CHƯƠNG 5 TÍNH TOÁN THIẾT KẾ TRẠM XỬ LÝ NƯỚC 5 1 NGUYÊN CỨU SỐ LIỆU VÀ LỰA CHỌN CÔNG NGHỆ XỬ LÝ 5 1 1 Số liêu chât lượng nước Kết quả phân tích chất lượng nguồn nước (Nguồn Nhà máy nước thị xã Lagi, tỉ[.]
CHƯƠNG TÍNH TỐN THIẾT KẾ TRẠM XỬ LÝ NƯỚC 5.1 NGUYÊN CỨU SỐ LIỆU VÀ LỰA CHỌN CÔNG NGHỆ XỬ LÝ 5.1.1 Số liêu chât lượng nước Kết phân tích chất lượng nguồn nước : (Nguồn: Nhà máy nước thị xã Lagi, tỉnh bình thuận) STT Các tiêu Đơn vị Kết QCVN QCVN 1/1/ Ghi PH 0C 08/2008 Bộ 2009 BYT Nhiệt độ phân Đạt Độ dẫn điện tíc7h,8 TNMT 6,5 - 8,5 – 8,5 Cần 24 Cần 142 xử lý Cần Oxy hoà tan DO mg/l 2,4 ≥5 Độ D.max mg/l 250 < Cần đục D.tb 150 Đạt D.min 50 Đạt Độ M.ma mg/l 45 < 15 < 15 Đạt 10 M.tb 20 Cần 11 màu M.min 15 Đạt 12 Đạt 13 Hàm C.max mg/l 130 30 Đạt 14 C.tb 100 15 lượng C.min 80 Đạt 16 Đạt 17 cặnTổnglơđộ cứng mg/ 53,4 < 300 < 300 Đạt 18 Tổng độ kềm mgđl/l 1,8 - - Đạt 19 Độ oxy hoá[O]0 mg/l O2 4,0 < 2,0 Cần 20 Ca2+ mg/l 14,4 < 100 Đạt 21 Mg2+ mg/l 4,8 0,2 22 Fe2+ mg/l 0,1 1,0 < 0,3 23 Mn2+ mg/l < 0,3 NH4+ mg/l 0,1 0,2 < 3,0 SiO32- mg/l - HCO3- mg/l 81,4 - Cl- mg/l 8,5 400 < 300 SO42- mg/l 9,3 < 250 NO2- mg/l 0,02 < 3,0 NO3- mg/l 0,3 < 50 Tổng Coliform MNP/ 500 50 PO43- mg/l 0,3 [Ca2+] + [Mg2+] = 14,4 + 4,8 = 19,2 mg/l C TP Ca2 Mg 2 14, 4,8 Vậy : 20,04 12,16 20,04 12,16 1,113 (mgđl/l) Như tiêu tính tốn xác Các tiêu chất lượng đạt tiêu chuẩn nước cấp cho sinh hoạt (TCXDVN 33-2006) Chỉ có tiêu hàm lượng cặn, độ màu, độ đục số Coliform vượt tiêu chuẩn cho phép 5.1.2.2 Xác định độ kiềm toàn phần nước nguồn: KiTP = [OH-] + [HCO32-] + [CO32-] Vì pH = 7.8 nên [OH-] lớn, pH= 7.8 < 8,5 nên nước có hàm lượng CO2 HCO3- , khơng có CO32 nên [CO32-] =0 K iTP HCO32 OH 81, 1, 33 61, 02 17 61, 02 Vậy (mgđl/) 5.1.2.3 Xác định hàm lượng muối hoà tan (P) nước: Tổng hàm lượng muối hòa tan P (mg/l) : P= ∑ Me + Ae- + 1.4×[Fe2+] + 0.5×[HCO3-] + 0.13×[SiO32-]) Trong đó: ∑a+= [Ca2+] + [Mg2+] + [Mn2+] + [NH4+] ∑a+= 14,4 + 4,8 + + 0,1= 19.3 (mg/l) ∑b-= [Cl- ]+ [SO42-]+ [NO2- ] + [NO3- ]+ [PO43- ] ∑b -= 8,5 + 9,3 + + 0,2 + 0,3= 18.3(mg/l) Như vậy: P= 19.3+ 18.3+ 1.4+ 0.1+ 0.5×81.4+ 0.13×6= 79.22 5.1.2.4 Xác định lượng CO2 tự có nước nguồn Lượng CO2 tự có nước nguồn xác định theo biểu đồ Langlier Tổng hàm lượng muối: P= 79.22 (mg/l) ToC nước nguồn TOC= 24 0C pH nước nguồn pH= 7.8 Độ kiềm toàn phần Koi nước nguồn Ki0= 1.8 mgđl/l Tra biểu đồ ta xác định hàm lượng CO2 tự mg/l Dựa vào tốn đồ langlier, ta tính lượng CO2 tự nước vào khoảng 5.1.3 Xác định liều lượng hóa chất đưa vào Xác định liều lượng phèn dùng để keo tụ Nguồn nước cần phải xử lý hàm lượng cặn, q trình làm cần dùng phèn để keo tụ hạt cặn thành bơng cặn lớn hơn, lắng nhanh có hoạt tính bề mặt cao, lắng hấp phụ kéo theo cặn làm bẩn nước, hợp chất hữu gây mùi vị cho nước Để thực trình keo tụ, người ta cho vào nước hố chất phản ứng thích hợp, thông