạt cần phải phân tích cách xác ba loại tiêu kết hợp với yêu cầu chất lượng của nước sử dụng để xác lập biện pháp xử lý nước Chất lượng nước thiên nhiên đặc trưng ba loại tiêu lý, hóa vi sinh Chỉ tiêu lý học bao gồm: nhiệt độ, độ đục, độ màu, độ dẫn điện, mùi, vị,… Chỉ tiêu hóa học bao gồm: pH, độ cứng, độ kiềm, hợp chất photpho, hợp chất chứa nitơ, chất khí hịa tan, hàm lượng sắt, mangan, florua,…và tiêu vi sinh: nhóm vi sinh thị ô nhiễm phân, phù du rong, tảo 2.2 TỔNG QUAN VỀ MỘT SỐ THÔNG SỐ ĐỂ ĐÁNH GIÁ CHẤT LƯỢNG NƯỚC 2.3.1 Nhiệt độ Nhiệt độ thủy vực sinh chủ yếu từ nguồn lượng ánh sáng mặt trời Ngồi ra, cịn lượng sinh q trình oxy hóa hợp chất hữu vơ nước đáy của thủy vực (Trương Quốc Phú, 2008) Nhiệt độ của nước thủy vực thay đổi theo vị trí địa lý, theo mùa, theo thời tiết theo ngày đêm Cường độ chiếu sáng của mặt trời lớn nhiệt độ nước cao Nhiệt độ của nước thủy vực thấp vào buổi sáng khoảng SVTH: Nguyễn Hữu Linh MSSV: B1404263 Đồ án xử lý nước cấp CBHD: Nguyễn Văn Tuyến thực cách khuấy trộn để tạo dòng chảy rối nước để đạt hiệu xử lý cao Ưu điểm - Có thể điều chỉnh cường độ khuấy trộn theo ý muốn - Thời gian khuấy trộn ngắn nên dung tích bể trọn nhỏ, nên tiết kiệm kinh tế xây dựng ❖ Nhược điểm Cần có máy khuấy thiết bị khí khác, địi hỏi trình độ quản lý, vận hành cao 4.2.2 Tính tốn  kích thước bể trộn:(bể chế tạo thép) Chọn thời gian lưu: từ 90 – 120 (s) Chọn t = 120 (s) - Thể tích bể trộn: V = Q x t = 0,14 x 120 = 16,8 m3 Chọn thể tích bể trộn V = 16,8 m3 Chọn chiều cao lớp nước bể trộn h0 = 1,7 m Với hbv = 0,3m  H = h0 + hbv = m Chọn bể trộn hình vng với diện tích : 𝐹= 𝑉 16,8 = = 9,9(𝑚2 ) => 𝐿 × 𝐵 = 3,2 𝑚 × 3,2𝑚 𝐻 1,7 Vậy thể tích thực tế xây dựng V = 3,2 x 3,2 x = 20,5 m3  Tính tốn thiết bị khuấy trộn Chọn cánh khuấy turbine làm thép không gỉ, cánh nghiêng góc 450 hướng xuống để đưa nước từ xuống bên thiết kế chắn xung quanh mặt của bể để ngăn chuyển động xoay của nước 𝐵 3,2 - Đường kính cánh khuấy: 𝐷 ≤ - Cánh khuấy đặt cách đáy :h = 0,25m , SVTH: Nguyễn Hữu Linh MSSV: B1404263 ≤ = 1,6 𝑚 29 Đồ án xử lý nước cấp CBHD: Nguyễn Văn Tuyến 1,6 5 - Chiều rộng cánh khuấy:.