công nghệ xử lí nước cấp tính toán thiết kế hệ thống xử lý nước ngầm công suất 15000m3ngđ

CHƯƠNG 1: MỞ ĐẦU 1

1.1.Giới Thiệu Chung: 1

1.2 Mục Đích Và Yêu Cầu Thiết Kế Xử Lí Nước 1

1.2.4.1.Chỉ tiêu vật lý của nước: 3

CHƯƠNG 2 : PHƯƠNG PHÁP XỬ LÍ VÀ LỰA CHỌN DCCNXLN 9

2.1.Phương pháp xử lí nước : 9

3 Lựa chọn dây chuyền công nghệ 20

3.1.CHẤT LƯỢNG NƯỚC NGUỒN VÀ SO SÁNH TCVN VÀ TCXD 20

3.2ĐỀ XUẤT DÂY CHUYỀN CÔNG NGHỆ 21

3.2.2 THUYẾT MINH SƠ ĐỒ CÔNG NGHỆ 25

CHƯƠNG 3: TÍNH TOÁN CÁC CÔNG TRÌNH 26

3.8 BỂ CHỨA NƯỚC SẠCH 51

3.9 Trạm bơm cấp II: 53

3.10Tính toán sân phơi bùn 54

3.11 BỐ TRÍ MẶT BẰNG TRẠM XỬ LÝ NƯỚC CẤP 55

CHƯƠNG 4 KẾT LUẬN KIẾN NGHỊ 56

1 KẾT LUẬN 56

2.KIẾN NGHỊ 56

CHƯƠNG 1: MỞ ĐẦU1.1.Giới Thiệu Chung:

Hiện nay nhu cầu sử dụng nước ngày càng cao và không thể thiếu trong cuộc sống chúng

Nước tham gia tích cực vào các phản ứng lý , hóa , sự hình thành và tích lũy chất hữu cơlà dung môi của rất nhiều chất và đóng vai trò dẫn đường cho các muối đi vào cơ thể Nước dùng để phục vụ cho nhiều mục đích khác nhau nhằm tạo ra các sản phẩm pháttriển kinh tế , nâng cao đời sống vật chất và tinh thần của người dân.

Hệ thống cấp nước đang rất được nhà nước quan tâm , đang có kế hoạch phát triển lâu dàivà bền vững.

Đặc biệt là nguồn nước sông.

1.2 Mục Đích Và Yêu Cầu Thiết Kế Xử Lí Nước1.2.1 Mục Đích :

Để hoàn thành và nắm vững môn học “Xử lý nước cấp“,song song với việc học lý thuyếtở trên lớp ,sinh viên phải thực hiện đồ án “lựa chọn thiết kế dây chuyền công nghệ”.

Qua việc thiết kế đồ án sinh viên sẽ hiểu được kỹ hơn phần lý thuyết đã học đồng thờibiết vận dụng sáng tao lý thuyết và thực tế sản xuất Đồ án môn học bước đầu giúp chosinh viên làm quen và tôn trọng các tiêu chuẩn, quy phạm hiện hành của nhà nước trongthiết kế công trình.giúp sinh viên có kỹ năng và lựa chon dây chuyền công nghệ một cáchhợp lý trong việc xử lý nước cấp.

1.2.2 Yêu Cầu :

Công xuất : 15000 m3/ngđ

SttCác chỉ tiêuĐơn vịKêtquả

Cmaxxxxxx

Yêu cầu thiết kế trạm xử lý nước cấp theo yêu cầu sau:

- Lựa chọn sơ đồ dây chuyền công nghệ xử lý nước

- Tính toán các công trình trong dây chuyền công nghệ xử lý- Lựa chọn và bố trí mặt bằng trạm xử lý

- Bản vẽ yêu cầu thể hiện :

+ Một bản vẽ A1 thể hiện 2 phương án sơ đồ DCCN

+ Một bản vẽ A1 thể hiện sơ đồ cao trình công nghệ phương án chọn+ Một bản vẽ A1 thể hiện mặt bằng trạm xử lý tỷ lệ 1/200

+ Một bản vẽ A1 thể hiện chi tiết cấu tạo bể lắng , tỷ lệ 1/100 + Một bản vẽ A1 thể hiện chi tiết cấu tạo bể lọc , tỷ lệ 1/100

1.2.3.CƠ SỞ TÍNH TOÁN:

- Dựa vào kết quả phân tích hóa nước mẫu sông mà thấy giáo hướng dẫn cho để làm số

liệu cơ bản cho tính toán.

- Dựa vào các tiêu chuẩn, quy chuẩn Việt Nam đang thực thi để tính toán cho phù hợp

nhất cụ thể như TCXDVN 33:2006 , Quy chuẩn nước cấp cho sinh hoạt và ăn uốngQCVN 01:2009/BYT

- Dựa vào các thông tin tham khảo trên mạng internet, sách chuyên ngành cụ thể như “

Giáo trình Trịnh Xuân Lai ( 2004), Xử lý nước cấp cho sinh hoạt và công nghiệp,NXB Xây dựng, HN ” ; “ Giáo trình Nguyễn Thị Hồng (2003), Xử lý nước cấp, NXBXây dựng, HN ”

- So sánh ưu nhược điểm của các phương án từ đó phân tích lựa chọn ra phương án tối

ưu nhất đảm bảo hiệu quả kinh tế và kỹ thuật.

