PHƯƠNG PHÁP XỬ LÍ VÀ LỰA CHỌN DCCNXLN
Phương pháp xử lí nước
2.1.1.Phương pháp lắng : Là phương pháp làm giảm hàm lượng cặn lơ lửng trong nước nguồn, bằng các biện pháp sau:
Lắng trọng lực trong các bể lắng khi có hạt cặn tỉ trọng lớn hơn sẽ lắng xuống đáy bể
Lực li tâm sẽ tác dụng vào hạt cặn trong bể lắng li tâm và cylon thủy lực làm các hạt cặn lắng xuống
Lực đẩy nổi do các hạt khí dính bám vào các hạt cặn ở các bể tuyển nổi.
Lắng nước là giai đoạn là sạch sơ bộ trước khi đưa nươc vào bể lọc để hoàn thành quá trình làm trong nước Quá trình lắng xảy ra rất phức tạp, có thể tóm tắt là:
Lắng ở trạng thái động ( nước luôn chuyển động)
Các hạt cặn không tan không đồng nhất ( có hình dạn, kích thước khác nhau
Không ổn định ( luôn thay đổi)
Lắng ngang Để nghiên cứu quá trình lắng cặn ở bể lắng ngang, trước tiên xét chuyển động của các hạt cặn tự do trong điều kiện chảy tầng lí tưởng Lúc này quỹ đạo chuyển động của các hạt cặn tự do là tổng hợp của lực rơi tự do và lực đẩy của dòng nước theo phương năm ngang có dạng đường thẳng.
Trường hợp lắng nước có dùng chất keo tụ, quỹ đạo chuyển động của cac hạt cặn là những đường cong có bán kính cong nhỏ hơn so với trường hợp lắng không dùng chất keo tụ Càng xa điểm xuất phát, kích thước hạt càng tăng lên do quá trình va chạm, kết dính Do đó tốc độ lắng cũng tăng lên So với lắng không keo tụ, lắng có keo tụ có hiệu quả lắng co hơn nhiều.
Là loại nước chuyển động theo chiều ngang
Có kích thước hình chữ nhật, làm bằng bê tông cốt thép.
Sử dụng khi công suất lớn hơn 300m 3 /ngàyđêm.
Cấu tạo bể lắng ngang: bộ phận phân phối nước vào bể; vùng lắng cặn; hệ thống thu nước đã lắng; hệ thống thu nước xã cặn.
Có 2 loại bể lắng ngang: bể lắng ngang thu nước ở cuối và bể lắng ngang thu nước đều trên bề mặt.
Là loại nước chuyển động theo phương thẳng đứng từ dưới lên trên, còn các hạt cặn rơi ngược chiều với chiều chuyển động của dòng nước từ trên xuống.
Khi xử lý nước không dùng chất keo tụ, các hạt keo có tốc độ rơi lớn hơn tốc độ dâng của dòng nước sẽ lắng xuống được Còn các hạt keo có tốc độ rơi nhỏ hơn hoặc bằng tốc độ dâng của dòng nước, sẽ chỉ lơ lửng hoặc bị cuốn theo dòng nước lên phía trên bể
Khi sử dụng nước có dùng chất keo tụ, tức là trong nước có các hạt cặn kết dính, thì ngoài các hạt cặn có tốc độ rơi bân đầu lớn hơn tốc độ rơi của dòng nước lắng xuống được, còn các hạt cặn khác cũng lắng xuống được.
Nguyên nhân là do quá trình các hạt cặn có tốc độ rơi nhỏ hơn tốc độ dòng nước bị đẩy lên trên, chúng đã kết dính lại với nhau và tăng dần kích thước, cho đến khi có tốc độ rơi lớn hơn tốc độ chuyển động của dòng nước sẽ rơi xuống Như vậy lắng keo tụ trong bể lắng đứng có hiệu quả lắng cao hơn nhiều so với lắng tự nhiên.
Bể lắng trong có lớp cặn lơ lửng
Nước cần xử lí sau khi đã trộn đều với chất phản ứng ở bể trộn ( không qua bể phản ứng) đi theo đường ống dẫn nước vào, qua hệ thống phân phối với tốc độ thích hợp vào ngăn lắng
Khi đi qua lớp cặn ở trạng thái lơ lửng, các hạt cặn tự nhiên có trong nước sẽ va chạm và kết dính với các hạt cặn lơ lửng và được giữ lại Kết quả nước được làm trong.
