MỤC LỤC LỜI MỞ ĐẦU 1 CHƯƠNG I: TỔNG QUAN 2 1. Tổng quan về các nguồn nước cấp. 2 2. Tổng quan về phương pháp xử lý nước ngầm 3 2.1. Công trình thu nước ngầm 3 2.2. Công trình làm thoáng 3 2.3. Bể lắng: 4 2.4. Bể lọc 5 2.5. Khử trùng 6 2.6. Bể chứa nước sạch 6 CHƯƠNG 2: ĐỀ XUẤT CÔNG NGHỆ XỬ LÝ 7 1. Xác định các chỉ tiêu cần xử lý: 7 2. Lựa chọn phương án xử lý 7 2.1.Đề xuất phương án xử lý 7 2.2. Lựa chọn phương án xử lý 10 CHƯƠNG III: TÍNH TOÁN CÁC CÔNG TRÌNH 12 1. Tính toán thùng quạt gió 12 2. Bể lắng đứng. 17 3. Bể lọc nhanh 1 lớp 19 4. Khử trùng 24 5. Bể chứa nước sạch 25 6. Tính toán sân phơi bùn 25 TÀI LIỆU THAM KHẢO 27
Đồ án Công nghệ Môi trường MỤC LỤC Đồ án Công nghệ Môi trường LỜI MỞ ĐẦU Nước khởi nguồn sống trái đất Sinh vật nước sống người thiếu nước không tồn Nước vô quan trọng nguồn tài nguyên vô giá Hiện nhu cầu nước cho hoạt động sản xuất sinh hoạt Việt Nam ngày tăng số lượng chất lượng Để cung cấp nước khai nguồn nước thiên nhiên từ tầng nước khác nhau, tầng có đặc điểm tính chất khác Vì vậy, viêc xử lý dây truyền công nghệ có nhiều khác biệt Nguồn nước ngầm khai thác từ tầng chứa nước đất nguồn quan trọng nguồn nước đầu vào dây truyền xử lý nước cấp Các dây truyền khai thác xử lý nước ngầm đóng góp nhiều vào nhu cầu chung xã hội nước Đã có nhiều phương pháp giúp xử lý nước ngầm khác Việc lựa chọn phương pháp xử lý phụ thuộc nhiều yếu tố tính chất, thành phần nước, công suất nhà máy hay kinh phí đầu tư xây dựng Tuy nhiên việc lựa chọn phương pháp xử lý tốt, tối ưu giúp giảm thiểu tối đa chi phí không cần thiết vấn đề thiết thực Nhằm hệ thống hóa thực hóa kiến thức học từ môn hoc chuyên ngành, môn học sở mà thầy cô giảng dạy lớp xử lý nước cấp từ nước ngầm Trên sở tài liệu kiến thức có, với giúp đỡ hướng dẫn thầy cô giáo khoa môi trường nói chung cô Bùi Thanh Thủy nói riêng em tìm hiểu thiết kế dây truyền xử lý nước ngầm công suất 7000m3/ ngày đêm Đồ án Công nghệ Môi trường CHƯƠNG I: TỔNG QUAN Tổng quan nguồn nước cấp Để cung cấp nước khai nguồn nước thiên nhiên (thường gọi nước thô) từ nước mặt, nước ngầm nước biển Nước mặt: Bao gồm nguồn nước ao, hồ, đầm chứa, sông, suối Do kết hợp từ dòng chảy bề mặt thường xuyên tiếp xúc với không khí nên đặc trưng nước mặt chưa hàm lượng oxy hòa tan tương đối cao Nước ngầm: Được khai thác từ tầng chứa nước đất, chất lượng nước ngầm phụ thuộc vào thành phần khoáng hóa cấu trúc địa tầng mà nước ngầm thấm qua Do nước chảy qua địa tầng chứa cát đá granit thường có tính axit chứa chất khoáng Khi nước ngầm chảy qua địa tầng chứa đá vôi nước thường có độ cứng độ kiềm hydrocacbonat cao Nước biển: Nước biển thường có độ mặn cao (độ mặn Thái Bình Dương 32 – 35 g/l) Hàm lượng muối nước biển thay đổi theo mùa tùy theo vị trí địa lý như: cửa sông gần bờ hay xa bờ, nước biển chứa nhiều chất lơ lửng, gần bờ nồng độ tăng, chủ yếu phiêu sinh động thực vật Nước lợ: Ở cửa sông vùng ven bờ biển, nơi gặp dòng nước ngạt chảy từ sông ra, dòng chảy từ đất liền