đồ án thiết kế hệ thống xử lý nước cấp

MỤC LỤC LỜI MỞ ĐẦU Nước có vai trò quan trọng hoạt động sống sản xuất người Các nguồn nước sử dụng hiên cho sinh hoạt nước mưa, giếng khoan, ao hồ… Những nguồn nước bị ô nhiễm tác nhân như: chất hữu cơ, vi sinh vật, kim loại nặng…từ hoạt động sản xuất công nghiệp, nông nghiệp, nước mưa chảy tràn sinh hoạt người Nếu biện pháp ngăn chặn xử lý kịp thời gây ảnh hưởng xấu đến môi trường sức khỏe người Hiện có nhiều nhà máy xử lý nước cấp cho sinh hoạt ăn uống sử dụng dây truyền công nghệ tiên tiến xử lý nước mặt nước ngầm Việc lựa chọn dây truyền công nghệ phù hợp quan trọng phụ thuộc vào chất lượng nước đầu vào, yêu cầu nguồn nước đầu ra, điều kiện kinh tế, kỹ thuật Sau xin đề xuất dây truyền công nghệ hợp lý để xử lý nguồn nước thô cấp cho sinh hoạt CHƯƠNG I: ĐÁNH GIÁ CÁC CHỈ TIÊU - Nguồn nước: Ngầm - Công suất cấp nước: 16000 m3/ngày đêm - Chỉ tiêu chất lượng nguồn nước: so sánh với tiêu chất lượng nước QCVN 02: 2009/BYT (cột I – áp dụng sở cung cấp nước) Chỉ tiêu Đơn vị đo Giá trị QCVN 02: 2009/BYT Nhiệt độ C 22 - Ph - 7.2 6.0 – 8.5 Độ màu TCU 14 15 Độ đục NTU 10 XL Hàm lượng cặn lơ lửng mg/l 12 XL Hàm lượng muối hòa tan mg/l 160 Hàm lượng sắt tổng số mg/l 10 0.5 Hàm lượng amoni mg/l - Hàm lượng mangan tổng số mg/l 0,5 0.2 Độ kiềm toàn phần Mgđl/l XL CHƯƠNG II ĐỀ XUẤT CÔNG NGHỆ XỬ LÝ I TỔNG QUAN VỀ CÁC CÔNG TRÌNH ĐANG ĐƯỢC ÁP DỤNG Công trình làm thoáng Mục đích làm thoáng làm giàu oxy cho nước tăng pH cho nước Làm thoáng trước để khử CO 2, hòa tan O2 nâng giá trị pH nước Công trình làm thoáng thiết kế với mục đích khử CO lượng CO2 nước cao làm giảm pH mà môi trường pH thấp không tốt cho trình oxy hoá Fe Sau làm thoáng ta châm hóa chất để khử Fe có nước Hóa chất sử dụng clo – chất oxy hóa mạnh để oxy hóa Fe, chất hữu có nước, Mn, H 2S Ngoài để tạo môi trường thuận lợi cho trình oxy hóa Fe ta phải cho thêm vôi với clo Mục đích cho thêm vôi để kiềm hóa nước giúp cho tốc độ phản ứng oxy hóa Fe diễn nhanh Có thể làm thoáng tự nhiên làm thoáng nhân tạo Các công trình làm thoáng gồm:  Làm thoáng đơn giản: phun tràn bề mặt bể lọc có chiều cao từ đỉnh tràn đến mực nước cao > 0,6m Hiệu quả: Khử 30 – 35% CO2 Tốc độ lọc – 7m/h; d = 0,9 – 1,3mm; Hvll = 1,0 – 1,2m Cường độ rử lọc nước 10 – 12l/s.m2; khí 20l/s.m2 Fe 6,8  Dàn mưa: làm thoáng tự nhiên Khử 75 – 80% CO 2, tăng DO (55% DO bão hòa) Cấu tạo dàn mưa gồm: - Hệ thống phân phối nước - Sàn tung nước (1 – sàn), sàn cách 0,8m - Sàn đỡ vật liệu tiếp xúc - Sàn ống thu nước  Thùng quạt gió: làm thoáng tải trọng cao(làm thoáng cưỡng bức) nghĩa gió nước ngược chiều Khử 85 – 90% CO2, tăng DO lên 70 – 85% DO bão hòa Cấu tạo: - Hệ thống phân phối nước - Lớp vật liệu tiếp xúc - Bể lắng     Mục đích bể lắng nhằm lắng cặn nước, làm sơ trước vào bể lọc để hoàn thành trình làm nước.Trong thực tế thường dùng loại bể lắng sau tùy thuộc vào công suất chất lượng nước mà người ta sử dụng: Bể lắng ngang: sử dụng trạm xử lý có công suất > 30 000 m3/ngđ trường hợp xử lý nước có phèn áp dụng với công suất cho trạm xử lý không dùng phèn Bể lắng đứng: thường áp dụng cho trạm xử lý có công suất nhỏ (đến 3000 m3/ngđ) Bể lắng đứng hay bố trí kết hợp với bể phản ứng xoáy hình trụ Bể lắng có lớp cặn lơ lửng: hiệu xử lý cao bể lắng khác tốn diện tích xây dựng cấu tạo phức tạp, chế độ quản lý vận hành khó, đòi hỏi công trình làm việc liên tục nhạy cảm với dao động lưu lượng nhiệt độ nước Bể áp dụng trạm có công suất đến 3000 m3/ngđ Bể lắng li tâm: có dạng hình tròn, đường kính từ 5m trở lên.Bể áp dụng để sơ lắng nguồn nước có hàm lượng cặn cao (>2000 mmg/l) với công suất ≥ 30000 m3/ngđ Bể lọc  Bể lọc chậm: dùng để xử lý cặn bẩn, vi trùng có nước bị giữ lại lớp màng      lọc Ngoài bể lọc chậm dùng để xử lý nước không dùng phèn, không đòi hỏi sử dụng nhiều máy móc, thiết bị