TÓM TẮT ĐỒ ÁN TÊN ĐỀ TÀI THIẾT KẾ HỆ THỐNG XỬ LÝ NƯỚC SÔNG CẤP NƯỚC SINH HOẠT CHO KHU DÂN CƯ VỚI 7100 DÂN Đồ án nhằm giới thiệu sơ đồ các công trình xử lý nước sông cung cấp nước sinh hoạt cho khu[.]
Các chỉ tiêu chất lượng nước
Chỉ tiêu hóa học Độ cứng : Độ cứng của nước là số đo hàm lượng các ion kim loại
Ca 2+ và Mg 2+ có trong nước.Độ cứng của nước được gọi là tạm thời khi có mặt của muối cacbonat và bicacbonat Ca, Mg Loại nước này khi đun sôi sẽ tạo ra muối kết tủa CaCO3 và MgCO3 Trong sinh hoạt, độ cứng cao gây lãng phí xà phòng và các chất tẩy rửa,tạo cặn lắng bám trên bề mặt các trang thiết bị sinh hoạt.Trong công nghiệp độ cứng của nước gây cản trở cho quá trình vận chuyển và làm giảm năng lực truyền nhiệt, giảm. Độ kiềm : Độ kiềm là số đo khả năng trung hòa axit của nước, là cơ sở để dánh giá hàm lượng CO2 có trong nước mặt Như đã biết, độ kiềm của nước không ảnh hưởng nhiều đến sức khỏe người sử dụng, nhưng vì nước có độ kiềm cao thường không ngon nên không được người sử dụng ưa chuộng. Độ pH : đây là cách biểu diễn nồng độ hoạt tính ion hirdo, pH có vai trò quan trọng trong các quá trình của lĩnh vực kỹ thuật-công nghệ môi trường Nó có ứng dụng khử các hợp chất sunfua và cacbonat và khi tăng pH có thêm tác nhân oxy hóa, các kim loại hòa tan trong nước có thể chuyển thành dạng kết tủa và dễ dàng tách ra khỏi nước bằng biện pháp lắng lọc.
Nhiệt độ : Nhiệt độ của nước có ảnh hưởng trực tiếp đến quá trình xử lí nước Sự thay đổi nhiệt độ của nước phụ thuộc vào từng loại nguồn nước Nhiệt độ của nguồn nước mặt dao động rất lớn (từ 4
400C) phụ thuộc vào thời tiết và độ sâu nguồn nước. Độ màu của nước : độ màu của nước tự nhiên trong nước do các hạt keo mang điện tích âm gây ra, đa số là các hợp chất mùn, lignin được hình thành do sự tiếp xúc của nước với các mảnh vụn hữu cơ như lá , cây gỗ Và tát cả các sản phẩm từ sự phân hủy chất hữu cơ Độ màu của nước do các hạt keo mang điện tích âm gây ra nên muốn khử các hạt keo này người ta thường dùng phương pháp keo tụ tạo bông.
Mùi vị: do nước mặt tự nhiên là nơi phân hủy các chất hữu cơ, nên vị nước thường có vị tanh hôi, nên cần phải được xử lý trước khi sử dụng Nước có mùi là do trong nước có các chất khí, các muối khoáng hoà tan, các hợp chất hữu cơ và vi trùng, nước thải công nghiệp chảy vào, các hoá chất hoà tan,… Độ đục: nước có đọ đục cao là nước chứa nhiều các chất lơ lửng àm ảnh hưởng đến sự truyền suốt của ánh sáng qua nước hoặc khả năng quan sát theo độ sâu Độ đục của nước là thông số quan trọng để đánh giá đặc tính nước cấp về cảm quan, khả năng lọc và khử trùng.
Trong nước thiên nhiên có rất nhiều vi trùng, rong tảo và các đơn bào Chúng xâm nhập vào nước từ môi trường xung quanh hoặc sống và phát triển trong nước Trong đó có một số sinh vật gây bệnh cần phải được loại bỏ khỏi nước trước khi sử dụng Trong thực tế không thể xác định tất cả các loại sinh vật gây bệnh qua đường nước vì phức tạp và tốn thời gian Mục đích của việc kiểm tra vệ sinh nước là xác định mức độ an toàn của nước đối với sức khỏe con người Do vậy có thể dùng vài vi sinh chỉ thị ô nhiễm phân để đánh giá ô niễm từ rác, phân người và động vật.
Hiện trang nước nguồn
Những năm gần đây, tài nguyên nước Việt Nam không còn được đánh giá là dồi dào nữa mà thực sự đang ở tình trạng thiếu nước hoặc mặc dù có nước nhưng lại không dùng được do nguồn nước bị ô nhiễm Hiện nay ở các vùng hạ lưu các con sông thường bị ô nhiễm nặng do dân cư sinh sống, các hoạt động nông nghiêp, công nghiệp diễn ra ở gần các lưu vực sông này Chất lượng nước suy giảm mạnh, nhiều chỉ tiêu như: BOD, COD, NH4, N, P cao hơn tiêu chuẩn cho phép nhiều lần
Bảng 1.1 Bảng biểu diễn các thông số nước mặt
STT Thông số Giá trị Đơn vị Ghi chú
4 Độ đục 23 NTU Xử lý
5 Độ màu 73 TCU Xử lý
14 Coliform tổng số 5.10 4 Vi khuẩn/100ml
Yêu cầu chất lượng nước sau xử lý:
Theo QCVN 01:2018 BYT Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về chất lượng nước ăn uống.
Quy chuẩn này áp dụng đối với các cơ quan, tổ chức, cá nhân và hộ gia đình khai thác, kinh doanh nước ăn uống, bao gồm cả các cơ sở cấp nước tập trung dùng cho mục đích sinh hoạt có công suất từ 1.000 m 3 /ngày đêm trở lên (sau đây gọi tắt là cơ sở cung cấp nước).
Bảng 1.2 Bảng giới hạn chỉ tiêu chất lượng nước (Nguồn: QCVN
STT Tên chỉ tiêu Đơ n vị hạn tốiGiới đa cho phép
I Chỉ tiêu cảm quan và thành phần vô cơ
2 Mùi vị (*) - Không có mùi, Cảm quan, hoặc
5 Độ cứng, tính theo CaCO3 (*) mg/ l 300 TCVN 6224 - 1996 hoặc SMEWW
6 Tổng chất rắn hoà tan (TDS) (*) mg/ l 1000 SMEWW 2540 C B
10 Hàm lượng Asen tổng số mg/ l 0,01 TCVN 6626:2000 hoặc SMEWW
11 Hàm lượng Bari mg/ l 0,7 US EPA 200.7 C
Hàm lượng Bo tính chung cho cả
Borat và Axit boric mg/l 0,3
15 Hàm lượng Crom tổng số mg/ l 0,05
16 Hàm lượng Đồng tổng số (*) mg/ l 1
19 Hàm lượng Hydro sunfur (*) mg/ l 0,05 SMEWW 4500 - S 2- B
Hàm lượng Sắt tổng số (Fe 2+ +
Mangan tổng số mg/ l 0,3 TCVN 6002 - 1995
23 Hàm lượng Thuỷ ngân tổng số mg/ l 0,001
24 Hàm lượng mg/ 0,07 US EPA 200.7 C
25 Hàm lượng Niken mg/ l 0,02 TCVN 6180 -1996
26 Hàm lượng Nitrat mg/l 50 TCVN 6180 - 1996
27 Hàm lượng Nitrit mg/ l 3 TCVN 6178 - 1996
28 Hàm lượng Selen mg/ l 0,01 TCVN 6183-1996
29 Hàm lượng Natri mg/ l 200 TCVN 6196 - 1996
31 Hàm lượng Kẽm (*) mg/ l 3 TCVN 6193 - 1996
Pecmanganat mg/ l 2 TCVN 6186:1996 hoặc ISO 8467:1993 (E) A Bảng 1.2 Bảng giới hạn chỉ tiêu chất lượng nước (Nguồn: QCVN
CÁC PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ NƯỚC
Tổng quan các phương pháp xử lý nước
Trong các quá trình xử lý nước cấp thường sẽ áp dụng các biện pháp xử lý sau:
Biện pháp xử lý cơ học: Biện pháp xử ly cơ học là biện pháp xử lý nước cơ bản nhất nhưng mang lại hiểu quả xử lý cao.