𝐷 , = 𝐷 = - Chiều dài cánh khuấy: 𝐿 = 𝐷 = - Chiều dày cánh khuấy 0,01m 1,6 2 = 0,32 𝑚 = 0,8 𝑚 Năng lượng cần truyền vào nước P   G V Trong đó: P: lượng cần truyền cho nước thải (W) V : thể tích bể trộn , V = 16.8 m3  : độ nhớt động lực của nước( N s / m ),ở 250C,  = 0,89.103 N s / m2 G: gradient vận tốc (s-1), Bảng 4.1 Các giá trị G cho trộn nhanh Thời gian trộn t (s) Gradien G (s-1) 0,5 (trộn đường ống) 3500 10 – 20 1000 20 – 30 900 30 – 40 800 > 40 700 (Nguồn: Cấp nước tập 2, Trịnh Xuân Lai) Theo bảng chọn G = 700( s 1 ) , thời gian trộn 120 > 40s  𝑃 = 𝐺 × 𝑉 × 𝜇 = 7002 × 16,8 × 0,89 × 10−3 = 7326,5 𝐽/𝑠 Đường kính cánh khuấy: D= 1,6 m Chọn Turbin cánh nghiêng 45 độ: K=1,08 Trọng lượng riêng của chất lỏng w =1.000 kg/m3 Số vòng quay của cánh khuấy n=( P )3 K∗w∗D n=( 7326,5 = 1,3(v /s) = 78(v /phút) ) 1,08 ∗ 1000 ∗ 1,65 SVTH: Nguyễn Hữu Linh MSSV: B1404263 30 Đồ án xử lý nước cấp CBHD: Nguyễn Văn Tuyến 4.3 TÍNH TỐN HĨA CHẤT CHỌN BƠM ĐỊNH LƯỢNG  Hóa chất điều chỉnh pH Hóa chất sử dụng NaOH , liều lượng châm vào nước thải điều khiển hệ thống điều chỉnh pH tự động Chức của hệ thống tự động đo pH của nước thải, phân tích phát tính hiệu điều chỉnh bơm hóa chất chỉnh pH tới pH sau cho phèn vào khuấy trộn điều với (pH = 6,8), đảm bảo cho trình xử lý diễn điều kiện tối ưu Các thiết bị của hệ thống thiết bị đo pH, điện cực cáp dẫn Đi kèm với hệ thống bơm định lượng hóa chất chỉnh pH tự động Blue -White series C - 645P, Q = 11,5L/h , H = 4m, N = 45W, thùng đựng hóa chất 500L , với nồng độ NaOH 10%, trình pha hóa chất khuấy trộn chủ yếu làm thủ công nhân viên vận hành đảm nhận  PAC Lưu lượng PAC cần dùng: ℎ 𝑎 × 𝑄𝑡𝑏 × 100 250 × 500 × 100 𝑄= = = 1250(𝐿/ℎ) 𝑏 × 1000 1000 × 10 Trong đó: a = 250 mg/L : Liều lượng phèn cho 1m3 nước thải (xác định thí nghiệm Jartest) b : Nồng độ dung dịch phèn, b = 10% Q : lưu lượng nước thải trung bình giờ, Qtbh = 8,33 m3/h  Chọn bơm định lượng: Chọn bơm định lượng lưu lượng 1250 l/h Chọn thùng nhựa Composite có dung tích 500L để pha trộn polymer, thiết bị khuấy trộn motor khuấy cánh phẳng với công suất 0,37 kw số vòng quay 110 vòng/phút  Polymer : Lưu lượng Polymer cần dùng: SVTH: Nguyễn Hữu Linh MSSV: B1404263 31 Đồ án xử lý nước cấp CBHD: Nguyễn Văn Tuyến ℎ 𝑎 × 𝑄𝑡𝑏 × 100 0,125 × 500 × 100 𝑄= = = 625 𝐿/ℎ 𝑏 × 1000 0,01 × 1000 Trong : a = 0,125 mg/L : Liều lượng polymer cho 1m3 nước thải (xác định thí nghiệm Jartest) b : Nồng độ dung dịch phèn, b = 0,01% Q : lưu lượng nước thải