Thiết kế trạm xử lý chất thải 2500m3

Luận văn về thiết kế trạm xử lý chất thải 2500m3

TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM TP. HỒ CHÍ MINH KHOA CÔNG NGHỆ MÔI TRƯỜNG    GV hướng dẫn: ThS.KS. Phạm Trung Kiên Nhóm 05 1. Lương Ngọc Trung Hậu 2. Nguyễn Thò Thu Hoàn 3. Nguyễn Đoàn Đăng Quang TP. Hồ Chí Minh, 1/2006 1 TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM TP. HỒ CHÍ MINH KHOA CÔNG NGHỆ MÔI TRƯỜNG    NHIỆM VỤ THIẾT KẾ ĐỒ ÁN MÔN HỌC Môn học: XỬ LÝ NƯỚC CẤP Lớp: DHMT03 – Niên khoá:2005 – 2006 Nhóm: 05 Họ tên sinh viên: 1. Lương Ngọc Trung Hậu 2. Nguyễn Thò Thu Hoàn 3. Nguyễn Đoàn Đăng Quang Giáo viên hướng dẫn: Phạm Trung Kiên Ngày giao đồ án: 1/11/2005 Ngày hoàn thành đồn án: 10/1/2005 Nhiệm vụ thiết kế đồ án Thiết kế trạm xử lý nước cấp công suất: 2500 m 3 /ngđ - Nguồn nước: ngầm - Vò trí: Quận 2, TP. Hồ Chí Minh - Niên hạn thiết kế: t = 20 năm - Tiêu chuẩn cấp nước: 1329/02/BYT, ăn uống, sinh hoạt Nội dung thực hiện - Lựa chọn sơ đồ công nghệ - Tính toán các công trình đơn vò - Quy hoạch mặt bằng trạm xử lý - Thiết kế chi tiết một công trình đơn vò do cán bộ hướng dẫn quy đònh 2 Số liệu thiết kế Tính chất nguồn nước ngầm như sau: - SS mg/l - Độ kiềm, mg CaCO 3 /l 25 - PH 5,1 - Fe 2+ , mg/l 9 - CO 2 , mg/l 120 - Độ đục, FTU - Độ màu, PI-Co - TDS, mg/l 60 - Mn 2+ 0,1 Thuyết minh tính toán bao gồm - Phân tích nhiệm vụ thiết kế - Tính toán các công trình đơn vò Bản vẽ thể hiện (A1) - Mặt bằng bố trí trạm xử lý - Mặt cắt dọc dây chuyền công nghệ xử lý - Bản vẽ chi tiết một công trình đơn vò quan trọng nhất 3 Chương I: PHÂN TÍCH NHIỆM VỤ THIẾT KẾ ĐỒ ÁN I. PHÂN TÍCH NHIỆM VỤ Cuộc sống con người điều kiện thiết yếu nhất là ăn và uống, kế đến là các sinh hoạt cá nhân như chùi rữa tấm giặt. Vì vậy nước đặc biệt là nước sạch là rất cần thiết. Với điều kiện môi trường hiện nay chất lượng các nguồn nước cấp không còn đảm bảo, chính vì vậy việc xử lý nước an toàn và đạt các tiêu chuẩn cho phép để cấp cho sinh hoạt là yếu tố tiên quyết. Đồ án này chúng tôi trình bày quá trình kó thuật và vận hành một công trình xử lý nước cấp từ nguồn nước ngầm với công suất vận hành là 2500 m 3 / ngày đêm Xin chân thành cám ơn ThS.KS. Phạm Trung Kiên và các thầy cô đã giúp đỡ chúng tôi hoàn thành đồ án này. II. NHIỆM VỤ THIẾT KẾ Thiết kế công trình xử lý nước cấp tiêu chuẩn 1329/02/BYT với công suất 2500m 3 /ngđ. Tính chất nguồn nước ngầm như sau: - SS mg/l - Độ kiềm, mg CaCO 3 /l 25 - PH 5,1 - Fe 2+ , mg/l 9 - CO 2 , mg/l 120 - Độ đục, FTU - Độ màu, PI-Co - TDS, mg/l 60 - Mn 2+ 0,1 Chất lượng nước đầu ra - SS mg/l ≤ 3 - PH 8,5 – 9,5 - Fe 2+ mg/l < 0,5 - Mn 2+ mg/l < 0,2 Thời gian phục vụ công trình là 20 năm 4 Thiết kế kó thuật từ quá trình xử lý nước đến bể chứa gồm:  Phương án 1 - Bể trộn vôi - Giàn mưa - Bể lắng đứng tiếp xúc - Bể lọc nhanh sắt - Bể chứa  Phương án 2 - Bể trộn - Giàn mưa - Bể lọc áp lực - Bể chứa 5 Chương II: LỰA CHỌN SƠ ĐỒ CÔNG NGHỆ PHƯƠNG ÁN 1 ` PHƯƠNG ÁN 2 Bể pha trộn vôi Bể trộn đứng Giàn mưa Bể lắng đứng tiếp xúc Bể lọc nhanh sắt Bể chứa nước sạch Giếng khoan Bơm cấp 1 Bể lắng nước rửa lọc Bể pha trộn vôi Bể trộn đứng Giàn mưa Bể chứa trung gian Bể lọc áp lực sắt Bể chứa nước sạch Giếng khoan Bơm cấp 1 Bể lắng nước rửa lọc 6 Chương III: TÍNH TOÁN CÔNG TRÌNH ĐƠN VỊ I. PHƯƠNG ÁN 1 1. Tính toán lượng vôi Để nâng độ kiềm của nước ta dùng CaO để kiềm hoá nước. Độ kiềm ban đầu của nguồn nước là 25 mg/l CaCO 3 = 0.5 mgđl/l. Độ kiềm sau khi chỉnh pH lên 8,5 là 5,5 mgđl/l. Vậy phải tăng độ kiềm lên một lượng: = 5,5 – 0,5= 5 mgđl/l. Liều lượng vôi kiềm hoá L v = ∆K. M Cao = 5 . 28 = 140mg/l ∑ v L = 140.1000.2500 = 350.10 6 mg/ngđ = 350 kg/ngđ Chọn độ tinh khiết của vôi là 50%: ∑ v L thực tế = 50 100.350 = 700 kg/ngđ Khi cho CaO vào nước ta có phản ứng CaO + H 2 O → Ca 2+ + 2OH - 56 40 140 100 Vậy lượng Ca 2+ sinh ra là a = 50 140.40 = 100mg/l Lượng vôi phản ứng với CO 2 : Ca 2+ + 2OH - + 2CO 2 → Ca 2+ + 2HCO 3 - 40 44 112 100 110 250 ⇒ lượng CO 2 dư sau phản ứng. Vậy lượng Ca 2+ không còn sau khi kiềm hoá nên không cần xử lý lượng Ca 2+ này Lượng CO 2 dư sau phản ứng: 120 – 110 = 10 mg/l Lượng HCO 3 - sinh ra = 40 122.100 = 305,0 mg/l 7 2. Tính toán thiết bò pha trộn vôi Dung tích bể pha trộn vôi: W v = γ 10000 h ptt b PnQ Q tt : lưu lượng nước xử lý. Q tt = 2500 m 3 /ngđ = 104,2 m 3 /h = 0.029 m 3 /s n: thời gian giữa 2 lần hoàn tan. n = 12h P v : lượng vôi tính toán. P v = 140 mg/l b h : nồng độ dung dòch vôi trong thùng hoà trộn. b h = 5% γ: khối lượng riêng của dung dòch γ= 1 tấn/m 3 . W v = 1.5.10000 140.12.2,104 = 3,5 m 3 Bể thiết kế theo dạng hình trụ tròn; đường kính đáy bể phải lấy bằng chiều cao công tác của bể: d = h . π W v = 4 2 hd π = 4 . 