Sử dụng các công trình và thiết bị xử lý như song chắn rác, các bể lắng
Biện pháp xử lý hóa lí : Sử dụng các phương pháp lọc lắng, keo tụ tạo bông, khử trùng để xử lý nước , hiệu quả xử lý cao và
: biện pháp này sử dụng vi sinh vật để xử lý nước, bằng các hoạt động sống của vi sinh vật.
Trong ba biện pháp nêu trên, thì biện pháp xử lý cơ học là biện pháp cơ bản và đạt hiệu quả tốt Trên thực tế, để đạt được kết quả xử lý tốt nhất và kinh tế thì người ta sẽ kết hợp các phương pháp cơ học, hóa lí và sinh học trong xử lý nước.
Việc chia các phương pháp ra chỉ mang tính chất tương đối, vì thực tế các phương pháp này có thể chứa các phương pháp khác.
Biện pháp xử lý cơ học
Biện pháp xử lý cơ học chủ yếu sử dụng bể trộn để tạo sự xáo trộn đển phân tán nhanh các hóa chất trong bể dẫn đến độ đồng đều trong thời gian ngắn nhất, tốc độ cánh khuấy vào khoảng 50-70 vòng/phút.
Mục tiêu của quá trình trộn là đưa các phần tử hóa chất vào trạng thái phân tán đều trong môi trường nước trước khi phản ứng keo tụ xảy ra, đồng thời tạo điều kiện tiếp xúc tốt nhất giữa chúng với các thành phần tham gia phản ứng.
Quá trình trộn được thực hiện bằng các công trình trộn, theo nguyên tắc cấu tạo và vận hành được chia ra:
* Trộn thủy lực : về bản chất là dùng các vật cản để tạo ra sự xáo trộn trong dòng chảy của hỗn hợp nước và hóa chất Trộn thủy lực có thể thực hiện trong:
- Ống đẩy của trạm bơm nước thô
- Bể trộn có vách ngăn( bể trộn ngang)
* Trộn cơ khí : dùng năng lượng của cánh khuấy để tạo ra dòng chảy rối.
Khuấy trộn bằng máy bơm: ở trạm xử lý có công suất nhỏ có thể cho dung dịch hóa chất vào đầu ống đẩy của bơm nếu chiều dài ống dẫn từ bơm đến công trình xử lý nhỏ hơn 200m, tốc độ nước trong ống dẫn v không nhỏ hơn 1,2m/s để có thể xới và tải cặn lắng bám vào đường ống trong thời gian bơm ngừng hoạt động
Thiết bị trộn trong ống dẫn:
Thường được sử dụng như khâu trộn sơ bộ khi cần cho 2 hay nhiều loại hóa chất đồng thời cho vào nước Biện pháp đơn giản nhất là sau điểm cho hóa chất, thay 1 đoạn ống nguồn đến bể trộn chính bằng 1 đoạn ống có đường kính d bé hơn với v nước
= 1,2 ÷ 1,5m/s, chiều dài đoạn ống trộn tính theo tổn thất áp lực bằng 0,3 ÷ 0,4m Nếu ống nước nguồn không đủ chiều dài cần thiết phải dùng thiết bị trộn vành chắn thay cho đoạn ống trộn Vành chắn tạo ra dòng chảy rối loạn trong ống, đường kính lỗ vành chắn chọn với tổn thất cục bộ 0,3 ÷ 0,4m
Dùng phương pháp bể trộn thủy lực với bể trộn đứng, đây là bể trộn thường được dùng hiện nay trong trường hợp có dùng vôi sữa để kiềm hóa nước với công suất bất kì Vì chỉ có bể trộn dứng đẩm bảo được vôi sữa ở trạng thái lơ lửng, làm quá trình hòa tan vôi được tốt nhất.
Cấu tạo của bể trộn đứng khá đơn giản gồm 2 phần, phần thân trên có tiết diện vuông hoặc tròn, phần đáy có dạng hình côn với góc hợp thành giữa các tường nghiêng trong khoảng 30 – 40 0 Kích thước bể trộn: phần thân trên có tiết diện F ≤ 15m 2 , vận tốc nước dâng lên phần trên rơi vào khoảng 25-28mm/s Thời gian pha trộn cũng khác nhau, pha trộn với vôi t= 3 phút, với phèn 1.5-2 phút.
Bể trộn hoạt động còn tùy vào vị trí của cánh khuấy và loại cánh khuấy Nhưng chủ yếu mục đích của bể trộn là dùng năng lượng để tạo dòng chảy rối làm cho hỗn hợp bên trong được hòa lẫn vào nhau Sau khi được hào lần dung dịch sẽ được máng thu nước chuyển sang bể phản ứng.
Bể trộn đứng được sử dụng ở các nhà máy có công suất nhỏ hơn
3000 m 3 /ngày đêm, ống dẫn nước nguồn sẽ đưa nước vào bể trộn, ống dẫn hóa chất sẽ đưa hóa chất (dd PAC) vào và bắt đầu quá trình trộn, nước sau khi trộn sẽ được thu qua máng nước đi tiếp qua quá trình lắng, bùn và các tạp chất khác sẽ được xả ra ngoài. Ưu điểm:
Chi phí vận hành thấp.
Thiết kế đơn giản, dễ vận hành.
Không điều chỉnh được cường độ khuấy khi cần thiết.
Do tổn thất áp lực lớn nên công trình thưởng phải xây dựng cao.
Bể trộn vách ngăn (bể trộn ngang):
Bể trộn vách ngăn gồm 1 đoạn mương có các vách ngăng chăn ngang tạo dòng chảy rối để hòa lẫn hóa chất Số lượng vách ngăn thường là 3 vách và thường trên các vách sẽ được khoét các hang lỗ để nước đi qua Khoảng cách để lấy các lỗ không nhỏ hơn chiều rộng của bể.
Đường kính lỗ dlỗ -40 mm
Số lượng lỗ trên 1 vách ngăn: n = π v d 4 Q 2
Q : lưu lượng nước bể trộn (m 3 /h)
V: thể tích bể trộn ngang (m 3 )
Hình 2.2 Bể trộn vách ngăn
Dòng nước theo đường dẫn sẽ đi vào bể theo đường ống dẫn,hóa chất sẽ được đưa vào theo dòng nước Trên thực tế, người ta sẽ trộn các hóa chất ít cặn như phèn, xô đa Thời gian trộn sẽ vào khoảng 1-2 phút. Ưu điểm
Thiết kế đơn giản và dễ vận hành
Tiết kiệm được chi phí cho điện năng khá nhiều.
Bể trộn vách ngăn xây dựng gây tốn nhiều diện tích khu xử
lý.Hiệu quả xử lý không cao như bể trộn đứng.
Trộn cơ khí là dùng năng lượng của cánh khuấy để tạo ra dòng chảy rối Việc khuấy trộn được tiến hành trong bể trộn hình vuông hoặc hình tròn với tỷ lệ giữa chiều cao và chiều rộng là 2:1
Nguyên lý hoạt động của bể trộn cơ khí cũng gần như giống với bể trộn đứng: nước và hóa chất sẽ đi vào từ đáy bể, sau khi hòa trộn đều, dung dịch sẽ được đưa sang bể phản ứng
Bộ phận chính của bể là các cánh khuấy, cánh khuấy thường có dạng bản phẳng, đặt đối xứng qua trục quay Kích thước bản cánh được tính với tỉ lệ tổng diện tích bản cánh với mặt cắt ngang bể là 15-20% Các cánh khuấy được lắp vào trục quay tạo thành guồng khuấy Mỗi ngăn đặt một guồng khuấy Tốc độ quay của guồng lấy từ 3-5 vòng/phút Lấy tốc độ lớn cho ngăn đầu và giảm dần ở những ngăn sau Nhờ sự điều chỉnh tốc độ khuấy trộn này sẽ tạo điều kiện thuận lợi cho các bông cặn tạo thành ngày càng lớn. Ưu điểm:
Thời gian khuấy trộn nhỏ (t= 30-60 vòng/phút)
Có thể điều chỉnh được tốc độ khuấy của cánh khuấy.