Thông thường ở lắng trong, tầng cặn lơ lửng gồm 2 ngăn: ngăn lắng và ngăn chứa nén cặn Lớp nước ở phía trên tầng cặn lơ lửng gọi là tầng bảo vệ Nếu không có tầng bảo vệ, lớp cặn lơ lửng sẽ bị cuốn theo dòng nước qua máng tràn làm giảm hiệu quả lắng cặn
Mặc khác để bể lắng trong làm việc được tốt, nước đưa vào bể phải có lưu lượng và nhiệt độ ổn định
Ngoài ra nước trước khi đưa vào bể lắng trong phải qua ngăn tách khí Nếu không trong quá trình chuyển động từ dưới lên trên, các bọt khí sẽ kéo theo các hạt cặn tràn vào máng thu nước trong làm giảm chất lượng nước sau lắng.
Bể lắng trong có ưu điểm là không cần xây dựng bể phản ứng, bởi vì quá trình phản ứng và tạo bông kết tủa xảy ra trong điều kiện keo tụ tiếp xúc, ngay trong lớp cặn lơ lửng của bể lắng
Hiệu quả xử lý cao hơn các bể lắng khác và tốn diện tích xây dựng hơn. Nhưng bể lắng trong có kết cấu phức tạp, chế độ quản lí chặc chẽ, đòi hỏi công trình làm việc liên tục suốt ngày đêm và rất nhạy cảm với dao động lưu lượng và nhiệt độ của nước.
Bể lắng trong chỉ sử dụng cho các trạm xử lý có công suất đến 3000 m 3 /ngàyđêm
Nước cần xử lí theo ống trung tâm vào giữa ngăn phân phối , rồi được phân phối vào vùng lắng Trong vùng lắng nước chuyển động chậm dần từ tâm bể ra ngoài. Ở đây cặn được lắng xuống đáy, nước trong thì được thu vào máng vòng và theo đường ống sang bể lọc.
Bể lắng li tâm có dạng hình tròn, đường kính có thể tư 5m trở lên Bể lắng li tâm thường được sử dụng sơ lắng các nguồn nước có hàm lượng cặn cao ( lớn hơn
2000mg/l) với công suất lớn hơn howcj bằng 30.000 m 3 /ngàyđêm và có hoặc không dùng chất keo tụ.
CHẤT LƯỢNG NƯỚC NGUỒN VÀ SO SÁNH TCVN VÀ TCXD
STT Thông số Đơn vị Giá trị TCXD
- So sánh các chỉ tiêu với tiêu chuẩn chất lượng nước cấp cho ăn uống và sinh hoạt(QCVN 02:2009/BYT), ta thấy các chỉ tiêu như hàm lượng cặn, độ đục, độ màu, và hàm lượng vi sinh vật ( Coliform ) cần được xử lý.
- Hàm lượng cặn và độ màu lớn hơn chỉ tiêu chất lượng nước cấp cho sinh hoạt nên phải làm trong nước và khử trùng (sử dụng keo tụ bằng phèn và khử trùng băng clo)
- Có thể dùng phèn nhôm Al2(SO4)3 để keo tụ các cặn lơ lửng vì khi sử dụng phèn sắt phản ứng trong nước sinh ra khí HCl là khí độc, khó khăn cho công tác hòa trộn và quản lý, yêu cầu kỹ thuật chô công tác hòa trộn phèn cao Phèn sắt II (FeSO4) gây khó khăn và tốn kém trong quản lý vì phải kiềm hóa nước để đưa pH >8 mới đảm bảo điều kiện oxy hóa sắt hóa trị II thành hóa trị III bằng oxy của không khí Phèn FeCl3 khi cho vào nước tạo ra Fe(OH)2 chỉ keo tụ khi pH>9-9.5, trong khi đó Fe(OH)3 keo tụ ở pH>3,5 vì thế lại phải tiếp tục oxy hóa sắt hóa trị II thành sắt hóa trị III → tốn kém Còn việc sử dụng phèn nhôm
Al2(SO4)3 hiệu quả keo tụ cao ở ngưỡng pH rộng từ 5,5 -7,5 Giá thành sản suất phèn nhôm rẻ hơn phèn sắt.
- Hàm lượng sắt nhỏ hàm lượng cặn rất lớn nên sơ đồ công nghệ phải lựa chọn đảm bảo yêu cầu loại bỏ cặn là chủ yếu ngoài ra còn loại bỏ sắt và một số chi tiết khác.
- Trong quá trình xử lý hàm lượng cặn và độ đục của xử lý nước mặt sẽ xử lý được hàm lường Fe 2+ có trong nguồn nước.
- Vi để tiêu diệt hết vi khuẩn gây bệnh và khử trùng đường ống ta phải có khâu khử trùng bằng Clo.