3 d π ⇒ d = 3 .4 π h W = 3 5,3.4 π = 1,6458 (m) Chọn số vòng quay của cánh quạt là: 40 vòng/phút. Chiều dài cánh quạt lấy bằng 0,4 đường kính bể. L cq = 0,4 . d = 0,65832 ≈ 0,66m ⇒ Chiều dài toàn phần của cánh quạt là: 1,32m Diện tích mỗi cánh quạt chọn 0,2m 2 /cánh quạt / 1m 3 vôi sữa F cq = 0,2 . 3,5 = 0,7 m Chiều rộng mỗi cánh quạt là: b cq = 32,1 7,0 . 2 1 = 0,265 m 3. Tính toán bể trộn Q tt = 2500 m 3 /ngđ = 104,2 m 3 /h = 0.029 m 3 /s Vận tốc nước dâng v = 25mm/s = 0,025 m/s Diện tích tiết diện ngang ở phần tràn của bể trộn là: f t = d v Q = 025,0 02893,0 = 1,1572 ≈ 1,16 m 2 Nếu mặt bằng phần trên của bể trộn có hình vuông thì chiều dài mỗi cạnh là: 8 b t = t f = 1,077m Với Q tt = 28,93 l/s. Chọn đường kính ống bằng thép dẫn nước nguồn vào bể là D = 150mm, ứng với v = 1,48 m/s (v ∈ 5,11 ÷ m/s) Đường kính ngoài của ống dẫn nước vào bễ sẽ là: 170mm Do đó diện tích đáy bể chỗ nối ống sẽ là: f đ = 0,170 2 = 0,0289 m 2 Chọn góc nón α = 40 0 thì chiều cao phần hình tháp (phần dưới bể) sẽ là h đ = 2 40 cot) ( 2 1 0 agbb dt − = 747,2).17,0077,1.( 2 1 − = 1,245 Thể tích phần hình tháp của bể trộn bằng W đ = ).(. 3 1 dtdtd ffffh ++ = )0289,0.16,10289,016,1(245,1. 3 1 ++ = 0,569m 3 Thể tích toàn phần của bể với thời gian lưu nước là 1,5 phút: W = 60 .tQ = 60 5,1.Q = 60 5,1.2,104 = 2,605 m 3 Thể tích phần trên (hình hộp) của bể sẽ là: W t = W - W đ = 2,605 – 0,569 = 2,036 m 3 Chiều cao phần trên của bể là: h t = t t f W = 16,1 036,2 = 1,755 m Chiều cao toàn phần của bể: h = h t + h d = 1,755 + 1,245 = 3 m Dự kiến thu nước bằng máng vòng có lổ ngập nước. Nước chảy trong máng đến chổ ống nước ra khỏi bể theo 2 hướng ngược chiều nhau, vì vậy lưu lượng nước tính toán của máng sẽ là: q m = 2 Q = 2 2,104 = 52,1 m 3 /h Diện tích tiết diện máng với tốc độ chảy nước trong máng v m = 0,6 m/s là: f m = m m v q = 3600.6,0 1,52 = 0,024 m 2 Chọn chiều rộng máng là b m = 0,2 m thì chiều cao lớp nước tính toán trong máng sẽ là: H m = m m b f = 2,0 024,0 = 0,12 m Độ dốc của máng về phía ống tháo nước ra lấy bằng 0,02 tổng diện tích các lỗ ngập thu nước ở thành máng với tốc độ nước chảy qua lổ: v l = 1 m/s 9 ∑ l f = l v Q = 3600.1 2,104 = 0,0289 m 2 Chọn đường kính lổ d l = 20 mm thì diện tích mỗi lỗ πR 2 = 0,000315 m 2 → Tổng số lổ trên thanh máng sẽ là: n = l l f f ∑ = 000314,0 0289,0 = 92,038 ≈ 93 lỗ Các lỗ được bố trí ngập trong nước 70 mm (tính đến tâm lỗ) chu vi phía trong của máng là P m = 4.b t = 4.1,077 = 4,308 m Khoảng cách giữa các tâm lỗ: n P m = 93 308,4 = 0,046 m Q = 28,93 l/s chọn ống dẫn sang bể phản ứng d = 225 mm với v = 0,93 m/s (v ∈ 18,0 ÷ m/s) 4. Bể chứa trung gian  Thiết kế bể chứa trung gian Bể chứa trung gian nhằm chứa cho bơm hoạt động an toàn. Bơm nước xử lý từ bể trộn lên trên giàn mưa. Bể chứa nước đảm bảo cho bơm hoạt động trong 30 phút nếu không có nước cung cấp. Q giàn mưa = 104.2 m 3 /h Vậy thể tích bể chứa là 52 m 3 . Bể chứa thiết kế: 3m x 4,5m x 4m  Chọn bơm đưa nước lên giàn mưa Chọn máy bơm 1 bơm lên giàn mưa, và 1 máy dự phòng. Lưu lượng Q = 104,2 m 3 /h, chiều cao cột áp h = 10m. Chọn bơm CM 100-250: 1450 vòng/ phút, công suất P = 7 KW 5. Tính toán giàn mưa Diện tích giàn mưa: F = m q Q Q = 104,2 m 3 /h. Chọn q m = 10 m 3 /m 2 .h F = 10 2,104 = 10,42 m 2 10 [...]... TÀI LIỆU THAM KHẢO 1 Xử lý nước cấp cho sinh hoạt và công nghiệp, TS Trònh Xuân Lai, Nhà xuất bản Xây dựng, Hà Nội 2004 2 Xử lý nước cấp, TS Nguyễn Ngọc Dung, Nhà xuất bản xây dựng, hà Nội 2005 3 Sổ tay máy bơm, ThS Lê Dung, Nhà xuất bản Xây dựng 29 MỤC LỤC Nhiệm vụ thiết kế đồ án môn học 1 Chương I: PHÂN TÍCH NHIỆM VỤ THIẾT KẾ ĐỒ ÁN 3 I Phân tích nhiệm vụ 3 II Nhiệm vụ thiết kế 3 Chương II: LỰA CHỌN... đơn vò 1 2 3 4 5 6 7 8 Trạm bơm cấp 1 Trạm bơm giàn mưa Trạm bơm rửa lọc Trạm bơm cấp 2 Nhà hoá chất Nhà thí nghiệm Kho xưởng Nhà điều hành Tổng 3 Chi phí quản lý vận hành STT Tên Số lượng Đơn giá Thành tiền 26 1 2 3 Vôi Điện Nhân công 25,55 tấn/năm 50 người Tổng 1 000 000 tấn 1 000 000 ng/tháng 25 550 000 5 000 000 600 000 000 630 550 000 4 Các chi phí khác Tổng chi phí chuẩn bò thiết bò và vận hành... bảo nước cho bể áp lực là W = 104,2 m3/h 8 h = 55,6 m3 15 Vậy thiết kế bể chứa trung gian: 4,5m x 5m x 2,5m 6 Tính toán bể lọc áp lực Chọn bể áp lực, độ giãn nỡ là 50%, quy trình rữa lọc bằng nước, cường độ rửa lọc là 15 l/s.m2 Thời gian rửa lọc là 6 phút Diện tích các bể lọc của trạm xử lý Q F = T v −36.W t − a.t v bt 1 2 bt Q: công suất trạm (m3/ngđ) Q = 2500 m3/ngđ T: thời gian làm việc T = 24 h... 0,017.14).0,7.0,45 = 0,314 m p lức phá vỡ kết cấu ban đầu của lớp cát lọc lấy hbm = 2 m 24 Vậy tổn thất áp lực trong nội bộ lọc sẽ là Ht = hp + hvl + hđ + hbm = 1,9862 + 2,156 + 0,314 + 2 = 6,4561 m 25 Chương IV: TÍNH TOÁN KINH TẾ I PHƯƠNG ÁN 1 1 Thiết bò STT 1 2 3 4 5 6 7 8 9 Tên thiết bò Máy bơm Động cơ Bộ giảm tốc Cánh khuấy Thiết bò sắt, thép Thiết bò inox Đường ống Dây điện Các thiết bò khác Số lượng 10 10... đồng Đào tạo, hướng dẫn, vận hành: 10 027 500 đồng 1 027 719 750 