TÍNH TOÁN THIẾT KẾ CÁC CÔNG TRÌNH CHÍNH TRONG TRẠM XỬ LÝ NƯỚC CẤP

Ngày nay khi nền kinh tế phát triển thì đời sống của người dân càng được cải thiện và nâng cao. Cùng với sự phát triển đó là nhu cầu đòi hỏi đảm bảo vệ sinh trong ăn, ở, uống, sinh hoạt. Tất cả các lĩnh vực đó đều liên quan đến nước sạch. Bởi vậy có thể nói một trong những vấn đề cấp bách hiện nay là nhu cầu cung cấp nước sạch cho người dân Việt Nam. Tuy nhiên nguồn nước cấp thì ngày càng hạn chế: 94% nước trên Trái đất là nước mặn mà vấn đề xử lý nước mặn rất tốn kém, hơn 4% là nước ngầm nhưng hiện nay vấn đề khai thác nước ngầm cũng gặp nhiều khó khăn vì nó gây hiện tượng sụt lún bề mặt Trái đất. Chính vì vậy vấn đề xử lý nước mặt để cung cấp cho ăn uống và sinh hoạt là một vấn đề cấp bách và cần thiết của toàn cầu.Với môn Đồ án công nghệ 1, em được thiết kế trạm xử lý nước có công suất 4500m3ng.đ và hàm lương cặn là 230mgl. Trên cơ sở xử lý hàm lượng cặn và khử trùng nguồn nước em đã lựa chọn dây chuyền công nghệ xử lý nước để sau khi xử lý đảm bảo tiêu chuẩn vệ sinh đối với nước dùng cho ăn uống sinh hoạt theo quy định của Bộ y tế. Trên cơ sở kiến thức đã học cùng với sự tham khảo tài liệu và đặc biệt có sự hướng dẫn tận tình của thầy : Phạm Phú Song Toàn. Song trong quá trình thực hiện tính toán trình bày và thiết kế bản vẽ còn nhiều thiếu sót mong thầy cô trong bộ môn Môi trường góp ý và sửa chữa.Em xin chân thành cảm ơn.

ĐỒ ÁN MT1 GVHD: Phạm Phú Song Toàn LỜI MỞ ĐẦU & Ngày nay khi nền kinh tế phát triển thì đời sống của người dân càng được cải thiện và nâng cao. Cùng với sự phát triển đó là nhu cầu đòi hỏi đảm bảo vệ sinh trong ăn, ở, uống, sinh hoạt. Tất cả các lĩnh vực đó đều liên quan đến nước sạch. Bởi vậy có thể nói một trong những vấn đề cấp bách hiện nay là nhu cầu cung cấp nước sạch cho người dân Việt Nam. Tuy nhiên nguồn nước cấp thì ngày càng hạn chế: 94% nước trên Trái đất là nước mặn mà vấn đề xử lý nước mặn rất tốn kém, hơn 4% là nước ngầm nhưng hiện nay vấn đề khai thác nước ngầm cũng gặp nhiều khó khăn vì nó gây hiện tượng sụt lún bề mặt Trái đất. Chính vì vậy vấn đề xử lý nước mặt để cung cấp cho ăn uống và sinh hoạt là một vấn đề cấp bách và cần thiết của toàn cầu. Với môn Đồ án công nghệ 1, em được thiết kế trạm xử lý nước có công suất 4500m 3 /ng.đ và hàm lương cặn là 230mg/l. Trên cơ sở xử lý hàm lượng cặn và khử trùng nguồn nước em đã lựa chọn dây chuyền công nghệ xử lý nước để sau khi xử lý đảm bảo tiêu chuẩn vệ sinh đối với nước dùng cho ăn uống sinh hoạt theo quy 1 SVTH: Nguyễn Viết Khánh ĐỒ ÁN MT1 GVHD: Phạm Phú Song Toàn định của Bộ y tế. Trên cơ sở kiến thức đã học cùng với sự tham khảo tài liệu và đặc biệt có sự hướng dẫn tận tình của thầy : Phạm Phú Song Toàn. Song trong quá trình thực hiện tính toán trình bày và thiết kế bản vẽ còn nhiều thiếu sót mong thầy cô trong bộ môn Môi trường góp ý và sửa chữa. Em xin chân thành cảm ơn. 2 SVTH: Nguyễn Viết Khánh ĐỒ ÁN MT1 GVHD: Phạm Phú Song Toàn MỤC LỤC Chương 1:CƠ SỞ DỮ LIỆU CHO THIẾT KẾ Trang 1.1. Các số liệu cơ sở cho thiết kế sơ đồ công nghệ……… ……5 1.2. Kiểm tra độ ổn định của nước nguồn……………………… 6 1.3. Lựa chọn sơ đồ dây chuyền công nghệ xử lý nước 9 1.4. Thuyết minh dây chuyền công nghệ………………….