Xử lý nước thiên nhiên (nước mặt)

đồ án Xử lý nước thiên nhiên (nước mặt) đồ án Xử lý nước thiên nhiên (nước mặt) đồ án Xử lý nước thiên nhiên (nước mặt) đồ án Xử lý nước thiên nhiên (nước mặt) đồ án Xử lý nước thiên nhiên (nước mặt) đồ án Xử lý nước thiên nhiên (nước mặt) đồ án Xử lý nước thiên nhiên (nước mặt) đồ án Xử lý nước thiên nhiên (nước mặt) đồ án Xử lý nước thiên nhiên (nước mặt) đồ án Xử lý nước thiên nhiên (nước mặt) đồ án Xử lý nước thiên nhiên (nước mặt) đồ án Xử lý nước thiên nhiên (nước mặt)

ĐAMH : Xử lý nước thiên nhiên (nước mặt) GVHD : Trần Thanh Tùng Phần I Lựa chọn dây chuyền công nghệ Các chỉ tiêu chất lượng nước nguồn trước khi xử lý: - t o nước: 22 o C - Độ màu theo thang Coban: 40 - Độ kiềm toàn phần: 3,3 mgđl/l - Độ cứng Cacbonat: 3,3 mgđl/l - Độ cứng toàn phần: 3,5 mgđl/l - Độ oxy hoá pemanganat: 6,8 mg/l - Độ pH: 7,5 - Hàm lượng sắt toàn phần: 0,3 mg/l - Hàm lượng Fe 2+ : 0 mg/l - Hàm lượng cặn lơ lửng: C max = 400 mg/l, C min = 100 mg/l, C TB = 200 mg/l - Hàm lượng các ion trong nước: . Cation: Na + + K + = 19mg/l Ca 2+ = 60,12 mg/l Mg 2+ = 6,1 mg/l . Anion: HCO - 3 = 201 mg/l SO 4 2- = 21 mg/l SiO 3 2- = 0,4 mg/l Cl - =14 mg/l - Hàm lượng các hợp chất chứa Nitơ: NH 4 + = 0,5 mg/l NO 2 - = 0,1mg/l - Hàm lượng H 2 S= 0,1 mg/l - Chỉ số E.Coli: 25 con/l I. Xác định các chỉ tiêu còn thiếu: 1 ĐAMH : Xử lý nước thiên nhiên (nước mặt) GVHD : Trần Thanh Tùng 1) Tổng hàm lượng muối hoà tan : Xác định dựa vào công thức: P = ∑ M + + ∑ A - + 1,4 [Fe 2+ ] + 0,5[HCO 3 - ] + 0,13[SiO 3 2- ] Trong đó: + ∑ M + : Tổng hỗn hợp các ion dương trong nước nguồn không kể Fe 2+ ∑ M + = [Na + ] + [Ca 2+ ] + [Mg 2+ ] + [NH 4 + ] = 19 + 60,12 + 6,1 + 0,5 + = 85,72 (mg/l) + ∑ A - : Tổng hàm lượng các ion âm không kể HCO 3 - , SiO 3 - ∑ A - = [SO 4 2- ] +[Cl - ] + [NO 2 - ] + [NO 3 - ] = 21 + 14 + 0,1 + 0 = 35,1 (mg/l) ⇒ P = 85,72 + 35,1 + 1,4.0+ 0,5.201 + 0,13.0,4 P = 221,372 (mg/l). 2) Hàm lượng CO2 hoà tan: Được xác định theo biểu đồ Langelier, từ giá trị của các tham số đã biết: t o = 22 o C, P = 221,372 mg/l, K i = 3,3 mgđl/l, pH = 7,5 ⇒ [CO 2 ] = 9,9mg/l. II. Đánh giá chất lượng nước nguồn : Trước tiên, cần kiểm tra độ chính xác của các chỉ tiêu cho trước: - Độ kiềm toàn phần: K iTP = [OH - ] + [HCO 3 - ] + [CO 3 2- ] (mgđl/l) Vì pH = 7,5 ⇒ [OH - ] rất nhỏ có thể coi = 0 Mặt khác, pH = 7,5< 8,4 ⇒ trong nước có CO 2 và HCO 3 - , không có CO 3 2- nên [CO 3 2- ] = 0 ⇒ K iTP = 0 + 201/61,02 + 0 = 3,29 (mgđl/l) - Độ cứng toàn phần: C TP = 04,20 ][ 2 + Ca + 16,12 ][ 2+ Mg = 04,20 12,60 + 16,12 1,6 = 3,5 (mgđl/l) 