Thiết bị phức tạp, khó điều khiển cần đòi hỏi phải có trình độ
cao.Tiêu hao điện năng nhiều, vào khoảng 0.8-1.6 W/h/1000 m 3
Hình 2.3 Bể trộn cơ khí
Bể trộn cơ khí có công suất hoạt động cao nên thường áp dụng cho các nhà máy vừa và lớn, công suất trên 3000m 3 / ngày đêm
Biện pháp xử lý hóa học
Nguyên lý của phương pháp lắng là sử dụng trọng lực để loại bỏ các hạt vật chất rắn có trong nước Trong xử lý nước ăn uống, để tăng hiệu quả của phương pháp lắng, người ta kết hợp phương pháp lắng với phương pháp keo tụ.
Phương pháp keo tụ trong quy trình xử lý nước được biết đến là quá trình liên kết hoặc keo tụ các hạt rắn lơ lửng trong nước thành những hạt có kích thước lớn hơn và có khả năng lắng xuống đáy bể lắng Chất keo tụ thường được sử dụng trong xử lý nước ăn uống bao gồm các loại muối nhôm và muối sắt hoặc hạt polymer nhân tạo. Sau quá trình keo tụ, các bông cặn có kích thước đủ lớn được tạo thành, quá trình lắng tự nhiên sẽ diễn ra.
Trên thực tế, người ta thường sử dụng phèn nhôm và PAC.
Ngoài các tạp chất hữu cơ và vô cơ, nước thiên nhiên còn chứa rất nhiều vi sinh vật, vi khuẩn và các loại vi trùng gây bênh như tả, lỵ , thương hàn mà các quá trình xử lý cơ học không thể loại trừ được. Để ngăn ngừa các bệnh dịch, nước cấp cho sinh hoạt phải được diệt trùng Với các hệ thống cấp nước công nghiệp cũng cần phải diệt trùng để ngăn ngừa sự kết bám của các vi sinh vật lê thành ống dẫn nước trong các thiết bị làm lạnh, làm giảm khả năng truyền nhiệt đồng thời làm tăng tổn thất thủy lực của hệ thống Các quá trình khử trùng:
Khử trùng bằng phương pháp hóa học.
Khử trùng bằng Clo và các hợp của Clo.
Các sơ đồ công nghệ xử lý nước cấp hiện nay ở Việt Nam
Nhà máy xử lý nước mặt Thủ Đức :
Hình 2.6 sơ đồ xử lý nước nhà máy Thủ Đức
Nhà máy xử lý nước Tam Hiệp:
Hình 2.7 Sơ dồ xử lý nước nhà máy Tam Hiệp
ĐỀ XUẤT LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN XỬ LÝ
Cơ sở lựa chọn phương án xử lý
Dựa vào tính chất, thành phần tính chất nước mặt đã biết so với các tiêu chuẩn nước làm nguồn cấp TCVN 33-2006 và quy định về nước sinh hoạt ăn uống của người dân QCVN 01/2009/BYT/QĐ và hơn hết là nhu cầu sử dụng nước của khu dân cư với 7100 dân.
Các công nghệ xử lý nước nguồn cấp nước sinh hoạt cho người dân phải thực sự đảm bảo được các yêu cầu sau:
Công suất trạm xử lý phải dảm bảo được lượng nước cấp cho khu dân cư.
Chất lượng nước đầu ra phải đạt yêu cầu
Diện tích xây dựng trạm xử lý.
Giá thành các nguyên liệu cho quy trình xử lý nước.
Tính toán lượng nước cần xử lý
Theo tiêu chuẩn cấp nước sinh hoạt TCVN 33-2006
Lưu lượng cấp nước sinh hoạt: Q ngày.tb ¿ q tc N f
Q tc là lưu lượng cấp nước sinh hoạt lấy theo TCVN 33-2006 (Nước cấp cho đô thị loại I, đặc biệt là 200L/người).
N là số dân cần cung cấp nước.
f là tỷ lệ dân được cấp nước
D Lượng nước tưới cây, rữa đường, dịch vụ đô thị, khu công nghiệp, thất thoát, nước cho bản thân nhà máy xử lý nước được tính theo bảng 3.1 trong TCXD 33:2006 và lượng nước dự phòng cho phát triển công nghiệp, dân cư và các lượng nước khác chưa tính được cho phép lấy thêm 5-10% tổng lưu lượng nước cho ăn uống sinh hoạt của điểm dân cư; Khi có lý do xác đáng được phép lấy thêm không quá 15 %.
Hệ thống xử lý nước được thiết kế để sử dụng trong 10 năm nữa Theo công thức Euler cải tiến thì sau 10 năm nữa dân số ở khu dân cư này là 7965 dân, so với dân cư năm 2020 là 7100 dân thì chênh lệch 865 dân.
Công thức Euler cải tiến :
Lưu lượng nước cấp cho khu dân cư sau 10 năm nữa:
1000 =1577 (m 3 /ngày) Lưu lượng nước phục vụ công cộng:
Qcc= 10% Qsh = 10% 1577= 157,7 (m 3 /ngày) Lưu lượng nước phục vụ đô thị:
Qđt= 10% Qsh= 10% 1577= 157,7 (m 3 /ngày) Lưu lượng nước dùng cho khu công nghiệp:
Qcn=0 (khu dân cư không có khu công nghiệp) Lưu lượng nước thất thoát:
Qtt= 15% (Qsh+Qcc+Qđt+Qcn)= 15% (1577+ 157.7+ 157.7+0)284 (m 3 /ngày)
Lưu lượng nước cho nhà máy xử lý:
Qxl= 8% (Qsh+Qcc+Qđt+Qcn+Qtt)= 174 (m 3 /ngày) Lưu lượng nước dự phòng:
D= Qcc+Qđt+Qcn+Qtt+Qdp+Qxl= 931 (m 3 /ngày)
Lưu lượng nước hằng ngày cung cấp:
Qngày max = Qngay tb kngay max= 2508 1,2 = 3010 (m 3 /ngày)
Qngay min= Qngay tb kngay min= 2508 0,9 = 2257 (m 3 /ngày)
Theo TCVN 33-2006 Hệ số dùng nước không điều hoà ngày kể đến cách tổ chức đời sống xã hội, chế độ làm việc của các cơ sở sản xuất, mức độ tiện nghi, sự thay đổi nhu cầu dùng nước theo mùa cần lấy như sau: Kngày max = 1,2 ÷ 1,4, Kngày min = 0,7 ÷ 0,9.
Thành phần tính chất nước mặt
STT Chỉ tiêu Đơn vị Nước nguồn
1 Độ màu TCU 73 15 Xử lý
2 Độ đục NTU 23 0 Xử lý
Bảng 3.1 Thông số nước mặt vượt QCVN 01-2018/BYT
Với các chỉ tiêu mà QCVN 01-2009/BYT đã quy định với nước mặt thì nước nguồn ở đây vượt ngưỡng khá nhiều Đối với độ màu, độ đục, SS của nước nguồn thì ta có thể sử dụng phèn nhôm, phèn sắt, kết hợp với bể trộn, lắng và lọc để xử lý hiệu quả độ màu, độ đục,SS vượt ngưỡng cho phép.
Còn riêng đối với Coliform, sau khi các quá trình trộn lắng và lọc hoàn tất thì công đoạn cuối cùng là khử trùng nước với Clo, lúc này các vi khuẩn Coliform sẽ được xử lý về lại mức cho phép theo QCVN 01-2018/BYT.
Lưu lượng nước trung bình một ngày : Qngày max= 3010(m 3 /ngày), làm tròn lưu lượng nước cần xử lí một ngày là Qngày max = 3010 (m 3 /ngày ).
Sơ đồ công nghệ khu xử lí nước cấp
Căn cứ vào lưu lượng nước cần xử lí một ngày để cung cấp cho khu dân cư 7100 dân sau 10 năm nữa, có thể đề xuất hai phương án xử lý như sau:
Nước ở sông được bơm từ trạm bơm số I, nước thô được dẫn qua song chắn rác sau đó qua bể lắng sơ bộ để nước thô được điều hòa. Nước được dẫn vào bể trộn đứng, tại đây hóa chất phèn sẽ được thêm vào nước để tạo kết tủa, nhờ dòng nước rối trong bể trộn giúp phèn được hòa trộn, thời gian hòa trộn phèn là 1,5-2 phút Nước sau khi được hòa trộn phèn để tạo bông cặn sẽ được dẫn qua bể lắng ngang, tại đây dòng nước sẽ được dẫn vào bể theo chiều từ tâm ra thành bể và được thu vào máng tập trung và dẫn ra ngoài Cặn lắng xuống đáy được tập trung lại để đưa ra ngoài nhờ hệ thống gạt cặn quay tròn Sau khi được lắng thì nước sẽ được thu qua máng thu, máng răng cưa.
