Đồ Án Môn Xử Lý Nước Cấp.pdf

I.1 Các chỉ tiêu lý hoá của mẫu xét nghiệm nước nguồn: - Nước ngầm: thông tin về nguồn nước ngầm do sở Tài nguyên môitrường tập hợp từ các chuyến thực địa, từ các khảo sát trước đây,từ n

TRƯỜNG ĐẠI HỌC XÂY DỰNG MIỀN TRUNG KHOA KỸ THUẬT HẠ TẦNG ĐÔ THỊ

ĐỒ ÁN MÔN

XỬ LÝ NƯỚC CẤP

GVHD: Ths Nguyễn Thị Diễm Sinh viên thực hiện: Nhóm 3

- Nguyễn Cao Nguyên

- Lê Minh Hoàng

- Lê Thị Mỹ Hạnh

Lớp: D21CNK2BĐ

Bình Định, tháng 08 năm 2023

NHÓ 2

ĐÁNH GIÁ CHẤT LƯỢNG NƯỚC NGUỒN

VÀ CHỌN DÂY CHUYỀN CÔNG NGHỆ XỬ LÝ NƯỚC CẤP

I Đánh giá chất lượng nước nguồn:

- Phường Bình Định là địa bàn trung tâm của thị xã An Nhơn, tỉnh BìnhĐịnh, có quốc lộ 1A và đường sắt Bắc Nam đi qua Phía Đông giáp xã PhướcHưng – Phước Quang (huyện Tuy Phước), phía Tây giáp xã Nhơn Khánh,phía Nam giáp phường Nhơn Hòa, phía Bắc giáp Nhơn Hưng Khu vực dân

cư gồm 05 khu vực nội thị gồm: Ngô Gia Tự, Nguyễn Thị Minh Khai, TrầnPhú, Mai Xuân Thưởng, Quang Trung, hầu hết người dân sinh sống chủ yếubằng thương mại – dịch vụ và 3 khu vực ngoại thị gồm Vĩnh Liêm, Kim Châu

và Liêm Trực ngoài thương mại – dịch vụ, một số hộ dân cư sinh sống bằngnghề nông

- Do nhu cầu dùng nước của người dân phường Bình Định ngày cànglớn, mà nguồn cung cấp nước ngầm càng cạn kiệt do người dân sử dụng tựphát ngoài mục đích sử dụng cho sinh hoạt còn sử dụng cho tưới tiêu Chính

vì thế, biện pháp tới ưu là phải tìm nguồn nước có trữ lượng lớn, dồi dào đểgiải quyết vấn đề bức thiết này Nguồn nước mặt của sông Kôn là nguồn nướcđược lựa chọn đầu tiên để sử dụng để xử lý cấp cho người dân và cho sảnxuất

Mục tiêu của đồ án là tính toán, lựa chọn phương án tối ưu để thiết kế

và xây dựng trạm xử lý nước cấp nhằm đảm bảo cung cấp nước sạch cho nhucầu dùng nước của người dân phường Bình Định, góp phần cải thiện sức khoẻngười dân, hổ trợ phát triển kinh tế xã hội ở địa phương

I.1 Các chỉ tiêu lý hoá của mẫu xét nghiệm nước nguồn:

- Nước ngầm: thông tin về nguồn nước ngầm do sở Tài nguyên môitrường tập hợp từ các chuyến thực địa, từ các khảo sát trước đây,từ nhữnggiếng nước và mẫu nước hiện có số liệu nguồn nước ngầm được lấy chủ yếu

là từ các cuộc khảo sát lỗ khoan ở phường Bình Định cho thấy nước ngầm cóbãi bồi dọc sông Kôn thì chất lượng nước tốt, tầng ngậm nước nông ,dàykhoảng 8m, có cát khô và sỏi mịn được sông gần đó nạp

