ĐỒ án xử lý nước cấp tính toán thiết kế hệ thống xử lý nước cấp công suất 12000 m3ngày đêm cấp cho khu dân cư a tại đồng nai

ĐỒ ÁN XỬ LÝ NƯỚC CẤP Tính tốn thiết kế hệ thống xử lý nước cấp công suất 12000 m3/ngày.đêm cấp cho khu dân cư A Đồng Nai LỜI NÓI ĐẦU Con người mơi trường có mới quan hệ mật thiết với nhau.Trong lịch sử phát triển người, để giải nhu cầu thiết yếu sống gia tăng dân số cách nhanh chóng thời gian gần gây nhiều tác động cân sinh học hệ sinh thái Thiên nhiên bị tàn phá môi trường ngày xấu đi, ảnh hưởng trực tiếp lên đời sống người, mỹ quan đô thị loài động thực vật, việc xây dựng hệ thống nước trạm xử lí nước cấp cho khu dân cư trở thành yêu cầu cần thiết, đặt biệt giai đoạn thị hóa phát triển mạnh mẽ Chúng em sinh viên ngành kỹ thuật môi trường tương lai cần đồ án để tự hình thành khái quát đầu hệ thống xử lí nước, thu thập thêm nhiều kiến thức cho thân Từ có sở tốt để hồn thành tốt cho cơng việc sau Đây lần em làm đồ án, thiếu kinh nghiệm kiến thức, nên không tránh khỏi sai xót, mong thầy dạy thêm Thời gian qua nhờ dạy tận tình thầy Biện Văn Tranh giúp em thêm nhiều kiến thức, kỹ chuyên ngành, giúp em hoàn thành xong đồ án Em xin chân thành cảm ơn ! GVHD: Biện Văn Tranh SVTH: Phạm Thới Đông Trang ĐỒ ÁN XỬ LÝ NƯỚC CẤP Tính tốn thiết kế hệ thống xử lý nước cấp công suất 12000 m3/ngày.đêm cấp cho khu dân cư A Đồng Nai MỤC LỤC Chương 1: TỔNG QUAN VỀ NƯỚC NGẦM……………………………… 1.1.Giới thiệu nước ngầm…………………………………………………… 1.2 Đặc điểm, thành phần tính chất nguồn nước ngầm…………… 1.2.1 Đặc trưng nguồn nước ngầm……………………………………… 1.2.2 Thành phần tính chất nước ngầm………………………………… Chương 2: TỔNG QUAN VỀ CÁC PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ NƯỚC NGẦM………………………………………………………………… 2.1 Các cơng trình thu nước ngầm…………………………………………… 2.2 Cơng trình vận chuyển nước ngầm……………………………………… 2.3 .Xử lý nước cấp phương pháp học……………………………… 2.3.1 Hồ chứa lắng sơ bộ…………………………………………………… 2.3.2 Song chắn rác lưới chắn rác………………………………………… 2.3.3 Bể lắng cát……………………………………………………………… 2.3.4 Lắng……………………………………………………………………… 2.3.5 Lọc………………………………………………………………………… 2.4 Khử sắt nước ngầm………………………………………………… 2.4.1 Trạng thái tồn sắt nguồn nước ngầm…………………… 2.4.2 Các phương pháp khử sắt xử lý nước ngầm………………… Chương 3: ĐỀ XUẤT PHƯƠNG ÁN XỬ LÝ VÀ TÍNH TỐN CƠNG TRÌNH ĐƠN VỊ………… …………………………………………………………… GVHD: Biện Văn Tranh SVTH: Phạm Thới Đông Trang ĐỒ ÁN XỬ LÝ NƯỚC CẤP Tính tốn thiết kế hệ thống xử lý nước cấp công suất 12000 m3/ngày.đêm cấp cho khu dân cư A Đồng Nai 3.1 Đề xuất phương án xử lý………………………………………………… 3.2 Lý lựa chọn phương án xử lý………………………………………… 3.3 Thuyết minh công nghệ…….…………………………………………… 3.4 Tính tốn lượng hóa chất cơng trình đơn vị…………………………… …………….…………………………………… 3.4.1 Tính tốn lượng hóa chất …………………………………………… 3.4.2 Thùng quạt gió…………………………………………………………… a Nhiệm vụ ……………………………………………………………… b Tính tốn………………………………………………………………… 3.4.3 Bể lắng ngang…………………………………………………………… a Nhiệm vụ……………………………………………………………… b Tính tốn………………………………………………………………… 3.4.4 Bể lọc nhanh……………………………………………………………… a Nhiệm vụ………………………………………………………………… b Tính tốn………………………………………………………………… Chương 4: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ…………………………………… 6.1 Kết luận…………………………………………………………………… 6.2 Kiến nghị………………………………………………………………… GVHD: Biện Văn Tranh SVTH: Phạm Thới Đông Trang ĐỒ ÁN XỬ LÝ NƯỚC CẤP Tính tốn thiết kế hệ thống xử lý nước cấp công suất 12000 m3/ngày.