1.2.4 Tổng Quan Về Các Chỉ Tiêu Dùng Nước Và Quá Trình Xử Lý Nước1.2.4.1.Chỉ tiêu vật lý của nước:

 Nhiêt Độ : Nhiệt đô của nguồn phụ thuộc vào điều kiện môi trường và khí hậu.Nhiệt độ có ảnh hưởng trực tiếp đến quá trình xử lý nước Sự thay đổi của nướcphụ thuộc vào từng loại nguồn nước.Nước mặt dao động từ 4 – 40 độ C.

 Độ Màu : Độ màu của nước bị gây bởi các hợp chất hữu cơ , các chất keo sắt ,nước thải công nghiêp……Thường nước ao ,hồ có độ màu cao.

 Mùi Vị : Nước có mùi vị do trong nước có chất khí , các muối khoáng hòa tan , cácnước thảo công nghiệp chảy vào.Nước có mùi tanh , mùi móc, vị chua , vị đắng…  Độ đục : Nước có độ đục đặc trưng cho các tạp chất dạng hữu cơ hay vô cơ khônghòa tan hay keo có nguồn gốc khác nhau Nguyên nhân gây ra ô nhiễm nước mặtlà do sự tồn tại các loại bùn , axit silic…….các loại keo hữu cơ , vi sinh vật , phùdu có trong nước Độ đục được đo bằng máy so màu quang học dựa trên cơ sở sựthay đổi cường độ ánh sáng khi đi qua nước mẫu.Đơn vị là NTU.

 Hàm lượng cặn không tan : Được xác định bẳng cách lọc một đơn vị thể tích nướcnguồn qua giấy lọc rồi đem sấy khô ở nhiệt độ 105-110 độ C Hàm lượng cặn làmột trong những chỉ tiêu cơ bản để chọn biện pháp xử lý đối với nguồn nước mặt

1.2.4.2 Chỉ tiêu hóa học của nước :

 Độ PH : dựa theo tính chất của nước xác định các giá trị PH khác nhau, PH <7 nước có tính axit

 PH>7 nước có tính kiềm PH=7 nước có tính trung bình Độ Cứng : Có 3 loại độ cứng

 Độ cứng tạm thời Độ cứng vĩnh cữu

 Độ cứng toàn phần.Độ cứng toàn phần biểu thị tổng hàm lượng các muốicacbonat và bicacbonat của canxi và magie có trong nước Độ cứng toàn phần làtổng của hai loại độ cứng trên.Nước có độ cứng gây trở ngại cho sinh hoạt và sảnxuất

 Độ oxy hóa (mg/l O2 hay KmnO4): là lượng oxy cần thiết để oxy hóa các hợp chấthữu cơ có trong nước Độ oxy hóa của nước nguồn càng cao thì nước bị nhiễm bẩn vàchứa nhiều vi sinh trùng.

 Các hợp chất hữu cơ : Quá trình phân hủy các chất hữu cơ tạo ra amomiac ,nitric ,nitrat , trong tự nhiên , trong các chất thài , trong các nguồn phân bón mà conngười trực tiếp hay gián tiếp đưa vào nguồn nước.Do đó các hợp chất này thườngđược xem là chất chỉ thị để nhận biết mức độ nhiễm bẩn của nguồn nước.

 Khi nước bị nhiễm bẩn do phân bón hoặc nước thải trong nguồn chủ yếu làNH4 (nước nguy hiểm)

 Nước chứa chủ yếu NO2 thì nước đã bị ô nhiễm trong thời gian dài hơn(nước ítnguy hiểm hơn)

 Nước chủ yếu NO3 thì quá trình oxy hóa đã kết thúc(nước ít nguy hiểm)

 Các Hợp Chất Photpho: khi nguồn nước bị ô nhiễm bẩn bởi rác và hợp chấthữu cơ trong quá trình phân hủy , giải phóng ion PO4³¯ có thể tồn tại dướidạng HPO4³¯ ,H3PO4³¯,PO4³¯

 Hàm Lượng mangan : Mangan thường được gặp trong nước nguồn ở dạngmangan (II), nhưng với hàm lượng nhỏ hơn sắt rất nhiều Tuy vậy với hàmlượng mangan > 0,05 mg/l đã gây ra các tác hại cho việc sử dụng và vậnchuyển nước như sắt Công nghệ khử mangan thường kết hợp với khử sắt trongnước.

 Clorua : Clorua làm cho nươc có vị mặn Ion này thâm nhập vào nước qua sựhòa tan các muối khoáng hoặc bọ ảnh hưởng từ quá trình nhiễm mặn các tầngchứa nước ngầm hay ở đoạn sông gần biển Việc dùng nước có hàm lượngclorua cao có thể gây ra mắc bệnh về thận Ngoài ra, nước chứa nhiều clorua cótính xâm thực đối với bê tông.

1.2.5.Quá Trình Xử Lí Nước

Trong quá trình xử lí nước cấp , cần phải thực hiện các bước sau:

 Biện pháp cơ học : dùng trong các công trình làm sạch như: song chắn rác , lưới chắnrác, bể lắng , bể lọc

 Biện pháp hóa học : dùng hóa chất vào nước để xử lí nước như : dùng phèn làm chấtkeo tụ , dùng vôi kiềm hóa nước , cho clo vào để khử trùng

 Biện pháp lí học : dùng các tia vật lí để khử trùng nước như tia tử ngoại , sóng siêuâm

Trên thực tế để xử lí nguồn nước nào đó đạt hiệu quả kinh tế cao thì phải kết hợp cả baphương pháp trên.