- Nước mặt: nước mặt chủ yểu ở phường Bình Định là sông Kôn gồm

có 2 nhánh chính và một kênh tưới tiêu chất lượng nước tương đối tốt, trữlượng nước dồi dào,những mùa khô thì lại ít nước Hiện nay ở khu vựcthượng lưu sông Kôn đã xây dựng vành đai bảo vệ và hệ thống kênh thủy lợitại cầu Tân An nhằm khắc hậu quả khi mưa lũ đồng thời trữ được lượng nước

và mùa hạn và bổ sung được lượng nước từ hạ lưu sông Kôn Trử lượng nước

ở đây có thể khai thác được,thông số chất lượng nước được trích dẫn từ phòngtài nguyên môi trường của Thị xã

256.5 - 7.5552,8100510005000

Đánh giá lựa chọn nguồn nước ở địa phương:

Cùng với sự gia tăng dân số và phát triển kinh tế xã hội, lượng nước cầndùng cho các nhu cầu tăng mạnh trong tất cả các vùng.Việt Nam được thiênnhiên ưu đãi một nguồn nước mặt khá phong phú, những đã và đang đối mặtvới những thách thức to lớn: Nguy cơ cạn kiệt, ô nhiễm nguồn nước dẫn đếnkhan hiếm nước Nguy cơ đó sẽ càng trầm trọng hơn nếu không có các biệnpháp quản lý tốt Chính vì vậy cần có các chính sách bảo vệ và tồn trữ tàinguyên nước Xét về hai phương diện nguồn nước (ngầm và mặt) của phườngBình Định đều có thể dùng làm nước cấp, những trữ lượng nước mặt phongphú hơn, sự bảo tồn nước ngầm lại tốt hơn khi khả năng khai thắc nguồn nướcmặt không còn Mặt khác việc khai thác nước ngầm còn gây ảnh hưởng đếnđịa chất công trình như sự xâm thực của nước mặn, sụt lún đất Trước thựctrạng của địa phương, chính sách của đảng và nguồn nước mặt sông Kôn, dựavào tài liệu kiểm nghiệm các chỉ tiêu lý hóa ,hóa học, sinh học của nước thô ởcác thời kỳ đặc trưng trong năm và là tài liệu thu thập nhiều năm có tính đến

sự thay đổi và biến động của chất lương nước trong hoạt động sống thì chọnnguồn nước sông Kôn làm nguồn nước cấp cho phường Bình Định và đồngthời phải có kế hoạch bảo vệ hệ sinh thái trong khu vực nguồn nước cấp nhằmhạn chế tác động xấu đến chất lượng nguồn nước

I.2 Lựa chọn công nghệ xử lý nước cấp thường dựa vào:

+ Tính chất nguồn nước cấp cho trạm xử lý

+ Chất lượng nước đầu ra

Bể phảnứng cú lớpcặn lơ lửng

Bể lắng ngang thunước trờn bề mặt

Clo

Bể lọc nhanh

Bể chứanước sạch

+ Điều kiện kinh tế, kĩ thuật ở khu vực cần cấp nước

- Chọn 2 phương án về dây chuyền công nghệ chung là:

Trạm bơm 1  Trộn húa chất  Phản ứng  Lắng ngang  Lọc nhanh 

Khử trùng  Bể chứa nước sạch  Trạm bơm 2  Mạng lưới tiờu thụ Mői phương án là 1 đơn nguyờn Nờn công suất xử lý của một đơn nguyờn

là:

QDN = Qngày đờm = 5000 ( m3/ngđ)I.2.1.Phương án 1 - Dây chuyền công nghệ

Clo hoá Phèn

Clo

Tới mạng

lưới

I.2.2.Phương ỏn 2 - Dây chuyền công nghệ

Clo hoá Vôi Phèn

Nước từ

trạm bơm

cấp I

Bể lắng ngang thu

bơm

NHể 5

I.2.3 Lựa chọn dây chuyền công nghệ cho trạm xử lý nước

So sỏnh 2 dây chuyền công nghệ của hai phương ỏn ta cú cỏc đỏnh giỏ sau:

Phương ỏn 1:

Ưu điểm :

- Cú hiệu suất keo tụ tốt hơn

- Cú hiệu suất lắng tốt, ít bị ảnh hưởng do biến động bởi lưu lượng và nhiệt độ

- Công suất xử lý cao, chế độ làm việc ổn định, chiều dài xây dựng bể lắng ngắn,diện tích bề mặt vựng lắng nhỏ