đêm cấp cho khu dân cư A Đồng Nai CHƯƠNG TỔNG QUAN VỀ NƯỚC NGẦM 1.1.GIỚI THIỆU VỀ NƯỚC NGẦM Nước vai trò nhu cầu cần thiết đời sống người sinh vật,nó tham gia vào hoạt động trình tự nhiên tác động đến biến đổi sinh vật trái đất,khơng có nước khơng có sống.Xã hội ngày phát triển nhu cầu nước người ngày tăng Do nguồn nước sử dụng sinh hoạt người lại phân chia nhiều loại khác nhau:nước cho nhu cầu ăn uống địi hỏi phải có chất lượng cao,đảm bảo không gây ảnh hưởng đến sức khỏe người;các nguồn nước dùng cho tắm giặt,rửa yêu cầu thấp hơn.Ngồi nước ta nước nơng nghiệp nên nhu cầu nước dùng cho sản xuất nông nghiệp lớn;bên cạnh nước cịn sử dụng cho công nghiệp,giao thông vận tải hoạt động khác…Nước dùng để cấp cho nhu cầu sinh hoạt sản xuất có chất lượng khác bao gồm nước mặt nước ngầm.Các nguồn nước không đáp ứng yêu cầu chất lượng ;do phải biết thành phần tính chất chúng để tiến hành xử lý nhằm đạt yêu cầu chất lượng,đáp ứng mục đích sử dụng nước.Trong mục đích cấp nước cho sinh hoạt người ta thường sử dụng nguồn nước ngầm,do có nhiều cơng nghệ xử lý nước ngầm áp dụng để đáp ứng nhu cầu sống người Nước ngầm người khai thác sử dụng từ hàng nghìn năm qua.Qua thời đại,ở khắp miền giới,loài người sang tạo nhiều phương pháp khác để khai thác nước ngầm,dùng đến đủ lượng (sức động vật,sức người,sức gió,sức nước,năng lượng mặt trời…).Ngày , toàn giới khoảng 60% nước ăn uống,15% nước dùng gia đình 20% nước tưới lấy từ nguồn nước ngầm.Tại hầu hết vùng khô cằn giới,nước ngầm nguồn cung cấp nước chủ yếu Ngồi cịn cung cấp 20% nhiều 30% tổng khối lượng nước sử dụng nước công nghiệp.Hiện giới hàng năm người ta khai thác khoảng từ 600-700 tỷ m3 nước ngầm,nhiều nguồn tài nguyên khác khai thác từ lồng đất.Còn Việt Nam nguồn nước ngầm tương đối phong phú,nhiều nơi có chất lượng nước tốt khai thác lên sử dụng trực tiếp mà không cần phải qua xử lý GVHD: Biện Văn Tranh SVTH: Phạm Thới Đông Trang ĐỒ ÁN XỬ LÝ NƯỚC CẤP Tính tốn thiết kế hệ thống xử lý nước cấp công suất 12000 m3/ngày.đêm cấp cho khu dân cư A Đồng Nai 1.2.ĐẶC ĐIỂM, THÀNH PHẦN VÀ TÍNH CHẤT CỦA NGUỒN NƯỚC NGẦM 1.2.1 Đặc trưng nước ngầm Việt Nam quốc gia có nguồn nước ngầm phong phú trữ lượng tốt chất lượng Nước ngầm tồn lỗ khe nứt đất đá, tạo thành giai đoạn trầm tích đất đá thẩm thấu, thấm nguồn nước mặt, nước mua… Nước ngầm nước xuất tầng sâu dất, thường từ 30 – 40 m, 60 – 70 m có 120 – 150 m có tới 180 m Ðối với hệ thống cấp nước tập trung nguồn nước ngầm ln loại nguồn nước ua tiên lựa chọn Bởi nguồn nước mặt thuờng bị ô nhiễm lưu lượng khai thác phụ thuộc vào biến động theo mùa Trong đó, nguồn nước ngầm chịu ảnh hưởng tác động nguời Chất lượng nước ngầm thường tốt chất lượng nước mặt nhiều Trong nước ngầm khơng có hạt keo hay hạt lo lửng, vi sinh, vi trùng gây bệnh thấp Nước ngầm (nước đất) hình thành nước mưa thấm qua lớp đất đá lòng đất giữ tầng chứa nước bên bề mặt đất độ sâu khác Nước ngầm gồm có nước ngầm tầng nơng nước ngầm tầng sâu Các nguồn nước ngầm không chứa rong tảo, nguyên nhân gây ô nhiễm nguồn nước Thành phần đáng quan tâm nước ngầm tạp chất hoà tan ảnh hưởng điều kiện địa tầng, thời tiết, nắng mưa, q trình phong hố sinh hố khu vực Ở vùng có điều kiện phong hố tốt, có nhiều chất bẩn lượng mưa lớn chất lượng nước ngầm dễ bị nhiễm chất khống hoà tan, chất hữu cơ, mùn lâu ngày theo nước mưa ngấm vào đất GVHD: Biện Văn Tranh SVTH: Phạm Thới Đông Trang ĐỒ ÁN XỬ LÝ NƯỚC CẤP Tính tốn thiết kế hệ thống xử lý nước cấp công suất 12000 m3/ngày.