1.2.5.1 Hồ chứa và lắng sơ bộ

Chức năng của hồ chứa và lắng sơ bộ nước mặt là tạo điều kiện thuận lợi cho khả năng tựlàm sạch : lắng bớt cặng lơ lửng , giảm lượng vi trùng do tác động của điều kiện môitrường , thực hiện các phản ứng oxy hóa do tác dụng của oxy hòa tan trong nước , và điều

hòa lưu lượng giữa dòng chảy từ nguồn vào và lưu lượng tiêu thụ do trạm bơm nước mặtbơm.

1.2.5.2 Song chắn rác và lưới chắn

Được đặt ở cửa dẫn nước vào công trình thu làm nhiệm vụ loại trừ vật nổi , vật trôi lơlửng trong dòng nước để bảo vệ các thiết bị và nâng cao hiệu quả lảm sạch của công trìnhxử lí.

1.2.5.3 Quá trình làm thoáng

Hòa tan oxy từ không khí vào nước để oxy hóa sắt , mangan có hóa trị (ÌÌ) thành sắt (ÌÌÌ)và thành mangan(ÌV) tạo thành các hợp chất Fe(OH)3 , Mn(OH)4 kết tủa để lắng và khóinước bắng quá trình lắng , lọc Ngoài ra quá trình làm thoáng còn làm tăng hàm lượngoxy hóa hòa tan trong nước để thực hiện dễ dàng các quá trình oxy hóa chất hữu cơ trongquá trình khử mùi , màu của nước

Có hai phương pháp làm thoáng:

 Đưa nước vào trong không khí : cho nước phun thành tia hay thành màng mỏngtrong không khí ở các dàn làm thoáng tự nhiên hay trong các thùng kín rồi thổikhông khí vào thùng như các giàn làm thoáng cưỡng bức.

 Đưa không khí vào trong nước : dẫn và phân phối không khí nén thành các bọtnhỏ theo dàn phân phối đặt ở đáy bể chứa nước , các bọt khí nổi lên , nước đượclàm thoáng.

 Trong kĩ thuật xử lí nước người ta thường áp dụng phương pháp đầu tiên.

1.2.5.4.Clo hóa sơ bộ

Là quá trình cho clo vào nước trong giai đoạn trước khi nước đi vào bể lắng và bể lọc ,tác dụng của quá trình này là:

 Kéo dài thời gian tiếp xúc để tiệt trùng khi nguồn nước bị ô nhiễm.

 Oxy hóa sắt hòa tan các chất ở dạng hợp chất hữu cơ , oxy hóa mangan hòa tanđể tạo thành các kết tủa tương ứng.

 Trung hòa amoniac thành cloramin có tính chất tiệt trùng kéo dài.

Ngoài ra clo hóa sơ bộ còn có tác dụng ngăn chặn sự phát triển rong rêu trong bể phảnứng tạo bông cặn và bể lắng

Quá trình khuấy trộn hóa chất

Mục đích là tạo ra điều kiện phân tán nhanh và đều hóa chất vào toàn bộ khối lượng nướccần xử lí vì phản ứng thủy phân tạo nhân keo tụ diễn ra rất nhanh ,nếu không trộn đều vàtrộn kéo dài thì sẽ không tạo ra được các nhân keo tụ đủ , chắc ,và đều trong thể tích nước, hiệu quả lắng sẽ kém và tiêu tốn hóa chất nhiều hơn.

Bảng số liệu :Chất lượng nước cấp sinh hoạt theo 01:2009 BYT

TTTên chỉ tiêuĐơn vị tínhGiới hạn tối đa

28 Borat và Axít boric mg/l 0.3

CHƯƠNG 2 : PHƯƠNG PHÁP XỬ LÍ VÀ LỰA CHỌN DCCNXLN2.1.Phương pháp xử lí nước :

2.1.1.Phương pháp lắng : Là phương pháp làm giảm hàm lượng cặn lơ lửng trong nướcnguồn, bằng các biện pháp sau:

 Lắng trọng lực trong các bể lắng khi có hạt cặn tỉ trọng lớn hơn sẽ lắng xuốngđáy bể

 Lực li tâm sẽ tác dụng vào hạt cặn trong bể lắng li tâm và cylon thủy lực làm cáchạt cặn lắng xuống

 Lực đẩy nổi do các hạt khí dính bám vào các hạt cặn ở các bể tuyển nổi.

 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 cáchạt cặn tự do trong điều kiện chảy tầng lí tưởng Lúc này quỹ đạo chuyển động của cáchạt cặn tự do là tổng hợp của lực rơi tự do và lực đẩy của dòng nước theo phương nămngang có dạng đường thẳng.

Trường hợp lắng nước có dùng chất keo tụ, quỹ đạo chuyển động của cac hạt cặn lànhững đường cong có bán kính cong nhỏ hơn so với trường hợp lắng không dùng chấtkeo tụ Càng xa điểm xuất phát, kích thước hạt càng tăng lên do quá trình va chạm, kếtdính Do đó tốc độ lắng cũng tăng lên So với lắng không keo tụ, lắng có keo tụ có hiệuquả lắng co hơn nhiều.

 Bể lắng ngang

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 300m3/ngàyđêm.

