BÁO CÁO THỰC TẬP-ĐỒ ÁN CẤP NƯỚC THIÊN NHIÊN

th uyết minh I. Lựa chọn công nghệ xử lý nớc 1. Xác định các chỉ tiêu còn lại trong nhiệm vụ thiết kế và đánh giá mức độ chính xác các chỉ tiêu nguồn nớc a. Tổng hàm l ợng muối Tổng hàm lợng muối trong nớc nguồn đợc tính theo công thức sau: P= Trong đó: - : Tổng hàm lợng các ion dơng - : Tổng hàm lợng các ion âm Ta có: =153,1 hay: (mg/l) hay: = 9,135Ae Nh vậy: P = 153,1+ 135,9 + 1,4ì 5+ 0,5ì317,1 + 0,13 ì2,18 P = 454,83 (mg/l) b. Xác định l ợng CO 2 tự do có trong n ớc nguồn Lợng CO2 tự do có trong nớc nguồn phụ thuộc vào P, t 0 , Ki, PH và đợc xác định theo biểu đồ Langlier Với: P =454,83 (mg/l) t 0 =22 0 C PH = 7,6 Ki 0 = 5,2 (mg/l) Tra biểu đồ ta xác định đợc hàm lợng [CO 2 ] tự do là 12 (mg/l) c. Kiểm tra độ Kiềm toàn phần Do PH = 7,6 nên độ Kiềm toàn phần của nớc chủ yếu là do [HCO 3 - ], ta xác định đợc: Ki tf 61,02 -][HCO 3 =5,2 (mg/l) Nh vậy độ Kiềm toàn phần bằng độ cứng Cacbonat = 4,56 (mg/l) nên số liệu tính toán là chính xác. 1 [ ] [ ] [ ] ++ ++++ 23 2 SiO0,13.HCO0,5.Fe1,4.AeMe [ ] [ ] [ ] [ ] +++++ +++= 4 22 NHMgNaCaMe 09,4282,120 +++= [ ] [ ] [ ] [ ] +++= 32 2 4 NONOSOClAe 1,01,0867,49 +++= + Me Ae 1,153 = + Me 2. Đánh giá chất lợng nguồn nớc Dựa theo tiêu chuẩn vệ sinh nớc ăn uống (Ban hành kèm theo Quyết định số 1329/2002/BYT/QĐ ngày 18/4/2002 của Bộ Y tế) và các chỉ tiêu chất lợng nớc nguồn ta thấy nguồn nớc sử dụng có các chỉ tiêu sau đây cha đảm bảo yêu cầu: 1. Độ Oxy hoá Pemaganat = 4 (mgO 2 /l) > 2 (mgO 2 /l) 2. Hàm lợng Fe 2+ = 5(mg/l) > 0,5 (mg/l) 3. Hàm lợng H 2 S = 0,1 (mg/l) > 0,05 (mg/l) 4. Hàm lợng Ca 2+ = 120,2 (mg/l) > 100 (mg/l) 5. Hàm lợng cặn lơ lửng = 8 (mg/l) > 3 (mg/l) 6. Chỉ số Ecôli = 720 (con) >2 0 (con) 3. Sơ bộ lựa chọn dây chuyền công nghệ Do hàm lợng Fe 2+ = 5(mg/l), công suất trạm Q = 12500 (m 3 /ngđ) nên để xử lý sắt ta dùng phơng pháp làm thoáng tự nhiên. a. Kiểm tra xem tr ớc khi xử lý có phải Clo hoá sơ bộ hay không Ta phải Clo hoá sơ bộ trong 2 trờng hợp sau: - [O 2 ] 0 > 0,15ì[Fe 2+ ] + 3 - Nớc nguồn có chứa NH 3 , NO 2 Do [O 2 ] = 4 (mg/l) < 0,15ì[Fe 2+ ] + 3 = 0,15ì5 + 3 = 3,75 (mg/l) nên truớc khi đa đến công trình làm thoánag ta cho clo hóa sơ bộvới lu lợng Clo là. Tuy nhiên, trong nớc nguồn có chứa NH 3 (ở dạng NH 4 + ) và NO 2 - nên ta phải Clo hoá dơ bộ. Liều lợng Clo dùng để Clo hoá sơ bộ tính theo công thức: L Cl = 6,5ì[o 2 ] =0,5.4=2 (mg/l) b. Xác định các chỉ tiêu sau khi làm thoáng Độ kiềm sau khi làm thoáng: Ki * = Ki 0 0,036ì[Fe 