phức tạp, quản lý vận hành đơn giản Nhược điểm lớn tốc độ lọc nhỏ, khó giới hóa trình rửa lọc phải quản lý thủ công nặng nhọc Bể lọc chậm thường áp dụng cho nhà máy có công suất đến 1000 m 3/ngđ với hàm lượng cặn đến 50mg/l, độ màu đến 50 độ Bể lọc nhanh: bể lọc chiều,dòng nước lọc từ xuống, có lớp vạt liệu lọc Bể lọc nhanh phổ thông sử dụng dây chuyền xử lý nước mặt có dùng chất keo tụ hay dây chuyền xử lý nước ngầm Bể lọc nhanh lớp: có nguyên tắc làm việc giống bể lọc nhanh phổ thông cso lớp vật liệu lọc nhằm tăng tốc độ lọc kéo dài chu kỳ làm việc bể Bể lọc sơ bộ: áp dụng để làm triệt để bể lọc chậm Bể lọc làm việc theo nguyên tắc bể lọc nhanh phổ thông Bể lọc áp lực: chế tạo thép có dạng hình trụ đứng cho công suất nhỏ hình trụ ngang cho công suất lớn Loại bể áp dụng dây chuyền xử lý nước mặt có dùng chất phản ứng hàm lượng cặn nước nguồn lên đến 50 mg/l, độ đục lên đến 80 độ với công suất 300 m3/ngđ, hay dùng công nghệ khử sắt dùng ejector thu khí với công suất < 500m3/ngđ máy nén khí cho công suất Bể lọc tiếp xúc: thường sử dụng dây chuyền xử lý nước mặt có dùng chất phản ứng với nguồn nước có hàm lượng cặn đến 150mg/l, độ màu đến 150 độ với công suất khử sắt nước ngầm cho trạm xử lý có công suất đến 10000m 3/ngđ Khử trùng Khử trùng nước khâu bắt buộc cuối trình xử lý nước cấp Trong nước thô có nhiều VSV vi trùng gây bệnh tả, lị, thương hàn cần phải khử trùng nước để đảm bảo chất lượng nước phục vụ nhu cầu ăn uống Trong hệ thống dùng clo lỏng để khử trùng Cơ sở phương pháp dùng chất oxi hóa mạnh để oxi hóa men tế bào sinh vật tiêu diệt chúng Ưu điểm phương pháp vận hành đơn giản, rẻ tiền đạt hiệu suất chấp nhận Dung dịch clo bơm vào đường ống dẫn nước từ bể lọc sang bể chứa nước Bể chứa nước Có nhiệm vụ điều hòa lưu lượng nước trạm bơm cấp I trạm bơm cấp II Nó nhiệm vụ dự trữ nước chữa cháy giờ, nước xả cặn bể lắng, nước rửa bể lọc nước dùng cho nhu cầu khác nhà máy Bể làm bê tong cốt thép gạch có dạng hình chữ nhật hình tròn mặt Bể xây chìm, nửa nửa chìm tùy vào điều kiện cụ thể II LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN XỬ LÝ Đề xuất phương án xử lý Việc lựa chọn công nghệ xử lý nước phụ thuộc vào chất lượng đặc trưng nguồn nước thô Các vấn đề cần đề cập đến thiết kế hệ thống xử lý nước bao gồm chất lượng nước thô, yêu cầu tiêu chuẩn sau xử lý Dựa vào số liệu có, so sánh với chất lượng nước thô nước sau xử lý để định cần xử lý gì, chọn thông số chất lượng nước đưa kỹ thuật xử lý cụ thể Theo chất lượng nước nguồn có đưa phương án xử lý: - Phương án 1: Nước từ trạm bơm giếng6 khoan - Giàn mưa Lắng đứng tiếp xúc xả cặn Lọc nhanh BCNS clo Phương án 2: 6666 Nước từ trạm bơm giếng khoan Thùng quạt gió Lắng có lớp cặn lơ lửng xả cặn Lọc nhanh BCNS clo So sánh phương án: So sánh Ưu điểm Phương án Phương án Giàn mưa: Hệ số khử khí CO2 thùng quạt + Dễ vận hành gió 90-95% cao so với giàn + Dễ trì, bảo dưỡng vệ mưa sinh định kỳ Khối lượng công trình nhỏ, chiếm diện tích Nhược điểm Giàn mưa tạo tiếng ồn hoạt động, khối lượng công trình chiếm diện tích lớn Thùng quạt gió vận hành khó giàn mưa, khó cải tạo chất lượng nước đầu vào thay đổi, tốn điện vận hành Khi tăng công suất phải xây dựng thêm thùng quạt gió cải tạo Bể lắng có lớp cặn lơ lửng xây dựng vận hành phức tạp, nhạy cảm với dao đông lưu lượng nhiệt độ nguồn nước Khó khan tăng giảm lưu lượng nước đầu vào Qua việc so sánh ta thấy phương án hợp lý Chọn phương án làm phương án tính toán CHƯƠNG III TÍNH TOÁN THIẾT KẾ Giàn mưa - Mục đích: khử Fe Mn  Diện tích, bề mặt giàn mưa: Lưu lượng qua giàn mưa: Q = 16000 m3/ngđ = 666,67 m3/h - Diện tích dàn mưa: F = = = 44,44(m2) Trong đó: Q: lưu lượng nước xử lý (m3/h) qm: cường độ mưa (theo quy phạm: 10÷15 m3/m2.h), chọn qm = 15 m3/m2.h Chia giàn mưa thành N = ngăn, diện tích ngăn: f = = = 7,41 m2 • • - → Mỗi ngăn