Cấu tạo bể lắng ngang: bộ phận phân phối nước vào bể; vùng lắng cặn; hệ thống thu nướcđã 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 đềutrên bề mặt.

Khi sử dụng nước có dùng chất keo tụ, tức là trong nước có các hạt cặn kết dính, thìngoài các hạt cặn có tốc độ rơi bân đầu lớn hơn tốc độ rơi của dòng nước lắng xuốngđược, 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 đẩylên trên, chúng đã kết dính lại với nhau và tăng dần kích thước, cho đến khi có tốc độ rơilớn hơn tốc độ chuyển động của dòng nước sẽ rơi xuống Như vậy lắng keo tụ trong bểlắng 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 ngănlắng

Khi đi qua lớp cặn ở trạng thái lơ lửng, các hạt cặn tự nhiên có trong nước sẽ va chạm vàkết 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 néncặn 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 nhiệtđộ ổn định

Ngoài ra nước trước khi đưa vào bể lắng trong phải qua ngăn tách khí Nếu không trongquá trình chuyển động từ dưới lên trên, các bọt khí sẽ kéo theo các hạt cặn tràn vào mángthu 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 ứngvà tạo bông kết tủa xảy ra trong điều kiện keo tụ tiếp xúc, ngay trong lớp cặn lơ lửng củabể lắng

Hiệu quả xử lý cao hơn các bể lắng khác và tốn diện tích xây dựng hơn Nhưng bể lắngtrong có kết cấu phức tạp, chế độ quản lí chặc chẽ, đòi hỏi công trình làm việc liên tụcsuốt 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 m3/ngàyđêm  Bể lắng li tâm

Nước cần xử lí theo ống trung tâm vào giữa ngăn phân phối , rồi được phân phối vàovùng 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 bểlọc.

Bể lắng li tâm có dạng hình tròn, đường kính có thể tư 5m trở lên Bể lắng li tâm thườngđược sử dụng sơ lắng các nguồn nước có hàm lượng cặn cao ( lớn hơn 2000mg/l) vớicông suất lớn hơn hoặc bằng 30.000 m3/ngàyđêm và có hoặc không dùng chất keo tụ.Bể lắng li tâm là loại trung gian giữ bể lắng ngang và bể lắng đứng Nước từ vùng lắngchuyển động từ trong ra ngoài và từ dưới lên trên So với một số kiểu bể lắng khác, bểlắng li tâm có một số ưu điểm sau: nhờ có thiết bị gạt bùn, nên đáy bể có độ dốc nhỏ hơnso với bể lắng đứng ( 5 ÷ 8%), do đó chiều cao công tác bể nhỏ (1,5 ÷ 3,5 m) nên thíchhợp xây dựng ở những khu vực có mực nước ngầm cao.

Bể vừa làm việc vừa xả cặn liên tục nên khi xả cặn bể vẫn làm việc bình thường Nhưngbể lắng li tâm có kết quả lắng cặn kém hơn so với các bể lắng khác do bể có đường kínhlớn, tốc độ dòng nước chuyển động chậm dần từ trong ra ngoài, ở vùng trong do tốc độlớn, cặn khó lắng đôi khi xuất hiện chuyển động khối.

Mặc khác nước trong chỉ có thể thu vào bằng hệ thống máng vong xung quanh bể nên thunước khó đều Ngoài ra hệ thống gạt bùn cấu tạo phức tạp và làm việc trong điều kiện ẩmướt nên chống bị hư hỏng.

2.2.2 Phương pháp lọc :

 Trong xử lí nước cấp cho sinh hoạt thì lọc là giai đoạn cuối cùng để làm trong nướctriệt để Hàm lượng cặn còn trong nước sau khi qua lọc phải đạt tiêu chuẩn cho phép(nhò hơn hoặc bằng 3mg/l)

 Phân loại bể lọc

 Theo đặc điểm vật liệu lọc chia ra:Vật liệu lọc dạng hạt

Lưới lọcMàng lọc Theo tốc độ:

Bể lọc chậm: có tốc độ lọc 1-0.5m/h

Bể lọc nhanh: vận tốc lọc 2-15m/hBể lọc cực nhanh: vận tốc lọc >25 m/h Theo chế độ làm việc:

Bể lọc trọng lực: hở, không ápBể lọc có áp lực: lọc kín

 Theo độ lớn của hạt vật liệu lọc chia ra:Bể lọc hạt bé : d<0,4mm

Bể lọc hạt trung bình : d<0,4-0,8mm Các loại bể lọc

 Bể lọc chậm

Nước từ máng phân phối di vào bể qua lớp cát lọc vận tốc rất nhỏ ( 0.1 - 0.5 m/h) Lớpcát lọc được đỏ trên lớp sỏi đỡ, dưới lớp sỏi đỡ là hệ thống thu nước đã lọc đưa sang bểchứa.

Bể lọc chậm có dạng hình chữ nhật hoặc vuông, bề rộng mỗi ngăn của bể không được lớnhơn 6m và bề dày không lớn hơn 60m.

Số bể lọc không được ít hơn 2

Bể lọc chậm có thể xây bằng gạch hoặc làm bằng bê tông cốt thép Đáy bể thường có độđốc 5% về phía xả đáy.

Trước khi cho bể vào làm việc phải đưa nước vào bể qua ống thu nước ở phía dưới vàdân dần lên, nhầm dồn hết không khí ra khỏi lớp cát lọc Khi mực nước dâng lên trên mặtlớp cát lọc từ 20 ÷ 30 cm thìu ngừng lại và mở van cho nước nguồn vào bể đến ngang caođộ thiết kế

Mở van điều chỉnh tốc độ lọc và điều chỉnh cho bể lọc làm việc đúng tốc độ tính toán.Trong quá trình làm việc, tổn thất qua bể lọc tăng dần lên, hàng ngày phải điều chỉnh vanthu nước một vài lần để đảm bảo tốc độ lọc ổn định Khi tổn thất áp lực đạt đến trị số giớihạn ( 1÷2m) thì ngừng vận hành để rửa lọc.

 Bể lọc nhanh

Theo nguyên tắc cấu tạo và hoạt động, bể lọc nhanh bbao gồm bể lọc một chiều và bể lọ2 chiều Trong bể lọc một chiều gồm 1 lớp vật liệu lọc hoặc hai hay nhiều lớp vật liệulọc

Khi lọc: nước được được dẫn từ bể lắng sang, qua máng phân phối vào bể lọc, qua lớpvật liệu ọc, lớp sỏi đỡ vào hệ thống thu nước trong và được đưa vào bể chứa nước sạch.Khi rửa: Nước rửa do bơm hoặc đài nước cung cấp, qua hệ thống phân phối nước rửa lọc,qua lớp sỏi đỡ , lớp vật liệu lọc và kéo theo cặn bẩn tràn vào máng thu nước rửa, thu vềmáng tập trung, rồi được xả ra ngoaig theo mương thoát nước.

Sau khi rửa, nước được đưa vào bể đến mực nước thiết kế, rồi cho bể làm việc Do cátmới rửa chưa được sắp xếp lại, độ rỗng lớn, nên chất lượng nước lọc ngay sau khi rửachưa đảm bảo, phải xả lọc đầu, không đưa ngay vào bể chứa

Hiệu quả làm việc của bể lọc phụ thuộc vào chu kì công tác của bể lọc, tức là phụ thuộcvào khoảng thời gian giữa 2 lần rửa bể Chu kì công tác của bể lọc dài hay ngắn phụthuộc vào bể chứa Thời gian xả nước lọc đàu quy định là 10 phút

 Bể lọc nhanh 2 lớp

Bể lọc nhanh 2 lớp, có nguyên tắc làm việc, cấu tạo và tính toán hoàn toàn giốngbể lọc nhanh phổ thông Bể này chỉ khác bể lọc nhanh phổ thông là có 2 lớp vật liệu lọc:lớp phía dưới là cát thạch anh, lớp phía trên là lớp than Angtraxit.

Nhờ có lớp vật liệu lọc phía trên có cỡ hạt lớn hơn nên độ rỗng lớn hơn Do đó sứcchứa cặn bẩn của bể lắng lên từ 2 ÷ 2,5 lần so với bể lọc nhanh phổ thông Vì vậy có thểtăng tốc độ lọc của bể và kéo dài chu kì làm việc của bể.

Tuy nhiên khi rửa bể lọc 2 lớp vật liệu lọc thì cát và than rất dễ xáo trộn lẫn nhau.Do đó chỉ dùng biện pháp rửa nước thuần túy để rửa bể lọc nhanh 2 lớp vật liệu lọc  Bể lọc sơ bộ

Bể lọc sơ bộ còn được gọi là bể lọc phá được sử dụng để làm sạch nước sơ bộtrước khi làm sạch triệt để trong bể lọc chậm.Bể lọc sơ bộ có nguyên tắc làm việc giốngnhư bể lọc nhanh phỏ thông.

Số bể lọc sơ bộ trong 1 trạm không được nhỏ hơn 2.

2.2.3.Phương pháp keo tụvà phản ứng tạo bông cặn:

Tạo ra các nhân tố có khả năng kết dính làm bẩn nước ở dạng hòa tan hay lơ lửngtạo thành các bông cặn có khả nắng lắng được trong các bể lắng hay kết dính trên bề mặtcủa lớp vật liệu lọc với tốc độ nhanh và đạt hiệu quả kinh tế cao.

Áp dụng :người ta cho vào nước các chất phản ứng thích hợp như : phèn nhômAl2(SO4)3; phốn sắt FeSO4 hoặc FeCl3 Các loại phèn này được đưa vào nước dưới dạngdung dịch hoà tan.

2.2.4.Phương pháp flo hóa : Khi cấp nước sinh hoạt và ăn uống có hàm lượng flo >

0,5mg/l thì cần phải thêm flo vào nước Để flo hóa dùng các hóa chất như sau :silic florua,natri ,flo natri ,,,,,,.

2.2.5.Phương pháp khử trùng nước:

Là khâu quan trọng trong quá trình xử lí nước cấp sinh hoạt và ăn uống Sau cácquá trình xử lí , nhất là sau quá trình lọc thì phần lớn các vi trùng đã bị giữ lại , song đểtiêu diệt hoàn toàn các vi trùng gây bệnh thì phải tiến hành khử trùng nước.