2+ ] Trong đó: - Ki 0 : Độ kiềm của nớc nguồn = 5,2 (mg/l) Ki * = 5,2 - 0,036ì5 = 5,02 (mgđ g/l) Hàm lợng CO 2 sau khi làm thoáng: CO 2 * = (1-a)ìCO 2 0 + 1,6ì[Fe 2+ ] Trong đó: - a : Hệ số kể đến hiệu quả khử CO 2 bằng công trình làm thoáng. Chọn phơng pháp làm thoáng tự nhiên a = 0,5 - CO 2 0 : Hàm lợng khí Cácbonic tự do ở trong nớc nguồn = 12(mg/l) 2 CO 2 * = (1-0,5)ì12 + 1,6ì2 = 14 (mg/l) Độ PH của nớc sau khi làm thoáng: Từ biểu đồ quan hệ giữa PH, Ki, CO 2 ,t 0 ứng với các giá trị đã biết: Ki * = 5,02 CO 2 * = 14 (mg/l) t 0 = 22 0 C P = 454,83(mg/l) Tra biểu đồ quan hệ giữa lợng PH, Ki, CO 2 ,t 0 ta có PH * = 7,5 Hàm lợng cặn sau khi làm thoáng: Hàm lợng cặn sau khi làm thoáng đợc tính theo công thức: C * max = C 0 max + 1,92ì[Fe 2+ ] + 0,25M (mg/l) Trong đó: - C 0 max : Hàm lợng cặn lơ lửng lớn nhất trong nớc nguồn trớc khi làm thoáng = 12 (mg/l) - M : Độ mầu của nớc nguồn - tính theo độ Cobal C * max = 12 + 1,92ì5 + 0,25ì8= 23,6 (mg/l) Vì C * max > 20 (mg/l) và công suất trạm xử lý = 12500 (m 3 /ngđ) nên ta dùng bể lắng tiếp xúc ngang. c. Kiểm tra độ ổn định của n ớc sau khi làm thoáng Sau khi làm thoáng, độ PH trong nớc giảm nên nớc có khả năng mất ổn định, vì vậy ta phải kiểm tra độ ổn định của nớc. Độ ổn định của nớc đợc đặc trng bởi trị số bão hoà I xác định theo công thức sau: I= PH * - PHs Trong đó: - PH * : Độ PH của nớc sau khi làm thoáng, theo tính toán ở trên ta đã can - PH * = 7,5 - PHs : Độ PH ở trạng thái cân bằng bão hoà CaCO 3 của nớc sau khi khử Fe 2+ , đ- ợc xác định theo công thức sau: PHs =f1(t 0 )- f2(Ca2+)- f3(Ki*)+ f4(P) Trong đó: - f1(t 0 ): Hàm số nhiệt độ của nớc sau khi khử sắt - f2(Ca 2+ ): Hàm số nồng độ ion Ca 2+ trong nớc sau khi khử sắt - f3(Ki*): Hàm số độ kiềm Ki* của nớc sau khi khử sắt - f4(P) : Hàm số tổng hàm lợng muối P của nớc sau khi khử sắt Tra biểu đồ Langlier ta đợc: 3 Clo Làm thoáng nhân tạo Lắng tiếp xúc ngang Lọc nhanh Khử trùng Nớc nguồn Bể chứa nớc sạch - t 0 = 22 0 C => f1(t 0 ) = 2,05 - [Ca 2+ ] = 120,2 (mg/l) => f2 (Ca 2+ ) = 2,08 - Ki* = 5,02 (mgđl/l) => f3(Ki*) = 1,71 - P = 454,83 (mg/l) => f4(P) = 8,855 Nh vậy, PHs = 2,05 2,08 1,71 + 8,855= 7,115 I = PH* PHs = 7,5 7,115 = 0,385 Nhận thấy rằng I > 0 nên nick can tin lắnag cặn. Từ các tính toán nh trên ta chọn lựa các công trình chính trong dây chuyền: II. Tính toán công nghệ, cấu tạo và các công trình trong dây chuyền công nghệ 1. Công trình làm thoáng tự nhiên Để làm thoáng tự nhiên ta sử dụng giàn ma, sau đây ta sẽ đi tính giàn ma. a. Tính diện tích giàn m a Diện tích mặt bằng giàn ma đợc tính theo công thức: F = m q Q (m 2 ) Trong đó: - Q: Công suất Trạm xử lý (m 3 /h) - q m : Cờng độ ma tính toán. Theo quy phạm ta có = 10 ữ 15 (m 3 /m 2 -h). Chọn q m = 12,5 (m 3 /m 2 -h) ta có: Theo thiết kế, Q = 12500 (m 3 /ngđ) = 520,8 (m 3 /h) F = 12,5 520,8 = 41,664 42 (m 2 ) Thiết kế hai giàn ma, diện tích mỗi thùng là: f = 2 42 = 21 (m 2 ) 4 Thiết kế mỗi ngăn giàn ma với a = 6 (m) b = a f = 3,5 (m). Vậy mỗi ngăn giàn ma đợc thiết kế = 6ì 3,5 (m) Tổng diện tích bề mặt tiếp xúc cần thiết xác định nh sau: F tx = tb 2COK G ì Trong đó: - G : Lợng CO 2 tự do cần khử (kg/h) đợc tính nh sau: Để tính tóan lợng co 2 cần khử ta tính nớc sau khi làm thoáng khử CO 2 tự do đến giới hạn tại PH=7,5 .Trong tờng hợp tính tóan của chúng ta nớc sau khi làm thoáng đã đạt PH=7,5 nh vậy đã đạt tiêu chuẩn =>không cần bố trí lớp vật liệu tiếp xúc , chỉ cần phân bố 1 sàn đập và thu nứơc. Sơ đồ: Cl 2 0,8 1 b. Tính giàn ống phun m a Q = N Qtrạm = 2 520,8 = 260,4 (m 3 /h) Chọn cống chính Chọn vận tốc nớc chảy trong giàn ống chính là V = 1 (m/s) ta có: Q = ì V = 4 d 2 ì V d = V Q4 ì ì = 36003,14 0,424 ì ì 6 = 0,3035 (m) Ta lấy d chính = 0,31(m) = 310 (mm) 5 300 540 6000 540 300 3500 7575 1675 153 150 150 153 Chọn ống nhánh Vận tốc đảm bảo trong khoảng 1,2 ữ 2 (m/s) Thiết kế 22 ống nhánh, đờng kính mỗi ống là nhánh = 50 (mm), lu lợng nhánh là: Q nhánh = 36002 260,4 ì2 = 3,288ì 10 -3 (m 3 /s) Diện tích ngang ống nhánh là: = 4 d 2 = 4 (0,05)3,14 2 ì = 1,9625ì 10 -3 (m 2 ) V n = Q = 1,9625 3,288 = 1,68 (m/s) thoả mãn điều kiện. Khoảng cách giữa các ống nhánh là: x = 10 20,3-6 ì = 0,54 (m) Trên các ống nhánh đục các lỗ 10 thành 2 hàng hớng xuống dới và nghiêng so với phơng nằm ngang một góc 45 0 . Diện tích một lỗ là: F 1lỗ = 4 d 2 = 4 (0,01)3,14 2 ì = 7,85ì 10 -5 (m 2 ) Mặt khác, theo quy phạm ta có: chính cống lỗ F F = 0,25 ữ 0,5. Lấy tỷ số = 0,5 ta có: F ống chính = 4 d 2 = 4 (0,3)3,14 2 ì = 0,07065(m 2 ) F lỗ = 0,5ì 0,07065 = 0,035325 (m 2 ) S lỗ phải khoan là: 6 n = lỗ lỗ F18 F ì = 3- 107,852 0,035325 ìì2 = 20 (lỗ) Mỗi hàng đục 10 lỗ, khi đó khoảng cách giữa các lỗ là: R = 9 1504-1675 ì = 152,78 (mm) Sơ đồ giàn ma đợc bố trí nh trên. 2. Tính toán bể lắng tiếp xúc ngang a. Diện tích bể lắng Dùng bể lắng ngang thu nớc ở cuối bể, diện tích mặt bằng bể là: F = ì ì 0 u3,6 Q (m 2 ) Q : Công suất trạm , Q = 520,8 (m 3 /s) = 30 V -u u tb 0 0 (1) là hệ số kể đến ảnh hởng của dòng chảy rối