… ….9 Chương 2: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ CÁC CÔNG TRÌNH CHÍNH TRONG TRẠM XỬ LÝ NƯỚC CẤP 2.1. Xác định công suất của nhà máy……………………………11 2.2. Công trình hòa phèn và chuẩn bị dung dịch phèn công tác 11 2.3. Thiết bị định liều lượng phèn…………….……… 15 2.4. Công trình chuẩn bị dung dịch vôi………………………….15 2.5. Bể trộn đứng 17 2.6. Bể lắng đứng …………………………… ……… 22 2.7. Bể phản ứng có tầng cặn lơ lửng……………… ……….25 2.8. Bể lọc nhanh trọng lực……………… ……… 27 2.9. Bể chứa nước sạch ……………………………………… 37 3 SVTH: Nguyễn Viết Khánh ĐỒ ÁN MT1 GVHD: Phạm Phú Song Toàn 2.10. Công trình khử trùng bằng Clo… ……… … 38 2.11. Bố trí cao trình cho các công trình xử lý………… …… 39 4 SVTH: Nguyễn Viết Khánh ĐỒ ÁN MT1 GVHD: Phạm Phú Song Toàn CHƯƠNG 1 : CƠ SỞ DỮ LIỆU CHO THIẾT KẾ 1.1Các số liệu cơ sở cho thiết kế sơ đồ công nghệ . Chỉ tiêu Nước nguồn Tiêu chuẩn(TCXDV N 33-2006) Nhiệt độ( o C ) 23 o C Độ pH 7,3 6,5-8,5 Độ kiềm toàn phần, K i . (mgdl/l) 2,3 Độ oxy hóa Pemanganat. (mgdl/l) 7,3 < 12 Độ cứng tổng cộng. (mgdl/l) 2,3 Độ màu. (Pt/Co) 28 Độ oxy hóa KMnO 4 .(mg/l) 2,0 Cặn lơ lửng lớn nhất, C max . (mg/l) 230 < 2 Cặn lơ lửng nhỏ nhất,C min . (mg/l) 66 Cặn lơ lửng trung bình, C tb .(mg/l) 135 Hàm lượng sắt tổng (mg/l) 0,26 Hàm lượng sắt Fe 2+ .(mg/l) 0 Hàm lượng Mangan (mg/l) 0,1 Hàm lượng H 2 S.(mg/l) 0,5 < 0,05 Tổng muối hòa tan.(mg/l) 165 5 SVTH: Nguyễn Viết Khánh ĐỒ ÁN MT1 GVHD: Phạm Phú Song Toàn Hàm lượng các cation chủ yếu.(mg/l) Na + + K + Ca 2+ Mg 2+ NH4 + 23 60 6,2 0,5 Hàm lượng các anion chủ yếu.(mg/l) HCO 3 - SO 4 2- Cl - NO 2- 200 22 16 0,1 1.2. Kiểm tra độ ổn định của nước nguồn. 1.2.1. Xác định hàm lượng phèn để keo tụ. - Ta sử dụng hóa chất keo tụ là phèn nhôm Al 2 (SO 4 ) 3 - Căn cứ độ màu của nước nguồn là 32 Pt/Co, lượng phèn nhôm sử dụng là : P Al = 4 M = 4 28 = 21,16 M : độ màu của nước nguồn 11 Pt/Co. - Căn cứ vào hàm lượng cặn của nước nguồn là: 230 mg/l, lấy hàm lượng phèn nhôm khô cân thiết là: 45 mg/l.(TCXDVN 33:2006). - So sánh hàm lượng phèn nhôm tính theo hàm lượng cặn và độ màu chọn lượng phèn tính toán P Al = 45 mg/l. 1.2.2. Hàm lượng CO 2 trong nước. - Hàm lượng CO 2 trong nước trước khi làm thoáng. pH = 7,3 , K i = 2,3 mgdl/l , t o = 23 o C ,hàm lượng muối P = 160 mg/l. Dựa vào biểu đồ hình 6-2 của TCXDVN-33-2006. ta suy ra được hàm lượng CO 2 tự do trong nước nguồn là: 32 mg/l. 1.2.3. Độ kiềm của nước sau khi pha phèn. 6 SVTH: Nguyễn Viết Khánh ĐỒ ÁN MT1 GVHD: Phạm Phú Song Toàn K 1 = K o - e Dp = 2,3 - 45 57 = 1,91 mg/l Trong đó: Ko ,độ kiềm của nước nguồn trước khi pha phèn (tính bằng mgdl/l) Dp: liều lượng phèn tính cho sản phẩm không ngậm nước (mg/l) e: đương lượng của phèn tính cho sản phẩm không ngậm nước.