Nước sau khi lắng sẽ được thu vào máng vòng được bố trí xung quanh dẫn đến bể lắng ngang rồi được đưa sang bể lọc áp lực Tại đây các loại cặn chưa lắng dược ở bể lắng và các vi trùng sẽ được giữ ở lại ở các khe hở lớp lọc ( cát thạch anh) Hàm lượng cặn còn lại trong nước phải đảm bảo đạt yêu cầu ( ≤ 3mg/l ) Nước được lọc đạt yêu cầu được dẫn sang bể chứa nước sạch.
Từ bể chưa nước sạch nước được dẫn ngược lại để rửa lọc, khi rửa lọc nước rửa lọc do bơm bơm từ bể chứa nước sạch qua hệ thống phân phối nước rửa lọc, qua lớp sỏi đở, lớp vật liệu lọc và kéo theo cặn bẩn tràn vào máng thu nước rửa, thu về máng tập trung, rồi xả vào bể trộn ban đầu tiếp tục xử lý nước, quá trình rửa được tiến hành đến khi nước rửa hết đục thì ngừng rửa
Tại bể chứa nước sạch Clo sẽ được thêm vào để khử trùng, Clo được thêm vào đủ để đạt quy chuẩn nước sinh hoạt QCVN 01-2009/BYT, lượng Clo được thêm vào được tính toán để vừa đủ ở đoạn cuối hệ thống phân phối Từ trạm bơm cấp II phân phối nước đi vào mạng lưới ống dẫn nước của khu dân cư.
Quy trình xử lý phương án I:
NƯỚC RỬA LỌC ĐƯỜNG ỐNG
XỬ LÝ BÙN ĐEM ĐI CHỨA BÙN BỂ
CẤP II TRẠM BƠM NƯỚC SẠCH BỂ CHỨA
CẤP ITRẠM BƠMNƯỚC NGUỒN Đối với phương án II, đa số các công đoạn đều giống với phương án I nhưng được thay đổi một số công trình Bể trộn đứng được thay bằng bể trộn cơ khí giúp đạt hiệu quả trộn phèn tốt hơn Bể lọc áp lực thay thế bể lọc nhanh, giúp xử lý nước ở lưu lượng lớn hơn Sau cùng là thay thế bê lắng đứng bằng bể lắng ngang để nâng cao hiệu quả lắng cũng như thuận tiện hơn trong việc xả bùn nhờ có cánh gạt bùn. Ưu và nhược điểm của hai phương án đề xuất:
So sánh Phương án I Phương án II Ưu điểm Bể trộn đứng :
Chi phí vận hành bể thấp, kế đơn giản
Thời gian khuấy trộn nhỏ, cánh khuây có thể điều chỉnh được lúc hoạt động.
Công suất hoạt động trên 3000 m 3 /ngđ.
Với nguyên lý vận hành đơn giản giúp cho việc vận hành dễ dàng hơn.
Thích hợp cho quá trình lắng keo tụ giúp xử lý nước đạt hiệu quả cao hơn.
Hiệu quả xử lý cao 60%
Thiết kế nhỏ gọn, chế tạo tại công xưởng, lắp ráp nhanh, tiết kiệm đất xây dựng, thích hợp noi chật hẹp Áp lựuc nước sau bể lọc còn dư có thể chạy thẳng lên các công trình tiếp theo mà không cần máy bơm
Có thể áp dụng được trong nhiều trường hợp khác nhau, có thể sử dụng hoàn toàn độc lập Chất lượng nước sau khi lọc nhanh chứa chất răn lơ lửng khoảng 2- 5g/m 3
Hành lang điều khiển có mái che, nằm ngay trên hành lang đặt ống đứng trong hành lang, dễ dang vận hành
Nhược điểm Bể trộn đứng:
Có công suất hoạt động dưới 3000m 3 /ngđ
Thiết bị phức tạp, khó điều khiển cần đòi hỏi phải có trình độ cao.
Tiêu hao điện năng nhiều, vào khoảng 0.8-
NƯỚC RỬA LỌC ĐƯỜNG ỐNG
XỬ LÝ BÙN ĐEM ĐI CHỨA BÙN BỂ
CẤP II TRẠM BƠM NƯỚC SẠCH BỂ CHỨA
CẤP ITRẠM BƠMNƯỚC NGUỒN
Bể có độ dốc lớn dẫn đến chiều có công tác bể lớnKhông có hệ thống gạt bùn gây khó khan trong quá trình xả cặn, bùn.
Giá thành cao Chiếm nhiều diện tích xây dựng
Thời gian lắng lấu từ 1- 3h
Lọc với cận tốc lớn nên dễ gây ra hiện tượng làm tắc vật liệu lọc
Chất lượng nước lọc ngay sau khi rửa chưa được đảm bảo, phải xả nước lọc đầu không đưa ngay vào bể chứa
Khi mất điện đột ngột, nếu van một chiều bị hỏng, hay rò nước hoẵ xảy ra tình trạng rửa ngược, đưa cát lọc về bơm
Bảng 3.2 So sánh ưu nhược điểm của 2 phương án
Kết luận: Qua phân tích các ưu nhược điểm của cả hai phương án, thì có thể thấy với lưu lượng nước xử lý Qngày max010 mg/l một ngày thì phương án II là thích hợp nhất đổi với lưu lượng nước cần xử lý và trình độ vận hành cũng như diện tích khu xử lý của địa phương.
TÍNH TOÁN CÁC CÔNG TRÌNH ĐƠN VỊ
TÍNH TOÁN CÔNG TRÌNH Ở PHƯƠNG ÁN I
Vì bờ song dạng thoải, chêch lệch mực nước giữa hai bên bờ là khá cao, nên chọn công trình thu nước xa bờ.
Mặt khác ta thấy đất đá bờ sông khá ổn định nên ta sử dụng công tình thu kết hợp với trạm bơm cấp I, khi đó sẽ giảm được chi phí xây dựng và quản lý.
Tính toán song chắn rác
Song chắn rác gồm các thanh thép có tiết diện tròn đường kính d 0,6 cm đặt song song nhau tại cửa thu nước của bể thu, cách nhau một khoảng a= 40 50 mm, chọn 4 cm Song chắn rác được nâng lên hạ xuống nhờ ròng rọc máy Hai bên song có thanh trượt để thuận tiện cho quản lý và sử dụng
Hình dạng song chắn rác cần phù hợp với hình dạng cửa thu nước. Hình dạng của song chắn rác có thể là hình chữ nhật, hình vuông hoặc hình tròn
Diện tích công tác của song chắn rác: ω= Q v n × K 1 K 2 K 3 (m 2 )
Q : lưu lượng nước cần xử lý (m 3 /ngđ)
v : vận tốc nước chảy qua song chắn rác (m/s), chọn v= 0,2 m/s (lấy khoảng 0,2 ÷ 0,6 m/s theo TCVN 33-2006)
K1 : hệ số co hẹp của các thanh thép, tính theo công thức K1 a +d a o a: khoảng cách giữa các thanh thép, ta chọn a= 40mm, a4 cm o d : đường kính của 1 thanh thép, ta chọn d= 0,6 cm
K2: hệ số co hẹp do rác bám vào thanh thép, ta chọn K2=1,25
K3: hệ số đến ảnh hưởng hình dạng của thanh thép, tiết diện tròn lấy K3 = 1.1; tiết diện hcn lấy K3 = 1,25
Tổn thất cục bộ qua song chắn rác
ξ :hê số tổn thất cục bộ qua song chắn rác: ξ = β ¿ = 1,25 × ( 10 40 ¿¿ 3/ 4 = 0,44 o β : hệ số hình dạng =1,25
Với lưu lượng xử lý Q = 0,035 m 3 /s, ta chọn 1 bể thu và 1 song chắn rác
Kích thước song chắn rác
Chọn chiều cao song chắn rác H=0,9m
Diện tích song chắn rác ω = 0,1 m 2
Chiều rộng của song chắn rác: B = 0,1 0,9 = 0,1m
Bảng 4.1 Thông số song chắn rác
Thông số Số lượng Đơn vị
Số lượng ngăn thu n 4 Ngăn
Chiều cao song chắn rác H 0,9 m
Chiều rộng song chắn rác B 0,1 m
Diện tích song chắn rác 0,1 m 2
Tính ống tự chảy Đường kính ống tự xác định theo công thức
Q: lưu lượng nước cần xử lý (m 3 /ngđ), Q= 0,035 (m 3 /s)
v : vận tốc ta chọn v=1 m/s ( theo quy phạm 0,7 – 1,5 m/s )
Chọn D 0 mm, ống nhựa HDPE ∅ 200 × 14,7mm Đặt ống thu nước nằm trong khoảng dao động chiều cao của dòng sông Để tránh lắng đọng trên đường ống, cần xây dựng hố ga 800*800*800mm trên 100mm chiều dài đường ống
Tính toán ngăn thu- ngăn hút
Trong ngăn bố trí song chắn rác, thanh lên xuống, thiết bị tẩy rửa
Trong ngăn hút bố trí lưới chắn rác, ống hút của máy bơm cấp 1, thang lên xuống, thiết bị tẩy rửa
Chiều rộng ngăn thu được xác định theo công thức
B: chiều rộng song chắn rác, B= 0,1
E: khoảng cách từ mép song đến tường bể thu, lấy e = 0.1 m.