trong vùng lắng. Trong đó: - u 0 : Tốc độ lắng cặn, lấy bằng 0,35 (mm/s) - V tb : Vận tốc trung bình chuyển động ngang của dòng nớc. V tb = Kìu 0 Với K: hệ số phụ thuộc vào tỷ số chiều dài và chiều cao của bể lắng. Chọn H L = 15 K = 10 V tb = 10 ì 0,35 = 3,5 (mm/s). thay lại công thức (1) ta có: = 30 3,5 -0,35 0,35 = 1,5 Nh vậy, F = 1,5 0,353,6 520,8 ì ì =620 (m 2 ) b. Chiều rộng bể lắng Chiều rộng của bể lắng đợc tính theo công thức: B = HNV3,6 Q tb ììì Trong đó: - H: Chiều cao vùng lắng, H = 2,5 (m) - N: Số bể lắng, lấy N = 2 bể. Khi đó: B = 2,523,53,6 520,8 ììì =8,267 (m) 7 Chia mỗi bể thành 2 ngăn, chiều rộng của một ngăn là b n = 2 B = 2 8,267 = 4,134 (m) 2,4 (m) Thỏa mãn c. Chiều dài bể lắng Theo cách chọn nh trên, chiều dài bể lắng là: L = NB F . = 2.267,8 620 =37,5 (m)=15H Chọn hai vách ngăn đặt cách tờng 1,5 (m). Sử dụng phơng pháp cặn trợt về phía đầu bể (hố thu cặn đặt ở phía đầu bể). d. Tính hệ thống phân phối n ớc vào bể Để phân phối và thu nớc đều trên toàn bộ diện tích bề mặt bể lắng ta đặt các vách ngăn có đục lỗ ở đầu và cuối bể. Thiết kế hàng lôc cuối cùng nằm cao hơn mức cặn tính toán là 0,3 (m) theo quy phạm là 0,3 ữ 0,5 (m). Đặt vách ngăn phân phối nớc vào bể cách đầu bể một khoảng 1,5 (m). Diện tích của vách ngăn phân phối nớc vào bể là: F ngăn = b n ì (H 0 0,3) = 4,2ì (2,5 0,3) = 9,24 (m 2 ) Lu lợng nớc tính toán qua mỗi ngăn của bể là: q n = 2,02,0 520,8 ì = 130,2 (m 3 /h) = 0,0362 (m 3 /s) Diện tích cần thiết của các lỗ ở vách ngăn phân phối nớc vào là: f lỗ 1 = lỗ1 V n q = 0,3 0,0362 = 0,12 (m 2 ) Diện tích cần thiết của các lỗ ở vách ngăn thu nớc ở cuối bể là: f lỗ 2 = lỗ2 V n q = 0,5 0,0362 = 0,0724 (m 2 ) Lấy đờng kính lỗ ở vách ngăn phân phối thứ nhất d 1 = 0,06 (m), diện tích một lỗ là f 1lỗ = 0,00283 (m 2 ) Tổng số lỗ ở vách ngăn thứ nhất là: n 1 = 1lỗf lỗ1 F = 0,00283 0,12 = 43 (lỗ) chọn 44(lỗ) Lấy đờng kính lỗ ở vách ngăn thu nớc d 2 = 0,05 (m), diện tích một lỗ là f 1lỗ = 0,00196 (m 2 ) Tổng số lỗ ở vách ngăn thứ nhất là: n 1 = 1lỗf lỗ2 F = 0,00196 0,0724 = 37 (lỗ) chọn 38(lỗ) 8 e. Tính diện tích vùng chứa cặn Thể tích vùng chứa cặn đợc tính toán theo công thức: W 0 = ( ) c m - McQT ì ì N (m 3 ) Trong đó: - T: Thời gian giữa hai lần xả cặn, do hàm lợng cặn nhỏ nên lấy T = 12 (giờ) - Q: Lu lợng nớc vào bể lắng, Q = 520,8 (m 3 /h) - m: Hàm lợng cặn trong nớc sau khi lắng, m = 10 (mg/l) - c: Nồng độ trung bình của cặn nén sau thời gian T, lấy c = 7500 (g/m 3 ) - Mc: Tổng hàm lợng cặn trong nớc đa vào bể