2 ĐAMH : Xử lý nước thiên nhiên (nước mặt) GVHD : Trần Thanh Tùng - Độ cứng Cacbonat: C k = 02,61 ]3[ −HCO = 02,61 201 =3,29 (mgđl/l)  K iTP , C TP , C k được xác định đúng. • Đánh giá chất lượng nước nguồn: - So sánh với tiêu chuẩn chất lượng nước mặt, ta thấy nguồn nước này có thể dùng làm nguồn cấp nước cho các trạm xử lý nước cấp cho ăn uống và sinh hoạt. - So sánh các chỉ tiêu với tiêu chuẩn chất lượng nước cấp cho ăn uống và sinh hoạt, ta thấy các chỉ tiêu như độ màu, độ oxy hoá, hàm lượng các hợp chất chứa nitơ, H 2 S, chỉ số E.Coli lớn và cần được xử lý. -Nước nguồn có hàm lượng H 2 S lớn  Cần tiến hành clo hoá sơ bộ trước khi đưa nước vào công trình xử lý - Độ OXH KMnO 4 = 6,8 mgđl/l > 0,15 Fe 2+ + 3 = 0,15*0 + 3 = 3 nên phải khử bằng Clo - Độ màu lớn hơn các chỉ tiêu chất lượng nước cấp cho sinh hoạt nên phải khử màu bằng phèn Al 2 (SO 4 ) 3 - Độ cứng toàn phần của nước C TP = 3,5 mgđl/l = 66,22mg/l bé hơn tiêu chuẩn cho phép nên không phải làm mền nước. - Hàm lượng H 2 S = 0,1 mg/l<0,2 mg/l nên không cần sử lý H 2 S. - pH = 7,5thuộc khoảng 6,5 đến 8,5 nên đạt tiêu chuẩn nước cấp cho sinh hoạt - Các chỉ tiêu Na + , Ca 2+ , Mg 2+ … nằm trong giới hạn cho phép - Chỉ số E.Coli = 25 con/l >TC(<20 con/l) nên xử lý bằng Clo - Công suất trạm lớn Q = 41000 m 3 /ngđ nên dùng bể lắng ngang và bể lọc nhanh để xử lý - Do có dùng phèn nên trong DCCN phải có thêm công trình trộn và phản ứng. Với trạm có công suất lớn ta dùng bể trộn đứng và bể phản ứng zíc zắc ngang. 3 ĐAMH : Xử lý nước thiên nhiên (nước mặt) GVHD : Trần Thanh Tùng iii. Sơ bộ chọn Dây chuyền công nghệ : Các yếu tố ảnh hưởng đến việc lựa chọn dây chuyền công nghệ: - Loại nguồn nước và chất lượng nguồn nước - Yêu cầu chất lượng nước của đối tượng sử dụng So sánh chất lượng nước nguồn với yêu cầu cấp nước để có biện pháp xử lý - Điều kiện kinh tế kỹ thuật - Điều kiện địa phương Từ những điều đã phân tích ở trên, sơ bộ ta chọn DCCN xử lý nước mặt cho trạm xử lý có công suất 41000m 3 /ngđ IV.Xác định liều lượng các hoá chất đưa vào trong nước 1) Xác định lượng Clo hoá sơ bộ : - Lượng Clo để khử NH 4 + , NO 2 - : L Cl = 6[NH 4 + ] + 1,5[NO 2 - ] + 3= 6.0,5 + 1,5.0,1 + 3 = 6,15 (mg/l) - Lượng Clo để oxi hoá: L Cl = 0,5[O 2 ] =0,5.6,8 = 3,4 (mg/l) Bể trộn Đứng Bể phản úng zíc zắc ngang Bể lắng ngang Bể lọc nhanh Trọng lực Bể chứa nước sạch Clo hóa sơ bộ Phèn & vôi Nuớc nguồn 4 ĐAMH : Xử lý nước thiên nhiên (nước mặt) GVHD : Trần Thanh Tùng Vậy ∑ L Cl = 9,45 mg/l. 2) Xác định liều lượng phèn Lp : * Loại phèn sử dụng là phèn nhôm Al 2 (SO 4 ) 3 khô. Đưa phèn vào