(e=57) 1.2.4. Lượng CO 2 tự do trong nước sau khi pha phèn. Theo TCXDVN 33:2006 (CO 2 ) * = (CO2) o + 44 e D P Trong đó: (CO 2 ) o : Nồng độ axit cacbonic trong nước nguồn trước khi pha phèn. (CO2) 0 = 10 mg/l. DP= 45 mg/l e= 57( đối với Al 2 (SO 4 ) 3 ) => (CO2) * = 11 + 44 57 45 = 30,84 (mg/l) 1.2.5. Chỉ số bão hòa J. J = pH o – pH s . Trong đó: pH o :là độ pH của nước sau khi pha phèn (xác định theo TCXDVN 33-2006). pHs : là độ pH của nước sau khi đã bão hòa cacbonat đến trạng thái cân bằng tính theo công thức: pHs = f 1 (t) – f 2 (Ca 2+ ) – f 3 (K i ) + f 4 (P). trong đó: f 1 (t), f 2 (Ca 2+ ), f 3 (K),f 4 (P) được xác định theo hình H- 6.1 (TCXDVN_33_2006). Nhiệt độ 27 o C  f 1 (t) = 1,96 Nồng độ canxi Ca 2+ = 58 mg/l  f 2 (Ca 2+ ) = 1,75 Độ kiềm K i = 1,91 mg/l  f 3 (K) = 1,28 7 SVTH: Nguyễn Viết Khánh ĐỒ ÁN MT1 GVHD: Phạm Phú Song Toàn Tổng hàm lượng muối trong nước P =160 mg/l  f 4 (P) = 8,75 Từ trên ta có: pH s = 1,96 – 1,75 – 1,28 + 8,75= 7,68 Suy ra : J = pH o – pH s = 6,65 – 7,68 = - 1,03 > 0,5 (pH o <pH s <8,4).  Nước không ổn định ta phải thêm hóa chât để ổn định nước. 1.2.6. Xác định lượng vôi đưa vào kiềm hóa. D k = b × K (mgđl/l). (theo TCXDVN 33:2006). Trong đó: K: Độ kiềm của nước sau khi đã xử lý ổn định K = 1,91 mg/l. Tra biểu đồ 6-4-TCXDVN 33: 2006 ta được b = 0,65 => D k = 1,91 × 0,65= 1,2415 mgđl/l. Liều lượng vôi: V = D K × e × K C 100 (mg/l). Trong đó: e: Đương lượng của hoạt chất trong kiềm mg/ml, đối với vôi tính theo CaO = 28 C K : Hàm lượng hoạt chất trong sản phẩm kỹ thuật. V = 1,2415 × 28 × = 75 100 43,45 mg/l 1.2.7.Hàm lượng cặn lớn nhất trong nước sau khi đưa hóa chất vào kiềm hóa và keo tụ. Ta có công thức tính như sau: C max = C n + K .P + 0,25 . M + V (mg/l) Trong đó: 8 SVTH: Nguyễn Viết Khánh ĐỒ ÁN MT1 GVHD: Phạm Phú Song Toàn C n : Hàm lượng cặn lớn nhất của nước nguồn = 230 mg/l. K: Hệ số phụ thuộc vào độ tinh khiết của phèn sử dụng Đối với phèn nhôm không sạch K = 1. P: Lượng phèn đưa vào để keo tụ P = 45 mg/l. M: Độ màu của nước nguồn theo thang độ Platin-Coban. M =32Co/Pt. V: lượng vôi đưa vào kiềm hóa V= 43,45 mg/l => C max = 230 +45.1 + 0,25.28 + 43,45 = 325,45(mg/l) 1.3. Lựa chọn sơ đồ dây chuyền công nghệ xử lý nước. - Đối với nước mặt để lựa chọn dây chuyền công nghệ ta phải căn cứ vào các chỉ tiêu : độ màu, hàm lượng cặn, công suất của trạm. Dây chuyền tổng quát của quy trình xử lý nước mặt gồm những công đoạn chính sau : phèn vôi → → → ↓ ← ← Cl 2 1.4. Thuyết minh dây chuyền công nghệ. 9 SVTH: Nguyễn Viết Khánh Bể lắng đứng Bể chứa nước sạch Bể lọc nhanh Bể trộn đứng Bể phản ứng có tầng cặn lơ lửng Trạm bơm 2 Nước nguồn ĐỒ ÁN MT1 GVHD: Phạm Phú Song Toàn Nước thô được hòa trộn cùng