dụng thường sử dụng : phèn nhôm Al2(SO4)3 ; phèn sắt II (FeSO4) phèn sắt III (FeCl3), ( Fe2(SO4)3 ) ; Polymer… * Đối với phèn nhôm Al2(SO4)3 Ưu điểm : Sử dụng thông dụng nay, dễ vận hành, giá thành rẻ, sử dụng liều lượng không chuẩn ảnh hưởng đến chất lượng nước Nhược điểm : hiệu keo tụ thấp so với phèn sắt Polymer, bị ảnh hưởng nhiệt dộ trình keo tụ, * Đối với phèn sắt FeSO4 loại FeCl2 ; ( Fe2(SO4)3 ) Ưu điểm: Hiệu keo tụ cao so với phèn nhôm, liều lượng sử dụng 1/3 – ½ liều lượng phèn nhơm, ảnh hưởng nhiệt độ giới hạn Ph rộng Nhược điểm: thơng dụng, khó bảo quản phải đựng thùng thép Inox không ăn mịn (vì phản ứng sinh axit gây mòn) , giá thành đắt, dễ ăn mòn đường ống sử dụng ống thép, gang , cán quản lý vận hành cần có trình độ định pha chế liều lượng Từ ưu nhược điểm điều kiện quản lý vận hành, ta chọn Cho phèn nhôm Sunfat Al2(SO4)3 làm hóa chất keo tụ 5.1.3.1 Lượng phèn keo tụ nhơm cần thiết tính theo: Xác định hàm lượng phèn theo độ màu ta xác định theo công thức PP=4×√ M=4×√45=28 28(mg/l) Trong đó: Mmax= 45 (mg/l) Liều lượng phèn theo hàm lượng cặn lơ lửng: Theo bảng 6.3, TCXDVN 33-2006 - tra bảng nội suy, ta có lượng phèn nhơm cần thiết để keo tụ : Lp1= 42 (mg/l) Vậy liều lượng phèn nhơm tính tốn :Lp = 42 mg/l ( Vì nước mặt vừa đục ,vừa có màu Lp1 > Pp ) 5.1.3.2 Kiểm tra độ kiềm nước theo yêu cầu keo tụ Liều lượng chất kiềm tính theo cơng thức: (theo cơng thức 6-2 mục 6.15 TCVN 33-2006) : DK K ( PP e k 1) (mg/l) Trong đó: DK : Liều lượng hố chất để kiềm hoá (mg/l) e: Đương lượng phèn (không chứa nước) Đối với Al2(SO4)3, e=57(mgđl/l) PP: Liều lượng phèn cho vào nước (phèn tinh khiết- mg/l) K: Đương lượng gam chất kiềm hóa Đối với vôi (theo CaO)→K=28 k: Độ kiềm ban đầu nguồn nước k=1,8 (mgđl/l) Vậy : Dk = 28.( 4257 – 1.8 + 1) = -1.768 < DK có giá trị âm (< ) nghĩa độ kiềm tự nhiên nước đủ đảm bảo cho q trình thủy phân phèn Vậy ta khơng cần kiềm hóa nước 5.1.3.3 Xác định lượng clo hóa sơ Ta phải Clo hóa sơ hai trường hợp sau : - [O2]0 > 0,5 × [Fe2+] + - Nước nguồn NO2-, NH3+ nhỏ Do [O2] = 2.4(mg/l) < 0,15×[Fe2+] + = 0,15×0,1 + = 3,015(mg/l) Nên điều kiện khơng u cầu phải Clo hố sơ 5.1.4 Kiểm tra độ ổn định nước sau keo tụ phèn Sau cho phèn vào độ kiềm độ pH giảm, nên nước có khả có tính xâm thực Vì ta kiểm tra độ ổn định I nước theo công thức sau: I = pH0 - pHs Trong đó: I:Chỉ số ổn định nước pH0: Độ pH thực đo nước pHs: Độ pH nước trạng thái cân CaCO3 sau keo tụ 5.1.4.1 Độ kiềm nước sau pha phèn Ko = K - LP mgdl / l ep Trong đó: K – độ kiềm ban đầucủa nước ; K = 1,8 mgđl/l Lp-là liều lượng phèn đưa vào để keo tu Pp = 42 mg/l ep = 57(mg/l) Ko = 1.8 - 42 1.06 mgdl / l 57 5.1.4.2 Hàm lượng CO2 sau pha phèn Hàm lượng CO2 đươc xác dịnh : DP (CO2) = (CO2)0+ 44 eP Trong đó: (CO2)0: nồng độ CO2 nước nguồn trước pha phèn (mg/l) Dp: liều lượng phèn tính theo sản phẩm