trung bình giờ, Qtbh = 8,33m3/h  Chọn bơm định lượng: Chọn bơm định lượng lưu lượng 625 l/h Chọn thùng nhựa Composite có dung tích 500L để pha trộn polymer, thiết bị khuấy trộn motor khuấy cánh phẳng với cơng suất 0,37 kw số vịng quay 110 vịng/phút 4.4 BỂ BỂ TẠO BƠNG CƠ KHÍ  Nhiệm vụ: Nước sau trộn phèn điều chỉnh pH thích hợp dẫn vào bể cho thêm polymer để hồn thành q trình keo bơng Cánh khuấy sử dụng để khuấy chậm nhằm tạo điều kiện thuận lợi cho q trình tiếp xúc kết dính bơng keo tụ hình thành bơng cặn lớn dễ lắng  Tính tốn thể tích bể: (bể chế tạo khí) Thời gian lưu nước t = 20 phút (quy định 10 ÷ 30 phút) ℎ Thể tích hữu ích của bể:𝑉ℎ𝑖 = 𝑄𝑡𝑏 × 𝑡 = 500 × 20 60 = 166,7 𝑚3 Chọn chiều cao bể phản ứng h0 = 2m Với hbv = 0,3m  H = h0 + hbv = 2,3 m Chọn bể trộn hình vng với diện tích :𝐹 = Ta xây bể, diện tích bể là: 𝐹 , = 𝐹 𝑉 ℎ0 = 166,7 = 83,4 𝑚2 = 41,7 𝑚2 Bể chia làm ngăn, thể tích bể là: axbxh*3=(3,8*3,8*2)*3= 86,6 m3 -Đường kính cánh khuấy: D=a/2=3,8/2= 1,9 m -Thề tích ngăn 1: V1=axbxh=(3,8*3,8*2)=28,9 m3 SVTH: Nguyễn Hữu Linh MSSV: B1404263 32 Đồ án xử lý nước cấp CBHD: Nguyễn Văn Tuyến -Thề tích ngăn 2: V2=axbxh=(3,8*3,8*2)=28,9 m3 -Thề tích ngăn 3: V3=axbxh=(3,8*3,8*2)=28,9 m3  Tính tốn thiết bị khuấy trộn Chọn cánh khuấy turbine làm thép không gỉ, cánh nghiêng góc 450 hướng xuống để đưa nước từ xuống bên thiết kế chắn xung quanh mặt của bể để ngăn chuyển động xoay của nước - Đường kính cánh khuấy: 𝐷 = 1,9 𝑚 - Cường độ khuấy trộn: G1=80 S-1 ; G2=50 S-1 ; G3=30 S-1 - Chọn Turbin cánh nghiêng 45 độ: K=1,08 - Trọng lượng riêng của chất lỏng w =1.000 kg/m3 - Cánh khuấy đặt cách đáy :h = 0,25m , Nhu cầu lượng cho trình khuấy chậm: P = G2 x  x V Trong đó: P - nhu cầu lượng, W G - Gradient vận tốc trung bình, s-1 Lấy G = 80s-1  - độ nhớt động học, N.s/m2  = 0,89 10-3 V - thể tích của ngăn bể tạo bông, m3  Ngăn thứ nhất: P = 802 x 0,89 x 10-3 x 28,9 = 164,6 J/s Số vòng quay của cánh khuấy 𝑛=( 𝑃 )3 𝐾∗𝑤∗𝐷 𝑛=( 164,6 = 0,33(𝑣 /𝑠) = 20(𝑣 /𝑝ℎú𝑡) ) 1,08 ∗ 1000 ∗ 1,95  Ngăn thứ 2: P = 502 x 0,89 x 10-3 x 28,9 = 64,3 J/s SVTH: Nguyễn Hữu Linh MSSV: B1404263 33 Đồ án xử lý nước cấp CBHD: Nguyễn Văn Tuyến Số vòng quay của cánh khuấy 𝑛=( 𝑃 )3 𝐾∗𝑤∗𝐷 𝑛=( 64,3 = 0,24(𝑣 /𝑠) = 15(𝑣 /𝑝ℎú𝑡) ) 1,08 ∗ 1000 ∗ 1,95  Ngăn thứ 3: P = 302 x 0,89 x 10-3 x 166,7 = 