- Bể trộn cú kết cấu đơn giản, dễ thi công

- Giảm được lượng vôi cần kiềm húa

- Bể lắng được xây dựng liền khối với ngăn tỏch khí và bể phản ứng

- Thi công đơn giản vì ít cú cỏc kết cấu phức tạp

Nhược điểm :

- Cú diện tích b ề mặt bể lắng lớn, hiệu suất lắng phụ thuộc vào bể phản ứng

- Việc thi công cỏc lő thu nước ở mỏng bề mặt bể lắng cần cú sự chính xỏc cao

Phương ỏn 2:

Ưu điểm :

- Bể trộn đứng phự hợp với việc hòa trộn vôi sữa

- Cú hiệu suất lắng tốt, ít bị ảnh hưởng do biến động bởi lưu lượng và nhiệt độ

- Công suất xử lý cao, chế độ làm việc ổn định

- Xây dựng liền khối với ngăn tỏch khí và bể phản ứng

- Thi công đơn giản vì ít cú cỏc kết cấu phức tạp

Nhược điểm :

- Hiệu suất keo tụ giảm khi trộn cựng phèn và vôi

- Cú diện tích bề mặt bể lắng lớn, hiệu suất lắng phụ thuộc vào bể phản ứng vàlưu lượng nước xử lý

- Việc thi công mỏng thu cuối bể lắng cần cú sự chính xỏc cao

Thuyết minh sơ đồ công nghệ:

Nước mặt từ sông Kôn được trạm bơm cấp 1 đưa vào bể trộn theohướng từ dưới lên Đồng thời châm hóa chất phèn – vôi vào cùng lúc đó Tốc

độ dòng nước đưa vào phía đáy v =1÷1,5m/s nhằm tạo nên chuyển động rốiđlàm cho nước trộn đều với hóa chất Nước vào từ đáy dâng lên với tốc độnước dâng v =25mm/s Sau thời gian lưu nước trong bể, nước sẽ theo mángdvòng quanh bể có đục lỗ chảy ngập vào máng dẫn tới máng tập trung Ở đâytốc độ chảy trong máng v =0,6m/s Thời gian nước lưu lại trong bể khôngmđược quá 2 phút

Nước trước khi đưa vào bể phản ứng có lớp cặn lơ lửng phải được đưaqua bộ phận tách khí Tại đây, các bọt khí phát sinh trong khi trộn sẽ đượctách ra, đảm bảo cho quá trình keo tụ – tạo bông và lắng phía sau đạt hiệu quảtốt nhất Diện tích ngăn tách khí phải được xác định bằng tính toán với tốc độnước đi xuống không lớn hơn 0,05m/s và thời gian lưu nước lại trong ngănkhông được nhỏ hơn 1 phút Nước sau khi qua ngăn tách khí sẽ được đưasang bể phản ứng có lớp cặn lơ lửng

Bể phản ứng có lớp cặn lơ lửng thường xây dựng liền trước bể lắngngang Nước vào bể qua các máng phân phối đều đặt dọc theo mặt bể (hoặccác ống phân phối đặt dưới đáy bể) Các ống đứng dẫn nước từ máng xuốngđáy bể và các bức vách nghiêng phân phối đều dòng đi lên trên toàn bộ bềmặt bể đồng thời làm giảm tốc độ dòng chảy Đáy bể có cấu tạo giống bểphản ứng xoáy hình phễu nên khi qua đến đây nước đã được khuấy trộn sơ bộ

và hình thành các bông cặn nhỏ Các bông cặn đi lên và lớn dần, khi lên đến

bề mặt bể sẽ bị cuốn đi theo dòng chảy ngang sang bể lắng Thời gian lưunước trong bể phản ứng không nhỏ hơn 20 phút

Nước từ bể phản ứng sang bể lắng phải chảy qua tường tràn ngăn cáchgiữa hai bể Tốc độ nước tràn qua bể lắng không vượt quá 0,05 m/s để tránhlàm vỡ các bông cặn Ở sau tường tràn, đặt một vách treo lửng nhưng ngậpsâu xuống ¼ chiều cao bể lắng để hướng dòng nước đi xuống phía dưới.Tốc

độ nước chảy giữa tường tràn và vách ngăn lửng lấy không quá 0,03m/s.Nước sau khi qua ngăn lắng sẽ đi vào bể lắng ngang thu nước bề mặtqua ống kết quả nước được làm trong Tại đây các bông cặn sẽ được lắngxuống đáy bể nhờ trọng lực Nước sau lắng có hàm lượng cặn nhỏ hơn 12

NHÓ 7mg/l Sau khi qua bể lắng, nước sẽ tiếp tục chảy sang bể lọc nhanh.