đêm cấp cho khu dân cư A Đồng Nai Ngồi ra, nước ngầm bị nhiễm bẩn tác động người Các chất thải người động vật, chất thải sinh hoạt, chất thải hoá học, việc sử dụng phân bón hố học…Tất loại chất thải theo thời gian ngấm vào nguồn nước, tích tụ dần làm nhiễm nguồn nước ngầm Ðã có khơng nguồn nước ngầm tác động người bị ô nhiễm hợp chất hữu khó phân huỷ, vi khuẩn gây bệnh, hoá chất độc hại kim loại nặng, dư lượng thuốc trừ sâu khơng loại trừ chất phóng xạ 1.2.2 Thành phần, tính chất nước ngầm Thành phần chất luợng nuớc ngầm phụ thuộc vào nguồn gốc nuớc ngầm, cấu trúc dịa hình khu vực chiều sâu dịa tầng nơi khai thác nuớc Ở khu vực duợc bảo vệ tốt, có nguồn thải gây nhiễm bẩn, nuớc ngầm nói chung duợc dảm bảo mặt vệ sinh chất luợng ổn dịnh Nguời ta chia làm loại khác nhau: a.Nước ngầm hiếu khí Thơng thuờng nuớc có oxy có chất luợng tốt, có truờng hợp khơng cần xử lý mà cấp trực tiếp cho nguời tiêu thụ Trong nuớc có oxy khơng có chất khử nhu H2S,CH4,NH4+,… b Nước ngầm yếm khí Trong q trình nước thấm qua tầng đá , oxy bị tiêu thụ Khi lượng oxy hòa tan nước bị tiêu thụ hết, chất hòa tan Fe2+ , Mn2+ tạo thành.Mặt khác trình khử NO 3- -> NH4+; SO42- -> H2S ; CO2 -> CH4 xảy b1 Các ion nước ngầm • Ion Canxi Ca 2+ GVHD: Biện Văn Tranh SVTH: Phạm Thới Đông Trang ĐỒ ÁN XỬ LÝ NƯỚC CẤP Tính tốn thiết kế hệ thống xử lý nước cấp công suất 12000 m3/ngày.đêm cấp cho khu dân cư A Đồng Nai Nước ngầm chứa Ca2+ với nồng độ cao.Trong đất thường chứa nhiều CO2 trình trao đổi chất rễ trình thủy phân tạp chất hữu tác động vi sinh vật.Khí CO2 hịa tan nước mưa theo phản ứng sau: CO2 + H2O -> H2CO3 Axít yếu thấm sâu xuống đất hòa tan canxicacbonat tạo ion Ca2+ 2H2CO3 + 2CaCO3 -> Ca(HCO3)2 + Ca2+ + 2HCO3- • Ion magie Mg 2+ Nguồn gốc ion Mg 2+ nước ngầm chủ yếu từ muối magie silicat CaMg(CO3)2, chúng hòa tan chậm nước chứa khí CO2 Sự có mặt Ca2+ Mg2+ tạo nên độ cứng nước • Ion Na+ Sự hình thành Na+ nước chủ yếu theo phương trình phản ứng sau: 2NaAlSi3O3 + 10H2O -> Al2Si2(OH)4 + 2Na+ + 4H4SiO3 Na+ có nguồn gốc từ NaCl, Na2SO4 muối có độ hịa tan lớn nước biển • Ion NH4+ Các ion NH4+ có nước ngầm có nguồn gốc từ chất thải rắn nước sinh hoạt, nước thải công nghiệp,chất thải chăn ni,phân bón hóa học q trình vận động nitơ • Ion bicacbonat HCO3- Được tạo nước nhờ q trình tan đá vơi có mặt khí CO2 CaCO3 + CO2 + H2O ->Ca2+ + 2HCO3• Ion sunfat SO42- GVHD: Biện Văn Tranh SVTH: Phạm Thới Đông Trang ĐỒ ÁN XỬ LÝ NƯỚC CẤP Tính tốn thiết kế hệ thống xử lý nước cấp công suất 12000 m3/ngày.đêm cấp cho khu dân cư A Đồng Nai Có nguồn gốc từ muối CaSO4.7H2O q trình oxy hóa FeS2 điều kiện ẩm với có mặt O2 2FeS2 + 2H2O +7O2 -> 2Fe2+ + 4SO42- + 4H+ • Ion clorua Cl- Có nguồn gốc từ q trình phân ly muối NaCl nước thải sinh hoạt • Ion sắt Sắt nước ngầm thường tồn dạng ion Fe2+ ,kết hợp với gốc bicacbonat,sunfat,clorua,đôi tồn keo axit humic keo silic.Các ion Fe2+ từ lớp đất đá hòa tan nước ttrong điều kiện yếm khí sau: 4Fe(OH)3 + 8H+ ->4Fe2+ + O2 + 10H2O Sau tiếp xúc với oxy tác nhân oxy hóa,ion Fe2+ bị oxy hóa thành ion Fe3+ kết tủa thành bơng cặn Fe(OH)3 có màu nâu đỏ.Vì vậy,khi vừa bơm khỏi giếng, nước thường không màu, sau thời gian để lắng chậu cho tiếp xúc với