23,2 J/s Số vòng quay của cánh khuấy 𝑛=( 𝑃 )3 𝐾∗𝑤∗𝐷 𝑛=( 23,2 = 0,15(𝑣 /𝑠) = 9(𝑣 /𝑝ℎú𝑡) ) 1,08 ∗ 1000 ∗ 1,95 4.5 BỂ LẮNG NGANG a Nhiệm vụ - Lắng đọng cặn sinh phản ứng, cặn vôi, cặn tạo q trình oxy hóa sắt mangan - Tăng thời gian để phản ứng oxy xảy hoàn toàn - Bể lắng ngang thu nước cuối Nguyên lý hoạt động: nước phân phối vào đầu bể lắng sau qua lỗ vách ngăn chảy qua vùng lắng, phản ứng oxy hóa tiếp tục xảy tạo kết tủa lắng xuống đáy bể Nước sau từ đầu bể đến cuối bể qua lỗ thu ống thu nước bề mặt máng thu nước cuối dẫn vào mương thu nước phân phối nước vào bể lọc Cặn lắng xả theo định kỳ áp lực thủy tĩnh qua dàn ống thu xả cặn b.Tính toán: SVTH: Nguyễn Hữu Linh MSSV: B1404263 34 Đồ án xử lý nước cấp CBHD: Nguyễn Văn Tuyến Thể tích của bể lắng ngang V= Q×t 60 (m3 ) Trong đó: Q: cơng suất trạm xử lý (m3 /h ) Q = 12000 m3 /ngày đêm = 500m3 /h t: thời gian nước lưu lại bể từ 30 ÷ 45 𝑝ℎú𝑡,chọn t=30 phút => V = 500×30 60 = 250 (m2 ) (Theo giáo trình Xử lý nước cấp – TS.Nguyễn Ngọc Dung trang 178) Lấy chiều cao vùng lắng: 𝐻𝑙 = 𝑚 (Quy phạm = 1.5 ÷ 3.5 𝑚) Diện tích bể lắng ngang là: 𝐹= 𝑉 𝐻𝑙 = 250 = 83.3 (𝑚2 ) Chia làm bể,kích thước bể :3 × = 21( 𝑚2 ) Tổng diện tích bể là:21 × = 84( 𝑚2 ) Chiều cao nhỏ của bể (chưa kể độ dốc đáy) là: 𝐻 = 𝐻𝑙 + 𝐻1 + 𝐻2 Trong đó: 𝐻𝑙 :chiều cao vùng lắng, 𝐻𝑙 =3m 𝐻1 ,:chiều cao bảo vệ mức nước (lấy 𝐻1 = 0.5𝑚) SVTH: Nguyễn Hữu Linh MSSV: B1404263 35 Đồ án xử lý nước cấp CBHD: Nguyễn Văn Tuyến H2:Chiều cao lớp cặn lắng, H2 =0,5 m Vậy 𝐻 = + 0,5 + 0,5 = (𝑚) Tốc độ dòng chảy ngang qua cửa sổ là: 𝑉𝑐ử𝑎 𝑠ổ = 𝑄 500 = = 0.015(𝑚/𝑠) = 15 (mm/s)  16mm / s 𝐻 × 𝐵 × × 3600 4.6 BỂ CHỨA TRUNG GIAN (CHỨA SAU LẮNG) Bể chứa trung gian nhằm chứa nước sau lắng, bảo đảm cho hoạt động của hệ thống chọn thời gian lưu nước bể chứa t=20 phút Tính tốn kích thước bể - Thể tích bể chứa trung gian: V=Q*t=500*20/60= 166,7 m3 -Chiều cao bể chứa trung gian: H1= m, chiều cao bảo vệ: hbv = 0,3 m => Chiều cao tổng cộng: H = H1 + hbv = +0,3 = 3,3 m -Diện tích bể chứa trung gian : F2=V/H1=166,7/3 =55,6 m2 -Đường kính bể chứa: 𝐷= √ ∗ 𝐹2 ∗ 55,6 = √ = 8,4 (𝑚) 3.14 3.14 4.7 BỂ LỌC NHANH a Nhiệm vụ: Nước từ bể lắng bơm vào bề lọc nhanh.Bể lọc có nhiệm vụ giữ lại hat cặn lơ lửng,bơng cặn có kích thước lớn lỗ rỗng, hay hạt keo có kích thước bé lỗ rỗng có khả