lắng, Mc = 23,6 (mg/l) W 0 = ( ) 75002 10 - 23,6 ì ì 8,52012 = 5,67 (m 3 ) f. Chiều cao vùng chứa và nén cặn Diện tích mặt bằnag 1 bể F 1b = N F = 2 620 =310(m 2 ) Chiều cao vùng chứa và nén cặn đợc tính theo công thức: h c = F W 0 = 310 67,5 = 0,018 (m) g. Chiều cao bể lắng Chiều cao bể lắng đợc xác định theo công thức: H bể = H L + h c + h bảo vệ Trong đó: - H L : Chiều cao vùng lắng nớc, H L =2,5 (m) - h bảo vệ : Chiều cao bảo vệ, lấy = 0,5 (m) - h c : Chiều cao tầng cặn H bể = 2,5 + 0,018 + 0,5 = 3,018 (m) Tổng chiều dàI bể lắnag kể cả 2 ngăn phân phối nớc L b =37,5+2.1,5=40,5(m) 9 1,5 m 1,5 m i = 0 , 0 3 3. Tính bể lọc nhanh trọng lực Bể lọc đợc tính toán với 2 chế độ làm việc là bình thờng và tăng cờng. Dùng vật liệu lọc là cát thạch anh với các thông số tính toán: d max = 1,6 (mm) d min = 0,7 (mm) d tơng đơng =0,8 ữ1,0 (mm) Hệ số dãn nở tơng đối e = 30%, hệ số không đồng nhất k = 2,0. Chiều dày lớp vật liệu lọc = 1,2 (m) Hệ thống phân phối nớc lọc là hệ thống phân phối trở lực lớn bằng chụp lọc đầu có khe hở. Tổng diện tích phân phối lấy bằng 0,8% diện tích công tác của bể lọc (theo quy phạm là 0,8 ữ 1,0 m). Ph ơng pháp rửa lọc: Gió nớc kết hợp. Chế độ rửa lọc nh sau: Bơm không khí với cờng độ 18 (l/s.m 2 ) thổi trong 2 phút sau đó kết hợp khí và nớc với cờng độ nớc 2,5 (l/s.m 2 ) sao cho cát không bị trôi vào máng thu n- ớc rửa trong vòng 5 phút. Cuối cùng ngừng bơm không khí và tiếp tục rửa nớc thuần tuý với cờng độ 12 (l/s.m 2 ) trong 5 phút. 10 [...]... khối ghép kiểu t 1 3 6 6 5 mặt cắt ngang 1 cát; 2 đan bê tông cốt thép; 3 đầu lọc; 4 máng thu nuớc rửa lọc 5 Kênh cấp nuớc trộn khí để lọc và thau rửa; 6 máng xả bùn Đường ống dẫn nước thô tới bể lọc Dẫn nước lọc về bể chứa nước sạch Đường ống dẫn nước sạch rửa lọc ống xả nước rửa lọc a Sơ bộ tính toán chu kỳ lọc Thực tế độ rỗng của lớp cát lọc thờng bằng 0,41 ữ 0,42, lấy 0,41 Chiều dày lớp cát lọc... hai máng thu nên lu lợng nớc đi vào mỗi máng là: 0,271 q1m = =0,1355 (m3/s) 2 Chọn máng hình tam giác, ta đi tính toán máng dạng này Chiều rộng của máng Đợc tính theo công thức: Bm = K ì 5 qm2 (1,57 + a ) 3 13 Trong đó: - qm : Đã tính toán ở trên = 0,1355 (m3/s) - a: Tỷ số giữa chiều cao hình chữ nhật và một nửa chiều rộng máng, a = 1,5 (quy phạm là 1ữ1,5) - K: hệ số phụ thuộc vào hình dạng của máng,... m 1,2 m Tính toán kiểm tra tốc độ lọc tăng cờng Tốc độ lọc tính toán ở chế độ làm việc tăng cờng đợc xác định theo công thức: N 4 Vtc = Vtbì = 7ì = 9,33 (m/h) N -1 4 -1 Thấy