I. DỮ LIỆU VÀ YÊU CẦU THIẾT KẾ 2 II. PHƯƠNG ÁN CÔNG NGHỆ 2 III. Thuyết minh công nghệ 3 4.1. Giai đoạn xử lý sinh học 3 4.2. Giai đoạn phản ứng và lắng 3 4.3. Giai đoạn lọc tinh 4 4.4. Giai đoạn khử trùng 4 IV. TÍNH TOÁN CÔNG NGHỆ 4 1. Thiết bị xử lý sinh học 4 1.1. Bể xử lý sinh học 4 1.2. Thiết bị cấp khí 5 2. Tính toán thiết bị trộn tĩnh và bể phản ứng 5 2.1. Thiết bị hòa trộn tĩnh Static Mixer 5 2.2. Bể phản ứng 5 3. Tính toán bể lắng lamen 6 3.1. Tính toán bể lắng lamen 6 3.2. Tính toán lưu lượng nước xả cặn bể lắng 8 4. Tính toán bể lọc tự rửa 9 4.1. Tính toán bể lọc tự rửa 9 4.2. Tính toán lượng nước xả rửa lọc 10 5. Tính toán hóa chất 10 5.1. Hóa chất keo tụ 10 5.2. Hóa chất trợ keo tụ 11 5.3. Hóa chất khử trùng 11 V. PHƯƠNG ÁN TỔ HỢP THIẾT BỊ 11 VI. PHƯƠNG ÁN THỰC HIỆN 11
I DỮ LIỆU VÀ YÊU CẦU THIẾT KẾ II PHƯƠNG ÁN CÔNG NGHỆ III Thuyết minh công nghệ 4.1 Giai đoạn xử lý sinh học 4.2 Giai đoạn phản ứng lắng 4.3 Giai đoạn lọc tinh 4.4 Giai đoạn khử trùng IV TÍNH TỐN CƠNG NGHỆ Thiết bị xử lý sinh học 1.1 Bể xử lý sinh học 1.2 Thiết bị cấp khí Tính tốn thiết bị trộn tĩnh bể phản ứng 2.1 Thiết bị hòa trộn tĩnh Static Mixer 2.2 Bể phản ứng Tính tốn bể lắng lamen 3.1 Tính tốn bể lắng lamen 3.2 Tính tốn lưu lượng nước xả cặn bể lắng Tính tốn bể lọc tự rửa 4.1 Tính tốn bể lọc tự rửa 4.2 Tính toán lượng nước xả rửa lọc 10 Tính tốn hóa chất 10 5.1 Hóa chất keo tụ 10 5.2 Hóa chất trợ keo tụ 11 5.3 Hóa chất khử trùng 11 V PHƯƠNG ÁN TỔ HỢP THIẾT BỊ 11 VI PHƯƠNG ÁN THỰC HIỆN 11 I DỮ LIỆU VÀ YÊU CẦU THIẾT KẾ Nguồn nước: Nước vụng Bà Tế, sông Bứa, Phú Thọ Công suất: Tổng công suất Q = 4000m3/ngđ, giai đoạn I Q = 2000m3/ngđ Chất lượng nước sau xử lý: Nước sau xử lý phải đạt tiêu theo Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia chất lng nc n ung QCVN 01:2009/BYT STT Chỉ tiêu Đơn vị Chất l-ợng n-ớc thô QCVN 01:2009/BYT - 7,2 6,5 - 8,5 pH Độ màu TCU 48 15 Độ đục NTU 23,9 2,0 Độ oxy hóa mgO2/l 10,4 BOD5 mgO2/l 14 Fe mg/l 0,45 0,3 Xianua mg/l 0,01 0,07 Amoni mg/l 0,67 E.coli MPN/100ml 21 II PHƯƠNG ÁN CƠNG NGHỆ Phương án cơng nghệ xử lý nước cần đáp ứng yêu cầu sau: - Dây chuyền công nghệ xử lý nước thích hợp có khả xử lý tiêu có kết phân tích nguồn nước khai thác đáp ứng Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia chất lượng nước ăn uống QCVN 01:2009/BYT - Hiệu khả xử lý ổn định tiêu chất nước nước nguồn dao động mùa lũ mùa khô - Cần dây chuyền công nghệ áp dụng giải pháp kỹ thuật có quy mơ, kết cấu cơng trình, thời gian thi cơng hợp lý - Có suất đầu tư hợp lý gắn với hiệu quản lý vận hành, bảo trì, bảo dưỡng, phát huy hiệu đầu tư cơng trình cho giai đoạn phát triển sau có nhu cầu nâng cơng suất Trên sở phân tích phương án công