Các quá trình khử trùng:

 Khử trùng bằng phương pháp hóa học Khử trùng bằng Clo và các hợp của Clo

Clo là một chất oxi hóa mạnh ở bất cứ dạng nào Khi Clo tác dụng với nước tạothành axit hypoclorit (HOCl) có tác dụng diệt trùng mạnh Khi cho Clo vào nước, chấtdiệt trùng sẽ khuếch tán xuyên qua vỏ tế bào vi sinh vaatjvaf gây phản ứng với men bêntrong của tế bào, làm phá hoại quá trình trao đổi chất dẫn đến vi sinh vật bị tiêu diệt.Khi cho Clo vào nước, phản ứng diễn ra như sau:

Cl2 + H2O -> HOCl + HClHoặc có thể ở dạng phương trình phân li:

Cl2 + H2O -> H+ + OCl- + Cl

-Khi sử dụng Clorua vôi, phản ứng diễn ra nư sau:Ca(OCl)2 + H2O -> CaO + 2HOCl

Thiết bị amoniac hóa được bố trí trong buồng riêng, cách li với buồng định liềulượng Clo và phải được trang bị cơ gới hóa để di chuyển các bình và thùng.

 Dùng ôzôn để khử trùng

Ôzôn là 1 chất khí có màu ánh tím ít hòa tan trong nước và rất độc hại đối với conngười Ở trong nước, ôzôn phân hủy rất nhanh thành ỗi phân tử và nguyên tử Ôzôn cótính hoạt hóa mạnh hơm Clo, nên khả năng diệt trùng mạnh hơn Clo rất nhiều lần.

Lượng ozon cần thiết cho vào nước không lớn Thời gian tiếp xúc rất ngắn (5phút), không gây mùi khó chịu cho nước kể cả khi trong nước có phenol.

 Khử trùng nước bằng tia tử ngoại

Tia tử ngoại hay còn gọi là tia cực tím, là các tia có bước sóng ngắn có tác dụngdiệt trùng rất mạnh.

Dùng các đèn bức xạ tử ngoại, đặt trong dòng chảy của nước Các tia cực tím phátra sẽ tác dụng lên các phân tử protit của tế bào vi sinh vật, phá vỡ cấu trúc và mất khảnăng trao đỏi chất, vì thế chúng bị tiêu diệt Hiệu quả khử trùng chit đạt được triệt để khitrong nước không co các chất hữu cơ và cặn lơ lửng.

Các phương pháp khử trùng khác Khử trùng bằng siêu âm

Dùng dòng siêu âm với cường độ tác dụng lớn trong khoảng thời gian nhỏ nhất là5 phút, sẽ có thể tiêu diệt toàn bộ vi sinh vật co trong nước.

 Khử trùng bằng phương pháp nhiệt

Dây là phương pháp cổ truyền Đun sôi nước ở nhiệt độ 100oC có thể tiêu diêuphần lớn các vi khuẩn có trong nước Chỉ trừ nhóm vi khuẩn khi gặp nhiệt độ cao sẽchuyển sang dạng bào tử vững chắc

Tuy nhiên, nhóm vi khuẩn này chiếm tỉ lệ rất nhỏ Phương pháp đung sôi nước tuyđơn giản, nhưng tốn nhiên liệu và cồng kềnh, nên chỉ dùng trong quy mô gian đình. Khử trùng bằng Ion bạc

Ion bac thể tiêu diệt phần lớn vi trùng có trong nước Với hàm lượng 2-10ion g/lđã có tác dụng diệt trùng Tuy nhiên, hạn chế của phương pháp này là : nếu trong nướccó độ màu cao, có chất hữu cơ, có nhiều loại muối … thì ion bạc không phát huy đượckhả năng diệt trùng.

2.2.6 Tính ổn định của nước:

Là quá trình khử tính xâm thực của nước đồng thời cấy lên mặt trong thành ốp lớpmàng bảo vệ để cách ly không cho nước tiếp xúc trực tiếp với vật liệu làm ống Tác dụngcủa lớp màng bảo vệ này là để chống gỉ cho ống thép và các phụ tùng trên đưởngống Hóa chất thường dùng để ổn định nước là :natri , soda ,vôi , silicat…

2.2.7 Làm mềm nước

Là phương pháp hóa học :

Nước có độ cứng cao thường gây nên nhiều tác hại cho người sử dụng làm lãng phí xàphòng và các chất tẩy, tạo ra cặn kết bám bên trong đường ống, thiết bị công nghiệp làmgiảm khả năng hoạt động và tuổi thọ của chúng.

Làm mềm nước thực chất là quá trình xử lý giảm hàm lượng canxi và magie nhằm hạ độcứng của nước xuống đến mức cho phép.

Các phương pháp làm mềm nước phổ biến: Phương pháp nhiệt:

Là khu đun nóng nước, khí cacbonic hòa tan sẽ bị khử hết thông qua sự bốc hơi, trạngthái cân bằng của các hợp chất cacbonic sẽ chuyển dịch theo phương trình:

Ca(HCO3)2 -> CaCO3 + CO2 + H2O

Tuy nhiên đun sôi nước chỉ khử hết khí CO2 và giảm độ cứng cabonat của nước, trongnước vẫn còn một lượng CaCO3 hòa tan Đối với magie quá trình lắng cặn xảy ra qua haibước, khi nhiệt độ nước đạt 18oC:

Mg(HCO3)2 -> MgCO3 + CO2 + H2OKhi tiếp tục tăng nhiệt độ thì MgCO3 bị thủy phân:

MgCO3 + H2O -> Mg(OH)2 + CO2

Như vậy khi đun nóng nước, độ cứng ccbonat sẽ giảm đi đáng kể Nếu kết hợp xử lý hóachất với đun nóng, bông cặn tạo ra có kích thước lớn và lắng nhanh do độ nhớt của nướcgiảm, đồng thời giảm được lượng hóa chất cần sử dụng.