dính kết hấp thụ lên bề mặt vật liệu lọc b.Tính tốn: Tổng diện tích của bể lọc của trạm xử lý SVTH: Nguyễn Hữu Linh MSSV: B1404263 36 Đồ án xử lý nước cấp CBHD: Nguyễn Văn Tuyến 𝐹= = 𝑄 𝑇 × 𝑉𝑡𝑏 − 3.6 × 𝑤 × 𝑡1 − 𝑎 × 𝑉𝑡𝑏 × 𝑡2 12000 24×6−3.6×14×0.1−2×6×0.35 = 89.047 (𝑚2 ) Trong đó: Q: cơng suất trạm xử lý,𝑄 = 12000 𝑚3 /𝑛𝑔à𝑦 đê𝑚 T: thời gian làm việc của trạm ngày đêm,T=24h 𝑉𝑡𝑏 : tốc độ lọc tính tốn chế độ làm việc bình thường, (lấy theo bảng 6.11 TCXD 33 : 2006), 𝑉𝑡𝑏 = 𝑚/ℎ a : số lần rửa bể ngày đêm chế độ làm việc bình thường,a=2 lần w: cường độ nước rửa lọc, (lấy theo bảng 6.13 TCXD 33 : 2006),𝑤 = 14𝑙/𝑠 𝑚2 𝑡1 : thời gian rửa lọc, (lấy theo bảng 6.11 TCXD 33 : 2006), 𝑡1 = 0.1h 𝑡2 : thời gian ngừng bể lọc để rửa,𝑡2 = 0.35ℎ Trong bể lọc, chọn cát lọc có cỡ hạt 𝑑𝑡đ = 0.7 ÷ 0.8 mm , hệ số không đồng nhất, 𝐾 = ÷ 2.2 ,chiều dày lớp cát lọc L=0.8 m (lấy theo bảng 3) Số bể lọc cần thiết : 𝑁 = 0.5 × √𝐹 = 0.5 × √89.047 = 4.7 ( 𝑏ể ) Chọn N= bể Kiểm tra lại tốc độ lọc tăng cường với điều kiện đóng bể để rửa: 𝑉𝑡𝑐 = 𝑉𝑏𝑡 × 𝑁 𝑁−𝑁1 =6× 5−1 = 7.5 (𝑚/ℎ) Nằm khoảng từ ÷ 7.5 → Đảm bảo SVTH: Nguyễn Hữu Linh MSSV: B1404263 37 Đồ án xử lý nước cấp CBHD: Nguyễn Văn Tuyến Diện tích bể lọc: f= F N = 89.074 = 17.8 (m2 ) Chọn kích thước bể là: 𝐿 × 𝐵 = × 3.6 = 18 (𝑚2 ) Chiều cao toàn phần của bể lọc nhanh: 𝐻 = ℎ𝑑 + ℎ𝑣 + ℎ𝑛 + ℎ𝑝 Trong đó: ℎ𝑑 : chiều cao lớp sỏi đỡ, lấy theo bảng 4,ℎ𝑑 = 0.7 𝑚 ℎ𝑣 : chiều dày lớp vật liệu lọc,lấy theo bảng 3,ℎ𝑣 = 0.8 𝑚 ℎ𝑛 : chiều cao lớp nước lớp vật liệu lọc, ℎ𝑛 = 𝑚; ℎ𝑛 ≥ 𝑚 ℎ𝑝 : chiều cao phụ, ℎ𝑝 = 0.5 𝑚 (ℎ𝑝 ≥ 0.3 𝑚) Vậy 𝐻 = 0.7 + 0.8 + + 0.5 = (𝑚) b.1 Xác định hệ thống phân phối nước rửa lọc: Chọn phương pháp rửa bể gió,nước kết hợp.Cường độ nước rửa lọc 𝑤 = 14 𝑙/𝑠 𝑚2 (Quy phạm 14 ÷ 16 𝑙/𝑠 𝑚2 ứng với mức độ nở tương đối của lớp vật liệu lọc 45% Cường độ gió rửa lọc 𝑊𝑔𝑖ó = 15 𝑙/𝑠 𝑚2 (Quy phạm cho phép 𝑊𝑔𝑖ó = 15 ÷ 20 𝑙/𝑠 𝑚2 ) Lưu lượng nước rửa của bể lọc là: 𝑄𝑟 = 𝑓×𝑊 1000 = 18 ×14 1000 = 0.252 (𝑚3 /𝑠) = 252 (l/s) SVTH: Nguyễn Hữu Linh MSSV: B1404263 38 Đồ án xử lý nước cấp CBHD: Nguyễn Văn Tuyến Chọn đường kính ống 𝑑𝑐 = 400 𝑚𝑚 thép tốc độ nước chảy ống là: dc = √ × Qr × Qr => vc = π × vc π × d2c = ×0.252 3.14 ×0.42 = (m/s ) (Nằm giới hạn cho phép ≤ 𝑚/𝑠) Lấy khoảng cách ống nhánh 0.28 m,(Quy phạm cho phép 0.25 ÷ 0.3 𝑚),thì số ống nhánh của bể lọc là: 𝑚= 𝐵 0.28 ×2= 3.6 0.28 × = 25.7 ( ống nhánh ) => Chọn m = 26 ống nhánh Lưu lượng nước rửa lọc chảy ống nhánh là: 𝑄 252 𝑞𝒏 = 𝒓 = = 9.7 (𝑙/𝑠) = 0.0097(𝑚3 /𝑠 ) 𝑚 26 Chọn đường kính ống nhánh 𝑑𝑛 = 80 𝑚𝑚 thép, tốc độ nước chảy ống nhánh : 𝑑𝑛 = √ × 𝑞𝑛 𝜋 × 𝑣𝑛 => 𝑣𝑛 = × 𝑞𝑛 𝜋 × 𝑑𝑛 ×0.0097 = 3.14 ×0.082 = 1.93 (𝑚/𝑠 ).