Như vậy : Sơ đồ công nghệ xử lý nước được lựa chọn cần phải đảm bảo yêu cầu xử lý hàm lượng cặn , độ màu, độ đục và khử trùng.
ĐỀ XUẤT DÂY CHUYỀN CÔNG NGHỆ
Căn cứ vào chất lượng nước nguồn, có thể đưa ra 2 phương án lựa chọn sơ đồ dây chuyền công nghệ cho việc thiết kế trạm xử lý nước như sau:
Bể trộn đứng Bể phản ứng có lớp cặn
Bể chứa nước sạch Bể lọc nhanh Bể lắng ngang
Bể phản ứng có vách ngăn
Sân phơi bùn Lắng rửa lọc
Phân tích ưu nhược điểm: 2 phương án
Phương án 1 Phương án 2 Ưu điểm
Bể phản ứng có lớp cặn lơ lửng : được chia thành nhiều ngăn dọc, đáy có tiết diện hình phễu với các vách ngăn ngang, nhằm mục đích tạo dòng nước đi lên đều, để giữ cho lớp cặn lơ lửng được ổn định
- cấu tạo đơn giản, không cần máy móc cơ khí, không tốn chiều cao xây dựng
-Được sử dụng trong các trạm xử lí có công suất >3000 m 3 /ngày đêm đối với trường hợp xử lí nước có dùng phèn
-Bể lắng ngang thu nước đều trên bề mặt thường kết hợp với bể phản ứng có lớp cặn lơ lửng.
Bể phản ứng vách ngăn
Nguyên lí cấu tạo cơ bản của bể là dùng các vách ngăn để tạo ra sự đổi chiều liên tục của dòng nước Bể có ưu điểm là đơn giản trong xây dựng và quản lí vận hành
-Bể lắng dùng lực ly tâm tác dụng lên hạt cặn, tốc độ chuyển động của các hạt cặn theo hướng từ tâm quay ra ngoài sẽ lớn hơn rất nhiều so với vận tốc lắng tự do của hạt cặn trong khối nước tĩnh, do đó các hạt cặn có thể tách ra khỏi nước bằng các thiết bị ly tâm hay xiclon thủy lực.
-có hiệu quả lắng cao
-Bể phản ứng vách ngăn khối lượng xây dựng lớn do có nhiều vách ngăn và bể phải có đủ chiều cao để thoả mãn tổn thất áp lực trong toàn bể.
-Bể lắng ly tâm cấu tạo phức tạp, quản lý khó khăn
=> Trên cơ sở so sánh trên ta chọn sơ đồ công nghệ dùng bể phản ứng có lớp cặn lơ lửng và bể lắng ngang để đơn giản trong quá trình vận hành nhưng hiệu quả xử lý của 2 công nghệ tương đương nhau Vì vậy chọn phương án 1.
3.2.2 THUYẾT MINH SƠ ĐỒ CÔNG NGHỆ
- Nước được bơm lên trạm bơm cấp 1, đi qua song chắn rác để cản lại những vật trôi nổi trong nước Sau đó nước được bơm lên bể trộn đứng.
- Tại bể trộn nước sẽ tiếp xúc với hóa chất phèn để tạo kết tủa Nhờ có bể trộn mà hóa chất được phân phối nhanh và đều trong nước, nhằm đạt hiệu quả xử lý cao nhất.
- Sau khi nước được tạo bông cặn ở bể trộn sẽ được dẫn đến bể phản ứng Tại đây các bông cặn tạo thành các bông cặn lớn hơn Sau đó các bông cặn sẽ được lắng ở bể lắng ngang
- Tiếp theo nước được đưa vào bể lọc nhanh Những hạt cặn còn sót lại sau quá trình lắng sẽ được giữ lại trong lớp vật liệu lọc, còn nước sẽ được đưa sang các công trình xử lý tiếp theo.
- Nước rửa lọc được đưa vào bể lắng nước rửa lọc, tại đây các cặn lắng được lắng và đưa sang bể nén bùn, phần nước được đưa vào hệ thống thoát nước chung của khu vực.
- Nước sau khi làm sạch cặn lắng thì được khử trùng bằng clo để làm tiêu diệt vi khuẩn và vi trùng trước khi đưa vào sử dụng.
- Sau khi khử trùng nước được đưa vào bể chứa Sau đó nước được cung cấp ra mạng lưới sử dụng nước qua trạm bơm cấp 2 để đáp ứng nhu cầu của người dân.