Làm mềm nước bằng đun nóng thường chỉ áp dụng cho các hệ thống cấp nước nóng côngnghiệp như nước nồi hơi vì kết hợp sử dụng nhiệt lượng nhiệt dư của nồi hơi Các côngtrình làm mềm bao gồm: pha chế, và định lượng hóa chất, thiết bị đung nống nước, bểlắng và bể lọc.

Ca(HCO3)2 + Ca(OH)2 ->2CaCO3 + 2H2O

Mg(HCO3)2 + 2Ca(OH)2 ->Mg(HCO3)2 + 2CaCO3 + 2H2O2NaHCO3 + Ca(OH)2 ->CaCO3 + Na2CO3 + H2O

Để tăng cường cho quá trình lắng cặn CaCO3 và Mg(OH)2 khi làm mềm nước bằng vôi,pha thêm phèn vào nước Do phản ứng làm mềm nước diễn ra ở pH lớn hơn 9 nên khôngdùng được phèn nhôm, trong môi trường kiềm phèn nhôm tạo ra aluminat hòa tan.

Để kiểm tra hiệu quả của trình làm mềm bằng vôi, chỉ cần xác định giá trị pH sau khi phavôi vào nước Phản ứng sẽ diễn ra triệt để khi đã đạt đến sự cân bằng bão hòa CaCO3 vàMg(OH)2 trong nước Tương ứng với trạng thái bão hòa đó, độ ổn định của nước phảiđược thể hiện ở một giá trị pHo nào đó Tại trạng thái bão hòa tự nhiên ứng với pHs của

nước, tốc độ phản ứng lắng cặn diễn ra rất chậm Để tăng tốc độ lên, cần phải có mộtlượng dư ion OH biểu thị bằng giá trị pH Như vậy giá trị pHo sẽ có được biểu thị bằngcông thức:

pHo = pHs + pHTrong đó

pHo: độ pH bão hòa của nước ở cuối quá trình làm mềm

pHs: có thể xác định bằng phương pháp Langlier để đánh giá độ ổn định củanước

 Phương Pháp trao đổi ion

 Khi tổng hàm lượng các ion Mg2+ và Ca2+ lớn hơn tổng hàm lượng các ion HCO3- vàCO32+ nếu sử dụng vôi được đọ cứng magie, nhưng độ cứng toàn phần không giảm.Để khắc phục điều này, cho thêm sođa vào nước các phản ứng sẽ là:

 MgSO4 + Ca(OH)2 -> Mg(OH)2 + CaSO4

 MgCl2 + Ca(OH)2 -> Mg(OH)2 + CaCl2

 Và

 CaSO4 + Na2CO3 -> CaCO3 + Na2SO4

 CaCl2 + Na2CO3 -> CaCO3 + 2NaCl2

Như vậy ion CO32- của sođa đã thay thế ion của các axit mạnh tạo ra CaCO3 kết tủa.

 Phương Pháp Hấp Phụ:

Hấp phụ là quá trình tập trung chất lên bề mặt phân chia pha và gọi la hấp phụ bề mặt.Khi phân tử các chất bị hấp phụ đi sâu và trong lòng chất hấp phụ, người ta gọi quá trìnhnày là sự hấp phụ

Trong quá trình hấp phụ có tỏa ra một nhiệt lượng gọi là nhiệp hấp phụ Bề mặt càng lớntức lòa độ xốp chất hấp phụ càng cao thì nhiệt hấp phụ tỏa ra cang lớn.

Bản chất của quá trình hấp phụ: hấp phụ các chất hòa tan là kết quả của sự chuyển phântử của những chất có từ nước vào bề mặt chất hấp phụ dưới tác dụng của trường bề mặt.Trường lực bề mặt gồm có:

+ Hydrat hóa các phân tử chất tan, tức là tac dụng tương hỗ giữa các phântử chất rắn hòa tan với những phân tử nước.

+ Tác dụng tương hỗ giữa các phân tử chất rắn bị hấp phụ thì đầu tiên sẽloại được các phân tử trên bề mặt chất rắn.

Các phương pháp hấp phụ:

 Hấp phụ vật lí

 Hấp phụ hóa học

3.Lựa chọn dây chuyền công nghệ

3.1.CHẤT LƯỢNG NƯỚC NGUỒN VÀ SO SÁNH TCVN VÀ TCXD

Nguồn nước: Nước mặt

Công suất: Q = 15000 m3/ngđ = 0.625 m3/sBảng số liệu

STT Thông số Đơn vịGiá trịTCXD33 - 2006

Đánhgiá

7 Amoni mg/l 0,1 ≤ 1,5 3 0,1

- 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 sắtphản ứng trong nước sinh ra khí HCl là khí độc, khó khăn cho công tác hòa trộn vàquản lý, yêu cầu kỹ thuật chô công tác hòa trộn phèn cao Phèn sắt II (FeSO4) gây khókhăn và tốn kém trong quản lý vì phải kiềm hóa nước để đưa pH >8 mới đảm bảo điềukiện oxy hóa sắt hóa trị II thành hóa trị III bằng oxy của không khí Phèn FeCl3 khicho vào nước tạo ra Fe(OH)2 chỉ keo tụ khi pH>9-9.5, trong khi đó Fe(OH)3 keo tụ ởpH>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 Fe2+ 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.