NHÓ 8

Tại bể lọc các hạt cặn chưa lắng được ở bể lắng và các vi trùng cótrong nước sẽ được giữ lại trên bề mặt hoặc các khe hở của lớp vật liệu lọc(cát thạch anh) Hàm lượng cặn còn lại trong nước sau khi qua bể lọc phải đạtchuẩn cho phép (≤ 3 mg/l) Vì vậy lọc là giai đoạn cuối cùng để làm trongnước triệt để

Nước sau khi qua bể lọc được dẫn đến bể chứa nước sạch Tại đây, Cl2

sẽ châm vào đủ để khử trùng nước và đảm bảo lượng Cl dư đạt chuẩn cho2phép cấp cho ăn uống sinh hoạt Để khử trùng có hiệu quả phải đảm bảo thờigian tiếp xúc giữa cl và nước tối thiểu là 30 phút.2

NHể 9

PhầN IITíNh to ÁN thI ết kế cÁc côNg tr ìN h đ ơ N v ị

I Tớnh toỏn thiết kế thiết bị pha chế định lượng hoỏ chất:

1 Bể pha và tiêu thụ phèn:

Sử dụng bể pha phèn kết hợp bể t iờu thụ và dựng biện phỏp khuấy trộn cơ khí Dung tích bể pha phèn xỏc định theo nồng độ dung dịch pha và thời gian sử dụng với liều l•ợng phèn cần thiết xỏc địn g t heo công thức:

bh = 10% - Nồng độ dung dịch phốn trong bể hũa trộn (mục 6.20TCXDVN 33-2006 thỡ bh = 10-17%), chọn bh = 10%

 - trọng l•ợng riờn g của dung dịch (tấn/m3) :  = 1 (tấn/m3)

Vậy:

Wh = 208,33 X 12 X70

10000 X 10 X 1

= 1,75 m3

Bể làm bờ tụng cú mặt bằng hỡnh chữ nhật, chiều dài l = 1,75 m, chiều rộng b = 1m, khi đú chiều cao phần hỡnh trụ của bể h = 0,5m.t

2 BÓ pha v«i s÷a.

- Tính dung tích kho chứa vôi

Lượng vôi dự trữ cần dùng cho 1 ngày:

+ V: Liều lượng vôi cần thiết đưa vào (mg/l)

+ P = 80% CaO tính theo sản phẩm không ngậm nước

+ Q : công suất trạm xử lý (m /ngày); Q = 5000 m3 3/ngày.

+ P :liều lượng hóa chất tính toán (g/m ); P = 5,6 g/m 3 3

+ T : thời gian giữ hóa chất trong kho; chọn T = 1 tháng = 30 ngày+ : hệ số tính đến diện tích đi lại và thao tác trong kho; = 1.3 + G : khối lượng riêng của hóa chất (tấn/m ); G = 1.2 tấn/m 0 3 0 3+ P : độ tinh khiết của hóa chất (%); P = 80%K K

+ h : chiều cao cho phép của lớp hóa chất; vôi cục có h = 1.5m

- Bể tiêu thụ vôi

Vôi tôi được vận chuyển vào ngăn nhận vôi tôi của bể tiêu thụ, tạiđây vôi được đưa vào bể và pha loãng thành dung dịch sữa vôi 5% rồi đượcđịnh lượng vào bể trộn Vì vôi châm vào nước cùng lúc với phèn nên chọn

bể tiêu thụ vôi có cùng chế độ làm việc như bể tiêu thụ phèn

Dung tích phần hình trụ của bể tiêu thụ tính theo công thức

+ b : Nồng độ dung dịch vôi trong bể tiêu thụ, p = 5%v

+ γ: Trọng lượng riêng của dung dịch vôi, lấy γ = 1,2 (tấn/m )3

W = 208,33×12×5,6 = 0,25 (m )3

10000×5×1,2

NHÓ 1Thiết kế 1 bể pha vôi với kích thước mỗi bể là: 0,25 × 1 × 1m3

NHÓ 1

34 ×Wv



Tính các thông số thiết kế và thiết bị khuấy trộn (dùng cánh quạt)