có kích thướng 2,6 x 2,9 (m2) - Lưu lượng nước vào ngăn giàn mưa: q = = 0,031 (m3/s)  Xác định các chỉ tiêu sau làm thoáng • Các tiêu sau làm thoáng - Độ kiềm : Độ kiềm nước sau khử sắt tính theo công thức: Ki = Ko – 0,036 [Fe2+] (mgđl/l)( Theo công thức 5-1, trang 164, Xử lí nước cấp, Nguyễn Ngọc Dung ) Trong : + Ki : Độ kiềm nước nguồn sau khử sắt (mgđl/l) + Ko : Độ kiềm ban đầu nước nguồn (mgđl/l), K0 = mgđl/l + [Fe2+] : Hàm lượng sắt nước nguồn (mg/l), [Fe2+] = 10 mg/l  Độ kiềm nước sau khử sắt là: Ki = Ko – 0,036 [Fe2+] = – 0,036 10 = 2,64 (mgđl/l) Lượng CO2 tự ban đầu nước nguồn tính theo công thức: ( Công thức trang 316, xử lí nước cấp cho sinh hoạt công nghiệp – Trịnh Xuân Lai) Trong đó: Ko độ kiềm ban đầu nước nguồn, Ko = mgđl/l µ: lực ion dung dịch, µ = 0,000022P P: tổng hàm lượng muối (mg/l) = 200 ≤1000 → µ = 0,022 K1 số phân li bậc axit cacbonic, với t = 220C → K1 = 4,154.10-7 Hàm lượng CO2 tự có nước xác định : [CO2] = C0 ( - a) + 1,6 [Fe2+] = 28.(1 - 0,8) + 1,6 10 = 21,6 mg/l ( Theo công thức 5-2, trang 164, Xử lí nước cấp, Nguyễn Ngọc Dung ) Trong đó: • a: hiệu khử CO công trình làm thoáng (a = 0,75 – 0,8 – làm thoáng giàn mưa) Chọn a = 0,8 Ta có: Ki = 2,64; [CO2] = 21,6 mg/l ; t =22oC; P = 160 mg/l Tra bảng Langlier, suy pH = 7,1  Xác định chiều cao lớp vật liệu tiếp xúc Diện tích giàn mưa: F = 44,44 m2 Tổng diện tích bề mặt tiếp xúc: Ftx = Trong đó: K: hệ số khử khí, chọn vật liệu tiếp xúc than cốc có d = 24 mm, theo biểu đồ hình 5-8, trang 17, sách GT XLNC Nguyễn Ngọc Dũng, K = 0,074 m/h ứng với nhiệt độ nước nguồn 220C G: lượng CO2 tự cần khử (kg/h) G= Cl: lượng CO2 tự đơn vị cần khử để tăng độ pH lên 7,5 tính sau: Cl = 1,64 Fe2+ + (Cđ – Ct) Trong đó: Fe2+: hàm lượng sắt nước nguồn, Fe2+ = 10 (mg/l) Cđ: hàm lượng CO2 tự ban đầu nước ngầm, Cđ = 23 (mg/l) Ct: nồng độ CO2 tính toán ứng với pH = 7,5 độ kiềm nước nguồn Ct = Cbđ.β.γ (mg/l) Cbđ:hàm lượng CO2 tự xác định theo biểu đồ 6-2, điều 6.206, TCXDVN 33: 2006, với độ kiềm K0 = 3mgđl/l, nhiệt độ t = 200C, Cbđ = 18,5 (mg/l) Căn vào lượng muối hòa tan nước 160 (mg/l), tra bảng 5-1, trang 173, sách GT XLNC Nguyễn Ngọc Dũng, β = 1,02 Biết nhiệt độ nước 22 0C, tra bảng 5-2, trang 173, sách GT XLNC Nguyễn Ngọc Dũng, γ = 1,02 → Ct = Cbđ.β.γ = 18,5 1,02 0,98 = 18,49 (mg/l) Cl = 1,64 10 + (23 – 18,49) = 20,91 (mg/l) G = = = 13,9 (kg/h) Lực động trung bình cuả trình khử khí: ∆Ctb = (kg/m2) Cmax = 1,64Fe2+ + Cđ = 1,64 10 + 23 = 39,4 (mg/l) ∆Ctb = = 0,027(kg/m2) Ftx = = = 6957 (m2) Khối tích lớp vật liệu tiếp xúc: W = Trong đó: ftx: diện tích đơn vị bề mặt tiếp xúc, tra bảng 5-3, trang 174, GT XLNC Nguyễn Ngọc Dũng, ftx = 120 (m2/m3) W = = = 56,2(m3) Chiều cao tổng cộng lớp vật liệu tiếp xúc giàn mưa: htx = = = 1,17(m) Lấy chiều cao lớp tiếp xúc sàn 0,39m ( điều 6.246, TCXDVN 33: 2006, chiều cao lớp vật liệu tiếp xúc: 30 – 40 cm) Thiết kế sàn mưa gồm tầng  Hệ thống phân phối nước giàn mưa Dùng hệ thống ống phân phối nước xương cá gồm: • Ống phân phối - Thời gian làm việc lần xả cặn: T = (giờ) (Theo mục 6.68 – TCVN 33:2006) Trong đó: • T: Thời gian làm việc lần xả cặn (h), • WC: dung tích phần chứa nén cặn bể WC = Với: D: đường kính bể lắng, D = 7m d: đường kính phần đáy hình nón vùng chứa cặn,d = 0,4m => Wc = = 50 m2 • Q: Lưu lượng nước cho vào bể (m3/h), Q = 666,67 (m3/h) • N: Số lượng bể lắng, N = • C: Hàm lượng cặn lại nước sau lắng 10 ÷ 12 mg/l Chọn C = 10 mg/l • δ: Nồng độ trung bình cặn đãn nén chặt lấy theo bảng 6.8 (Theo mục 6.68 – TCVN 33:2006), xử lý không dùng phèn δ = 15000 g/m3, 24h • Cmax: Hàm lượng cặn nước đưa vào bể lắng xác định theo công thức: Trong đó: o Cn: Hàm lượng cặn nước nguồn (mg/l) = hàm lượng cặn sắt + hàm lượng cặn o o mangan + hàm lượng cặn lơ lửng = 19,11 + 0,71 + 12 = 31,82 mg/l P: Liều lượng phèn tính theo sản phẩm không chứa nước (g/m3) K: Hệ số phụ thuộc vào độ tinh khiết phèn sử dụng Đối với phèn lấy K = 0,5; Với phèn không K =1,0; Với sắt Clorua K = 0,7 o M: Độ màu nước nguồn tính độ (thang màu platin-côban) M = 10 o v: Liều lượng vôi (nếu có) cho vào nước (mg/l) Hàm lượng cặn Fe(OH)3 sau làm thoáng Fe2+ + HCO3- + ½ O2 + H2O = Fe(OH)3 + CO2 x56 x (56+51) 10 19,11 Hàm lượng cặn Mn(OH)4 sau làm thoáng Mn(HCO3-)2 + O2 + 6H2O = Mn(OH)4 + 4HCO3 2(55 + 2x16) 2(55 +4x17) 0,5 0,71 - Vậy thời gian làm việc lần xả cặn là: T = = = 177,7(giờ) ≈ 7,4 ngày - Lượng nước dùng cho việc xả cặn bể lắng tính phần tram lượng nước xử lý: Kp: hệ số pha loãng cặn 1,2 ÷ 1,15, lấy Kp = 1,15 Để thu nước lắng, dùng hệ thống máng vòng chảy tràn xung quanh thành bể máng hình quạt nan quạt chảy tập trung vào máng Nước chảy theo chiều, nên diện tích mặt cắt ngang máng vòng tính sau: fv = (m2) Trong đó: Q = 666,67 (m3/h) = 0,1852 (m3/s) v: vận tốc nước chảy máng, v = 0,6÷0,7 (m/s), chọn v = 0,7 m/s → fv = = 0,066 (m2) Chọn máng có tiết diện 0,2x0,33m Tiết diện ngang máng nan quạt: fq = = = 0,027 (m2) Chọn máng có tiết diện 0,2x0,135m Bể lọc nhanh Chọn bể lọc nhanh lớp vật liệu lọc  Chọn vật liệu lọc Theo Bảng 6.11, mục 6.103 – TCVN 33:2006 ta chọn lớp vật liệu lọc sau:là cát thạch anh, có đường kính d = 0,7 – 1,6 mm, có đường kính tương đương d tđ = 0,75 – 0,8 mm Hệ số không đồng K = 1,3 – 1,5 Chiều dày lớp cát lọc lấy L = 1400mm Độ rỗng 30%  Lớp sỏi đỡ Theo Bảng 6.12 – mục 6.110 – TCVN 33:2006 - Lớp sỏi đỡ đường kính – 10 mm; kích thước trung bình 7,5 mm, chiều dày 150 mm  Diện tích bể lọc - Tổng diện tích mặt bể xác định theo công thức: (Theo mục 6.103 – TCVN 33:2006) Trong đó:      Q: Công suất trạm xử lý (m3/ngđ), Q = 16000 (m3/ngđ) T: Thời gian làm việc trạm ngày đêm, T = 24h vbt: Tốc độ lọc chế độ bình thường, vbt = – m/h Chọn vbt = m/h a: Số lần rửa bể lọc ngày đêm chế độ làm việc bình thường, a = W: Cường độ nước rửa lọc, W = 14 – 16 l/s.m (Theo bảng 6.13 – TCVN 33 : 2006), chọn W = 15 l/s.m2  t1: Thời gian rửa lọc (h), t = – phút (Theo bảng 6.13 – TCVN 33:2006), chọn t = phút = 0,1h  t2: Thời gian ngừng bể lọc để rửa (h), t2 = 0,35h (Theo mục 6.102 – TCVN 33: 2006) Do diện tích bể lọc là: - Số bể lọc xác định theo công thức: - Lấy bể, diện tích bể là: Kích thước bể L×B = × 3,7 =18,5 (m×m)  Chiều cao toàn phần bể lọc nhanh xác định theo công thức: Trong : hd : chiều cao lớp sỏi đỡ, hd = 0,15 m hvl : chiều dày lớp vật liệu lọc, hv = 1,4 m hn : chiều cao lớp nước vật liệu lọc, hn = m (Theo 6.106 TCXD 33:2006) hh : chiều cao tầng hầm thu nước, hh = m hbv : chiều cao bảo vệ, hbv = 0,5 m Vậy H = 0,15 + 1,4 + + + 0.5 = 5,05 (m) - Tốc độ lọc tính toán theo chế độ làm việc tăng cường xác định theo công thức: (Theo mục 6.105 – TCVN 33: 2006) Trong đó: • vbt: tốc độ lọc chế độ bình thường, (lấy theo bảng 6.11 - mục 6.103 – TCVN 33:2006) • N1: Số bể lọc dùng để sửa chữa vtc thỏa mãn nằm khoảng – 9,5 m/h (Theo bảng 6.11-TCVN 33:2006)  Xác định hệ thống phân phối nước rửa lọc Chọn phương pháp rửa bể gió nước kết hợp Cường độ nước rửa lọc W n = 5÷8 (l/s.m2), chọn Wn = (l/s.m); độ giãn nở lớp vật liệu lọc e = 30% Cường độ gió rửa lọc Wgió = 15 ÷ 20 (l/s.m2), chọn Wgió = 15 (l/s.m2) ( Theo 6.123 – TCXD 33:2006)  Hệ thống cung cấp nước rửa lọc: - Cường độ rửa nước là: (l/s.m2) - Vận tốc nước ống v = 1,6 (m/s) (theo mục 6.111 – TCXD 33:2006 1÷2 - m/s) Lưu lượng nước cần thiết cho bể lọc để rửa lọc: Qr = (m3/s) Trong đó: + f: diện tích bể lọc, f = 18,2 m2 + W: cường độ nước rửa lọc (l/s.m2), lấy W = 15 (l/s.m2) → - Qr = = 0,11 (m3/s) = 110 (l/s) Đường kính ống dẫn nước rửa cho bể: Dr = = = 0,296 (m) Vậy đường kính ống rửa D = 300 mm thép - Lấy khoảng cách ống nhánh 0,28 m (quy phạm cho phép 0,25÷0,3 m), số ống nhánh bể lọc là: m = = = 26 (ống nhánh) - Lưu lượng nước rửa lọc cho ống nhánh: qn = = = 4,23 (l/s) - Đường kính ống nhánh: dn = = = 0,053 (m) (Với tốc độ nước chảy ống nhánh: = 1,8 ÷ m/s, chọn = 1.9 m/s) Vậy đường kính ống nhánh D60 làm thép - Với ống 300 mm, tiết diện ngang ống: Ω = = = 0,071 (m2) Tổng diện tích lỗ lấy 35% diện tích tiết diện ngang ống (quy phạm cho phép 30÷35%), tổng diện tích lỗ là: w = 0,35 0,071 = 0,025 m2 - Chọn lỗ có đường kính 12 mm (theo quy phạm 10÷12 mm), diện tích lỗ: wlỗ = = 1,13 x10-4 (m2) Vậy tổng số lỗ là: no = = = 222 (lỗ) - Số lỗ ống nhánh là: n = = 10 (lỗ) Trên ống nhánh, lỗ xếp thành hàng so le hướng xuống phía nghiêng góc 45o so với mặt phẳng nằm ngang Số lỗ hàng ống nhánh 10/2 = lỗ - Khoảng cách lỗ là: a = = 0,45 (m) (0,525: đường kính ống dẫn nước chính) − Chiều dài ống nhánh: Chọn ống thoát khí D = 32 mm đặt cuối ống  Hệ thống cung cấp khí rửa lọc: Cường độ gió rửa lọc Wgió = 15 ÷ 20 (l/s.m2), chọn Wgió = 15 (l/s.m2) ( Theo 6.123 – TCXD 33:2006) Lưu lượng gió tính toán: Qgió = = = 0,273 (m3/s) Lấy tốc độ gió ống dẫn gió 15m/s (theo quy phạm 15÷20 m/s), đường kính ống gió chính: - - Dgió = = = 0,152 (m) - Lấy đường kính ống gió D = 160 mm Số ống gió nhánh 24 Lượng gió ống nhánh: = 0,01 (m3/s) - Đường kính ống gió nhánh: dgió = = 0,03 (m) = 30 (mm) Đường kính ống gió D = 160 mm, diện tích mặt cắt ngang ống gió chính: Ωgió = = = 0,02 (m2) - - Tổng diện tích lỗ lấy 40% diện tích tiết diện ngang ống gió (quy phạm 35÷40%), nên wgió = 0,4 0,02 = 0,008 m2 Chọn đường kính lỗ gió mm (theo quy phạm 2÷5 mm), diện tích lỗ gió: flỗ gió = = 7,07 10-6 (m2) - Tổng số lỗ gió: m = = 1132 (lỗ) Số lỗ ống nhánh là: = 44 (lỗ) Khoảng cách lỗ: a = = 0,11 (m) (0,17: đường kính ống gió chính; 22: số lỗ hàng, lỗ gió ống nhánh phải đặt thành hàng so le nghiêng góc 45o so với trục thẳng đứng ống)  Tính toán số chụp lọc: Sử dụng chụp lọc đuôi dài có khe lọc rộng 1mm (0,7÷1 mm) Đổ cát trực tiếp lên sàn chụp lọc số lượng chụp lọc 36÷40 cái/1m sàn (Điều 6.122, TCXD 33), sơ chọn 36 chụp lọc cho 1m2 sàn công tác Tổng số chụp lọc bể: N = 36.Fb = 36.18,2 = 650 (cái) Chọn 25 hàng, hàng 26 Chế độ rửa lọc nước gió kết hợp: cường độ gió 15 l/s.m 2, cường độ nước 2,5 l/s.m2 (theo điều 6.123 TCXDVN 33: 2006) Lưu lượng nước qua chụp lọc là: qn = = = 0,07 (l/s) Lưu lượng gió qua chụp lọc: qg = = = 0,42(l/s) Tổng số chụp lọc cần thiết cho bể: 650 = 3250 Khi dùng loại chụp lọc dài đuôi, hiệu sử dụng phương pháp nước gió kết hợp có hiệu Tại tầng thu nước, hình thành tầng khí nước riêng biệt Khi đó, không cần thiết kế giàn ống phân phối nước gió ( XLNC – Nguyễn Ngọc Dung) Lấy diện tích khe chụp lọc 0,8% (0,8÷1 % ) tổng diện tích sàn công tác bể lọc Tổng diện tích khe chụp lọc bể là: 0,8 18,2 /100 = 0,146 (m2) - - Diện tích khe hở chụp lọc là: fkhe = = 2,25 10-4 (m2) Vận tốc nước gió qua khe chụp lọc : v = = = 2,17 (m/s), đảm bảo theo quy phạm không nhỏ 1,5 m/s (GT xử lý nước cấp Nguyễn Ngọc Dũng, trang 131) Tổn thất áp lực qua chụp lọc ( theo CT 6-24, điều 6.112, TCXDVN 33:2006) hcl = = = 0,96 (m) Trong đó: vc: vận tốc nước gió qua chụp lọc, vc = 2,17 m/s g : gia tốc trọng trường, g = 9,81 m/s2 µ: hệ số lưu lượng chụp lọc, µ = 0,5  Tính toán máng phân phối thu nước rửa lọc: Bể có chiều rộng 3,7 m chọn bể bố trí máng thu nước rửa lọc có đáy hình tam giác Khoảng cách tim máng d = 3,7/2 = 1,85 m (Theo mục 6.117 – TCVN 33:2006, d ≤ 2,2 m ) - Lượng nước rửa thu vào máng là: Trong đó:  Wn: Cường độ rửa lọc, Wn = 15 l/s.m2  d: Khoảng cách tâm máng, (m)  l: Chiều dài máng, l = m - Chiều rộng máng tính theo công thức: (Theo mục 6.117 – TCVN 33:2006) Trong đó:  a: tỉ số chiều cao phần hình chữ nhật với nửa chiều rộng máng, (a = ÷ 1,5) Chọn a = 1,2  K: Hệ số máng hình tam giác, K = 2,1 Ta có: Vậy chọn chiều cao máng thu nước h cn = 0,31 m, lấy chiều cao đáy tam giác hđ = 0,1 m Độ dốc máng lấy phía máng nước tập