Chọn chiều dài bể thu Lt = 2m
Tương ứng với hai ngăn thu ta thiết kế 2 ngăn hút Tại mỗi ngăn hút hai bơm hút, một bơm hoạt động và một bơm dự phòng.
Chiều rộng mỗi ngăn hút xác định theo công thức
Df :đường kính phễu thu, Df =(1,3 ÷ 1,5 )Dh, lấy Df = 1,3 Dh
Dh : đường kính ống hút
Tiêu chuẩn Dh = 300 ÷ 800; vh = 0,8 ÷ 1,5 m/s (TCXD 33-2006)
Chọn Dh = 550mm, ống thép tương ứng có:
Df = 1,3 × 0,55 = 0,715m, chọn đường kính phễu Df = 0,72m
Do Bh, Bt tính toán chênh lệch nhau không nhiều, để đảm bảo chế độ dòng chảy và thuận tiện cho thi công ta lấy: Bh = Bt = B =2 (m)
Khoảng cách từ mép dưới cửa thu nước đến đáy sông: h = 0.7m Khoảng cách từ mép dưới đặt lưới đến đáy công trình thu: h = 0.5m Khoảng cách từ mực nước thấp nhất đến mép trên cửa thu: h 0.5m
Bảng 4.2 Thông số thiết kế ngăn thu- ngăn hút
Thông số Số lượng Đơn vị
Tổn thất áp lực của bơm
ZXL: Cột mức nước cao nhất của ông trình xử lý đầu tiên (m), thường là bể trộn, ZXL=5,3m
Zm: Cột mức nước thấp nhất của ông trình xử lý đầu tiên (m), thường là cột mức nước thấp nhất ở sông hồ, Zm= -10 m
Hh: Tổn thất áp lực trên đường ống hút của máy bơm, tính từ công trình thu đến trạm bơm cấp I, hh = l × I = 100× 4,09/1000 0,409(m) ( đối với 100m chiều dài )
Hđ: Tổn thất áp lực trên đường ống đẩy, tính từ trạm bơm cấp I đến công trình làm sạch đầu tiên, hđ= l × I 0 × 4,09/1000 =0,049 (m) ( đối với 100m chiều dài ) (Nguyễn Thị Hồng ).
Tổng hệ số ma sát cục bộ
∑ ξ cb = ξ 1 + ξ 2 + ξ 3 + ξ 4 + ξ 5 + ξ 6 = 0,5+0,5+1+5.1,1+0,25+0,25= 8 Trong đó: ξ 1 = 0,5: hệ số trở lực khi vào ống hút ξ 2 = 1: hệ số trở lực khi ra ống hút ξ 3 = 0,5: hệ số trở lực van một chiều ξ 4 = 1,1: hệ số trở lực khuyền cong 90 o ξ 5 = 0,25: hệ số đột mở bồn áp lực ξ 6 = 0,25: hệ số độ thu ở bình áp lực
( Những thông số này tra ở phụ lục 13 – Quá trình và thiết bị hóa học 10)
Hb: Cột áp của bơm, Hb=Hb tp + ∑ ξ cb = 14(m) ρ = 1000 kg/m 3 η = 80%, hiệu suất bơm
Diện tích mặt bằng bể lắng
Wbc : thể tích bể lắng, với thời ian lưu nước th
H: chiều cao bể, chọn h= 4m , hbv = 0,5m
Chiều cao xây dựng: HXD = 4,5m
Vậy mỗi bể chứa có kích thước: L×B×H = 40 × 12,5 × 4,5
Bảng 4.3 Thông số bể lắng sơ bộ
Thông số Số lượng/ kích thước Đơn vị
Tính toán lượng phèn dựa trên các thông số của nước mặt:
- Độ màu của nước : 73 TCU- nước có độ màu trung bình
- Độ đục của nước : 25 NCU
- Hàm lượng cặn trong nước : 220 mg/l , theo TCVN 33-2006 thì với hàm lượng cặn như vậy thì là nước đục vừa
Liều lượng phèn để xử lý hàm lượng cặn 220 mg/l :
PAl= 45 (mg/l) ( theo bảng 6.3 TCVN 33-2006)
Liều lượng phèn nhôm cần sử dụng:
PAl : liều lượng phèn nhôm tính theo sản phẩm không chứa nước.
M : độ màu của nước nguồn tính bằng độ màu theo thang màu platin, côban.
Kết luận: so sánh liều lượng phèn nhôm cần để xử lý nước có độ màu và độ đục, thì liều lượng phèn nhôm ta chọn là PAl= 45 (mg/l).
Dung tích bể hòa trộn phèn
Q: lưu lượng nước xử lý (m 3 /h), Q= 125 m 3 /h
PAl: Liều lượng hoá chất dự tính cho vào nước (g/m 3 )
N: Số giờ giữa 2 lần hoà tan đối với trạm công suất, đối với trạm 1200-10000m 3 /h, n giờ
Bh : Nồng độ dung dịch hoá chất trong thùng hoà trộn tính bằng %. (theo TCXD 33 2006 là 10 – 17 % chọn 10%) γ: Khối lượng riêng của dung dịch lấy bằng 1T/m 3
Thiết kế 1 bể hòa trộn phèn
Bể hòa trộn có tiết diện hình tròn đường kính D = 1.4 m gồm 2 phần: phần trên hình trụ, bên dưới hình chóp có góc tâm 60 o , bề rộng đáy a = 0.2m Đáy bể đặt ống xả cặn D = 150mm
Chiều cao phần hình trụ
Chiều cao phần hình chóp
2 ) = 1m Chiều cao bảo vệ: Hbv = 0,3m ( quy phạm 0,3 – 0,4m)
Suy ra: HXD =Ht + Hbv + Hch = 1,22 + 1 + 0,3 = 2,5 m
Thể tích xây dựng của bể
Bảng 4.4 Thông số bể hòa trộn phèn
Thông số Kích thước/ số lượng Đơn vị
Chiều cao xây dựng 2,5 m Đường kính 1,4 m
Dung tích bể thu phèn
Wh : Dung tích bể hòa trộn , Wh = 1,875 m 3 bh: Nồng độ dung dịch phèn trong thùng hòa tan (%) (qui phạm 10– 17%) Chọn bh = 10% tính theo sản phẩm không ngậm nước
Bt : Nồng độ dung dịch trong bể tiêu thụ bt = 5% (qui phạm 4 – 10%) Số bể tiêu thụ không được nhỏ hơn 2 => ta thiết kế 2 bể, mỗi bể có dung tích Wtl = 1,875 m 3
Bể tiêu thụ có tiết diện hình tròn đường kính D = 1,4m, gồm 2 phần : phần trên hình trụ, bên dưới hình chóp có góc tâm 60 o , bề rộng đáy a = 0,2m Đáy bể đặt ống xả cặn D = 150mm
Chiều cao phần hình trụ
Chiều cao phần hình chóp
2 ) = 1m Chiều cao bảo vệ: Hbv = 0,3m
Suy ra: H = Ht + Hch + Hbv = 1,21 + 0,3 + 1 = 2,51m
Thể tích xây dựng của bể
Bảng 4.5 Thông số bể tiêu thụ phèn
Thông số Kích thước/ số lượng Đơn vị
Chiều cao xây dựng 2,51 m Đường kính 1,4 m
Lượng vôi cần để kiềm hóa được xác định
Pp : hàm lượng phèn cần thiết dùng để keo tụ (mg/l) = 50
K : đương lượng gam của chất kiềm hóa, K (CaO) = 28
E: là trọng lượng đương lượng của phèn Vì sử phèn nhôm nên e 57(mgđ/l) k: độ kiềm của nước = 0,6 (mgđ/l)
Dung tích bể hòa trộn vôi