khơng khí, nước trở nên đục dần đáy chậu xuất cặn màu đỏ Trong nguồn nước mặt sắt thường tồn thành phần hợp chất hưu Nước ngầm giếng sâu chứa sắt dạng hóa trị II hợp chất sunfat clorua Nếu nước tồn đồng thời đihyđrosunfua (H2S) sắt tạo cặn hịa tan sunfua sắt FeS Khi làm thống khử khí CO2, hyđrocacbonat sắt hóa trị II dễ dàng bị thủy phân bị oxy hóa để tạo thành hyđroxyt sắt hóa trị III 4Fe2+ + 8HCO3- + O2 + 2H2O –> 4Fe(OH)3 + 8CO2 Với hàm lượng sắt cao 0.5mg/l, nước có mùi khó chịu, làm vàng quần áo giặt, làm hỏng sản phẩm ngành dệt may, giấy, phim ảnh, đồ hộp giàn làm nguội bể chứa, sắt hóa trị II bị oxy hóa thành sắt hóa trị III,tạo thành bơng cặn, cặn sắt kết tủa làm tắc giảm khả vận chuyển ống dẫn nước Đặc biệt gây nổ nước dùng làm nước cắp cho nồi hơi.Một số ngành công nghiệp có yêu cầu nghiêm ngặt hàm lượng sắt dệt,giấy,sản xuất phim ảnh… GVHD: Biện Văn Tranh SVTH: Phạm Thới Đông Trang ĐỒ ÁN XỬ LÝ NƯỚC CẤP Tính tốn thiết kế hệ thống xử lý nước cấp công suất 12000 m3/ngày.đêm cấp cho khu dân cư A Đồng Nai Nước có chứa ion sắt,khi trị số pH 6Mn2+ +3O2 +6H2O Mangan II hòa tan bị oxy hóa chuyển dần thành mangan IV dạng hydroxyt kết tủa, q trình oxy hóa diễn sau: 2Mn(HCO3)2 + O2 + 6H2O -> 2Mn(OH)4 + 4HCO3Khi nước ngầm tiếp xúc với khơng khí nước xuất cặn hydroxyt sắt sớm sắt dễ bị oxy hóa mangan phản ứng oxy hóa sắt oxy hòa tan nước xảy trị số pH thấp so với mangan Cặn mangan hóa trị cao chất xúc tác tốt trình oxy hóa khử mangan khử sắt Cặn hydroxyt mangan hóa trị IV Mn(OH)4 có màu đen Trong thực tế cặn chất lắng đọng đường ống, cơng trình hợp chất sắt mangan tạo nên Vì vậy, tùy thuộc vào tỷ số chúng, cặn có mà từ đỏ đến màu nâu đen Với hàm lượng tương đối thấp, vượt mg/l Tuy nhiên, với hàm lượng mangan nước lớn 0,1 mg/l gây nhiều nguy hại việc sử dụng GVHD: Biện Văn Tranh SVTH: Phạm Thới Đông Trang ĐỒ ÁN XỬ LÝ NƯỚC CẤP Tính tốn thiết kế hệ thống xử lý nước cấp công suất 12000 m3/ngày.đêm cấp cho khu dân cư A Đồng Nai giống trường hợp nuớc chứa sắt với hàm lượng cao b2 Các chất khí hịa tan nuớc ngầm • O2 hịa tan Tồn nước ngầm Tùy thuộc vào nồng độ khí oxy nước ngầm, chia nước ngầm thành nhóm sau: + Nước ngầm yếm khí: q trình lọc qua tầng đất đá, oxy nước bị tiêu thụ, lượng oxy bị tiêu thụ hết, chất hòa tan Fe2+, Mn2+ tạo thành nhanh + Nước dư luợng oxy hịa tan: nước có oxy khơng có chất khử NH4+, H2S, CH4 Ðó nước ngầm mạch nơng Thường nước có dư lượng oxy có chất luợng tốt Tuy nhiên, nuớc ngầm mạch nông phụ thuộc nhiều vào nguồn nước mặt, nước mặt bị nhiễm bị ảnh hưởng • H2S Hydrosunfua tạo thành điều kiện yếm khí từ hợp chất humic với tham gia vi khuẩn 2SO42- + 14H+ + 8e- -> 2H2S + 2H2O + 6OH+ Metan CH4 khí CO2 Ðược tạo thành điều kiện yếm khí từ hợp chất humic với tham gia vi khuẩn: 4C10H18O10 + 2H2O -> 21CO2 + 19CH4 Nồng độ tạp chất chứa nước ngầm phụ thuộc vị trí địa lý nguồn nước, thành phần tầng đất đá khu vực, độ hịa tan hợp chất nước, có mặt chất dễ bị phân hủy sinh hóa chất GVHD: Biện Văn Tranh SVTH: Phạm Thới Đông Trang 10 ĐỒ ÁN XỬ LÝ NƯỚC CẤP Tính tốn thiết kế hệ thống xử lý nước cấp công suất 12000 m3/ngày.đêm cấp cho khu dân cư A Đồng Nai Lưu lượng gió,Q gió 1.4 m3 /s 3.4.3 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 tốn: Diện tích bể lắng ngang W= Q ×t (m ) 60 Trong đó: Q: cơng suất trạm xử lý (m3 / h) Q=12000 m3 /ngày đêm=500 m3 /h GVHD: Biện Văn Tranh SVTH: Phạm Thới Đông Trang 42 ĐỒ ÁN XỬ LÝ NƯỚC CẤP Tính tốn thiết kế hệ thống xử lý nước cấp công suất 12000 m3/ngày.