hòa trộn với nước biển Nước khoáng: Khai thác từ tầng sâu nước cất hay từ suối phun trào từ lòng đất ra, nước có chứa vài nguyên tố nồng độ cao nồng độ cho phép nước uống đặt biệt có tác dụng chữa bệnh Nước chua phèn: Những nơi gần biển (ví dụ Đồng sông Cửu Long) nước ta thường có nước chua phèn Nước bị nhiễm phèn tiếp xúc với đất phèn, loại giàu nguyên tố lưu huỳnh dạng sunfua hay sunfat vài nguyên tố kim loại nhôm, sắt Nước mưa: Nước mưa xem nước cất tự nhiên không hoàn toàn tinh khiết nước mưa bị ô nhiễm khí, bụi thầm chí vi khuẩn có không khí Tổng quan phương pháp xử lý nước ngầm 2.1 Công trình thu nước ngầm Công trình thu nước ngầm chia thành loại sau: Đồ án Công nghệ Môi trường Giếng khoan: Là công trình thu nước ngầm mạch sâu Độ sâu khoan phụ thuộc vào độ sâu tầng chứa nước, thường nằm khoảng 20 ÷ 200m, lớn Giếng khoan sử dụng rộng rãi trạm xử lý Hiện có loại giếng khoan sử dụng: Giếng khoan hoàn chỉnh, không áp Giếng khoan không hoàn chỉnh, không áp Giếng khoan hoàn chỉnh, có áp Giếng khoan không hoàn chỉnh có áp Cấu tạo giếng khoan gồm: Miệng giếng Ống vách để gia cố bảo vệ giếng Ống lọc Ống lắng Giếng khơi: Là công trình thu nước ngầm mạch nông, thường không áp, áp lực yếu, áp dụng điểm dùng nước nhỏ hộ gia đình lẻ Đường hầm thu nước: Được áp dụng để thu nước ngầm mạch nông, độ sâu tầng chứa nước không 8m, cung cấp cho điểm dùng nước với lưu lượng nhỏ Công trình thu nước ngầm mạch lộ thiên Công trình thu nước thấm 2.2 Công trình làm thoáng Mục đích làm thoáng làm giàu oxy cho nước oxy hóa Sắt Mangan nước 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 ÷ 12lít/s.m2; khí 20 lít /s.m2 Fe ≥ 5mg/l; pH sau làm thoáng > 6,8 Giàn 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 Đồ án Công nghệ Môi trường 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% CO 2, tăng DO lên 70 – 85% DO bão hòa Cấu tạo: Hệ thống phân phối nước Lớp vật liệu tiếp xúc Sàn thu nước có Xi_phông Máy quạt gió Ống dẫn nước Ống xả 2.3 Bể lắng: Mục đích bể lắng nhằm lắng cặn nước, làm sơ trước đưa nước 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: Được sử dụng trạm xử lý có công suất >30000m 3/ng trường hợp xử lý nước có dùng 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/ng) 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 bể lắng có 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 3000m3/ng Bể lắng li tâm: Có dạng hình tròn, đường kính từ 5m trở lên Bể thường áp dụng để sơ lắng nguồn nước có hàm lượng cặn cao (>2000mg/l) với công suất ≥30000 m3/ng có không dùng chất keo tụ 2.4 Bể lọc Bể lọc chậm: Đồ án Công nghệ Môi trường 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 tự động hóa trình rửa lọc phải quản lý thủ công nặng nhọc Bể lọc chậm thường sử áp dụng cho nhà máy có công suất đến 1000m 3/ng với hàm lượng cặn đến 50mg/l, độ màu đến 50 độ Bể lọc nhanh phổ thông: Là bể lọc nhanh chiều, dòng nước lọc từ xuống, có lớp vật liệu cát thạch anh 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 