Q : Lưu lượng nước xử lý (m 3 /h) (Q= 125 m 3 /h)
PCao : Liều lượng hóa chất dự tính cho vào nước (g/m 3 )
N: Số giờ giữa 2 lần hoà tan đối với trạm công suất, đối với trạm 1200-10000m 3 /h, n giờ
Bh : Nồng độ dung dịch hoá chất trong thùng hoà trộn tính bằng %. (theo TCXD 33 2006 là 10 – 17 % chọn 10%) γ: Khối lượng riêng của dung dịch lấy bằng 1T/m 3
Ta thiết kế 2 bể hòa trộn vôi
Dung tích bể hào trộn vôi: Wh1 = W N h = 1,075 2 = 0,5 m 2
Bể hòa trộn có tiết diện hình tròn đường kính D = 1.4 m gồm 2 phần: phần trên hình trụ, bên dưới hình chóp có góc tâm 60 o , bề rộng đáy a = 0,2m Đáy bể đặt ống xả cặn
Chiều cao phần hình trụ
Chiều cao phần hình chóp
2 ) = 1m Chiều cao bảo vệ: Hbv = 0,3m
Suy ra: H = Ht + Hch + Hbv = 1 + 0,3 + 0,32 = 1,62m
Thể tích xây dựng của bể
Bảng 4.6 Thông số bể hòa trộn vôi
Thông số Kích thước/ số lượng Đơn vị
Chiều cao xây dựng 1,62 m Đường kính 1,4 m
Dung tích bể tiêu thụ
Wh : Dung tích bể hò trộn, Wh = 1,075 m 3 bh: Nồng độ dung dịch phèn trong thùng hòa tan (%) (qui phạm 10 – 17%) Chọn bh = 10% tính theo sản phẩm không ngậm nước
Bt : Nồng độ dung dịch trong bể tiêu thụ bt = 5% (qui phạm 4 –10%) Số bể tiêu thụ không được nhỏ hơn 2 => ta thiết kế 2 bể,mỗi bể có dung tích Wtl = 1,075 m 3
Bể tiêu thụ có tiết diện hình tròn đường kính D = 1,4m, gồm 2 phần : phần trên hình trụ, bên dưới hình chóp có góc tâm 60 o , bề rộng đáy a = 0,2m Đáy bể đặt ống xả cặn D = 150mm
Chiều cao phần hình trụ
Chiều cao phần hình chóp
2 ) = 1m Chiều cao bảo vệ: Hbv = 0,3m
Suy ra: H = Ht + Hch + Hbv = 1 + 0,3 + 0,32 = 1,62m
Thể tích xây dựng của bể
Bảng 4.7 Thông số bể tiêu thụ vôi
Thông số Kích thước/ số lượng Đơn vị
Chiều cao xây dựng 1,62 m Đường kính 1,4 m
Tính toán bể trộn dựa vào các thông số có sẵn:
Lưu lượng nước cần xử lý : Qngày max= 3010 (m 3 /ngày)= 0.035 (m 3 /s) Thời gian khuấy trộn, ta chọn t=2p= 120s ( Trịnh Xuân Lai, 2004).
Thể tích bể trộn đứng:
Tổn thất thủy lực cần thiết phải tạo ra khi qua bể trộn:
H: tổng tổn thất thủy lực qua bể trộn (m)
V: thể tích của bể trộn (m 3 ) g: gia tốc trọng trường =9,81 m/s 2
>50 700 ϑ : độ nhớt động lực của nước (m 2 /s)
Bảng 4.1 độ nhớt động học của nước ( Trịnh Xuân Lai, 2004)
Theo TCVN 33-2006, diện tích đáy lớn F ≤ 15m 2
Vd : vận tốc nước dâng trong bể, Vd =0,025 m/s
Ta chọn mặt bằng phần trên của bể là hình vuông
Chọn mặt bằng đáy nhỏ là hình vuông, với đường kính của ống dẫn nước đầu vào d@0 (mm) cũng chính bằng độ dài cạnh của đáy nhỏ bd = 0,4 (m)
Diện tích đáy nhỏ Fd = bd 2 = 0,4 2 = 0,16 (m 2 ).
Dung tích hình chóp phía dưới:
Dung tích phần hình hộp bên trên:
Chiều cao phần hình hộp:
Chiều cao xây dựng của bể:
Hxd= Ht + Hd + Hbv = 2,6 + 1,07 +0,3 = 3,97 (m), chọn Hxd 4(m).
(Hbv: chiều cao mực đến dáy nắp của bể, chọn Hbv= 0,3m)
Thông số Số lượng Đơn vị
Bảng 4.8 Thông số xây dựng bể trộn đứng
Kiểm tra độ kiềm của nước nguồn (có đủ để kết tủa SS không)
Xác định thông số LVi:
LVi= 28× ( L e p – K io +1) (Theo TCVN 33-2006) Trong đó:
LVi : liều lượng vôi cần kiềm hóa (mg/l)
LP: liều lượng phèn tính theo keo tụ tính theo hàm lượng cặn
(mg/l) e : đương lượng của phèn nhôm Al2(SO4)3= 57
Kio : tổng độ kiềm của nguồn nước, Kio=0,73 (mgCaCO3/L)
C: nồng độ Cao trong sản phẩm sử dụng: C%
LVi ( × ( 45 57 – 0,73+1)× 100 80 = 37 (mg/l) > 0 o Nếu LVi >0: độ kiềm của nguồn nước không đủ để kết tủa SS, cần châm thêm lượng vôi, Pp= 37 (mg/l) o Nếu LVi Dck= 1 2 ×1 =0,5 (m)
Chiều rộng bản cánh khuấy = 1 5 đường kính cánh khuấy
= 1 5 × 0,5 = 0,1 (m) = 100 mm Chiều dài bản cánh khuấy = 1 4 đường kính cánh khuấy
= 1 4 × 0,5= 0,125 (m) = 125 mm Chiều cao bản cánh khuấy = 30mm
Máy khuấy được đặt cách đáy một khoảng chính bằng đường kính máy khuấy =0,5m
Năng lượng cần truyền vào nước
P: năng lượng cần thiết cung cấp cho cánh khuấy (W)
V: thể tích của bể trộn cơ khí (m 3 ) μ :độ nhớt động lực của nước, N.s/m 2 , chọn μ (20 O C) = 0,001
Vậy năng lượng cần truyền vào nước
Công suất thực tế của máy khuấy: Pn= 0,8 P = 1029 0,8 = 1286,25
Số vòng quay của máy khuấy n =√ 3 K ρ D P 5 = √ 1,08 1000 0,5 1286,25 5 = 3,4 vòng/s = 204 vòng/ phút
Nước đạt chế độ chảy rối
L: chiều dài vũng lắng cặn (m)
Ho: chiều dài vũng lắng cặn (m)
Uo: tốc độ lắng tự do của hạt lắng cặn nhỏ nhất cần giữ lại ( mm/s)
Vtb: tốc độ trung bình của dòng nước trong bể (mm/s) α : hệ số kể đến sự ảnh hưởng của thành phần vận tốc rối của dòng nước theo phương thẳng đứng
Bảng 4.11 Thông số bể cơ khí
Thông số Số lượng/kích thước Đơn vị
Tổng hàm lượng cặn trong nước nguồn lag 220 mg/l => nước đục vừa, Uo= 0,5 mm/s
( theo XLNC Nguyễn Ngọc Dung, bảng 3-2 tốc độ rơi của cặn)
Diện tích bể lắng ngang:
Uo: tải trọng bề mặt và tốc độ lắng của hạt (m/h) α : hệ số kể đến sự ảnh hưởng của thành phần vận tốc rới của dòng nước theo phương hẳng đứng α = 1− 1 K
Hệ số K phụ thuộc vào tỉ số L/Ho theo bảng sau:
Hàm lượng cặn nước nguồn là 220 mg/l , nước đục vừa.