đêm cấp cho khu dân cư A Đồng Nai t: thời gian nước lưu lại bể từ 30 ÷ 45 phút ,chọn t=30 phút ¿>W = 500× 30 =250(m ) 60 (Theo giáo trình Xử lý nước cấp – TS.Nguyễn Ngọc Dung trang 178) Lấy chiều cao vùng lắng: H l=3 m (Quy phạm ¿ 1.5 ÷3.5 m Diện tích bể lắng tiếp xúc là: F= W 250 = =83.3 (m ) Hl Chia làm bể,kích thước bể :2 ×7=14 ¿) Tổng diện tích bể là:14 × 6=84(m2 ) Theo chiều dài bể:L=7 m chia thành ơ,kích thước là: ×3.5 (Quy phạm ¿ ÷ m) Chiều cao nhỏ bể (chưa kể độ dốc đáy) là: H=H l + H c + H 1+ H Trong đó: H l :chiều cao vùng lắng, H l =3m H c :chiều cao lớp cặn bể lắng,lấy H c =1m H 1, H 2:chiều cao bảo vệ mức nước lớp cặn bể lắng (lấy H ¿ H =0.5 m) GVHD: Biện Văn Tranh SVTH: Phạm Thới Đông Trang 43 ĐỒ ÁN XỬ LÝ NƯỚC CẤP Tính tốn thiết kế hệ thống xử lý nước cấp công suất 12000 m3/ngày.đêm cấp cho khu dân cư A Đồng Nai Vậy H=3+ 1+ 0.5+0.5=5(m) Diện tích cửa sổ hướng dịng lấy 40% diện tích vách ngăn (Quy phạm 30 ÷ 50) F cửasổ =0.4 × ×3.5=4.2(m ) Tốc độ dịng nước qua cửa sổ là: V cửa sổ = Q N × F cửa sổ ×3600 = 500 =0.0055(m/ s ) × 4.2× 3600 ¿ 5.5(mm / s) 3.4.4 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 Bảng 3.5 :Cường độ rửa thời gian rửa lọc ( Giáo trình Xử lý nước cấp TS Nguyễn Ngọc Dung ) Bể lọc lớp cát thạch anh với đường kính tương đương d tđ (mm) Độ giản nở tương đối, (%) Quy trình Cường độ rửa rửa lọc lọc,(l/ s m2 ¿ Thời gian rửa, (phút) 0.7-0.8 45 Nước 14-16 7-5 0.9-1.0 30 Nước 16-18 7-5 1.1-1.2 20 Nước 18-20 7-5 GVHD: Biện Văn Tranh SVTH: Phạm Thới Đông Trang 44 ĐỒ ÁN XỬ LÝ NƯỚC CẤP Tính tốn thiết kế hệ thống xử lý nước cấp công suất 12000 m3/ngày.đêm cấp cho khu dân cư A Đồng Nai 20 0.7-0.8 0.9-1.0 1.1-1.2 0.7-0.8 20 15 20 0.9-1.0 Bể lọc hai lớp 50 Gió 15-20 6-5 Nước 8-11 7-5 Gió 15-20 6-5 Nước 9-12 7-5 Gió 15-20 6-5 Nước 10-13 7-5 Gió 15-20 Gió 15-20 3-2 Nước 2-3 4-3 Nước 5-6 6-5 Nước 15-16 8-6 Bảng 3.6: Tốc độ lọc chế độ làm việc bình thường tăng cường (Tiêu chuẩn thiết kế TCXDVN- 33:2006 ) GVHD: Biện Văn Tranh SVTH: Phạm Thới Đông Trang 45 ĐỒ ÁN XỬ LÝ NƯỚC CẤP Tính tốn thiết kế hệ thống xử lý nước cấp công suất 12000 m3/ngày.đêm cấp cho khu dân cư A Đồng Nai Đặc trưng lớp vật liệu lọc Đường kính nhỏ (mm) Đường kính lớn (mm) Đường Hệ số kính tương khơng đương đồng d tđ (mm) K Chiều dày lớp vật liệu lọc (mm) Kiểu bể lọc Tốc độ lọc chế Tốc độ độ làm việc bình lọc cho phép thường chế độ v bt làm việc tăng (m/h ¿ cường v tc (m/h) Bể lọc nhanh lớp vật liệu lọc với cỡ hạt khác 0.5 0.7 1.25 1.60 0.7-0.8 0.8-1.0 2-2.2 1.8-2 Cát thạch anh 700800 12001300 5.5-6 6-7.5 7.0-8 8-10 8-10 10-12 8-10 10-12 18002000 0.8 Bể lọc 0.5 nhanh có hai lớp vật liệu lọc 2.0 1-1.2 1.5-1.7 1.25 0.7-0.8 2-2.2 Cát thạch anh 700800 Ăngtraxit GVHD: Biện Văn Tranh SVTH: Phạm Thới Đông Trang 46 ĐỒ ÁN XỬ LÝ NƯỚC CẤP Tính tốn thiết kế hệ thống xử lý nước cấp công suất 12000 m3/ngày.đêm cấp cho khu dân cư A Đồng Nai 0.8 1.8 1-1.2 2-2.2 400-500 Bảng 3.7: Chiều cao lớp đỡ (Tiêu chuẩn thiết kế TCXDVN- 33:2006 ) Cỡ hạt lớp đỡ (mm) Chiều dày lớp đỡ (mm) 40-20 Mặt lớp cao mặt ống phân phối phải cao lỗ phân phối 100 mm 100-150 20-10 100-150 10-5 50-100 5-2 b Tính tốn Tổng diện tích bể lọc trạm xử lý F= ¿ Q T ×V tb −3.6 × w ×t 1−a × V tb ×t 12000 =89.047(m2 ) 24 ×6−3.6 ×14 × 0.1−2 ×6 × 0.35 Trong đó: Q: cơng suất trạm xử lý,Q=12000 m3 /ngày đêm GVHD: Biện Văn Tranh SVTH: Phạm Thới Đông Trang 47 ĐỒ ÁN XỬ LÝ NƯỚC CẤP Tính tốn thiết kế hệ thống xử lý nước cấp công suất 12000 m3/ngày.