có lớp vật liệu lọc cát thạch anh than angtraxit nhằm tăng tốc độ lọc kéo dài chu kỳ làm việc bể Bể lọc sơ bộ: Được sử dụng để làm nước sơ trước làm triệt để bể lọc chậm Bể lọc làm việc theo nguyên tắc bể lọc nhanh phổ thông Bể lọc áp lực: Là loại bảo vệ nhanh kín, thường chế tạo thép, có dạng hình trụ đứng cho công suất nhỏ hình trụ ngang cho công suất lớn Loại bể áp dụng dây chuyề xử lý nước mặt có dùng chất phản ứng hàm lượng cặn nước nguồn lên đến 50mg/l, độ đục lên đến 80 với công suất trạm xử lý đến 300m 3/ng, hay dùng công nghệ khử sắt dùng ejector thu khí với công suất 1,2 lần, hàm lượng sắt tổng số >32 lần Đồ án Công nghệ Môi trường Lựa chọn phương án xử lý 2.1.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 chất lượng nước thô nước sau xử lý để định cần xử lý Chọn thông số chất lượng nước đưa kỹ thuật xử lý cụ thể Xác định thông số thiếu Theo đề Nhiệt độ t = 23oC pH = Hàm lượng muối hòa tan: P = 300 mg/l Độ kiềm toàn phần: Kio = mgđ/l (giả định) Tra biểu đồ mối quan hệ K i, CO2 pH (theo hình 6-2 TCXD 33: 2006) ta có hàm lượng [CO2] trước làm thoáng 400 mg/l Xác định tiêu sau làm thoáng Độ kiềm sau làm thoáng Ta có: Ki = = – 0,036 x 16 = 3,424 mg/l Trong đó: Kio độ kiềm ban đầu nguồn nước mg/l Kio = mg/l Hàm lượng CO2 sau làm thoáng Ta có: Trong đó: hàm lượng CO2 tự ban dầu nước = 400 mg/l [Fe]2+ = 16 mg/l a: hiệu khử CO2 công trình, tùy thuộc vào công trình làm thoáng Chọn phương pháp làm thoáng thùng gió, nên a = 0,8 ÷ 0,95 Chọn a = 0,95 = 400 x ( 1- 0,95) + 1,6 x 16 = 45,6 (mg/l) pH sau làm thoáng Tra biểu đồ mối quan hệ Ki, CO2 độ pH (theo hình 6-2 TCXD 33: 2006) ta xác định pH = 6,9 > 6,8 → kiềm hóa nước Hàm lượng cặn sau làm thoáng: Đồ án Công nghệ Môi trường Được tính theo công thức: C*max = Comax + 1,92 x + 0,25 x M Trong : Comax : Hàm lượng cặn lơ lửng lớn nước nguồn trước làm thoáng = 12 mg/l M : Độ màu nước nguồn tính theo TCU, M không xác định : M = 10 * C max = 12 + 1,92 x 16 + 0,25 x = 44,22 (mg/l) Các phương án xử lý Theo chất lượng nguồn nước có Ta đưa phương án xử lý sau: Sân phơi bùn Phương án 1: Clo Nguồn nước Thùng quạt gió Bể lắng đứng Bể chứa nước Bể lọc nhanh Trạm bơm nước cấp II Trạm bơm nước cấp I Mạng lưới phân phối nước sạc Sân phơi bùn Phương án 2: Clo Nguồn nước Giàn mưa Bể lắng đứng Bể lọc nhanh Bể chứa nước Trạm bơm nước cấp II Trạm bơm nước cấp I Mạng lưới phân phối nước Đồ án Công nghệ Môi trường 10 Đồ án Công nghệ Môi trường CHƯƠNG III: TÍNH TOÁN CÁC CÔNG TRÌNH Tính toán thùng quạt gió a Diện tích thùng quạt gió : F = (m2) Trong : Công suất: Q = 7000m3/ngđ = 291.7 m3/h = 0,08 m3/s = 80 l/s qm : Cường độ mưa tính toán (m3/m2-h) Chọn vật liệu tiếp xúc sàn gỗ ; q m = 40 m3/m2-h (theo TCXD33/2006: 40 ÷50 m3/m2-h) F= = 7,3 m2 Chia làm thùng , diện tích thùng : f= F/2 = 7,3/2 = 3,6 m2 Đường kính thùng : - Dthùng = Chiều cao thùng quạt gió tính theo công thức : H= Hnl + Hvltx + Hfm (m) Trong : + Hvllx : chiều cao vật liệu tiếp