Vận tốc trung bình của dòng nước trong bể tính theo công thức (3 -
Chọn chiều cao vùng lắng Ho= 2,8m ( quy phạm 2,5 ÷ 3,5m)
Số bể lắng ngang N= 3 bể, chiều rộng mỗi bể là:
Mỗi bể lắng được chia làm 3 ngăn, chiều rộng mỗi ngăn là B = 0,8/3
Tỉ số H L theo tính toán sẽ là 43/2,8 = 15,3, gần bằng với tỉ số đã chọn
(T=1,5 ÷ 3 h “Xử lý nước cấp cho sinh hoạt và công nghiệp” ,TS Trịnh Xuân Lai)
Kiểm tra ảnh hưởng của dòng chảy rối
Nước chảy tầng => lắng tốt
Thiết kế ngăn phân phối Để phân phối đều trên toàn bộ bề mặt cắt ngang của bể cần đặt các vách ngăn ở đầu mỗi bể, cách tường 1÷2 m Đoạn dưới của vách ngăn trong phạm vi chiều cao 0,3 ÷ 0,5 m kể từ mặt trên vùng nèn chưa cặn không cần phải khoan lỗ ( theo TCVN 33-2006 )
Chọn chiều cao làm việc thấp nhất sao với mặt trên của vùng lắng cặn là 0,5 m Khi đó, diện tích công tác của vách ngăn phân phối nước vào bể:
Lưu lượng nước tính toán qua bể Q= 3010 m 3 /ngđ = 125 m 3 /h 0,035 m 3 /s
Lưu lượng nước tính toán qua mỗi ngăn là:
Diện tích cần thiết của các lỗ ở vách ngăn phân phối nước vào:
( theo TCVN 33-2006, vận tốc nước qua lỗ vách ngăn phân phối lấy bằng 0,3 m/s )
Chọn đường kính lỗ ở vách ngăn phân phối d1ỗ= 0,05m ( d
=0,05÷0,15m, tr.73- xử lý nước cấp – TS Nguyễn Ngọc Dung) flỗ = π × d 4 2 = π × 0,05 4 2 = 1,963×10 -3 m 2
Tổng số lỗ ở vách ngăn phân phối:
N1 =∑ F lỗ f lỗ = 1,963 0,04 × 10−3 = 20,3 lỗ Chọn n= 21 lỗ
Bố trí lỗ đục 7 hàng dọc, 3 hàng ngang với số lỗ đục là : 7×3! lỗ
Khoàng cách giữa các trục các lỗ theo hàng dọc là: (2,8-0,5)/3 0,8m
Khoảng cách giữa các trục các lỗ theo hang ngang là: 4,6/4 =1,15m
Thiết kế ngăn thu nước:
Thiết kế ngăn thu nước tương tự như ngăn phân phối, thiết kế ngăn thu nước ở cuối bể, trên vách ngăn cũng được đục lỗ hình tròn để nước đi qua Đường kính lỗ tròn có đường kính d= 0,05m.
Chọn chiều cao làm việc thấp nhất của vách ngăn thu nước so với mặt trên của vùng lắng là 1,5m Khi đó diện tích công tác của vách ngăn thu nước:
Diện tích cần thiết của các lỗ ở vách ngăn thu nước ở cuối bể:
∑ F lỗ = V Q n lỗ = 0,012 0,5 = 0,024 m 2 Diện tích 1 lỗ:
Chọn đường kính lỗ ở vách ngăn phân phối d1ỗ= 0,05m ( d
=0,05÷0,15m, tr.73- xử lý nước cấp – TS Nguyễn Ngọc Dung) flỗ = π × d 4 2 = π × 0,05 4 2 = 1,963×10 -3 m 2
Tổng số lỗ trên vách thu nước
N2 =∑ F lỗ f lỗ = 1,963× 0,024 10−3 = 12 lỗ Chọn N2= 12 lỗ
Bố trí 4 hàng dọc và 3 hàng ngang lỗ đục là: 4×3= 12
Khoảng cách giữa các lỗ đục hàng dọc là: ( 2,5-1,5)/3 =0,3m
Khoảng cách giữa các lỗ đục hàng ngang là: 0,8 /4 =0,2m
Thiết kế vùng xả cặn
Việc xả cặn dự kiến tiến hành theo chi kì với thời gian giữa hai lần xả cặn là T$h (T = 6h ÷ 24h theo TCVN 33-2006)
Thể tích vùng chứa nén cặn của bể (tr.36/TCXD33-2006)
Hàm lượng cặnu có Nồng độ trung bình của cặn đã nén tính bằng trong nước nguồn
(mg/l) (g/m 3 ) sau khoảng thời gian
1) Khi xử lý có dùng phènĐến 50
2) Khi xử lý không dùng phèn
T: thời gian giữa hai lần xả cặn, T$h
Q: lưu lương nước tính toán, Q010 m 3 /h = 125 m 3 /h
C: Hàm lượng cặn còn lại trong nước sau khi lắng 10÷12 mg/l
N: số lượng bể lắng ngang, N=3 δ : nồng độ trung bình của cặn đã nén chặt (g/m 3 ), σ lấy theo bảng 6,8 trang 36 TCXD33-2006 Theo bảng 6,8 thì σ 0000 g/m 3
Cmax: Hàm lượng cặn trong nước đưa vào bể lắng, xác đinh theo công thức
Cn: Hàm lượng cặn nước nguồn(mg/l)
P: Liều lượng phèn tính theo sản phẩm không ngậm nước (g/m 3 )
K: Hệ số phụ thuộc vào độ tinh khiết của phèn sử dụng Đối với phèn nhôm sạch K=0,55 Đối với phèn nhôm không sạch K=1,0 Đối với phèn sắt clorua K=0,8
M: độ màu của nước nguồn (độ) thang màu Platin-Coban
V : Liều lượng với kiềm hóa nước (nếu có) (mg/l)
Với Cmax= 283,25 (mg/l) thì thể tích vùng chưa nén cặn của bể là:
3 × 30000 = 9 m 3 Chiều cao trung bình của vùng chứa nén cặn là:
Chiều cao trung bình của bể lắng:
Chiều cao xây dựng của bể lắng:
Chiều cao xây dựng bể có kể chiều cao bảo vệ ( 0,3 ÷ 0,5m)
Lượng nước tính bằng phần trạm mất đi khi xả cặn ở một bể là:
Kp: hệ số pha loãng cặn, Kp= 1,2÷1,5
Tính toán máng xả cặn:
Hệ thống xả cặn làm bằng máng đục lỗ ở hai bên và đặt dọc theo trục mỗi ngăn Thời gian xả cặn quy định t=8÷10 phút, lấy t phút Tốc độ nước chảy ở cuối máng không nhỏ hơn 1 m/s.
Lưu lượng cặn khi xả là: qc= W t c = 10.60 9 = 0,015 m 3 /s
Diện tích của máng xả cặn : chọn vm = 0,6 m/s
Chọn chiêu rộng xây dựng cảu mỗi tháng xả cặn là: Bm= 0,2m
Chiều sâu máng: hm = b F t m = 0,025 0,2 = 0,125mChiều dài máng xả cặn bằng chiều rộng của bể: Lm= 2 3 L = 2 3 ×4832m
Tốc độ qua lỗ: vl = 1 m/s, Diện tích lỗ trên 1 máng thu:
Chọn đường kính lỗ dlỗ %mm, ( TCXDVN 332006 dlỗ ≤ 25mm ) => flỗ = 0.0005 (m 2 )
Số lỗ trên máng: n = ∑ f lỗ f lỗ = 0,0005 0,015 = 30 lỗ
Suy ra: bố trí mỗi bên n lỗ Các lỗ thường nằm ngang hai bên máng, lỗ của máng phải đặt cao hơn đáy máng 50 – 80mm.