đồng  Tổng phương án 1 năm đầu tiên II PHƯƠNG ÁN 2 1 Thiết bò STT 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 Tên thiết bò Máy bơm Động cơ Bộ giảm tốc Cánh khuấy Thiết bò sắt, thép Thiết bò inox Đường ống Dây điện Bê tông Bể lọc áp lực Các thiết bò khác Số lượng 3 5 5 2 8 000 3 000 Đơn giá 3 000 000 2 000 000 3 000 000 500 000 7850 kg 8500 kg 4 50 000 000... 200 000 2 Chi phi thi công STT Tên thiết bò Công trình Thành tiền Công trình xử lý 1 2 3 4 5 6 7 4 m3 59 m3 130 m3 330 m3 31 m3 113 m3 270 m3 14 000 000 206 500 000 455 000 000 1 155 000 000 108 500 000 395 500 000 945 000 000 264 m3 95 m3 230 m3 291 m3 240 m3 240 m3 480 m3 360 m3 Bể trộn Bể chứa trung gian Bể lắng Bể lọc gồm 3 bể Bể lắng nước rửa lọc Bể chứa cặn thải Bể chứa nước sạch 462 000 000... ½.2,1.22,26 - ½ 5.1 = 20,873 m3 Bể trên cao 2,5 m ⇒ diện tích mặt bằng: 20,873 = 8,3492 m2 2,5 H = 2,5 m, D = 3,26 m 9 Bể chứa Thể tích bể chứa nước mặt Chế độ giờ 0_1 1_2 2_3 3_4 4_5 5_6 6_7 7_8 Chế độ xử lý nước 4.16 4.16 4.16 4.16 4.16 4.17 4.17 4.17 Chế độ sử dụng nước k=1,35 3.00 3.20 2.50 2.60 3.50 4.10 4.50 4.90 Chế độ bơm 2.90 2.90 2.90 2.90 2.90 2.90 4.80 4.80 Lượng nước vào bể Lượng nước ra bể... 120m2/m3 11 W= 3376,39 = 28,14 m3 120 Chiều cao tổng cộng lớp vật liệu tiếp xúc trong giàn mưa: htx = 28,14 W = 10,42 = 2,7 m F Lấy chiều cao lớp tiếp xúc ở mỗi sàn là 0,3375 m (QP = 0,3 ÷0,4 m)  Thiết kế giàn mưa 8 tầng, tổng chiều cao giàn mưa sẽ là: 9,1 m, chiều cao mỗi ngăn sẽ là 1,1375m, chiều cao ngăn thu là 0,3 m  Chọn 2 giàn mưa: mỗi giàn cao: 4,55 m Lưu lượng nước lên mỗi ngăn của giàn mưa:... 0,017.15).1,2.0,5= 0,609 m p lực để phá vỡ kết cấu ban đầu của lớp cát lọc lấy bằng hbm = 2 m Tổn thất áp lực qua lớp sỏi đỡ: hđ = 0,22.Ls.W Ls = d16-32 = 200 mm 8-16 = 100 mm 4-8 = 100 mm 2-4 = 100 mm ∑ Ls = 500 mm = 0,5 m hđ = 0,22.0,5.15 = 1,65 m Tổn thất áp lực trong nội bộ bể lọc là: ht = hp + 1,65 + 0,25 + 2 = 5,77 m Chọn máy bơm: 23 p lực công tác cần thiết: Hr = hhh + ho + ht 5 m: chiều cao mực... 500 000 5 800 000 20 000 000 70 000 000 200 000 000 10 000 000 429 100 000 2 Chi phí quản lý vận hành STT 1 2 3 Tên Vôi Điện Nhân công Số lượng 25,55 tấn/năm 50 người Tổng Đơn giá 1 000 000 tấn 1 000 000 ng/tháng Thành tiền 25 550 000 5 000 000 600 000 000 630 550 000 3 Các chi phí khác Tổng chi phí chuẩn bò thiết bò và vận hành 1 059 650 000 đồng 27 Lập dự án từ tiền khả thi đến khả thi: 15 894 750