 Dung tích bể pha vôi tính được ở trên: W = 0,25 (mv 3)

 Bể có phần trên là hình trụ, phần dưới là hình nón, góc nghiêng giữa 2phần của thành bể là 45°, đường kính bể lấy bằng chiều cao công tác của

bể d = h

= 0,45 (m)3,14

 Chiều cao an toàn lấy h = 0,3 m.3

 Chiều cao tổng cộng của bể:

NHÓ 1

 Chiều dài toàn phần của cánh quạt: L = 0,18 (m).cq

Thiết kế mỏy khuấy được đặt trờn nắp bể vụi sữa.

- Lựa chọn máy khuấy dung dịch:

+ Để tăng tốc độ hòa tan của phèn và vôi, dun g dịch trong bể đ•ợc khuấybằng cơ khí, bộ phận khuấy trộn bằng động cơ điện, cơ chế truyền độngbằng cỏnh khuấy

+ Mỏy khuấy phèn và vôi sữa: Dựa vào catalog của hãng DOSAPROMILTON ROY chọn loại mỏy khuấy tuốcbin trục 4 cỏnh nghiờng 450 Mőibể

đặt một mỏy khuấy cú động cơ trục đứng

Diện tớch mặt bằng của bể cú dạng hỡnh chữ nhật với kớch thước: 0,25 1 (m)ì

Cỏc thụng số thiết kế bể pha chế vụi sữa

Số giờ giữa 2 lần pha vụi sữa 6-12h ,chọn n = 8h

Đường kớnh bể pha vụi (chiều dài,rộng) d = h = 0,45 m

Chiều cao phần hỡnh trụ h = 0,33 mtr

Chiều dài toàn phần cỏnh quạt lcq = 0,18 m

NHÓ 1

= 0,058 = 2,32(𝑚 ) 0,0252

+ : tiết diện ngang phần trên của bể trộn ( 𝑓𝑡 𝑚2

)

+ Q: lưu lượng nước vào bể trộn (m /s).3

+ v tốc độ nước dâng lấy theo tiêu chuẩn v =25( mm/s).t: d

Chọn mặt bằng phần trên của bể trộn là hình vuông, kích thước mỗi cạnh:

bt= √𝑓𝑡=√2,32 = 1,52( m)

Chọn đường kín ống dẫn nước nguồn vào bể là : D = 250 mm

Diện tích đáy bể (chổ nối với ống ) sẽ là

𝑓𝑑 = 0,250 × 250 = 0,62 𝑚2

Chiều cao phần hình tháp :

hd = 1/2 ( b – b ) cotg (40 /2) = ½ (1,52 – 0,250) 2,747 = 1,74 mt b o

Trong đó:

+ : là chiều cao phần hính tháp của bể ( m).ℎ𝑑

+ : chiều dài cạnh hình vuông tính theo mặt bằng của bể ( m).𝑏𝑡+ : đường kính phía đáy bể ( m).𝑏𝑑

NHÓ 1

+ : diện tích đáy bể chỗ nối với ống ( 𝑓𝑑 𝑚2)

+ : tiết diện ngang phần trên của bể trộn (𝑓𝑡 𝑚2

+ Q: lưu lượng nước vào trong bể trộn (𝑚3/ℎ).

+ t: thời gian lưu nước ( phút)

+ h: chiều cao toàn phần của bể ( m).