(Nằm giới hạn cho phép 1.8 ÷ 𝑚/𝑠) b.2 Tính hệ thống dẫn gió rửa lọc Chọn cường độ gió rửa bể lọc là: 𝑊𝑔𝑖ó = 15 (𝑚/𝑠 ) lưu lượng gió tính tốn là: 𝑄𝑔𝑖ó = 𝑊𝑔𝑖ó ×𝑓 1000 = 15×18 1000 = 0.27 (𝑚3 /𝑠 ) Lấy tốc độ gió ống dẫn gió 15 m/s (Quy phạm 15 ÷ 20 𝑚/𝑠 ) Đường kính ống gió chính: 𝐷𝑔𝑖ó = √ 4×𝑄𝑔𝑖ó 𝜋×𝑣𝑔𝑖ó =√ 4×0.27 3.14×15 = 0.15 (𝑚) =150 (mm) SVTH: Nguyễn Hữu Linh MSSV: B1404263 39 Đồ án xử lý nước cấp CBHD: Nguyễn Văn Tuyến Số ống gió nhánh lấy 26 Lượng gió ống nhánh là: 0.27 26 = 0.0104 (𝑚3 /𝑠) Đường kính ống gió nhánh là: 4×0.0104 𝑑𝑔𝑖ó = √ 3.14×15 = 0.03 𝑚𝑚 Đường kính ống gió 150mm,diện tích mặt cắt ngang của ống gió là: 𝛺𝑔𝑖ó = SVTH: Nguyễn Hữu Linh MSSV: B1404263 𝜋×𝑑2 = 3.14×0.152 = 0.0177 𝑚2 40 Đồ án xử lý nước cấp CBHD: Nguyễn Văn Tuyến 4.8 BỂ CHỨA NƯỚC SẠCH Thể tích làm việc của bể chứa: V=Qxt Trong dỏ: Q - lưu lượng dòng vào bể (m3/h) t- thời gian lưu nước bể (h) Chọn thời gian lưu nước: t = h V = Q x t = 500 * = 1000 (m3) Chọn chiều cao làm việc: h = 4,5 (m); chiều cao an toàn hx= 0.5 (m) Chiều cao bể chứa : H = h + hx = 4,5 + 0,5 = m Diện tích bể chứa: 𝐹 = 𝑉 ℎ = 1000 4,5 = 222,2 𝑚2 Kích thước bể chứa: L x B = 15m x 15m = 225 m2 - Tính lượng Clorine khử trùng: Thời gian tiếp xúc Clo nước không nhỏ 30 phút, Clo dung dịch bơm vào đường ống dẫn nước vào bể chứa nước Lượng Clo hoạt tính cần thiết tính theo cơng thức: 𝐶= 𝑄∗𝑎 (𝑘𝑔/ℎ) 1.000 Trong đó: Q: Lưu lượng nước nguồn xử lý (m3/h) Q = 500 m3/h a: Liều lượng Clo hoạt tính (lấy theo TCVN 33 : 1985) Chọn a = 3mg/L = 3g/m3 500 ∗ 𝐶= = 1,5 (𝑘𝑔/ℎ) 1.000 Liều lượng Clo cần thiết sử dụng ngày : 1,5 * 24 =36 kg Độ tinh khiết của Clo thị trường 70% Liều lượng Clo cần mua ngày: 36 / 0,7 = 52 (kg) SVTH: Nguyễn Hữu Linh MSSV: B1404263 41 Đồ án xử lý nước cấp CBHD: Nguyễn Văn Tuyến CHƯƠNG 5: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 5.1 KẾT LUẬN Hiện trạng cấp nước sinh hoạt thị trấn Cờ Đỏ nhiều khó khăn cịn nhiều khu vực chưa có đủ nước để sử dụng Vì vậy, giải pháp xây