đêm cấp cho khu dân cư A Đồng Nai T: thời gian làm việc trạm ngày đêm,T=24h V tb : tốc độ lọc tính tốn chế độ làm việc bình thường, lấy theo bảng 3, V tb =6 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 2,w=14 l/ s m2 t 1: thời gian rửa lọc, lấy theo bảng 2, t = 0.1h t 2: thời gian ngừng bể lọc để rửa,t 2=0.35 h Trong bể lọc, chọn cát lọc có cỡ hạt d tđ =0.7 ÷ 0.8 mm , hệ số khơng đồng nhất, K=2÷ 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: V tc =V bt × N =6 × =7.5(m/h) N−N 5−1 Nằm khoảng từ6 ÷ 7.5 →Đảm bảo Diện tích bể lọc: f= F 89.074 = =17.8(m ) N Chọn kích thước bể là: GVHD: Biện Văn Tranh SVTH: Phạm Thới Đông Trang 48 ĐỒ ÁN XỬ LÝ NƯỚC CẤP Tính tốn thiết kế hệ thống xử lý nước cấp công suất 12000 m3/ngày.đêm cấp cho khu dân cư A Đồng Nai L × B=5 ×3.6=18(m ) Chiều cao toàn phần bể lọc nhanh: H=hd +h v +hn +h p Trong đó: h d: chiều cao lớp sỏi đỡ, lấy theo bảng 4,h d=0.7 m h v: chiều dày lớp vật liệu lọc,lấy theo bảng 3,h v =0.8 m h n: chiều cao lớp nước lớp vật liệu lọc, h n=2 m; hn ≥ 2m h p : chiều cao phụ, h p =0.5 m ( h p ≥ 0.3 m ) Vậy H=0.7+0.8+2+0.5=4 ( 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 cho bảng ứng với mức độ nở tương đối lớp vật liệu lọc 45% Cường độ gió rửa lọc W gió =15l /s m2 (Quy phạm cho phép W gió =15÷ 20 l / s m ) Lưu lượng nước rửa bể lọc là: Qr = f ×W 18 ×14 = =0.252(m /s) 1000 1000 = 252 (l/s) Chọn đường kính ống d c =400 mm thép tốc độ nước chảy ống là: dc= √ × Qr ×Qr × 0.252 =¿ v c = = =2(m/ s) 2 π × vc π × d c 3.14 × 0.4 GVHD: Biện Văn Tranh SVTH: Phạm Thới Đông Trang 49 ĐỒ ÁN XỬ LÝ NƯỚC CẤP Tính tốn thiết kế hệ thống xử lý nước cấp công suất 12000 m3/ngày.đêm cấp cho khu dân cư A Đồng Nai (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 bể lọc là: m= B 3.6 × 2= × 2=25.7 ( ống nhánh ) 0.28 0.28 ¿>¿ Chọn m = 26 ống nhánh Lưu lượng nước rửa lọc chảy ống nhánh là: Q r 252 = =9.7(l/ s)=0.0097 (m /s) m 26 Chọn đường kính ống nhánh d n=80 mmbằng thép, tốc độ nước chảy ống q n= nhánh : d n= √ ×q n ×q n ×0.0097 =¿ v n= = =1.93(m/s).(Nằm giới hạn cho phép 2 π × ì d n 3.14 ì 0.08 1.8 ữ 2m/ s) Với ống 400mm,thì tiết diện ngang ống là: Ω¿ π × d c 3.14 × 0.42 = =0.1256( m ) 4 Tổng diện tích lỗ lấy 35% diện tích ngang ống (Quy phạm cho phép 30 ÷ 35 % ) Tổng diện tích lỗ tính là: ω=0.35 × Ω=0.35 ×0.1256=0.04396 ( m ) Chọn lỗ có đường kính 12 mm (Quy phạm 10 ÷12 mm ) Diện tích lỗ là: ω lỗ = π × dlỗ 3.14 ×0.0122 = =0.000113 ( m ) 4 Tổng số lỗ là: n 0= ω 0.04396 = =389(lỗ) ωlỗ 0.000113 Số lỗ ống nhánh là: 389 =15 lỗ 26 GVHD: Biện Văn Tranh SVTH: Phạm Thới Đông Trang 50 ĐỒ ÁN XỬ LÝ NƯỚC CẤP Tính tốn thiết kế hệ thống xử lý nước cấp công suất 12000 m3/ngày.