nghệ trên, đề xuất sơ đồ cơng nghệ xử lý nước sau: Cơng trình thu nước thô Thiết bị xử lý sinh học Cấp khí PAC Static Mixer Polymer Clo Thiết bị phản ứng lắng Lamella Thiết bị lọc tự rửa Clo Bể chứa nước MLCN III Thuyết minh công nghệ 4.1 Giai đoạn xử lý sinh học Nước từ trạm bơm nước thô đưa vào thiết bị xử lý sinh học Thiết bị xử lý sinh học có nhiệm vụ oxy hóa chất hữu cơ, khử màu, mùi, vị nước trước nước chảy vào bể lắng lamen 4.2 Giai đoạn phản ứng lắng Nước sau xử lý sinh học hịa trộn hóa chất trước vào bể phản ứng Tại bể phản ứng, nhờ có hóa chất keo tụ trợ keo tụ, cặn lớn có vận tốc lắng lớn hình thành từ tạp chất thô kết chảy sang ngăn lắng Tại ngăn lắng, tạp chất thô tách khỏi nước Nước sau loại bỏ tạp chất thô dẫn vào máng thu cấp sang thiết bị lọc tinh trọng lực tự động Thiết bị lắng thiết kế lắng cao tải lamen, giúp hiệu suất lắng cao hơn, rút gọn diện tích mặt xây dựng, tiết kiệm chi phi mặt thiết bị 4.3 Giai đoạn lọc tinh Nước sau qua lắng, cấp sang thiết bị lọc trọng lực tự động Thiết bị lọc trọng lực tự động thiết kế với tầng vật liệu lọc chuyên dụng để loại bỏ cặn nhỏ không lắng bể lắng lamen Qua thiết bị lọc trọng lực tự động nước đầu nước đảm bảo tiêu hóa lý dùng cho nước sinh hoạt Nước sau lọc dẫn bể chứa nước Thiết bị lọc trọng lực tự động rửa ngược hồn tồn khơng cần điện người vận hành 4.4 Giai đoạn khử trùng Để đảm bảo tiêu chuẩn vi sinh nước sinh hoạt, hoá chất khử trùng Clo châm trực tiếp vào đường ống dẫn nước bể chứa nước với liều lượng tính tốn nhằm tiêu diệt vi khuẩn gây bệnh đảm bảo chất lượng nước đạt tiêu chuẩn nước cấp cho sinh hoạt theo QCVN 01:2009/BYT Nước chứa bể chứa nước cấp sử dụng theo nhu cầu IV TÍNH TỐN CƠNG NGHỆ Thiết bị xử lý sinh học 1.1 Bể xử lý sinh học Tải trọng BOD bể lọc sinh học: BODload Q.BODin k 2000.14.1,5 42 (kg/ngày) 1000 1000 Trong đó: - BODin: Hàm lượng BOD có nước thô, BODin = 14g/m3 - k: hệ số vượt tải - Q: Lưu lượng tính tốn, Q = 2000m3/ngđ = 83,3m3/h = 0,023m3/s Thể tích bể lọc sinh học: V BODload 42 28 (m3) BOD0 1,5 Trong đó: - BOD0: Tải trọng thể tích BOD, chọn BOD0 = 1,5kg/m3.ngày Diện tích bề mặt tiếp xúc bể lọc sinh học: F V 28 18,67 (m2) H 1,5 Trong đó: - H: Chiều cao lớp vật liệu lọc, H = 1,5m Chọn 02 bể lọc sinh học, kích thước bể DxH = 3,4x4,5 (m) Diện tích bề mặt tiếp xúc thực tế: F0 2. R2 2.3,14.1,7 18,15 (m2) Kiểm tra tải trọng thủy lực bể lọc: HLR Q 2000 4,6 (m/h) 24.F 24.18,15 Hàm lượng BOD sau xử lý: BODout = (1-0,85).BODin = 2mg/l Độ oxy hóa sau xử lý: [O2]out = (1-0,5).[O2]in = 5,2mgO2/l 1.2 Thiết bị cấp khí - Lượng oxy cần thiết oxy hóa BOD: mO2/ngày = Q.