Tính Toán Các Công Trình Đơn Vị
Lưới chắn rác
Đầu họng thu đặt lưới chắn rác để loại trừ vật nổi có kích thước lớn , có đường kính từ 1-2mm , mắt lưới 5mm x 5mm
Diện tích lưới chắn rác được tính theo công thức :
Q : lưu lượng tính toán (m³/s) , với công suất là 20000 m³/ngđ = 0,23 m³/s
: vận tốc nước chảy qua lưới chắn rác :0,2-0,4 m/s (theo TCXD 33-2006 ) Ta chọn V = 0,4 m/s
: hệ số co hẹp của dây thép , được tính theo công thức :
Với a : kích thước mắt lưới = 5mm
C : đường kính dây thép đan lưới = 1,5 mm n: Số lượng cửa đặt lưới chắn rác , ta chọn n =2 dựa vào ngăn thu nước , mỗi ngăn bố trí 1 song chắn rác và 1 lưới chắn rác.
Vậy diện tích lưới chắn rác :
Gọi H là chiều cao , B là chiều rộng : B x H , chọn B = 0,9 , H =0,9
Bề dày của lưới chắn rác là : 100mm
Lưới chắn rác được đặt trước cửa thu nước vào và ngăn hút.
2.Song chắn rác a Song chắn rác
Song chắn rác được đặt ở đầu bể , bao gồm các thanh thép có tiết diện tròn đường kính d = 10mm đặt song song nhau tại cửa thu nước của bể thu, cách nhau một khoảng a= 40 - 50 mm, chọn 40mm 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 được xác định theo công thức:
+ Q: lưu lượng tính toán của công trình (m 3 /s) Q=0.23 (m 3 /s)
+ v: vận tốc nước chảy qua song chắn (m/s)
Theo TCVN 33-06 vận tốc này nên lấy trong khoảng 0.2÷0.4 m/s Khi sông nước đục và thu nước dùng ống tự chảy nên chọn vận tốc này nhỏ Chọn v 0.4m/s
+ K1: Hệ số co hẹp do các thanh thép, tính theo công thức: a d
+ a: Khoảng cách giữa các thanh thép chọn a = 40mm
+ d: Đường kính thanh thép Chọn d= 10
+ K2: Hệ số co hẹp do rác bám vào song Thường lấy K2 = 1.25
+ K3: Hệ số kể đến ảnh hưởng hình dạng của thanh thép, tiết diện tròn lấy K3 1.1; tiết diện hcn lấy K3 = 1.25
b Tổn thất cục bộ trong song chắn rác g k h sc v
Trong đó: ξ: Hệ số tổn thất cục bộ qua song chắn được xác định bởi công thức :
Chọn 1 bể thu, 1 song chắn rác, diện tích song chắn rác = 0,5 (m 2 )
Kích thước song chắn rác:
Chọn chiều cao song chắn rác có H = 0.9 m
Bảng: Các kích thước thiết kế song chắn rác
2.Tính toán ngăn thu, ngăn hút
Trong ngăn thu bố trí song chắn rác, thang 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. a Tính toán ngăn thu.
Chiều rộng ngăn thu xác định theo công thức:
B : chiều rộng song chắn rác, B = 0,54 m. e : khoảng cách từ mép song đến tường bể thu, lấy e = 0.1 m.
=> Bt = 0,54 + 2x0,15 = 0.84 (m) => Chọn Bt = 1 (m) Chọn chiều dài bể thu Lt= 2.5m. b Tính toán ngăn hút.
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 = 1.3Dh
Dh: đường kính ống hút
Thông số Số lượng Đơn vị
Số lượng ngăn thu n 02 Ngăn
Diện tích song chắn rác 1.48 m 2
Tiêu chuẩn: Dh = 300÷800; vh = 0.8÷1.5 m/s (TCXD 33-2006) Chọn Dh = 550mm, ống thép tương ứng ta có:
=> Df = 1.3 x 0.55 = 0.715m Chọn đường kính phễu Df = 0.72 m.
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 các kích thước thiết kế ngăn thu – ngăn hút
Thông số Số lượng Đơn vị Ngăn thu Ngăn hút
3.XÁC ĐỊNH LIỀU LƯỢNG HÓA CHẤT ĐƯA VÀO.
1.Liều lượng phèn keo tụ.
Do nước vừa có độ đục vừa có độ màu nên theo Bộ xây dựng (2006) TCXDVN 33:2006 tính toàn liều lượng phèn thêm vào theo các phương án dưới đây.