không ngậm nước (mg/l) ep = 57 (mg/l) CO2 = + 44 42 57 35.42 (mg/l) 5.1.4.3 Tổng hàm lượng muối hòa tan P* (mg/l) them lượng phèn nhôm Với: m Al2(SO4)3 = 42(mg/l) suy mAl3+=6,63 (mg) ; m(SO4)2-= 35,37 (mg) P= ∑ Me + Ae- + 1,4×[Fe2+] + 0,5×[HCO3-] + 0,13×[SiO32-] Trong đó: ∑ a+ = [Ca2+]+ [Mg 2+ ]+ [Mn2+]+ [NH4+ ]+[ Al3+] ∑ a+ = 14.4 + 4.8 + + 0.1+6.63= 29.93 (mg/l) ∑ b- = [Cl- ]+ [SO42-]+ [NO2- ]+ [NO3- ]+ [PO43- ] ∑ b- = 8.5+ 44.67+ 0+ 0.2+ 0.3= 53.67 (mg/l) Như vậy: P = 25.93+ 53.67+ 1.4×0.1+ 0.5×81.4+ 0.13×6= 121.2 (mg/l) Xác định pHs theo công thức pHs = f1(t0) - f2(Ca2+) - f3(K0) + f4(Pp) Trong đó: f1, f2, f3, f4 hàm số nhiệt độ, nồng độ Ca2+, độ kiềm, hàm lượng muối nước Hình 5.2 : Đồ thị để xác định pH nước bảo hòa Từ biểu đồ tính trị số pHs(H-6.1:TCXD 33-2006) ta tìm : Với t = 240C →f1 = 2.02 Với Ca2+ = 14.2 mg/l →f2 = 1.106 Với Ko* = 1.06 →f3 = 1,03 Với P = 121,22 mg/l →f4 = 8,734 Thay số ta tìm : pHS= 2,02 – 1,105 – 1,02 + 8,734 = 8,618 I= pHo - pHS =7,8– 8,618 = -0,829< Kết luận: Nước không ổn định, có hàm lượng CO2 lớn giá trị cân nước có tính xâm thực, cần phải xử lý độ ổn định nước vôi 5.1.4.4 Xác định liều lượng vơi đưa vào kiềm hóa sau keo tụ 100 DK ev DK *= CK (trong trường hợp : pH0 < 8,4 < pHs) Trong đó: DK K0 hệ số , tra theo đồ thị hình 6.5 TCVN 33- 2006, dựa vào pH* Mà pH* xác định dựa vào lượng CO2 tự có nước sau them phèn vào ,xác định theo biểu đồ Langlier Tổng hàm lượng muối: P =121,22 (mg/l) + toC nước nguồn toC =24 0C + Lượng CO2 tự 35,42 (mg/l) + Độ kiềm toàn phần Koi nước nguồn Ki0= 1.8 mgđl/ Tra biểu đồ ta xác định pH*=6.4 + Với pH*= 6.4 (tra hình 6-5 TCVN 33-2006) ta = 0,0078; = 0,78.) + DK = 0, 0078 0.78 0, 0078*0.78 1.06 0,84 (mg/l) + ev= 28 (mg/l) + CK= 80% độ tinh khiết kiềm sản phẩm kỉ thuật Vậy lượng vôi đưa vào để keo tụ: 100 Lv 0.8428 29.4(mg/ l) 80 5.1.5 Kiểm tra ổn định nước sau ổn định vôi Sau cho vôi vào pH sẻ tăng lên nên ta kiểm tra lại sử ổn định nước cơng thức sau I = pH0 - pHs Trong đó: I: Chỉ số ổn định nước pH0: Độ pH thực đo nước pHs: Độ pH nước trạng thái cân CaCO3 sau keo tụ 5.1.5.1 Xác định độ kiềm nước nước sau cho vôi vào Xác định độ kiềm nước sau keo tụ theo công thức: Kov = KoP LV eV Kov = 1.06 29,4 2,11 28 (mgđl/l) 5.1.5.2 Tổng hàm lượng muối hòa tan P* (mg/l) them lượng vôi CaO : Với: m CaO= 29,4(mg/l) suy mCa2+=N21 (mg) P= ∑ Me + Ae- + 1,4×[Fe2+] + 0,5×[HCO3-] + 0,13×[SiO32-] Trong ∑ a+ = [Ca2+]+ [Mg 2+ ]+ [Mn2+]+ [NH4+ ]+[ Al3+] ∑ a+ = 35,4 + 4,8 + + 0,1+6,63= 50.93(mg/l) ∑ b- = [Cl- ]+ [SO42-]+ [NO2- ]+ [NO3- ]+ [PO43- ∑ b- = 8.5 + 44.67 + + 0.2 + 0.3=53.67(mg/l) Như vậy: P = 50.93 + 53.67 + 1.4× 0.1 + 0.5× 81.4 + 0.3× 6= 142.22 (mg/l) 5.1.5.3 Kiểm tra độ ổn định nước Độ ổn định nước kiểm tra theo công thức: I = pHo - pHS Với pHs xác định theo công thức sau: pHs = f1(T0) - f2(Ca2+) - f3(K0) + f4(Pp)