dựng trạm cấp nước tập trung để cung cấp nước cho nhu cầu sinh hoạt ăn uống của người dân khu vực địa phương hoàn toàn hợp lý Một mặt việc xây dựng trạm cấp nước tập trung giúp người dân có nguồn nước để sử dụng, mặt khác làm giảm bớt áp lực lên mạng lưới cấp nước vốn tải của thành phố Công nghệ xử lý nước mặt của đề tài đáp ứng yêu cầu của việc xử lý nguồn nước có thành phần, tính chất phân tích với cơng suất 12.000 m3/ngày đêm Nước nguồn sau xử lý đạt tiêu chuẩn cấp nước QCVN 01:2009/BYT 5.2 KIẾN NGHỊ Từ điểm ưu việt của hệ thống xử lý trình bày phần bên trên: thiết bị đơn giản, dễ chế tạo, tính động cao, hiệu xử lý cao, đồng thời cần thiết nâng cấp công suất của trạm xử lý thích hợp với trạm xử lý có cơng suất nhỏ Cần tn thủ quy định vận hành của hệ thống xử lý thời gian rửa lọc, tốc độ lọc, để chất lượng nước ổn định đảm bảo tuổi thọ của vật liệu lọc Thường xuyên lấy mẫu nước để đánh giá chất lượng nước định kỳ (2 lần/ngày) để kịp thời điều chỉnh lượng phèn lượng NaOH thích hợp nhằm đảm bảo chất lượng nước Thường xuyên kiểm tra, tu thiết bị của hệ thống để có cố kịp thời khắc phục SVTH: Nguyễn Hữu Linh MSSV: B1404263 42 Đồ án xử lý nước cấp CBHD: Nguyễn Văn Tuyến TÀI LIỆU THAM KHẢO Ts Trịnh Xuân Lai Xử lỵ nước cấp cho sinh hoạt công nghiệp NXB Xây dựng Hà Nội, 2003 Tiêu chuẩn vệ sinh nước ăn uổng Ban hành kèm theo định số 1329/2002/QĐ-BYT ngày 18/4/2002 của Bộ trưởng Bộ Y Tế Hà Nội, 2001 Tiêu chuẩn xây dựng Việt Nam TCXDVN 33 - 2006 cấp nước - mạng lưới bên ngồi câng trình - Tiêu chuẩn thiết kế Hà Nội, 2006 Ts Trịnh Xuân Lai Tỉnh tốn thiết kế cơng trình hệ thống cấp nước NXB Khoa học Kĩ thuật Hà Nội, 2003 SVTH: Nguyễn Hữu Linh MSSV: B1404263 43 ... thiết kế hệ thống cấp nước cho thị trấn Cờ Đỏ, huyện Cờ Đỏ SVTH: Nguyễn Hữu Linh MSSV: B1404263 25 Đồ án xử lý nước cấp CBHD: Nguyễn Văn Tuyến CHƯƠNG 4: TÍNH TỐN THIẾT KẾ CÁC CƠNG TRÌNH XỬ LÝ... toán thiết kế hệ thống xử lý nước mặt để cấp sinh hoạt cho Thị trấn Cờ Đỏ, Huyện Cờ Đỏ, Thành phố Cần Thơ đạt QCVN 01 – 2009/BYT 1.3 NỘI DUNG THỰC HIỆN - Lấy mẫu phân tích nồng độ tiêu nước trước... cung cấp nước cho sinh hoạt sản xuất cách tốt hiệu quả, bên cạnh phải đơi mặt kinh tế không gây ảnh hưởng đến môi trường Đó lý mà đề tài “ Thiết kế hệ thống xử lý nước cấp cho Thị Trấn Cờ Đỏ, Huyện