2 Tính lưu lượng phèn nhôm để xử lý độ màu:
- Loại phèn sử dụng là phèn nhôm Al2(SO4)3 khô Đưa phèn vào để xử lý độ màu:
Liều lượng phèn để xử lý độ màu của nước đươc xác định theo độ màu M:
Trong đó: Lp : là hàm lượng phèn tính theo sản phẩm không chứa nước (mg/ l)
M : là độ màu của nguồn nước tính theo thang độ màu Pt- Co
3 Liều lượng phèn để xử lý hàm lượng cặn là:
Từ hàm lương cặn Cmax 0 mg/l tra bảng 6.3 của TCVN 33.2006 (theo TCVN 33- 2006 ta được LP2= (3040) ta lấy Lp= 35 mg/l
So sánh 2 giá trị theo hai cách xác định trên, chọn giá trị lớn hơn nên
Tính toán bệ trộn phèn, bể tiêu thụ phèn
Tính toán dựa trên các thông số sau:
- Độ màu: 20 TCU – nước nhiều màu (theo TCXD 33:2006)
- Hàm lượng cặn (TS): 200 mg/l - nước đục ( theo TCXD 33:2006)
Hàm lượng cặn của nước mặt là 200 mg/l, chọn liều lượng phèn cần để khử độ đục là 30mg/l (theo TCXD 33-2006) Độ màu của nước là 40 ta có liều lượng phèn cần để khử độ màu là:
So sánh hàm lượng phèn cần để khử độ đục và hàm lượng phèn cần để khử độ màu thì ta chọn hàm lượng phèn là PAl = 30 mg/l.
Có nhiệm vụ hòa tan phèn cục và lắng cặn bẩn Nồng độ dung dịch phèn trong bể thường cao nhưng không được vượt quá nồng độ bão hòa. Để hòa tan phèn và trộn đều trong bể có thể dùng không khí nén , máy khuấy hoặc bơm tuần hoàn Ta thường dùng không khí nén vì phương pháp này đơn giản , dễ lắp đặt và vận hành
Bể hòa trộn được xây dựng bằng bê tông cốt thép , bể phải được thiết kế với tường đáy nghiêng một góc 45º so với mặt phẳng nằm ngang.
Quá trình hòa tan phèn kéo dài từ 2-3 giờ , sau đó tắt khí nén để dung dịch phèn lắng trong 2-3 giờ nữa rồi mới đưa sang bể tiêu thụ.
Dung tích bể trộn phèn:
- Q: Lưu lượng nước xử lý (m 3 /h) Q = 20000 m 3 /ngđ = 833.33 m 3 /h
- PAl: Liều lượng hoá chất dự tính cho vào nước (g/m 3 )
- n: Số giờ giữa 2 lần hoà tan , chọn n = 12 h (6,19 ,trang 34 TCVN 33:2006)
- b1: 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 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 0 , bề rộng đáy a = 0.2m Đáy bể đặt ống xả cặn D = 150mm.
- Chiều cao phần hình trụ:
- Chiều cao phần hình chóp:
- Chiều cao dự trữ : Hdt = 0,3m (qui phạm 0,3 – 0,4m ).
- Tổng chiều cao bể hòa tan : H = Ht + Hdt + Hch = 2,5 + 0,3 + 1 = 3,8 (m).
- Thể tích xây dựng của bể:
Bảng :Các thông số thiết kế bể hòa tan
STT Thông số Đơn vị Kích thước
Có nhiệm vụ pha loãng dung dịch phèn đưa từ bể hòa trộn sang đến nồng độ cho phép Theo TCVN 33:2006 nồng độ phèn trong bể tiêu thụ lấy bằng 4- 10% tính theo sản phẩm không ngậm nước Ta thường chọn 5%. Để hòa trộn đều dung dịch phèn trong bể tiêu thụ cũng dùng không khí nén hoặc máy khuấy Ta chọn phương pháp dùng không khí nén với cường độ sục khí trong bể tiêu thụ là 3-5 L/sm².
Bể tiêu thụ cũng được thiết kế như bể hòa trộn phèn nhưng không cần có ghi đỡ phèn cục.
Bể tiêu thụ thông thường được đặt ở gần bể trộn.
Dung tích bể tiêu thụ :
- W1 : Dung tích bể hòa trộn Wt = 3,9 m³.
- b1 : Nồng độ dung dịch phèn trong thùng hòa tan (%) (qui phạm 10 – 17%). Chọn b1 = 10% tính theo sản phẩm không ngậm nước.
- b2 : 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 W W1 3,9 (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 0 , bề rộng đáy a = 0,2m. Đáy bể đặt ống xả cặn D = 150mm.;
- Chiều cao phần hình trụ:
- Chiều cao phần hình chóp :
- Chiều cao dự trữ : Hdt = 0.3m (qui phạm 0.3 – 0.4m)
- Tổng chiều cao bể tiêu thụ: H = Ht + Hdt + Hch = 5 + 0.3 + 1 = 6,3(m).