để xử lý độ màu: - Liều lượng phèn để xử lý độ màu của nước được xác định theo độ màu M: L p = 4 M = 4 40 = 25,298 (mg/l) * Kiểm tra độ kiềm của nước theo yêu cầu keo tụ: Khi cho phèn vào nước, pH giảm. Đối với phèn Al, giá trị pH thích hợp để quá trình keo tụ xảy ra đạt hiệu quả từ 5,5 đến 7,5. Giả sử, cần phải kiềm hoá nước để nâng pH lên giá trị phù hợp với yêu cầu xử lý, dùng vôi để kiềm hoá, lượng vôi được tính : L v = e k *( p e Lp - K io + 0,5 )* C 100 (mg/l) Trong đó: + L p , l p : liều lượng và đương lượng phèn đưa vào trong nước L p = 84,925 mg/l, e p ((Al 2 (SO 4 ) 3 ) = 57 mgđl/l, + e k : đương lượng kiềm, chọn chất kiềm hoá là CaO nên e k = 28 mgđl/l + K io : độ kiềm của nước nguồn, K io = 3,3 mgđl/l + C: nồng độ CaO trong sản phẩm sử dụng, C = 80% + 0,5: độ kiềm dự trữ  L v = 28( 57 925,84 - 3,3 +0,5)* 80 100 = -45,85<0 Như vậy độ kiềm của nước đảm bảo keo tụ, không cần phải kiềm hoá. V. Xác định các chỉ tiêu cơ bản của nước sau xử lý : Sau khi đưa phèn vào trong nước mà không cần kiềm hoá, nước sau xử lý có PH, K i giảm, CO 2 và cặn lơ lửng C tăng. 5 ĐAMH : Xử lý nước thiên nhiên (nước mặt) GVHD : Trần Thanh Tùng 1) Độ kiềm Ki * : K i * = K io - ep Lp (mgđl/l) + K io : độ kiềm của nước nguồn, K io = 3,3 mgđl/l + L p , e p : liều lượng và đương lượng phèn: L p =91,165 mg/l, e p = 57  K i * = 3,3 - 57 925,84 =1,81(mgđl/l) 2) Hàm lượng CO 2 : CO 2 * = CO 2 0 + 44 ep Lp = 9,9 + 44. 57 925,84 =75,456 (mg/l) 3) Độ pH* : Xác định bằng cách tra biểu đồ, dựa vào (t 0 , P, K * i , CO 2 ) Ta có t 0 = 22 0 C, P = 221,372mg/l, K * i = 1,81 mgđl/l, CO 2 = 75,456 mg/l  pH*=6,49 4) Xác định ph ở trạng thái cân bằng bão hoà(pH s ) : Được xác định theo hàm số: pH s = f 1 (t o ) - f 2 (Ca 2+ ) - f 3 (K * i ) + f 4 (P) *t o =22 0 C. Tra biểu đồ được f 1 (t o )=2,06 *Ca 2+ = 60,12 mg/l. Tra biểu đồ được f 2 (Ca 2+ ) =1,79 *K i * =1,81mgđl/l. Tra biểu đồ được f 3 (K * i )=1,27 *P=221,372 mg/l. Tra biểu đồ được f 4 (P) = 8,78  pH s = 2,06-1,79 - 1,27 + 8,78 = 7,78. 5) Kiểm ra độ ổn định của nước sau khi keo tụ: Chỉ số ổn định của nước: I = pH * - pH s = 6,49 -7,78 = -1,29<0 ⇒ Nước có tính xâm thực, phải ổn định nước bằng vôi. Lượng vôi dùng để kiềm hoá được tính theo hàm lượng CaO trong trường hợp pH * <pH s <8,4 là: 6 ĐAMH : Xử lý nước thiên nhiên (nước mặt) GVHD : Trần Thanh Tùng L v = e v . β .K i . Cv 100 (mg/l) Trong đó: e v : đương lượng vôi, e v =28 mgđl/l β : hệ số phụ thuộc pH* và I Tra biểu đồ ta có β =0,4 K i : độ kiềm của nước trước khi đưa vôi vào C v = độ tinh khiết của vôi, C v = 80% ⇒ L v = 28.0,4.1,81. 