xúc (m) tra bảng Hvllx = 2m + Hnl : Chiều cao ngăn nước thu đáy, lấy Hnl = 0,5m + Hfm Chiều cao phun mưa lớp vật liệu tiếp xúc lấy 1m H = 0,5 + + = 3,5 m b Tính công suất máy quạt gió phân phối gió vào thùng quạt gió Lượng gió cần thiết đưa vào ứng với tiêu chuẩn 10 m không khí cho m3 nước - Qgió = 10 x 291,7 (m3/h) = 2917 m3/h = 0.8 m3/s Áp lực gió xác định theo công thức: Hgió = hvltx + hcb + hsàn + hmáng (m) Trong đó: + hvltx: tổn thất qua lớp vật liệu tiếp xúc (quy phạm 30mm/1m chiều cao lớp vật liệu tiếp xúc) => hvltx = 30.Hvltx = 30.2 = 60 mm + hcb: tổn thất cục 15-20 mm cột nước, lấy 15 mm + hsàn: tổn thất qua sàn phân phối, lấy 10 mm 13 Đồ án Công nghệ Môi trường + hmáng: tổn thất qua ống phân phối gió 15-20 mm, lấy 15 mm Hgió = 60 + 15 + 10 + 15 = 100 (mm) Chọn máy quạt gió theo thông số bản: Qgió = 0,8 m3/s Hgió = 100 mm c Tính hệ thống phân phối nước vào thùng quạt gió: Đường kính ống dẫn nước lên thùng quạt gió: Chọn vận tốc nước chảy ống là: v ống = 1.0 m/s (giới hạn cho phép 0.8÷1.2 m/s) dống = (m) Trong đó: + dống: đường kính ống dẫn nước lên thùng quạt gió (m) + vống: vận tốc nước chảy ống (m/s) + QXL: lưu lượng nước xử lý, QXL = 291,7 (m3/h) = 0,08 (m3/s) => dống = = 0,1 (m) Vậy lấy ống dẫn nước lên thùng quạt gió có đường kính 100 mm - Hệ thống phân phối nước cho thùng quạt gió Hệ thống phân phối nước bao gồm giàn ống ống nhánh bố trí theo hình xương cá - Lưu lượng nước thùng quạt gió q= Q XL N Trong đó: QXL: Lưu lượng nước xử lý N: số thùng quạt gió, N = q= 0.08 = 0,04 m3/s - Ống Lấy vận tốc nước chảy ống phân phối chính: v c = m/s (giới hạn 1÷2 m/s) 14 Đồ án Công nghệ Môi trường Tiết diện ống tính theo công thức: Fc = (m2) Trong đó: Fc: Tiết diện ống (m2) q: Lưu lượng nước thùng quạt gió vc: vận tốc nước chảy ống phân phối (m/s) → Fc = = 0,04 (m2) Đường kính ống là: Dc = × Fc π = = 0,22 (m) Lấy 250 (mm) Vậy ta lấy đường kính ống phân phối nước là: Dc = 250 mm Thử lại; ta có: vc = = = m/s (thoả mãn giới hạn cho phép) - Ống nhánh: Lấy khoảng cách ống nhánh ống 0.2 m (theo TCXD 0.2 ÷ 0.3m) Số ống nhánh là: Lthùng n= 0.3 = = 10 (ống) Trong đó: + n: số ống nhánh (ống) + Lthùng: độ dài cạnh thùng quạt gió (m); L = m Vậy số ống nhánh 10 ống Lấy tốc độ nước chảy ống nhánh = m/s (giới hạn ≤ m/s) Tiết diện ống nhánh là: Fn = Q XL n (m2) Trong đó: + Fn: Tiết diện ống nhánh (m2) 15 Đồ án Công nghệ Môi trường + QXL: Lưu lượng nước xử lý, QXL= 0,08 (m3/s) + n: Số ống nhánh; n = 10 ống + vn: vận tốc nước chảy ống nhánh (m/s) Vậy: Fn = Q XL n = = 8.10-3(m2) Đường kính ống nhánh: × Fn π Dn = = = 0,1 (m) Lấy đường kính ống nhánh 100 mm - Lỗ phun Đường kính lỗ phun ống nhánh theo quy định d = ÷ 15 mm Ta lấy dl = 10 mm Tiết diện lỗ phun: Flỗ = π × d l2 = = 7,85.10-5 (m2) Với đường kính ống 250 mm, tiết diên ngang ống (F): F= π ×d2 = = 0,05 (m2) Tổng diện tích lỗ lấy 35% diện tích tiết diện ngang ống (Quy phạm cho phép 30 ÷35%.) Tổng diện tích lỗ = F x 0.35 = 0,05 0,35 = 0,02 (m2) Số lỗ 10 ống