- Thể tích xây dựng của bể: m 3
Bảng: Các thông số thiết kế bể tiêu thụ phèn :
STT Thông số Đơn vị Kích thước
Vôi được dùng để kiềm hóa nước , làm mềm nước hoặc ổn định nước Vôi cho vào nước ở dạng vôi sữa hoặc vôi bão hòa.
Liều lượng vôi để kiềm hóa.
Chọn hóa chất dùng để kiềm hóa là CaO
Sử dụng thiết bị pha trộn vôi là bể trộn đứng (Theo điều 6.52 - TCXD 33:2006)
Tính toán bể hòa trộn vôi.
Lượng vôi cần để kiềm hóa được tính theo công thức sau mg/l (theo TCXD 33:2006Trong đó:
+ Pp là hàm lượng phèn cần thiết dùng để keo tụ (mg/l) 0
+ K là 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 là độ kiềm của nước = 0,6(mgđ/l)
Dung tích bể hòa trộn vôi
- Q: Lưu lượng nước xử lý (m 3 /h) ( Q = 20000 m 3 /ngđ = 833,33 m 3 /h)
- PCaO: 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: từ 10-50.000 m 3 /ngày; n 8 - 12giờ , chọn n =8 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
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 0 , bề rộng đáy a = 0,2m. Đáy bể đặt ống xả cặn D = 150mm
Chiều cao phần hình trụ:
Chiều cao phần hình chóp:
Chiều cao dự trữ: Hdt = 0,3m (qui phạm 0,3 – 0,4m ).
Tổng chiều cao bể hòa tan: H = Ht + Hdt + Hch = 2 + 0,3 + 1 = 3,3 (m).
Thể tích xây dựng của bể:
Bảng :Các thông số thiết kế bể hòa trộn
STT Thông số Đơn vị Kích thước
Dung tích bể tiêu thụ m 3 (6.19 trang 34 TCXD 33- 2006 )
- Wh: Dung tích bể hòa trộn Wh = 12 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 3 bể, mỗi bể có dung tích
- 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 0 , bề rộng đáy a = 0,2m.
- Đáy bể đặt ống xả cặn D = 150mm.
Chiều cao phần hình trụ:
Chiều cao phần hình chóp:
Chiều cao dự trữ: Hdt = 0,3m (qui phạm 0,3 – 0,4m ).
Tổng chiều cao bể tiêu thụ : H = Ht + Hdt + Hch = 3 + 0.3 + 1 = 4,3(m).
Thể tích xây dựng của bể:
Bảng: Các thông số thiết kế bể tiêu thụ vôi:
(chiều cao bảo vệ là 0,3m)
STT Thông số Đơn vị Kích thước
BỂ TRỘN ĐỨNG. a Sơ đồ cấu tạo bể trộn đứng thu nước bằng máng.
2-Ống đưa nước sang bể phản ứng
5- Ống xả. ĐỀ CƯƠNG ĐỒ ÁN CÔNG NGHỆ XỬ LÝ NƯỚC CẤP b Thông số tính toán
- Công suất trạm xử lý là 20.000 m 3 /ngđ = 833,33(m 3 /h) = 231,4(l/s) 0,2314(m 3 /s)
- Thời gian lưu nước lại trong bể, t = 2 phút
- Thể tích bể trộn đứng là:
Ta chọn 2 bể trộn hoạt động đồng thời, dung tích mỗi bể là:W = 14 (m 3 ). Đường kính ống dẫn nước vào bể:
Lưu lượng nước vào mỗi bể: Q1 = Q/2 = 833,33/2 A6,6 m 3 /h = 0.25 m 3 /s.