80 100 = 16,22 (mg/l). 6) Hàm lượng cặn lớn nhất sau xử lí : C max * = C max o + K. L P + 0,25M + L v K: độ sạch của phèn. Với phèn loại B, K = 1 ⇒ C max * = 400 + 1. 25,298 + 0,25.40 + 16,22 = 451,518 (mg/l) 7) Hàm lượng clo để khử trùng nước : Lượng clo khử trùng nước lấy sơ bộ L Cl kt = 2 mg/l. Phần II Tính toán các công trình trong dây chuyền Ta lần lượt tính toán các công trình cho dây chuyền công nghệ thiết kế trên. 1) Bể hoà phèn: Có nhiệm vụ hoà tan phèn cục và lắng cặn bẩn. Trạm có công suất khá lớn 41000 m 3 /ngđ  Dùng bể hoà phèn khuấy trộn bằng cách sục khí nén. 7 )(889,3 1.10.10000 298,25.9.1708 3 mW h ≈=⇒ tt hh tt b bW W . = )(8 5 10.4 3 mW tt ==⇒ ĐAMH : Xử lý nước thiên nhiên (nước mặt) GVHD : Trần Thanh Tùng Bể xây dựng bằng bê tông. Sàn đỡ phèn gồm các thanh gỗ xếp cách nhau 10-15 mm, sàn đỡ cách đáy bể 0,5 m. Bên dưới sàn đặt một dàn ống phân phối khí nén.  Dung tích bể hoà trộn: W h = γ 10000 h P b LnQ (m 3 ) Trong đó: + Q : công suất trạm, Q=41000 m 3 /ngđ = 1708 m 3 /h + L P : liều lượng phèn cho vào nước. L P = 25,298 (g/m 3 ) + b h : nồng độ dung dịch trong bể hoà, b h =10%. + γ :khối lượng riêng của dung dịch (ở đây là nước). γ =1 T/m 3 + n : số giờ giữa hai lần pha chế, phụ thuộc Q. Q=41000m 3 /ngđ  n=9 giờ. Chọn hai bể hoà trộn, dung tích mỗi bể : W h = 2 m 3 . Kích thước mỗi bể : 1 x2x1 m Dung tích bể tiêu thụ: +W h : dung tích bể hoà trộn, W h =4 m 3 +b h =10% +b tt :nồng độ dung dịch trong bể tiêu thụ, b tt =5% Chọn hai bể tiêu thụ, kích thước mỗi bể: 2x2x1 m 8 ĐAMH : Xử lý nước thiên nhiên (nước mặt) GVHD : Trần Thanh Tùng ống cấp nuớc ống cấp khí ống xả cặn ống xả cặn ghi đỡ phèn cục ống phân phối gió Bể hòa phèn Bể tiêu thụ dung dịch bể trộn đúng 9 )(49,2 1.10.10000 22,16.9.1708 3 mW h ≈=⇒ tt hh tt b bW W . = ĐAMH : Xử lý nước thiên nhiên (nước mặt) GVHD : Trần Thanh Tùng *Hệ thống phân phối khí nén: Sử dụng hệ thống dẫn ống xương cá bằng vật liệu chống ăn mòn. *Cường độ khí nén: - ở bể hoà trộn: W kk = 10 l/s.m 2 - ở bể tiêu thụ: W hh = 5 l/s.m 2 Lưu lượng gió phải thổi thường xuyên vào bể hoà trộn: Q h = 0,06.W kk .F F: diện tích bề mặt bể  Q h = 0,06.10.2.1. 2=2,4(m 3 /ph) Với bể tiêu thụ: Q t =0,06.W hh .F= 0,06.5.2.2.2=2,4 (m 3 /ph)  Tổng lưu lượng gió đưa vào 2 bể: Q gió = Q h + Q tt = 2,4 + 2,4 = 4,8 (m 3 /ph) 2) Bể pha chế dung dịch vôi sữa : Bể có nhiệm vụ hòa tan vôi cục thành vôi sữa và cung cấp cho bể trộn. Với công suất nhà máy khá lớn nên ta chọn thiết bị dùng khí nén để tôi vôi cục, hòa tan vôi thành vôi sữa.  