trung i = 0,01; chiều dày thành máng lấy δm = 0,08 m - Chiều cao toàn phần máng thu nước rửa: (Trang 147 – XLNC –Nguyễn Ngọc Dung) - Khoảng cách từ bề mặt lớp vật liệu lọc đến mép thu nước xác định theo công thức: (Theo mục 6.118 – TCVN 33:2006) ∆Hm Trong đó:  H : Chiều cao lớp vật liệu lọc (m), chọn chiều dày lớp cát thạch anh: 1400  mm, => H = 1400 mm e : Độ nở tương đối lớp vật liệu lọc %, lấy theo bảng 6.13 – mục 6.115 – TCVN 33:2006 Ta có e = 30 Khoảng cách đáy máng dẫn nước rửa phải nằm cao lớp vật liệu lọc tối thiểu 0,1 m (TCXD 33:2006) Chiều cao toàn phần máng thu nước là: H m = 0,49 m Vì máng dốc phía máng tập trung i = 0,01, máng dài m → Chiều cao phía máng tập trung là: 0,49 + 0,01 = 0,54 m Vậy h phải lấy bằng: h = 0,54 + 0,1 = 0,64 (m) - Nước rửa lọc từ máng thu nước tập trung Khoảng cách từ đáy máng thu đến máng tập trung xác định theo công thức (mục 6.118 – TCVN 33:2006): Trong đó:  qm: lưu lượng nước chảy vào máng tập trung nước qm = 0,139 = 0,278 m3/s Δ: chiều rộng máng tập trung Δ = 0,7m (Theo TCVN 33:2006: chiều rộng máng tập trung không nhỏ 0,6 m) - Chọn vận tốc mương nước rửa lọc 0,8 m/s Tiết diện ướt mương rửa lọc là: Fm = = = 0,34 (m) - Chiều cao lớp nước mương tập trung rửa: h = = = 0,65 (m) Vậy ta phải bố trí ống thu nước cách đáy mương 0,65 m  Tổn thất áp lực rửa bể lọc nhanh - Tổn thất áp lực hệ thống phân phối giàn ống khoan lỗ ( theo CT 6-23 điều 6.111, TCXDVN 33: 2006): hp = ξ + (m) Trong đó: + vo: vận tốc nước chảy đầu ống chính; vo = 1,9 m/s + vn: vận tốc nước chảy đầu ống nhánh; = 2,17 m/s [2] + ξ: hệ số sức cản; ξ = + = + = 13,4 (với kW = 0,5) (Điều 6.95 TCXDVN 33: 2006) → hp = 13,4 + = 2,71 (m) - Tổn thất áp lực qua lớp sỏi đỡ: hđ = 0,22Ls W (m) Trong đó: + Ls: chiều dày lớp sỏi đỡ, Ls = 0,15 m + W: cường độ nước rửa lọc, W = 15 l/s.m2 → hđ = 0,22 0,15 15 = 0,495 (m) - Tổn thất áp lực qua vật liệu lọc: hvl = (a + b.W) L.e Trong đó: + a, b thông số phụ thuộc đường kính tương đương vật liệu lọc, a = 0,76; b = 0,017 + W = 15 l/s.m2 + e = 30% + L: chiều dày lớp cát lọc, L = 1,4 m → hvl = (0,76 + 0,017 15) 1,4 0,3 = 0,43 (m) - Áp lực để phá vỡ kết cấu ban đầu lớp cát lọc lấy hbm = m → Vậy tổng tổn thất áp lực trình rửa lọc là: Σh = hp + hcl + hđ + hvl + hbm = 2,71 + 0,96 + 0,495 + 0,43 + = 6,6 (m) Bể khử trùng a Tính lượng Clo cần dùng Khử trùng nước Clo lỏng, sử dụng thiết bị phân phối Clo Clorator Đối với nước ngầm, lượng Clo dùng để khử trùng 0,7÷1 mg/l ( theo điều 6.162, TCXDVN 33: 2006), chọn mg/l - Lượng Clo cần thiết dùng cho trạm 1h là: qCl2 = = = 0,667 (kg/h) - - - Năng suất bốc bình 20 0C Cs = 0,7 kg/h Do số bình Clo dùng đồng thời là: N = = = 0,96 (bình) , lấy N = (bình) Vậy dùng bình cloratơ làm việc cloratơ dự phòng Lượng nước tính toán clorator làm việc lấy 0,6 m3 cho 1kg clo (Theo mục 6.196 – TCVN 33:2006) - - Lưu lượng nước cấp cho trạm clo: Qt = 0,6 0,667 = 0,4 (m3/h) = 0,11 (l/s) Đường kính ống nước: d = = = 0,0133 (m) = 13,3 (mm) Trong đó:  v: vận tốc đường ống, đối với clo lỏng v = 0,8 m/s (Theo mục 6.172 –TCVN 33:2006) Chọn đường kính ống d = 20 (mm) - Lưu lượng nước cấp cho trạm clo ngày Qngày = 24 Qt = 24 0,4 = 9,6 (m3/ngd) - Lượng Clo tiêu thụ ngày : 0,667 24 = 16,01 (kg/ngđ) Do đặc thù trạm xử lý gần khu vực sản xuất Clo nên chọn số bình dự trữ Clo đủ dùng 30 ngày Lượng Clo dùng 30 ngày : 16,01 30 = 480,3 (kg) - Clo có tỷ trọng riêng 1,43 kg/l nên tổng lượng dung dịch Clo: = 335,9 (l) - Đường kính ống dẫn clo: Qs max d Cl =1,2 V Trong đó:  Qsmax: Lưu lượng giây lớn clo lỏng (lấy Qmax = 4qCl2) = = 7,41.10-4 (m3/s)  v: Vận tốc đường ống, clo lỏng v = 0,8 m/s (Theo mục 6.172 –TCVN 33:2006) Vậy dCl = 1,2 = 0,037 (m) = 37 (mm) < 80 (mm) (Theo mục 6.172 – TCVN 33:2006) → thỏa điều kiện b Cấu tạo trạm Clo - Trạm Clo xây dựng cuối hướng gió, gồm gian riêng biệt Trong gian để