Chọn đường kính dẫn nước vào bể d@0 mm => vận tốc nước chảy trong ống: m/s
Theo TCXDVN 33-2006 quy định vận tốc trong ống dẫn vào bể là v = 1 1.5 (m/s)
Diện tích đáy nhỏ là:
Chọn mặt bằng đáy bể có dạng hình vuông Chọn đường kính ngoài của ống dẫn là cạnh của đáy nhỏ: bđ = 0.4 (m)
Diện tích đáy nhỏ: fd = bd 2 = 0.4 2 = 0.16 m 2
+ Q1: là lưu lượng nước vào 1 bể, Q1 = 0.25 m 3 /s
+ Vd: vận tốc nước dâng Vd = 0.025 m/s
Chọn mặt bằng phần trên của bể trộn dạng hình vuông
Chiều cao phần hình chóp
Dung tích hình chóp phía dưới
Dung tích hình hộp bên trên
Chiều cao phần trên hình hộp
Chiều cao toàn phần hay xây dựng của bể
Hxd = hd + h2 + hbv = 1,5 + 3,4 + 0.4 = 5.3(m) chọn Hxd = 5.3(m) hbv: chiều cao mực trước mặt nước đến đáy nắp của bể, chiều cao bảo vệ lấy hbv = 0,3 m)
Bảng các kích thước bể trộn đứng
Thông số Số lượng Đơn vị Phần trên Phần dưới
Chiều cao toàn phần(Hxd) 5,3 m
Ta sử dụng loại bể lắng ngang thu nước bề mặt với hệ thống xả cặn bằng thủy lực.Hàm lượng cặn sau khi đưa hóa chất vào Cmax = 80(mg/l)
Vận tốc trung bình của dòng nước trong bể vtb = 9 (mm/s) (6.72 TCXD 33 – 2006 ta có vtb = 9÷12 mm/s đối với nước đục) a Kích thước vùng lắng.
Tổng diện tích mặt bằng của bể lắng ngang
- Q: lưu lượng nước đưa vào bể lắng (Q3,33 m 3 /h)
- : hệ số sử dụng thể tích của bể lắng lấy bằng 1.3 (6.71 TCXD 33 – 2006)
- Tốc độ rơi của cặn ở trong bể lắng (mm/s) Với nước đục xử lý bằng phèn
Chọn số bể lắng ngang N = 6 bể
Chọn chiều cao vùng lắng H = 3(m) (6.72 TCXD 33 – 2006: H = 3-4m)
- Chiều dài hiệu dụng của bể:
- Chiều dài tổng cộng của bể:
Kiểm tra ảnh hưởng của dòng chảy rối
Nước chảy tầng => lắng tốt
- Q1: Lưu lượng mỗi bể lắng Q1 = 833,33/ 6 = 139 m 3 /h 0.04m 3 /s
- : Độ nhớt động học của nước.
Nhiệt độ của nước nguồn t = 20 o C => = 1.003 x 10 -6 m 2 /s b Tính toán vùng nén chứa cặn.
Thiết kế hệ thống xả cặn của bể lắng bằng phương pháp thuỷ lực, với thời gian làm việc giữa 2 lần xả không lớn hơn 6h (6.73 TCXD 33 – 2006)
Thể tích vùng chứa nén cặn của 1 bể lắng
- T: Thời gian làm việc giữa hai lần xả cặn, chọn T = 6h.
- m: Hàm lượng cặn còn lại trong nước sau khi lắng, m = 10 mg/l.
- δ: Nồng độ trung bình của cặn đã nén chặt, δ= 12000 g/m 3 (Bảng 6.8 TCXD
- c: Hàm lượng cặn trong nước đưa vào bể lắng, c tính theo công thức: c = Cn + KxP + 0.25M + V (mg/l) (6.68 TCXD 33 – 2006)
+ Cn: Hàm lượng cặn ở nước nguồn Cn = 200 mg/l + P: Liều lượng phèn tính theo sản phẩm không chứa nước P = 50 mg/l + K: Hệ số với phèn sạch K =0.5
+ M: Độ màu của nước M = 20 mg/l + V: Liệu lượng vôi cho vào nước V = 70.5 mg/l
• Diện tích mặt bằng một bể lắng là fb = F/N= 501,5/6 = 83,5 (m 2 ) chọn fb= 84 (m²)
• Chiều cao trung bình của bể lắng:
• Chiều cao xây dựng của bể
Chiều cao bảo vệ (0,3 – 0,5m) => Hbv = 0.5m
Hệ thống xả cặn làm bằng ống đục lỗ và đặt dọc theo trục mỗi bể, thời gian xả cặn quy định t = 8 – 10 phút lấy t= 10 phút Tốc độ nước chảy ở cuối máng không nhỏ hơn 1m/s.
Lưu lượng cặn ở một bể m 3 /s Đường kính ống xã cặn của 1 bể
chọn D%0mm ; Tốc độ nước chảy trong ống v = 1.2 m/s c tính toán vách ngăn phân phối. Để phân phối đều trên toàn bộ diện tích mặt cắt ngang của bể lắng cần đặt các vách ngăn có lỗ ở đầu bể, cách tường 1m (qui chuẩn: 1÷2 m) Vận tốc nước qua lỗ vách ngăn v lấy bằng 0,5 m/s Đoạn dưới của vách ngăn trong phạm vi chiều cao 0.3 – 0.5 m kể từ mặt trên của vùng chứa nén cặn không cần phải khoan lỗ
Diện tích công tác của vách ngăn phân phối được tính theo công thức:
- B: Chiều rộng mỗi ngăn của bể lắng, m B = 4.5 m.