+ ℎ𝑡: chiều cao phần trên của bể ( m)

NHÓ 1

+ ℎ𝑑: là chiều cao phần hính tháp của bể ( m)

+ ℎ𝑏𝑣: chiều cao vùng bảo vệ, chọn h = 0,4 ( m).bv

+ 𝑞𝑚: lưu lượng nước chứa trong máng ( 𝑚3)

+ Q: lưu lượng nước vào trong bể trộn ( 𝑚3)

Diện tích tiết diện máng

+ : lưu lượng nước chứa trong máng (𝑞𝑚 𝑚3)

+ 𝑣𝑚: vận tốc nước chảy trong máng (m2/s), với tốc độ nước chảy vm

0,048

= = 0,192(𝑚)0,25

+ h : chiều cao lớp nước tính toán (m).m

NHÓ 2

= 0,057(𝑚 )2

NHÓ 2

Với tốc độ nước chảy qua lỗ là v = 1 m/sl

Chọn đường kính lỗ d = 50 mm thì diện tích của mỗi lỗ là f = 0,0007 m l l 2Tổng số lỗ trên thành máng là:

Với các lỗ được bố trí ngập trong nước 70mm (tính đến tâm lỗ)

Khoảng cách giữa các tâm lỗ:

𝑒 = 𝑝𝑚 = 6,08 = 0,21 (𝑚)

Khỏang cách giữa các lỗ:

e – d = 0,21 –0,05= 0,16 (m).l

- Mương thu nước tập trung

Diện tích mặt cắt ướt của mương

+ d: là đường kính trong của ống dẫn nước (mm).

+ Q: lưu lượng nước vào bể trộn (m /s)3

+ v: tốc độ nước chảy trong ống, ứng với Q = 58 l/s thì v = 1,09 m/s

tức là nằm trong giới hạn cho phép 1÷1,5 m/s

Chọn bề dày của lớp vật liệu là 15mm Vậy đường kính ngoài của ống dẫn nước là 265( mm)=0,265( m)

Diện tích đáy bể chỗ nối với ống:

fd = 0,265 × 0,265 = 0,070 (m )2

mmm/s

4 Ngăn tách khí:

- Chức năng:

Nhằm đảm bảo tránh hiện tượng bọt khí dâng lên trong sẽ làm phá vỡcác bông cặn kết tủa tạo thành, ảnh hưởng đến quá trình lắng, làm cho hiệuquả các công trình phía sau được tăng lên

- Tính toán:

Thể tích ngăn tách khí tính với thời gian lưu nước 1,5 phút = 90 giây

W = Q × t = 208,33 × 1

90= 2,31 m 3Cấu tạo 2 ngăn tách khí, mỗi ngăn có chiều dài 1,5 m, chiều rộng 1 m Khi

đó vận tốc nước đi xuống sẽ là:

𝑣 = 𝑄 3𝑙𝑏= 0,058

3×1,5×1 = 0,012 m/s < 0,05 m/s (đảm bảo an toàn)

Vậy kích thước ngăn tách khí là:

b×l×h = 1m × 1,5m × 0,8 m

Bảng 5.8 Các thông số thiết kế ngăn tách khí

II Tính toán thiết kế hệ thống xử lý nước cấp:

1 Bể phản ứng có lớp cặn lơ lửng:

- Chức năng

Loại bể này thường được đặt ngay trong phần đầu của bể lắngngang Mục đích của bể này là tạo điều kiện thuận lợi nhất để các hạt keophân tán trong nước sau quá trình pha và trộn với phèn đã mất ổn định và

có khả năng dính kết với nhau, va chạm với nhau để tạo thành các hạt cặn

có kích thước đủ lớn, có thể lắng trong bể lắng hoặc giữ lại được ở bể lọc

𝑊 = 𝑄 × 𝑡 208,3 × 20 = = 35 (𝑚 )3

Chiều cao bể phản ứng lấy bằng chiều cao bể lắng H =3 m

+ Tính toán phần phân phối nước:

Tính toán mương dẫn nước từ bể trộn đứng vào bể:

Xây dựng 02 mương theo chiều rộng mỗi bể phản ứng Chọn chiều rộng mương là 0,4m Lưu lượng nước qua mỗi mương là:

Hm = h + h = 0,15 + 0,5 = 0,65 (m)m bv

Tính toán máng phân phối nước xuống đáy bể:

Mỗi bể phản ứng đặt 01 máng để phân phối nước từ bể trộn đứngsang Máng đặt dọc theo chiều dài bể, l = 5,2 (m) Chọn chiều rộng mángm