Cloratơ gian chứa Clo lỏng Các gian có cửa thoát dự phòng Trạm xây dựng cách li với khu khác, có hệ thống cửa kín thông gió thường xuyên quạt Trạm có giàn phun nước áp lực cao Trạm có bố trí tháp trung hòa Clo ống dẫn Clo ống cao su có dường kính D40 Bể chứa nước - Chức năng: điều hòa lưu lượng trạm bơm cấp I trạm bơm cấp II, dự trữ lượng - nước chữa cháy, nước xả cặn bể lắng, rửa bể lọc nước dùng cho nhu cầu khác nhà máy Tại bể xảy trình tiếp xúc nước cấp với dung dịch Clo (30 phút) để loại bỏ vi trùng lại trước cấp nước vào mạng lưới Dung tích bể chứa: Wbc = Wđh + W3hcc + Wbt (m3) Trong đó: + Wđh: dung tích điều hòa bể chứa: Wđh = 20% Qngđ = 20% 16000 = 3200 (m3) + W3hcc: nước cần cho việc chữa cháy W3hcc = t qcc = 10800 0,025 = 270 (m3) Trong đó: • • t: thời gian chữa cháy, t = 3600 = 10800 (giây) qcc: tiêu chuẩn nước chữa cháy (m3), qcc = 25 (l/s) = 0,025 (m3/s) + Wbt: lượng nước dự trữ cho thân trạm xử lý (m3): Wbt = 5% x Qngđ = 5% 16000 = 800 (m3)  Wbc = 3200 + 270 + 800 = 4270 (m3) Thiết kế bể chứa có ngăn với kích thước: L x B x H = 27 x 27 x 5,9 m Bể xây bê tông cốt thép, có trồng cỏ bể để chống nóng cho bể CHƯƠNG IV: TÍNH TOÁN MẶT BẰNG TRẠM XỬ LÝ Sân phơi bùn  Số lượng bùn tích lại bể lắng sau ngày: G2 = kg/ngày Trong  Q: Lưu lượng trạm xử lý Q = 16000 m3/ngày.đêm  C1: Hàm lượng cặn lớn cho vào bể lắng đứng: C1 = 35,32 mg/l  C2: Hàm lượng cặn sau nước qua bể lắng C2 =10 mg/l  G1: trọng lượng cặn khô tích lại bể lắng sau ngày (kg) G1 = = 405,12 (kg)  Số lượng bùn tích lại bể lọc sau ngày: G2 = (kg) Trong đó: + G2: trọng lượng cặn khô tích lại bể lọc sau ngày (kg) + C2: hàm lượng cặn nước khỏi bể lọc, lấy (g/m3), tiêu chuẩn không lớn g/m3 + C1: hàm lượng cặn nước vào bể lọc, lấy lượng cặn khỏi bể lắng, C1 = 10 g/m3  G2 = = 112 (kg) Vậy tổng lượng cặn khô trung bình xả ngày: G = G1 + G2 = 405,12 + 112 = 517,12 (kg)  Tính sân phơi bùn có khả giữ bùn tháng: - Lượng bùn khô tạo thành sau tháng là: Gnén = 517,12 x 30 x = 46540,8 (kg) = 46,54 (tấn) Thiết kế sân phơi bùn hình vuông có tổng diện tích 400 m2 Sau phơi, bùn đạt đến độ ẩm 60% nên khối lượng bùn khô sau phơi: gkhô = Gnén x = 46,54 x = 116,35 (tấn) - Lấy tỷ trọng bùn độ ẩm 60% 1,2 (tấn/m3), thể tích bùn khô: Vkhô = = = 96,96 (m3) - Chiều cao bùn khô sân là: hkhô = = = 0,24 (m) - Trong thực tế, cặn tạo thành đưa sân phơi nằm hỗn hợp với nước có độ ẩm 95% nên tổng lượng bùn loãng xả từ khổi bể lắng lọc ngày là: - - gloãng = x 100 = x 100 = 10,34 (tấn/ngđ) Lấy tỷ trọng bùn độ ẩm 95% 1,02 (tấn/m3), thể tích bùn loãng xả ngày là: Vloãng = = = 10,14 (m3) - Chiều cao bùn loãng sân là: hloãng = = = 0,025 (m) - Vậy chiều dày lớp bùn sân phơi là: Hsân = hkhô + hloãng = 0,24 + 0,025 = 0,265 (m) Lấy chiều cao dự trữ = 0,39 m, chiều dày lớp sỏi đáy hđáy = 0,3 m, chiều cao thành máng sân phơi là: 0,27 + 0,39 + 0,3 = 0,98 (m) Thiết kế sân phơi bùn có chiều dày m, diện tích sân 200 m2, kích thước (20 x 10) m - - [...]... là 50 mm - Tổng số lỗ trên mới sàn là: 48.43 = 2064 (lỗ)  Hệ thống ngăn nước Để có thể thu oxy của khí trời, kết hợp với đuổi khí CO 2 ra khỏi giàn mưa, đảm bảo nươc không bị bắn ra ngoài, người ta thiết kế hệ thống cửa chớp thu không khí Theo sách Xử lý nước cấp của TS Nguyễn Ngọc Dung trang 171 thì hệ thống ngăn thu nước thu khí được thiết kế như sau: - Các cửa chớp bê tông cốt thép Góc nghiêng của... cùng của máng dẫn nước rửa phải nằm cao hơn lớp vật liệu lọc tối thiểu 0,1 m (TCXD 33:2006) Chiều cao toàn phần của máng thu nước là: H m = 0,49 m Vì máng dốc về phía máng tập trung i = 0,01, máng dài 5 m → Chiều cao ở phía máng tập trung là: 0,49 + 0,01 5 = 0,54 m Vậy h sẽ phải lấy bằng: h = 0,54 + 0,1 = 0,64 (m) - Nước rửa lọc từ máng thu nước tập trung Khoảng cách từ đáy máng thu đến máng tập trung... 