rằng 8 < Vtc h = + 0,25 (m) = 0,61 (m) 100 Theo quy phạm, khoảng cách giữa đáy dới cùng của máng dẫn nớc rửa phải nằm cao hơn lớp vật liệu lọc tối thiểu là 0,07 (m) Chiều cao toàn phần của máng thu nớc rửa là: Hm = 0,7 (m) Vì máng dốc... đồng thời Lợng nớc tính toán cho Clorator làm việc lấy bằng 0,6 (m3/ kg.Clo) Lu lợng nớc cấp cho trạm clo là: Qcấp = 0,6 ì qCL2 = 0,6 ì 1,72 = 1,032 (m3/h) = 0,287 l/ s) Đờng kính ống: D= 4ìQ 4 ì 0,000287 = = 0,025 (m) ìV 3,14 ì 0,6 Với 0,6 (m/s) là tốc độ nớc chảy trong ống Lợng Clo dùng trong một ngày: QCl2 = 24ì qCL2 = 41,28 (kg/ngđ) Lu lợng nớc tiêu thụ trong một ngày là: Qcấp =1,032ì 24 = 24,768... (m) hl : Chiều cao lớp vật liệu lọc; hl = 1,2 (m) Hm : Khoảng cách từ mép dới của máng phân phối đến lớp vật liệu lọc, Hm = 0,814 (m) Hm : Chiều cao máng thu nớc rửa lọc; Hm = 0,6 (m) => h = 0 - 0,5 + 1 + 0,1 + 0,2 + 1,2 + 0,814+ 0,7 = 3,514 (m) hr : Tổng tổn thất áp lực khi rửa lọc: hr = hPP + hVLL+ hđ (m) Theo tính toán ở trên ta có: hr = 0,26 + 0,4272+0,616 = 1,3032 (m) - h: Tổng tổn thất trên đờng... trình bày ở trên hBV = 1 (m) - hn : chiều cao lớp nớc trên vật liệu lọc 2 (m) Hxd = 1+ 0,1+ 0,2 + 1,2 + 2 + 1 19 Hxd = 5,5 (m) 1000 4400 Lớp nước trên vật liệu lọc 2000 Lớp vật liệu lọc 760 5500 1200 200 100 Lớp vật liệu đỡ Sàn chụp lọc 1000 Hầm thu nước 4 Tính toán sân phơi vật liệu lọc Số lợng bùn tích lại ở bể lắng sau một ngày đợc tính theo công thức: Q ì (C - C ) 1 2 (kg) G1 = 1000 Trong đó: - G1:... dày lớp sỏi ở đáy hđáy = 0,3 (m) khi đó chiều cao thành máng của sân phơi là 0,36 + 0,22 + 0,3 = 0,88 (m) 21 Thiết kế 2 sân phơi bùn có chiều dày 0,9 (m), chiều dài bằng 3 lần chiều rộng, diện tích mỗi sân 75 (m2), kích thớc:15ì 5 (m2) 5.Tính toán bể điều hoà và bơm tuần hoàn nớc rửa lọc a Lu lợng tuần hoàn Để đảm bảo khi bơm tuần hoàn làm việc gián đoạn, không ảnh hỏng đén chế độ thuỷ W lực của các công . một bể bố trí hai máng thu nên lu lợng nớc đi vào mỗi máng là: q 1m = 2 0,271 =0,1355 (m 3 /s) Chọn máng hình tam giác, ta đi tính toán máng dạng này. Chiều rộng của máng Đợc tính theo công. 300 540 6000 540 300 3500 7575 1675 153 150 150 153 Chọn ống nhánh Vận tốc đảm bảo trong khoảng 1,2 ữ 2 (m/s) Thiết kế 22 ống nhánh, đờng kính mỗi ống là nhánh = 50 (mm), lu lợng nhánh là: Q nhánh = 36002 260,4 ì2 = 3,288ì. cầu. c. Tính toán máng thu n ớc rửa lọcgió n ớc kết hợp Chọn độ dốc đáy máng theo chiều nớc chảy i = 0,001. Khoảng cách giữa các tâm máng là 2,0 (m) < 2,2 (m) Khoảng cách từ tâm máng đến tờng