(BODin – BODout).1,1 = 26,4kgO2/ngày - Tổng lượng khơng khí cần thiết: Vkk 26, 2292 m3/ngày với hiệu 0, 23.1, 2.0,08 hấp thu oxy nước từ hệ phân phối khí 8%, khối lượng riêng khơng khí 1,2kg/m3, oxy khơng khí chiếm 23% thể tích, hệ số an tồn Chọn thiết bị cấp khí có thơng số: + Số lượng: 02 máy – 01 chạy 01 dự phòng + Quy cách: QxH = 1,8m3/phút x 5m Tính tốn thiết bị trộn tĩnh bể phản ứng 2.1 Thiết bị hòa trộn tĩnh Static Mixer Thể tích thiết bị hịa trộn tĩnh: V = Q.t (m3) Trong đó: - V: Thể tích thiết bị - Q: Lưu lượng tính tốn, Q = 4000m3/ngđ = 166,67m3/h = 0,046m3/s - t: Thời gian nước lưu thiết bị, t = 3s V = Q.t = 0,046.3 = 0,138m3 Chọn thiết bị hịa trộn tĩnh có đường kính D = 0,35m Chiều dài thiết bị L 4.V 4.0,138 1, 43m d 3,14.0,352 Vậy thiết bị hịa trộn tĩnh Static Mixer có kích thước DxL = 0,35x1,5m làm Inox SUS304, dày 4mm 2.2 Bể phản ứng Thể tích bể phản ứng: V = Q.t (m3) Trong đó: - V: Thể tích bể phản ứng - Q: Lưu lượng tính toán, Q = 2000m3/ngđ = 83,3m3/h = 0,023m3/s - t: Thời gian nước lưu bể; chọn t = 10 phút V = Q.t = 0,023.10.60 = 13,8m3 Chọn ngăn bể phản ứng có kích thước: LxWxH = 2,4x3,0x1,4m Thể tích ngăn trên: V1 = 2,4x3,0x1,4 = 10,08m3 Ngăn phản ứng hợp khối với bể lắng lamen có dung tích V2 = 4,6m3 Vậy dung tích tổng bể phản ứng: V = (V1 + V2) = 14,68m3 > 13,8m3 thỏa mãn yêu cầu (toàn phần gạch chéo hình vẽ) Tính tốn bể lắng lamen 3.1 Tính tốn bể lắng lamen Diện tích bể lắng tính theo công thức sau: F Q W u0 H cos W.cos2 Trong đó: - Q: Lưu lượng tính tốn, Q = 2000m3/ngđ = 83,3m3/h = 0,023m3/s - uo: Tốc độ lắng hạt cặn, uo = 0,00015m/s - H: Chiều cao lamen sau xếp Sử dụng lamen có khoảng cách hai W = 50mm với chiều cao chuẩn 1m tương ứng với chiều cao lắng H = 0,866m - α: Góc nghiêng lamen, α = 60o - W: Khoảng cánh lamen, W = 0,05m F 0,023 0,05 = 17,32m2 0,00015 0,866.0,5 0,05.0,52 Chọn bể lắng có diện tích: LxW = 5,8x3 = 17,4m2 > 17,32m2 thỏa mãn Vận tốc nước chảy ống lắng: v0 Q 0,023 1,53.103 m/s F sin 17, 4.0,866 Bán kính thủy lực ống lắng: R f 0,00233 0,013 m c 0,18 Trong đó: - f: tiết diện ống lắng - c: chu vi ướt ống lắng v0 R 1,53.103.0,013 Hệ số Reynold là: Re 15,18 < 200 nước chảy v 1,31.106 ống lắng chuyển động theo chế độ chảy tầng Trong đó: - v0: vận tốc nước chảy ống lắng - R: bán kính thủy lực - ν: hệ số nhớt động nước, chọn ν = 1,31.10-6 Chuẩn số Froude: Fr (v0 )2 (1,53.103 )2 1,83.105 > 10-5 dòng chảy g.R 9,81.0,013 ống lắng ổn định Phần thu cặn chia làm hố thu, với chiều cao hố thu cặn H1 = 1,95m Chiều rộng đáy hố thu cặn lấy 0,3m Góc nghiêng đáy 57 o Ống xả cặn bể lắng có gắn van bướm điện DN150 Chiều cao lớp bảo vệ H2 = 0,85m Chiều cao phần lamen lắng H3 = 0,9m Chiều cao không gian phân phối ống nước xuống H4 = 1,95m Khoảng cách đáy phễu thu bùn xuống đất H5 = 0,2m Tổng chiều cao bể lắng lamen là: H = H1 + H2+ H3+ H4 + H5= 5,85m Vậy kích thước hợp khối bể phản ứng với bể lắng là: LxWxH = 7x3x7,25m 3.2 Tính tốn lưu lượng nước xả cặn bể lắng Trong trình lắng cặn lơ lửng lắng xuống tích luỹ phễu chữa cặn đáy bể lắng Mỗi thiết bị lắng lamen có 02 phễu, phễu dung tích V = 10m3 Ở ta dùng phương pháp xả cặn thuỷ lực Thể tích vùng nén cặn: Wc T Qhtb (Cv C ) Trong đó: - Wc: Thể tích vùng chứa cặn Wc = 10.2 = 20m3 - T: Thời gian hai lần xả cặn - Q: Lưu lượng trung bình theo Q = 83,3m3/h - Cv: Hàm lượng cặn vào bể lắng sau keo tụ Cv = 100mg/l - C: Hàm lượng cặn sau lắng C = 8mg/l - : Nồng độ trung bình cặn nén Theo tiêu chuẩn tính với hàm lượng cặn nước nguồn từ 10 - 100mg/l = 10000 sau khoảng 24h Từ công thức ta suy thời gian hai lần xả bùn: T Thay số: T W. Q (Cv C) tb h 20.10000 26,1h Chọn T = 24h 83,3.(100 8) Lượng nước dùng cho việc xả cặn bể lắng tính phần trăm lưu lượng K W N 1, 2.10.2 1, 2% nước xử lý, xác định theo công thức: P p c 100% QT 83,3.24 Trong đó: - Wc: Thể tích vùng chứa nén cặn - Kp: Hệ số pha loãng cặn Với việc xả cặn thuỷ lực Kp = 1,2 - N: Số lượng bể lắng - T: Thời gian hai lần xả cặn, T = 24h - Q: Lưu lượng nước tính tốn Q = 83,3m3/h Tổng lượng nước lần xả cặn rửa bể lắng tính theo thời gian xả 24h: Vxc = 1,2%.2000 = 24m3 Thời gian lần xả rửa phút Chọn ống xả cặn Dc = 150mm Tính tốn bể lọc tự rửa 4.1 Tính tốn bể lọc tự rửa Diện tích bể lọc tính theo cơng thức: F Q T vtb 3,6.w.t1 a.vtb t2 Trong : - Q: Lưu lượng tính tốn, Q = 2000m3/ngđ = 83,3m3/h = 0,023m3/s - T: thời gian làm việc bể ngày 24h - W: cường độ rửa nước 12l/s-m2 - t2: thời gian ngừng để rửa t2 = 0h - t1: thời gian rửa lọc, t1 = 0,05h - Vtb: vận tốc lọc, Vtb = 9,4m/h - a: số lần rửa bể ngày a = F 2000 = 8,95m2 24.9, 3,6.12.0,05 1.9, 4.0 Chọn bể lọc trọng lực hình trịn có đường kính D = 3,4m; diện tích lọc: F = 2.π.R = 2.(3,4/2)2.3,14 = 9,07m2 > 8,95m2 thỏa mãn yêu cầu Chiều cao khoang chứa nước rửa lọc H1 = 2,15m Chiều cao khoang chứa vật liệu lọc H2 = 2,0m Sử dụng vật liệu lọc có số kỹ thuật sau: - Vật liệu lọc cát thạch anh có cỡ hạt: dtd = 0,8 - 1,2mm; chiều dày Hta =1,0m - Lớp sỏi đỡ đường kính cỡ hạt: dtd = – 10mm; chiều dày Hs = 0,2m Chiều cao khoang chứa nước lọc H3 = 0,35m Chiều cao bể lọc tính: H = H1 + H2 + H3 = 4,5m 4.2 Tính tốn lượng nước xả rửa lọc Lượng nước lần rửa lọc toàn khoang chứa nước sau lọc phía bể lọc: Vr = S.H Trong đó: - S: Diện tích bể lọc - H: Chiều cao khoang chứa nước rửa lọc, H = 2,15m Vr = 1,42 3,14.2,15 = 13,23m3 = 0,66% lượng nước thơ Tính tốn hóa chất 5.1 Hóa chất keo tụ Hóa chất keo tụ sử dụng Poly Aluminium Chloride (PAC) với hàm lượng PAC tiêu thụ 10 – 12g/m3 PAC pha loãng với nồng độ 2% Hàm lượng PAC tiêu thụ ngày: 