với hóa chất ở bể trộn đứng, thời gian nước tồn tại không quá 2 phút, tại đây hóa chất được trộn đều nhưng vẫn chưa phản ứng với nhau sau đó được đưa sang bể phản ứng. Phèn đưa vào làm pH của nước giảm dẫn đến phá vỡ cân bằng của nước làm các cặn bẩn dính kết tạo bông kết tủa lơ lửng, khi nước đi vào bể phản ứng nước chuyển động từ dưới lên với vận tốc giảm dần tạo điều kiện cho các hạt keo và cặn bẩn kết dính với nhau tạo những bông cặn đủ lớn và được giữ lại trong bể lắng . Lọc là công đoạn cuối cùng trong quá trình làm sạch, nước từ bể lắng qua bể lọc ở đây nước chuyển động từ trên xuống qua lớp vật liệu lọc có chiều dày 0,8 m các hạt cặn và vi trùng được giữ lại trên bề mặt hoặc các khe hở của lớp vật liệu lọc, cho đến khi nước vào hệ thống thu nước lọc thì hầu như không còn cặn nữa. Nước tiếp tục đi từ bể lọc tiếp xúc tràn qua máng theo đường ống đưa đến bể chứa nước sạch. Quá trình đưa nước đến bể chứa nước sạch phải có đường ống châm Clo khử trùng nước. Sau đó nước được cung cấp cho mạng lưới và được chuyển đến nơi tiêu thụ. 10 SVTH: Nguyễn Viết Khánh [...]... GVHD: Phạm Phú Song Toàn CHƯƠNG 2 : TÍNH TOÁN THIẾT KẾ CÁC CÔNG TRÌNH CHÍNH TRONG TRẠM XỬ LÝ NƯỚC CẤP 2.1 Xác định công suất của nhà máy - Ta có lượng nước tính toán được là 4500 m3/ ng.đ Nhưng khi xây dựng nhà máy ta phải tính đến lượng nước dự phòng - Lượng nước dự phòng có thể tính là 5% - 10% tổng lượng nước tính toán - Vậy chọn lượng nước dự phòng là 10% tổng lượng nước  Q = Q1 + 0,1 x Q1 = 4500+... trước khi đưa nước và bể phản ứng có tầng cặn lơ lửng nước phải đi qua ngăn tách khí Nhưng do công trình trước đó là bể trộn đứng tách khí nên nước đã được tách khí Do vậy ko cần thiết kế riêng một công trình tánh khí Dung tích bể phản ứng Wb = Q×t 60 = 297,92 × 20 60 = 99,3 (m3) Trong đó: Q là công suất trạm xử lý, Q= 7150 (m3/ngày.đêm) = 297,92 (m3/h)=0,083(m2/s) t : thời gian lưu nước trong bể , t... trung trong mương khi rửa là : h= F Bm = 0,3 0, 7 = 0,43 (m) * Tính toán hệ thống rửa lọc Bể được sử dụng hệ 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 cung cấp nước vào bể Khởi động máy sục khí nén, với cường độ 15 (l/s.m2), cho khí nén sục trong vòng 3 phút Cung cấp nước rửa lọc với cường độ 3 (l/s.m2).kết hợp với sục khí trong. .. l/s.m2) ứng với mức nước tương đối của vật liệu lọc là 30 % + Cường độ gió rửa lọc: W2=15 l/s.m2 * Tính toán máng thu nước rửa lọc gió nước kết hợp - Chọn độ dốc đáy máng theo chiều nước chảy i = 0,01 - Mỗi bể bố trí 3 máng thu khoảng cách giữa các tâm máng là 1 m Khoảng cách từ tâm máng đến tường là 1 m - Lưu lượng nước rửa một bể lọc là : qm= F 1b × W 1 (l/s) Trong đó : W 1 : Cường độ nước rửa lọc F 1b... = 4950 (m3/ngày.đêm) Ta chọn công suất nhà máy là 5000 m3/ ng.đ - công suất của nhà máy là: Q = 5000(m3/ngày.