- a: Khoảng cách từ hàng lỗ cuối cùng của vách ngăn phân phối đến, mặt trên của vùng nén chứa cặn, m Chọn a = 0,5 m (6.77 TCXD 33 – 2006)
Số lỗ phân phối trên vách ngăn:
- Q1: Lưu lượng mỗi bể lắng Q1 = 833,33/ 6 = 139 m 3 /h 0.04 m 3 /s
- v: Vận tốc nước qua lỗ vách ngăn v lấy bằng 0,5 m/s.
- Sl: Diện tích lỗ phân phối Các lỗ trên tấm phân phối được thiết kế hình vuông có diện tích như nhau và nghiêng về phía trên một góc 25 0 Cạnh của 1 lỗ d 0,05 m (qui phạm: d = 0,05 – 0,15 m)
Với 32 lỗ phân phối trên vách ngăn thành 16 cột 6 hàng.
Khoảng cách giữa 2 cột: a Tính toán hệ thống thu nước cuối bể.
Thiết kế hệ thống máng thu
• Chiều dài máng: L m Cứ mỗi ngăn bố trí 1 máng thu Vận tốc nước trong máng thu: vm = 0.6 m/s. (6.84 TCXD 33-2006 vm = 0.6-0.8 m/s )
• Tiết diện của máng thu:
Chiều rộng máng: Chọn bm = 0.4m
Chiều sâu máng: hm = Ft / bm= 0.06/0.4 = 0.15 m
Tốc độ nước chảy qua lỗ: vl = 1(m/s)
Diện tích lỗ trên một máng thu Đường kính lỗ chọn dl= 25mm ( TCXDVN 33-2006 dl 25mm ) =>
Số lỗ trên máng : n = = 80 lỗ
Mỗi bên bố trí n = 40 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 = = 0.1m.
Mép trên của máng, cao hơn mức nước cao nhất trong bể 0.1m. Đường kính ống dẫn nước từ mỗi bể lắng sang bể lọc
Lưu lượng của một bể Ql = 0.04 m 3 /s.
Vận tốc nước chảy trong ống: v = 1m/s
Chọn đường kính dẫn nước vào bể D = 400mm
Bảng các kích thước thiết kế bể lắng ngang
Thông số Số lượng Đơn vị
5 BỂ PHẢN ỨNG CÓ LỚP CẶN LƠ LỬNG.
Công suất trạm xử lý Q = 20000 m 3 /ngđ = 833,33(m 3 /h) = 0.23(m 3 /s)
Bể lắng ngang thu nước bề mặt hợp khối cùng bể phản ứng được chia làm 6 bể,
N = 6 Bề rộng bể phản ứng bằng chiều rộng của bể lắng B = 4.5 (m)
Diện tích mặt bằng của bể phản ứng
- v: vận tốc đi lên của dòng nước trong bể phản ứng ở phần trên, với hàm lượng cặn 200mg/l v = 0,8(mm/s) = 0.0008(m/s) (theo bảng 6.10 TCXD 33 –
- Q: công suất trạm xử lý
Lấy chiều rộng bể phản ứng bằng chiều rộng bể lắng B = 4.5 (m)
Chiều dài của bể phản ứng:
Thể tích bể phản ứng với thời gian lưu nước trong bể t: thời gian phản ứng t = 20 phút
Chiều cao tổng cộng của bể phản ứng
Trong bể phản ứng đặt 3 tấm chắn hướng dòng
Khoảng cách giữa các tấm chắn Đáy bể phản ứng đặt ống khoan lỗ để phân phối nước Mỗi bể đặt 2 ống Tốc độ nước chảy trong ống theo TCXDVN 33 – 2006 v = 0.5 – 0.6(m/s) Lấy v = 0.6(m/s).
Tiết diện ống nhánh phân phối nước vào 1 bể
Trên các ống nhánh đục lỗ phân phối nước Đường kính lỗ chọn dl= 25mm (TCXDVN 33-2006 dl 25mm ) => f l 0.0005 (m 2 )
Tốc độ nước chảy qua lỗ: vl = 1(m/s)
Diện tích lỗ trên một ống nhánh phân phối
Số lỗ trên mỗi ống nhánh:
Mỗi bên ống bố trí n = 19 lỗ Hướng tâm lỗ tạo góc 45 0 so với phương thẳng đứng.
Bảng các kích thước thiết kế bể phản ứng
Thông số Số lượng Đơn vị
Tính toán với 2 chế độ làm việc là bình thường và tăng cường.
Nguyên tắc làm việc 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.