Khoảng cách giữa các tâm lỗ : e = L n m = 32 15 = 2,1m
Mép trên của máng, cao hơn mức nước cao nhất trong bể 0.1m Đường kính ống dẫn nước qua bể lọc:
Lưu lượng của một bể: Ql = 0,012 m 3 /s
Vận tốc nước chảy trong ống là: v= 1m/s
Chọn đường ống có kích thước D= 200mm
Kích thước xây dựng bể:
Chiều cao xây dựng bể (có tính đến chiều cao bảo vệ ):
Hb= H +Hbv = 2,8 +0,5 =3,3 m Đáy bể được xây dựng bằng bê tông dày khoảng 120mm, suy ra tổng chiều cao xây dựng của bể (tính luôn máng xả cặn )
Chiều dài xây dựng bể:
Xây dựng tường bê tông, tường dày 200mm, suy ra tổng chiều dài bể lắng kể cả hai ngăn phân phối và thu nước:
Chiều rộng xây dựng bể:
Bảng 4.12 Thông số xây dựng bể lắng ngang
Thông số Số lượng Đơn vị Vật liệu
Số lượng bể 3 Bể Bê tông cốt
Chiều dài xây dựng thép
Chiều rộng xây thép dựng B 3,2 m Bê tông cốt
Chiều cao xây thép dựng H 4,62 m Bê tông cốt thép
Nguyên tắc làm việc của bể lọc nhanh
Nguyên tắc làm việc của bể: gồm 2 quá trình:
Quá trình lọc: Nước được dẫn từ bể lắng sang, qua mương phân phối vào bể lọc, qua lớp vật liệu lọc, lớp sỏi đỡ vào hệ thống thu nước trong và đưa vào bể chứa nước sạch.
Quá trình rửa lọc: Nước rửa và khí được cấp vào bể lọc qua hệ thống phân phối nước và khí rửa lọc, qua lớp sỏi đỡ, lớp vật liệu lọc và kéo theo cặn bẩn tràn vào máng thu nước rửa, thu vào máng tập trung, rồi được xả ra ngoài heo mương thoát nước Quá trình rửa được tiến hành đến khi nước rửa hết đục thì ngừng rửa.
Xác định lớp vật liệu lọc
Với lưu lượng Q= 3010 m 3 /ngđ= 125 m 3 /h, hàm lượng cặn ở nguồn là
220 mg/l , độ màu 73 TCU Chọn loại vật liệu lọc 1 lớp cho bể lọc nhanh là cát thạch anh với cỡ hạt khác nhau, chiều dày của lớp vật liệu lọc 700-800mm Theo TCXD 33-2006 thì lớp vật liệu lọc có: Đường kính nhỏ nhất (mm) : 0,5mm Đường kính lớn nhất(mm) : 1,25mm Đường kính tương đương dtd : 0,6÷0,65mm
Hệ số không đồng nhất K: 1,5÷1,7
Chiều dày lớp vật liệu lọc: 700-800mm
Tốc dộ lọc ở chế độ làm việc bình thường vbt : 5,5÷6 (m/h)
Tốc độ lọc cho phép ở chế độ làm việc tăng cường vtc: 6÷7,5 (m/h)
Phương pháp rửa lọc kết hợp nước và gió
Thời gian rửa nước thuần túy là: t1= 6 phút = 0,1 giờ
Thời gian ngừng để rửa bể là: t2 = 20 phút = 0,35 giờ
Cường độ nước rửa là: W = 12 – 14 (l/sm 2 ).
Diện tích bể lọc nhanh một lớp:
Q: Công suất trạm xử lý (m 3 /ngđ), Q010 (m 3 /h)
T: thời gian làm việc của trạm trong một ngày đêm (giờ),T = 16h
Vbt: Tốc độ tính toán ở chế độ làm việc bình thường(m/h) lấy theo bảng 4-6, “xử lý nước cấp” Nguyễn Ngọc Dung), vbt = 5,5÷6 m/h W: cường độ nước rửa lọc; W = 12 l/s.m 2 a: Số lần rửa mỗi bể trong đêm ở chế độ làm việc bình thường; a=1. t1: thời gian rửa lọc; t1 = 0,1 giờ Theo bảng 6.13 TCXDVN 33-2006 t2: thời gian ngừng bể lọc để rửa; t2 = 0,35 giờ.
Số bể lọc cần thiết
Kiểm tra lại tốc độ lọc tính toán theo chế độ làm việc tăng cường với điều kiện đóng 1 bể để rửa lọc
Vtc : Tốc độ lọc tang cường (m/h)
N1: số bể lọc ngừng làm việc để rửa lọc
Vtc vượt ngưỡng cho phép, Vtc nằm trong khoảng (6÷7,5)
Vậy để đảm bảo tốc độ lọc tăng cường không vượt quá 20%, khi rửa
1 bể thì các bể còn lại vẫn hoạt động bình thường: N = 4-12 bể
Suy ra chọn N=4 bể, khi bể rửa thì 3 bể còn lại vẫn hoạt động với:
Diện tích mỗi bể lọc f = N F = 37 4 = 9,25 m 2
Chiều cao bể lọc nhanh
H = hd + hv + hp + hs + hn + hbv = 0,7 + 0,8 + 0,3 + 1 +2 + 0,5 =5,3m
Trong đó: hđ: chiều cao lớp sỏi đỡ; hđ = 0,7 m. hv: chiều dày lớp vật liệu lọc; hv = 0,8 m. hn: chiều cao lớp nước trên lớp vật liệu lọc; hn = 2 m. hbv: chiều cao bảo vệ; hbv = 0,5m. hp: chiều cao phụ kể đến việc dâng nước khi đóng bể rửa,hp ≥ 0,3m hs: chiều cao từ đáy bể đến sàn đỡ chụp lọc hs = 1m
Xác định hệ thống nước phân phối nước rửa lọc
Chọn hệ thống rửa lọc gió, nước kết hợp
Chọn cường độ nươc rửa lọc W= 12 l/s.m 2 (
Lưu lượng nước rửa của 1 bể lọc
F: diện tích một bể lọc (m 2 )
W: Cường độ nước rửa lọc (l/s.m 3 )
Nước rửa lọc được dẫn vào mỗi bể bừng 2 ống dẫn chính Vận tốc chảy trong ống chính cho phép chọn v = 2 m/s.( TCVN 33:2006: v 1.5-2m/s) Đường kính ống dẫn nước rửa lọc chính
Chọn đường kính ống dẫn có đường kính D= 200mm
Lấy khoảng cách giữa các ống nhánh là 0,28m (quy phạm cho phép 0,25 ÷ 0,3m), thì số ống nhánh của 1 bể lọc là: m = 0,28 B × 2 = 0,28 2,5 × 2= 17,8
Lưu lượng nước rửa lọc chảy trong mỗi ống nhánh
Chọn đường kính ống nhánh dn = 50 mm bằng thép, thì tốc độ nước chảy trong ống nhánh là: vn = 1,87 m/s (nằm trong giới hạn cho phép 1,8 ÷ 2,0 m/s).
Với ống dẫn chính D = 200mm, tiết diện ngang của ống là Ω = π D 4 2 = π × 4 0,2 2 = 0,03m 2
Tổng tiết diện lỗ lấy bằng 35% diẹn tích tiết diện ngang của ống( quy phạm cho phép 30÷35%), tổng diện tích lỗ tính được là: ω = 0,35× 0,03 = 0,0105m 2
Chọn lỗ đường kính 10mm (quy phạm 10÷12mm) diện tích 1 lỗ là ω lỗ = π × 4 0,01 = 7,85×10 -5 m 2
Tổng số lỗ trên mỗi ống nhánh
Số lỗ trên mỗi ống nhánh: 134 18 = 7,4 lỗ
Trên mỗi ống nhánh, các lỗ xếp thành 2 hàng so le nhau, hương xuống phía dưới và ngiêng 1 góc 45 o so với mặt phẳng nằm ngang.
Số lỗ trên mỗi hàng của ống nhánh là: 7,4 /2 = 4 lỗ
Khoảng cách giữa các lỗ
Xác định hệ thống dẫn gió rửa lọc
Chọn cường độ gió để rửa lọc Wgió = 15 m/s ( Theo TCXD 33-2006 )
Cường độ gió để rửa lọc
Lấy tốc độ gió trong ống dẫn rửa lọc là 15 m/s ( vgió= 15 ÷ 20 m/s) Đường kính ống gió chính
Chọn đường ống dẫn gió có Dgió = 100mm
Số ống gió nhánh lấy bằng 18 ống nhánh
Lượng gió trong một ống nhánh : 0,14 18 = 0,008 m 3 /s Đường kính ống gió nhánh dgió = √ 4 × π× 0,008 15 = 0,026 m = 0,03m
Chọn đường ống dẫn nhánh có đường kính dgió = 30mm
Diện tích cắt ngang của ống gió chính Ω gió = π d 4 2 = π × 4 0,1 2 = 7,85×10 -3 m 2