Dung tích bể hoà trộn: W h = γ 10000 h V b LnQ (m 3 ) Trong đó: + Q : công suất trạm, Q=41000 m 3 /ngđ = 1708 m 3 /h + L V : liều lượng vôi cho vào nước. L V = 16,22 (g/m 3 ) + b h : nồng độ dung dịch trong bể hoà, b h =10%. + γ :khối lượng riêng của dung dịch (ở đây là nước). γ =1 T/m 3 + n : số giờ giữa hai lần pha chế, phụ thuộc Q. Q=41000m 3 /ngđ  n=9 giờ. Chọn hai bể hoà trộn, dung tích mỗi bể : W h = 1,5 m 3 . ( lấy dung tích hai bể là 3 m 3 ) Kích thước mỗi bể : 1 x 1 x 1,5 m  Dung tích bể tiêu thụ: +W h : dung tích bể hoà trộn, W h =3 m 3 +b h =10% 10 [...]... bằng quy hoạch trạm xử lí được thể hiện trên hình vẽ 34 ĐAMH : Xử lý nước thiên nhiên (nước mặt) GVHD : Trần Thanh Tùng 8 Phòng thí nghiệm hoá nước Diện tích 42m2 Kích thước là (6 x 7)m Tính Toán xử lý nước sau lọc Mỗi ngày rửa 8 bể Chu kỳ rửa 1 bể 24giờ Lượng cặn dược dữ lại 2 bể W=9000.(12-3)= 81000 000 mg Nồng độ cặn trong nước rửa : C=W/V Lưu lượng nước rửa : V=2.6.12.60.33... đều nước vào bể lắng thì mỗi bể ta bố trí 4 cửa lấy nước từ mương dẫn chung vào c) Tính toán máng thu nước đã lắng : Máng thu nước được tính toán sao cho nước thu vào máng đạt chất lượng tốt nhất - Tổng chiều dài máng : 18 ĐAMH : Xử lý nước thiên nhiên (nước mặt) L> GVHD : Trần Thanh Tùng Q 0,474 = = 89,4 m ≈ 90m 5H u 0 5.2.0,00053 - Tổng chiều dài máng cho mỗi bể là 45m - Ta đặt mỗi bể 4 máng thu nước, ... thống phân phối nước trở lực lớn là sàn chụp lọc Rửa lọc bằng gió và nước kết hợp Quy trình rửa bể: Đầu tiên, ngưng cấp nước vào bể Khởi động máy sục khí nén, với cường độ 18 (l/s.m2), cho khí nén sục trong vòng 2 phút Cung cấp nước rửa lọc với cường độ 2,5 (l/s.m2), kết hợp với sục khí trong vòng 5 phút 25 ĐAMH : Xử lý nước thiên nhiên (nước mặt) GVHD : Trần Thanh Tùng Kết thúc sục khí, rửa nước với cường... lượng vôi: Sử dụng thiết bị bơm vôi sữa tỉ lệ với lưu lượng nước xử lý 4) Kho dự trữ hoá chất : Kho dùng để dự trữ hoá chất đủ cho 1-2 tháng tiêu thụ Diện tích sàn kho: Fkho = Q P.T.α (m 2 ) 10000.Pk h.Go +Q=41000 m3/ngđ +P: liều lượng hoá chất tính toán(g/m3) +T: thời gian dự trữ hoá chất trong kho T= 40 ngày 13 ĐAMH : Xử lý nước thiên nhiên (nước mặt) GVHD : Trần Thanh Tùng +α: hệ số kể đến diện tích... hệ số không đồng nhất k = 2,0 21 ĐAMH : Xử lý nước thiên nhiên (nước mặt) GVHD : Trần Thanh Tùng - Chiều dày lớp vật liệu lọc = 1,2 (m) - Hệ thống phân phối nước lọc là hệ thống phân phối trở lực lớn bằng chụp lọc đầu có khe hở Tổng diện tích phân phối lấy bằng 0,8% diện tích công tác của bể lọc (theo quy phạm là 0,8 ÷ 1,0 m)  Tổng diện tích bể lọc của trạm xử lý : F = Q T vbt − 3,6.W t1 − at 2 vbt... vtccf = 8 ÷ 10m/h 22 ĐAMH : Xử lý nước thiên nhiên (nước mặt) GVHD : Trần Thanh Tùng Chiều cao toàn phần của bể lọc nhanh : H = hđ + hv + hn + hp (m) Trong đó: hđ :Chiều cao lớp sỏi đỡ (m).Tra bảng hđ = 0,4 m (rửa bằng gió nước kết hợp) hv :Chiều dày lớp vật liệu lọc hv = 1,2 m hn :Chiều cao lớp nước trên lớp vật liệu lọc (m):hn ≥ 2 m.Lấy hn=2m hP :Chiều cao phụ kể đến việc dâng nước khi đóng 1 bể để rửa... máng thu ∆Hm phải lấy bằng: ∆Hm = 0,93 + 0,07 = 1 (m) Máng thu kiểu đáy hình tam giác 24 ĐAMH : Xử lý nước thiên nhiên (nước mặt) GVHD : Trần Thanh Tùng Khoảng cách từ đáy máng thu tới đáy mương tập trung nước : q2m hm = 1,75× 3 + 0,2 (m) g × B2 m Trong đó: - qm : Lưu lượng nước chảy vào máng tập trung nước; q m =qr = 0,23328 ( m3/s) - Bttm: Chiều rộng của máng tập trung , Theo quy phạm, chọn Bttm... toàn phần của bể: Hb=h1+h2+h3=3,5 + 2,0 + 0,5 = 6,0 (m)  Tính kích thước máng thu nước : - Vận tốc nước chảy vào máng lấy v3 = 0,8 m/s - Lưu lượng nước chảy qua máng Q = 0,237 m3/s  Diện tích máng Sm = Q 0,237 = = 0,296m 2 lấy Sm = 0,2m2 v3 0,8  Kích thước máng a x b = 40x50 cm 15 ĐAMH : Xử lý nước thiên nhiên (nước mặt) GVHD : Trần Thanh Tùng Bể trộn đứng h3 a2 V3 h2 V2 Nuớc sang bể phản ứng h1 40°... 33.85) 2×g×µ2 Trong đó : - VK : Vận tốc nước qua chụp lọc; VK = 1,5 (m/s) µ =0,5 g - : Hệ số lưu lượng của chụp lọc, vì dùng chụp lọc có khe hở nên µ : Gia tốc trọng trường, g = 9,81 (m/s2) 1,5 2 hPP = = 0,459 (m) 2 × 9,81 × 0,5 2  Tính toán các đường ống kỹ thuật 26 ĐAMH : Xử lý nước thiên nhiên (nước mặt) GVHD : Trần Thanh Tùng Đường ống dẫn nước rửa lọc Lưu lượng nước cần thiết để rửa 1 bể lọc: Qr =... = 52,08.4 = 208,32l/s  chọn đường kính 450mm Đường ống xả kiệt Lấy đường kính ống là D100 (mm) 27 ĐAMH : Xử lý nước thiên nhiên (nước mặt) GVHD : Trần Thanh Tùng Đường ống xả rửa lọc Lượng nước xả chính bằng lượng nước cấp cho rửa lọc Qxả = 233,28l/s Lấy đường kính ống bằng đường kính ống cấp nước rửa lọc là D450 (mm) c tính toán tổng tổn thấ t áp lực khi rửa bể lọc Tổng tổn thất qua sàn chụp lọc . ĐAMH : Xử lý nước thiên nhiên (nước mặt) GVHD : Trần Thanh Tùng Phần I Lựa chọn dây chuyền công nghệ Các chỉ tiêu chất lượng nước nguồn trước khi xử lý: - t o nước: 22 o C - Độ. ngang Bể lắng ngang Bể lọc nhanh Trọng lực Bể chứa nước sạch Clo hóa sơ bộ Phèn & vôi Nuớc nguồn 4 ĐAMH : Xử lý nước thiên nhiên (nước mặt) GVHD : Trần Thanh Tùng Vậy ∑ L Cl = 9,45 mg/l. 2). cặn lơ lửng C tăng. 5 ĐAMH : Xử lý nước thiên nhiên (nước mặt) GVHD : Trần Thanh Tùng 1) Độ kiềm Ki * : K i * = K io - ep Lp (mgđl/l) + K io : độ kiềm của nước nguồn, K io = 3,3 mgđl/l +