đêm cấp cho khu dân cư A Đồng Nai Trên ống nhánh, lỗ xếp thành hàng so le nhau, hướng xuống phía nghiêng góc 45 so với mặt phẳng nằm ngang Số lỗ hàng ống nhánh là: 15 =7.5 lỗ Chọn số lỗ hàng ống nhánh là: 12 lỗ Khoảng cách lỗ là: a= 6−0.525 =0.365(m) 2×7.5 (0.525:đường kính ngồi ống (m)) Chọn ống khí ∅ 32mm đặt cuối ống b.2 Tính hệ thống dẫn gió rửa lọc Chọn cường độ gió rửa bể lọc là: W gió =15(m/s ) lưu lượng gió tính tốn là: Q gió= W gió × f 15× 18 = =0.27( m3 / s) 1000 1000 Lấy tốc độ gió ống dẫn gió 15 m/s (Quy phạm 15 ÷ 20 m/ s ) Đường kính ống gió chính: D gió= √ √ × Qgió × 0.27 = =0.15(m) π × v gió 3.14 × 15 =150 (mm) Số ống gió nhánh lấy 26 Lượng gió ống nhánh là: 0.27 =0.0104 ¿ ) 26 Đường kính ống gió nhánh là: d gió= √ ×0.0104 =0.03 mm 3.14 × 15 Đường kính ống gió 150mm,diện tích mặt cắt ngang ống gió là: Ω gió = π ×d 3.14 ×0.152 = =0.0177 m 4 Tổng diện tích lỗ lấy 40% diện tích tiết diện ngang ống gió (Quy phạm 35 ÷ 40 % ¿ , là: ω gió =0.4 × 0.0177=0.00708 m2 Chọn đường kính lỗ gió mm (Quy phạm ÷5 mm),diện tích lỗ gió là: f lỗ gió = 3.14 × 0.002 =0.000007(m¿¿ 2)¿ Tổng số lỗ gió là: GVHD: Biện Văn Tranh SVTH: Phạm Thới Đông Trang 51 ĐỒ ÁN XỬ LÝ NƯỚC CẤP Tính tốn thiết kế hệ thống xử lý nước cấp công suất 12000 m3/ngày.đêm cấp cho khu dân cư A Đồng Nai m= 0.00708 =1011 lỗ 0.000007 Số lỗ ống gió nhánh là: 1011 =38 lỗ 26 Khoảng cách lỗ là: a= 6−0.22 =0.152m ×19 Trong đó: 0.22:đường kính ngồi ống gió ; 19: số lỗ hàng ,(vì lỗ gió ống nhánh phải đặt thành hàng so le nghiêng góc 45 so với trục thẳng đứng ống ) b.3 Tính tốn máng phân phối nước lọc thu nước rửa lọc Bể có chiều dài m , chọn bể bố trí máng thu nước rửa lọc có đáy hình tam giác, khoảng cách máng d = 5/3 = 1.67 m (Quy phạm không lớn 2.2 m) Lượng nước rửa thu vào máng: q m=W × d × l Trong đó: W: cường độ rửa lọc;W= 14 l/ s m2 d: khoảng cách tâm máng; d=1.67 m l: chiều dài máng;l=3.6 m Vậy q m=14 × 1.67 ×3.6=84.168(l/s )=0.084168(m3 / s) Chiều rộng máng tính theo cơng thức: Bm=2.1 × √ qm (m) (1.57+ a) Trong đó: a: tỉ số chiều cao phần chữ nhật (hCN ) với nửa chiều rộng máng Lấy a=1.3 (Quy phạm a=1÷ 1.5 ¿ K: hệ số, tiết diện máng hình tam giác K=2.1 Ta có: √ (0.084168) =0.415 m (1.57+1.3) hCN Bm × a 0.415× 1.3 a= =¿ hCN = = =0.27 m B m/ 2 Bm=2.1 × GVHD: Biện Văn Tranh SVTH: Phạm Thới Đông Trang 52 ĐỒ ÁN XỬ LÝ NƯỚC CẤP Tính tốn thiết kế hệ thống xử lý nước cấp công suất 12000 m3/ngày.đêm cấp cho khu dân cư A Đồng Nai Vậy chiều cao phần máng chữ nhật là: hCN =0.27 m Lấy chiều cao phần đáy tam giác là: h d=0.2 m Độ dốc đáy máng lấy phía máng tập trung nước i=0.01.Chiều dày thành máng lấy :δ m=0.08 m Chiều cao toàn phần máng thu nước rửa là: H=hCN + hd + δ m =0.27+0.2+0.08=0.55 m Khoảng cách từ bề mặt lớp vật liệu lọc đến mép máng thu nước xác định theo công thức : ∆ H m= L×e +0.25 ¿) 100 Trong đó: L: chiều dày lớp vật liệu lọc, L=0.8 e: độ giãn nở tương đối lớp vật liệu lọc, lấy theo bảng 2, e = 45% Vậy ∆ H m = 0.8× 45 +0.25=0.61 m 100 Theo quy phạm , khoảng cách đáy máng dẫn nước rửa phải nẳm cao lớp vật liệu lọc tối thiểu 0.07 m Chiều cao toàn phần máng thu nước rửa H m =0.55 m, máng dốc phía máng tập trung i=0.01, máng dài 0.286m nên chiều cao máng phía máng tập trung là: 0.55 + 0.036= 0.586 m Vậy ∆ H m phải lấy : ∆ H m =0.586+0.07=0.656 m Nước rửa lọc từ máng thu tràn vào máng tập trung nước Khoảng cách từ đáy máng thu đến đáy máng tập trung : h m=1.75 × √ qM g× A +0.2( m) Trong đó: q M :lưu lượng nước chảy vào máng tập trung nước (m3 /s ) q M =0.252m3 / s A:chiều rộng máng tập trung Chọn A=0.75m (Quy phạm không nhỏ 0.6m) g: gia tốc trọng trường 9.81m/s2 √ Vậy h m=1.75 × (0.252)2 9.81×(0.75)2 +0.2 =0.5951(m) b.4 Tính tổn thất áp lực rửa bể lọc nhanh Tổn thất áp lực hệ thống phân phối giàn ống khoan lỗ: GVHD: Biện Văn Tranh SVTH: Phạm Thới Đông Trang 53 ĐỒ ÁN XỬ LÝ NƯỚC CẤP Tính tốn thiết kế hệ thống xử lý nước cấp công suất 12000 m3/ngày.