đêm) = 208,3(m3/h) 2.2 Công trình hòa phèn và chuẩn bị dung dịch phèn công tác Để quá trình keo tụ có hiệu quả phèn phải được pha đều vào nước cần xử lý với liều lượng chính xác trong thời gian ngắn nhất Do việc định lượng phèn và pha chế phèn khô trực tiếp vào nước khá phức tạp nên chọn phương... trộn đứng 2.5.1 Các thông số tính toán - Thu nước bằng các máng thu có lỗ ngập trong nước, mỗi bể đều có máng thu nước chạy vòng quanh 17 SVTH: Nguyễn Viết Khánh ĐỒ ÁN MT1 GVHD: Phạm Phú Song Toàn - Thời gian nước lưu lại bể t = 2 phút.để đảm bảo đủ thời gian tách khí - Chọn vận tốc ở miệng dẫn vào đáy bể vv =1 (m/s) - Vận tốc nước dâng ở cuối máng vd = 25 (mm/s) = 0,025 (m/s) - Vận tốc nước chảy ở cuối... Chọn dường kính ống dẫn nước vào bể : Chọn Dv = 300 mm, lưu lượng nước vào một bể là: Q1b = Q = 208,3 (m3/h) ≈ 0,058 (m3/s) Vận tốc nước đưa vào từ đáy bể : v= 4×Q π × D2 = 4 × 0, 058 3,14 × 0,32 = 0,82 (m/s) Đường kính ngoài của ống dẫn nước vào bể là : D = 327 (mm) + Tính toán máng thu : Nước chảy trong máng đến chỗ ống dẫn nước ra khỏi bể theo hai hướng ngước chiều nhau, vận tốc nước chảy cuối máng... khí trong ống phải lấy bằng V=15 m/s - Tốc độ không khí qua lỗ bằng V= 30 m/s - Đường kính lỗ D = 4 mm; lỗ phải hướng xuống dưới - Áp lực không khí ép lấy từ 1,2 at 2.2.3 Tính toán bể hòa trộn phèn và bể tiêu thụ Theo 6.19 – TCXDVN- 33_2006 - Dung tích bể hoà phèn tính theo công thức W1 = q.n.p (m 3 ) 10.000 b h γ => Wh= 208,3 × 10 × 45 = 10000 × 10 ×1 0,93 (m3) Trong đó: q: Lưu lượng nước xử lý (m3/h)... lắng + Máng phân phối nước Qb = 0,083 (m3/s).chọn v trong máng 0,06 (m/s) A= Q v = 0, 083 0, 06 = 1,38 (m2) Chiều rộng máng 1 (m)  chiếu cao lớp nước 1,38 + h bv = 1,38 + 0,4 = 1,78 ≈ 1,9 m Trong ngăn phản ứng đặt 3 tấm chắn hướng dòng, khoảng cách 15,3 3 giữa các tấm chắn là : = 5,1 (m) Đáy ngăn phản ứng đặt ống khoan lỗ để phân phối nước, mỗi ngăn đặt 3 ống.tốc độ nước chảy trong ống theo quy phạm... F= Q T vbt − 3,6(W1 t1 + W2 t 2 ) − a.t 3 vbt (m2) Trong đó: - Q: Công suất trạm xử lý, Q = 5000 m3/ngđ - T: là thời gian làm việc của trạm trong một ngày đêm, T = 24h - vbt: tốc độ lọc tính toán ở chế độ làm việc bình thường, Vbt = 5,5 m/h - a: Số lần rửa mỗi bể trong một ngày đêm ở chế độ bình thường,a = 2 - W 1 : Cường độ nước rửa lọc, W 1 = 3 l/sm2 - W 2 : Cường độ gió rửa lọc, W 2 = 16 l/sm2 - . minh dây chuyền công nghệ………………….… ….9 Chương 2: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ CÁC CÔNG TRÌNH CHÍNH TRONG TRẠM XỬ LÝ NƯỚC CẤP 2.1. Xác định công suất của nhà máy……………………………11 2.2. Công trình hòa phèn và. Phạm Phú Song Toàn CHƯƠNG 2 : TÍNH TOÁN THIẾT KẾ CÁC CÔNG TRÌNH CHÍNH TRONG TRẠM XỬ LÝ NƯỚC CẤP 2.1. Xác định công suất của nhà máy. - Ta có lượng nước tính toán được là 4500 m 3 / ng.đ. Nhưng. đất. Chính vì vậy vấn đề xử lý nước mặt để cung cấp cho ăn uống và sinh hoạt là một vấn đề cấp bách và cần thiết của toàn cầu. Với môn Đồ án công nghệ 1, em được thiết kế trạm xử lý nước có công