2000m3/ngày.12g/m3 = 24kg/ngày Dung tích bể hịa trộn PAC: W Q.n.a 166,67.12.12 1, m3 10000 p. 10000.2.1 Trong : - Q: Lưu lượng tính tốn, Q = 4000m3/ngđ = 166,67m3/h - a: liều lượng PAC tính theo sản phẩm khơng ngậm nước, a = 12g/m3 - p: nồng độ dung dịch PAC, p = 2% - n: thời gian hai lần hòa tan, n = 12h - γ: trọng lượng riêng dung dịch PAC (t/m3) Chọn dung tích bể PAC 1m3; số lượng: 02 bể vận hành luân phiên Chọn động khuấy trộn bể PAC: 02 với quy cách: công suất N = 0,37kw – n = 90vòng/phút hoạt động luân phiên Chọn bơm định lượng PAC: 02 với quy cách QxH = 197l/h x 7bar hoạt động luân phiên 10 5.2 Hóa chất trợ keo tụ Hóa chất trợ keo tụ sử dụng Polymer A101 Hàm lượng A101 tiêu thụ 0,2 – 0,5g/m3 pha loãng với nồng độ 0,5% Hàm lượng A101 tiêu thụ ngày: 4000m3/ngày.0,5g/m3 = 2kg/ngày Chọn dung tích bể Polymer 0,5m3; số lượng: 02 bể vận hành luân phiên Chọn động khuấy trộn bể Polymer: 02 với quy cách công suất N = 0,37kw – n = 90vòng/phút hoạt động luân phiên Chọn bơm định lượng Polymer: 02 với quy cách QxH = 50l/h x 8bar hoạt động luân phiên 5.3 Hóa chất khử trùng Hàm lượng Clo tính tốn để khử trùng 2g/m3, hàm lượng Clo dùng trường hợp khẩn cấp phải Clo hóa sơ 3g/m3 Hàm lượng Clo tiêu thụ tối đa ngày: 4000m3/ngày.5g/m3 = 20kg/ngày = 0,83kg/h Thiết bị cấp định lượng khí Clo vào nước sau lọc bao gồm: - 02 máy bơm dung dịch Clo có Q = 1,5m3/h - H = 50m - 01 Clorator loại 1000g/h - 01 bình inox chứa nước cho bơm cơng nghệ dung tích V = 2m3 - 05 bình chứa clo lỏng loại 50kg - 01 cân điện tử - Đường ống cấp dung dịch Clo nhựa PVC đường kính D32 V PHƯƠNG ÁN TỔ HỢP THIẾT BỊ Hệ thống hoạt động tự động điện Duy trì chất lượng nước ổn định điều kiện thời tiết Thiết bị có độ bền cao Hệ thống thiết bị đảm bảo điều kiện an toàn điện, an toàn thiết bị theo quy phạm tiêu chuẩn Lắp đặt tốn diện tích Đảm bảo điều kiện vệ sinh môi trường VI PHƯƠNG ÁN THỰC HIỆN Thời gian chế tạo thiết bị lắp đặt hệ thống: 90 ngày kể từ hợp đồng có hiệu lực 11 Phương thức thực hiện: chìa khố trao tay Bảo hành: 12 tháng kể từ nghiệm thu bàn giao Bên A cung cấp điện nguồn nước đến chân công ty 12 ... 21 II PHƯƠNG ÁN CÔNG NGHỆ Phương án công nghệ xử lý nước cần đáp ứng yêu cầu sau: - Dây chuyền công nghệ xử lý nước thích hợp có khả xử lý tiêu có kết phân tích nguồn nước khai thác đáp ứng Quy... Thiết bị lọc tự rửa Clo Bể chứa nước MLCN III Thuyết minh công nghệ 4.1 Giai đoạn xử lý sinh học Nước từ trạm bơm nước thô đưa vào thiết bị xử lý sinh học Thiết bị xử lý sinh học có nhiệm vụ oxy... nâng cơng suất Trên sở phân tích phương án công nghệ trên, đề xuất sơ đồ công nghệ xử lý nước sau: Cơng trình thu nước thơ Thiết bị xử lý sinh học Cấp khí PAC Static Mixer Polymer Clo Thiết bị phản