3.2ĐỀ XUẤT DÂY CHUYỀN CÔNG NGHỆ

Căn cứ vào chất lượng nước nguồn, có thể đưa ra 2 phương án lựa chọn sơ đồ dây chuyềncông nghệ cho việc thiết kế trạm xử lý nước như sau:

PHƯƠNG ÁN 1:

nước rữa lọcbùn thải

Trạm bơm cấp 1

Bể trộn đứng

Bể phản ứng có lớpcặn

Bể lọc nhanhBể lắng ngangTrạm bơm cấp 2

Phèn, vôi

Sân phơi bùnSong chắn rác

PHƯƠNG ÁN 2:

Nguồn tiếpnhận

Bể chứa nướcsạchTrạm bơm cấp

Bể trộnđứng

Bể phản ứng cóvách ngăn

Sân phơi bùn Lắng rửa lọc

Bể lắng li tâmPhèn

Bể lọcnhanh

Trạm bơm cấp 2Clo

Phân tích ưu nhược điểm: 2 phương án

Phương án 1Phương án 2

Bể phản ứng có lớp cặn lơ lửng:được chia thành nhiều ngăn

dọc, đáy có tiết diện hình phễuvới các vách ngăn ngang, nhằmmục đích tạo dòng nước đi lênđều, để giữ cho lớp cặn lơ lửngđược ổn định

- cấu tạo đơn giản, không cầnmáy móc cơ khí, không tốnchiều cao xây dựng

Bể lắng ngang

-Được sử dụng trong các trạmxử lí có công suất >3000m3/ngày đêm đối với trường hợpxử lí nước có dùng phèn

-Bể lắng ngang thu nước đềutrên bề mặt thường kết hợp vớibể phản ứng có lớp cặn lơ lửng.

Bể phản ứng vách ngăn

Nguyên lí cấu tạo cơ bản của bể là dùngcác vách ngăn để tạo ra sự đổi chiều liêntục của dòng nước Bể có ưu điểm là đơngiản trong xây dựng và quản lí vận hành

Bể lắng ly tâm

-Bể lắng dùng lực ly tâm tác dụng lên hạtcặn, tốc độ chuyển động của các hạt cặntheo hướng từ tâm quay ra ngoài sẽ lớnhơn rất nhiều so với vận tốc lắng tự do củahạt cặn trong khối nước tĩnh, do đó cáchạt cặn có thể tách ra khỏi nước bằng cácthiết 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 váchngăn 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 lơlửng và bể lắng ngang để đơn giản trong quá trình vận hành nhưng hiệu quả xử lý của2 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 vậttrôi 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 màhóa 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 đâycác bông cặn tạo thành các bông cặn lớn hơn Sau đó các bông cặn sẽ được lắng ở bểlắng ngang

- Tiếp theo nước được đưa vào bể lọc nhanh Những hạt cặn còn sót lại sau quátrình lắng sẽ được giữ lại trong lớp vật liệu lọc, còn nước sẽ được đưa sang các côngtrình xử lý tiếp theo.

- Nước rửa lọc được đưa vào bể lắng nước rửa lọc, tại đây các cặn lắng được lắngvà đưa sang bể nén bùn, phần nước được đưa vào hệ thống thoát nước chung của khuvực.

- Nước sau khi làm sạch cặn lắng thì được khử trùng bằng clo để làm tiêu diệt vikhuẩn 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 ramạng lưới sử dụng nước qua trạm bơm cấp 2 để đáp ứng nhu cầu của người dân.

CHƯƠNG 3: TÍNH TOÁN CÁC CÔNG TRÌNH

Trong đó:

- Q: Lưu lượng nước xử lý (m3/h) Q = 15000 m3/ngđ = 625m3/h

- PAl: Liều lượng hoá chất dự tính cho vào nước (g/m3)

- n: Số giờ giữa 2 lần hoà tan, đối với trạm công suất 10.000-50.000 m3/ngày; n = 8 - 12giờ , chọn n = 12 h.

- bh: Nồng độ dung dịch hoá chất trong thùng hoà trộn tínhbằng % (theo TCXD 33- 2006 là 10 – 17 % chọn 17%)

-γ: Khối lượng riêng của dung dịch lấy bằng 1T/m3

 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 600, bề rộng đáy a =0.2m

- Chiều cao dự trữ : Hdt = 0,3m (qui phạm 0,3 – 0,4m ).

- Tổng chiều cao bể hòa tan : H = Ht + Hdt + Hch = 14 + 0,3 + 1 =15,3 (m).

Bảng :Các thông số thiết kế bể hòa tan

22 ×10

5 = 44 m3(6.19 trang 34 TCXD 33- 2006)Trong đó:

- Wt : Dung tích bể hòa trộn Wt = 22 m3.

- bh : Nồng độ dung dịch phèn trong thùng hòa tan (%) (qui phạm10 – 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 códung tích Wt2 = 22 (m3)

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 600, bề rộng đáy a =0,2m.

- Chiều cao dự trữ : Hdt = 0.3m (qui phạm 0.3 – 0.4m)

- Tổng chiều cao bể tiêu thụ: H = Ht + Hdt + Hch = 14,2 + 0.3 + 1 =15,5(m).