đêm cấp cho khu dân cư A Đồng Nai 2 v0 (m) h p =ξ × + × g 2× g Trong đó: v 0: tốc độ nước chảy đầu ống chính; v 0=2 m/s v n: tốc độ nước chảy đầu ống nhánh; v n=1.93 m/s g:gia tốc trọng trường 9.81 m/ s2 ξ : hệ số sức cản ;ξ= ξ= 2.2 +1=18.96 (0.35) 2.2 +1 (kW=0.35) kW 22 1.932 + =4.1m Vậy h p =18.96 × 2× 9.81 ×9.81 Tổn thất áp lực qua lớp sỏi đỡ: h đ =0.22× Ls × W (m) Trong đó: Ls : chiều dày lớp sỏi đỡ ; Ls =0.7 m W:cường độ rửa lọc; W =14 ¿) h đ =0.22× 0.7 ×14=2.156 m Tổn thất áp lực lớp vật liệu lọc: h vl=( a+b ×W ) × L × e (m) Trong đó: Với kích thước hạt d=0.5÷ mm; a=0.76; b=0.017 Vậy h vl= ( 0.76+0.017 ×14 ) × 0.8 ×0.45=0.36(m) Áp lực để phá vỡ kết cấu ban đầu lớp cát lọc lấy h bm=2 m Vậy tổn thất áp lực nội bể là: hl =4.1+2.156+ 0.36+2=8.616 m Chọn máy bơm rửa lọc bơm gió rửa lọc: Áp lực cơng tác cần thiết máy bơm rửa lọc : H r =hhh +hô + h p +hđ +h vl +hb m + hcb (m) Trong đó: hl =h p +h đ +h vl +h bm (m) Như ta tính: hl =8.616 m h hh:là độ cao hình học từ cột mực nước thấp bể chứa đến mép thu máng thu nước rửa (m) h hh =4+ 3.5−2+0.71=6.21 m GVHD: Biện Văn Tranh SVTH: Phạm Thới Đông Trang 54 ĐỒ ÁN XỬ LÝ NƯỚC CẤP Tính tốn thiết kế hệ thống xử lý nước cấp công suất 12000 m3/ngày.đêm cấp cho khu dân cư A Đồng Nai 4: chiều sâu mức nước bể chứa (m) 3.5: độ chênh lệch mực nước bể lọc bể chứa (m) 2: chiều cao lớp nước bể lọc (m) 0.71: khoảng cách từ lớp vật liệu lọc đến mép máng (m) h ô: tổn thất áp lực đường ống dẫn nước từ trạm bơm nước rửa đến bể lọc (m) Giả sử chiều dài đường ống dẫn nước rửa lọc l=100m Đường kính ống dẫn nước rửa lọc D=400mm, Qr =252(l/s) Tra bảng thủy lực ta 1000i=11.8 Vậy h ơ=i× l=0.0118 ×100=1.18 ¿) h cb: tổn thất áp lực cục phận nối ống van khóa, Cơng thức: h cb=∑ ξ × v 2× g (m) Giả sử đường ống dẫn nước rửa lọc có thiết bị phụ tùng sau : cút 90 0; van khóa , ống ngắn Vậy h cb=(2× 0.98+0.26+2.1) × 2 2× 9.81 2 =0.88 m ×9.81 H r =6.21+1.18+8.616+0.88=16.886 m Với Qr =252¿ ); H r =14.55 m chọn máy bơm nước rửa lọc phù hợp Ngồi 1máy bơm rửa lọc cơng tác , phải chọn máy bơm dự phòng Với Q gió=0.27 ¿), H gió=¿ 3m h cb=4.32× chọn máy bơm gió phù hợp Tỉ lệ lượng nước rửa so với lượng nước vào bể lọc: P= W × f ×t ×60 × N × 100 Q × T ×1000 P= 14 × 18× ×60 ×5 ×100 =8 % 500× 11.38× 1000 (%) Trong đó: T T 0= −(t +t +t ) (giờ) n 24 T 0= −(0.+0.17+ 0.35)=11.38 (giờ) GVHD: Biện Văn Tranh SVTH: Phạm Thới Đông Trang 55 ĐỒ ÁN XỬ LÝ NƯỚC CẤP Tính tốn thiết kế hệ thống xử lý nước cấp công suất 12000 m3/ngày.đêm cấp cho khu dân cư A Đồng Nai CHƯƠNG KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 4.1 Kết luận(rút sau làm đồ án) 4.2 Kiến nghị GVHD: Biện Văn Tranh SVTH: Phạm Thới Đông Trang 56 ... Đông Trang 11 ĐỒ ÁN XỬ LÝ NƯỚC CẤP Tính tốn thiết kế hệ thống xử lý nước cấp công suất 12000 m3/ngày .đêm cấp cho khu dân cư A Đồng Nai Nếu nước có oxy h? ?a tan phản ứng oxy h? ?a S2- xảy trước sau tiếp... cần phải qua xử lý GVHD: Biện Văn Tranh SVTH: Phạm Thới Đông Trang ĐỒ ÁN XỬ LÝ NƯỚC CẤP Tính tốn thiết kế hệ thống xử lý nước cấp công suất 12000 m3/ngày .đêm cấp cho khu dân cư A Đồng Nai 1.2.ĐẶC... Biện Văn Tranh SVTH: Phạm Thới Đông Trang ĐỒ ÁN XỬ LÝ NƯỚC CẤP Tính tốn thiết kế hệ thống xử lý nước cấp công suất 12000 m3/ngày .đêm cấp cho khu dân cư A Đồng Nai 3.1 Đề xuất phương án xử lý? ??………………………………………………