33:2006)  Xác định hệ thống phân phối nước rửa lọc Chọn phương pháp rửa bể bằng gió và nước kết hợp Cường độ nước rửa lọc W n = 5÷8 (l/s.m2), chọn Wn = 3 (l/s.m); độ giãn nở của lớp vật liệu lọc e = 30% Cường độ gió rửa lọc Wgió = 15 ÷ 20 (l/s.m2), chọn Wgió = 15 (l/s.m2) ( Theo 6.123 – TCXD 33:2006)  Hệ thống cung cấp nước rửa lọc: - Cường độ rửa nước là: 6 (l/s.m2) - Vận tốc nước trong ống là v... cửa chớp được thiết kế xung quanh toàn bộ giàn mưa  Hệ thống thu nước • Sàn thu nước Sàn thu nước được đặt ở dưới đáy giàn mưa để hứng nước sau quá trình làm thoáng , có độ dốc 0,05 về phía xả cặn Sàn được làm bằng bê tông cốt thép Chiều dày bê tông có kích thước 200 mm Bố trí một ống thu nước dưới đặt dưới đáy sàn thu và tâm ống thu cao hơn mặt đáy sàn 0,2 m để ngăn cặn bẩn theo dòng nước vào các... m/s (GT xử lý nước cấp của Nguyễn Ngọc Dũng, trang 131) Tổn thất áp lực qua chụp lọc ( theo CT 6-24, điều 6.112, TCXDVN 33:2006) hcl = = = 0,96 (m) Trong đó: vc: vận tốc nước và gió qua chụp lọc, vc = 2,17 m/s g : gia tốc trọng trường, g = 9,81 m/s2 µ: hệ số lưu lượng của chụp lọc, µ = 0,5  Tính toán máng phân phối và thu nước rửa lọc: Bể có chiều rộng là 3,7 m chọn mỗi bể bố trí 2 máng thu nước rửa... = 1,2  K: Hệ số đối với máng hình tam giác, K = 2,1 Ta có: Vậy chọn chiều cao máng thu nước là h cn = 0,31 m, lấy chiều cao của đáy tam giác hđ = 0,1 m Độ dốc của máng lấy về phía máng nước tập trung là i = 0,01; chiều dày thành máng lấy là δm = 0,08 m - Chiều cao toàn phần của máng thu nước rửa: (Trang 147 – XLNC –Nguyễn Ngọc Dung) - Khoảng cách từ bề mặt lớp vật liệu lọc đến mép thu nước xác định... Mn(OH)4 sau làm thoáng 2 Mn(HCO3-)2 + O2 + 6H2O = 2 Mn(OH)4 + 4HCO3 2(55 + 2x16) 2(55 +4x17) 0,5 0,71 - Vậy thời gian làm việc giữa 2 lần xả cặn là: T = = = 177,7(giờ) ≈ 7,4 ngày - Lượng nước dùng cho việc xả cặn bể lắng tính bằng phần tram lượng nước xử lý: Kp: hệ số pha loãng cặn bằng 1,2 ÷ 1,15, lấy Kp = 1,15 Để thu nước đã lắng, dùng hệ thống máng vòng chảy tràn xung quanh thành bể và 4 máng hình quạt... dựng cách li với các khu khác, có hệ thống cửa kín được thông gió thường xuyên bằng quạt Trạm có giàn phun nước áp lực cao Trạm có bố trí một tháp trung hòa Clo ống dẫn Clo là ống cao su có dường kính là D40 5 Bể chứa nước sạch - Chức năng: điều hòa lưu lượng giữa trạm bơm cấp I và trạm bơm cấp II, dự trữ lượng - nước chữa cháy, nước xả cặn bể lắng, rửa bể lọc và nước dùng cho các nhu cầu khác của... (giây) qcc: tiêu chuẩn nước chữa cháy (m3), qcc = 25 (l/s) = 0,025 (m3/s) + Wbt: lượng nước dự trữ cho bản thân trạm xử lý (m3): Wbt = 5% x Qngđ = 5% 16000 = 800 (m3)  Wbc = 3200 + 270 + 800 = 4270 (m3) Thiết kế bể chứa có 3 ngăn với kích thước: L x B x H = 27 x 27 x 5,9 m Bể xây bằng bê tông cốt thép, có trồng cỏ trên nóc bể để chống nóng cho bể CHƯƠNG IV: TÍNH TOÁN MẶT BẰNG TRẠM XỬ LÝ 1 Sân phơi bùn... 2006), chọn 300mm Vậy số ống nhánh trên một ngăn là: - Lưu lượng nước chảy trong ống nhánh: - Đường kính ống nhánh Trong đó: • v: tốc độ chảy của ống nhánh, v = 1,6 ÷ 2 m/s (Theo mục 6.111 TCVN 33 – 2006), chọn v = 1,8 m/s Chọn đường kính ống nhánh D = 35 mm - Tiết diện ngang của ống chính là: Để nước có thể phân bố đều trên khắp diện tích mỗi ngăn của giàn mưa, trên các ống nhánh ta khoan các lỗ có đường ... CHỌN PHƯƠNG ÁN XỬ LÝ Đề xuất phương án xử lý Việc lựa chọn công nghệ xử lý nước phụ thuộc vào chất lượng đặc trưng nguồn nước thô Các vấn đề cần đề cập đến thiết kế hệ thống xử lý nước bao gồm... chất lượng nước thô, yêu cầu tiêu chuẩn sau xử lý Dựa vào số liệu có, so sánh với chất lượng nước thô nước sau xử lý để định cần xử lý gì, chọn thông số chất lượng nước đưa kỹ thuật xử lý cụ thể... công nghệ hợp lý để xử lý nguồn nước thô cấp cho sinh hoạt CHƯƠNG I: ĐÁNH GIÁ CÁC CHỈ TIÊU - Nguồn nước: Ngầm - Công suất cấp nước: 16000 m3/ngày đêm - Chỉ tiêu chất lượng nguồn nước: so sánh với