nhánh là: ∑F l Nl = Fl = = 255 (lỗ) Vậy số lỗ ống nhánh là: n0 = (lỗ) - Sàn thu nước 16 Đồ án Công nghệ Môi trường Sàn thu nước làm inox đục lỗ đặt lên thép, có độ nghiêng (i = 2%) đặt lớp vật liệu lọc, nước thu lại tập trung vào ống đường kính 200 mm sàn thu nước Đường kính ống dẫn nước từ sàn thu nước sang bể lắng đứng - Lấy vận tốc nước chảy ống xả vx = 1m/s (giới hạn 1.0 – 1.5 m/s) Ta có: dx = × Q XL π × vx (m) Trong đó: dx: đường kính ống dẫn nước từ sàn nước sang bể lắng đứng (m) vx : vận tốc nước chảy ống xả (m/s) QXL : lưu lượng nước xử lý ; QXL = 666,7 (m3/h) = 0,185 (m3/s) dx = × Q XL π × vx = × 0,08 π ×1 = 0,30 (m) =300 mm Vậy lấy ống dẫn nước từ sàn thu nước sang bể lắng đứng có đường kính 300mm d Tính toán hệ thống phân phối nước rửa thùng quạt gió Chu kỳ rửa thùng quạt gió để tẩy cặn sắt đọng lại lớp vật liệu tiếp xúc Chọn biện pháp rửa thùng quạt gió gió nước phối hợp - Cường độ nước rửa lọc W = 12 (l/s.m 2) (quy phạm 10 ÷ 14 l/s.m 2) Lấy ống phân phối nước rửa thùng quạt gió ống dẫn nước lên thùng quạt gió chung - đường ống, dống = 400 mm Lưu lượng nước rửa thùng quạt gió là: Qr = f ×W 1000 Trong đó: + f: diện tích thùng quạt gió, f = 3,6 (m) + W: cường độ nước rửa lọc, W = 12 (l/s.m2) (quy phạm 10 ÷ 14 l/s.m2) → Qr = f ×W 1000 = = 0,04 (m3/s) 17 - Đồ án Công nghệ Môi trường Cường độ gió rửa lọc Wg = 15 (l/s.m2)(quy phạm 15 ÷20 l/s.m2) Lấy hệ thống phân phối gió cho thùng quạt gió để cấp gió rửa thùng quạt gió Lưu lượng gió rửa thùng là: Qg = f ×W 1000 = = 0,054 (m3/s) Các thông số quạt thông gió Thông số Số thùng Chiều cao thùng Diện tích thùng Đơn vị Chiếc m m2 Giá trị 3,5 Bể lắng đứng Xác định dung tích bể : W = = = 219 m3 Trong đó: Q: Công suất trạm xử lí (m3/h) t: Thời gian lưu nước lại bể 30 45 phút Chọn t = 45 phút Lấy chiều cao vùng lắng bể 2,7 m (quy phạm 1,5 3,5 m) Tốc độ nước dâng bể là: v = = = mm/s (trong giới hạn cho phép) Diện tích toàn phần bể lắng tiếp xúc: F = = = 81,1 m2 Chia làm bể, kích thước bể, diện tích bể là: f = = = 20,3 m2 Lưu lượng nước qua bể là: q = = = 72,93 (m3/h) = 20,3 (l/s) Tốc độ nước qua ống trung tâm 1,2 l/s đường kính ống trung tâm 250 mm Tổng diện tích bể kể ống trung tâm là: f + = 20,3 + = 20,33 m2 18 Đồ án Công nghệ Môi trường Chọn bể lắng tiếp xúc hình vuông với kích thước 5x5 = 25 m chiều cao vùng lắng 0,8 chiều cao hình trụ Htrụ = = = 3,4 m Chiều cao phần hình nón: Hnón = = 2,4 m (1m chiều rộng hố thu cặn đáy) Lấy chiều cao bảo vệ 0,5m Tổng chiều cao bể lắng tiếp xúc là: H = Htrụ + Hnón + Hbảo vệ = 3,4 + 2,4 + 0,5 = 6,3 m Hệ thống máng thu nước ống xả cặn Để thu nước lắng, dùng hệ thống máng vòng xung quanh bể máng hình nan quạt chảy tập trung vào máng Nước chảy theo chiều, nên diện tích mặt cắt ngang máng vòng tính sau: fv = = = 0,06 m2 Trong đó: + Q = 291,7 m3/h = 0,08 m3/s + V: Vận tốc nước chảy máng, v = 0,6 m/s Thiết kế máng có tiết diện: 0,2 x 0,3 m Tiết diện máng nan quạt: fq = = = 0,05 m2 Chọn tiết diện máng: 0,25 x 0,2 m STT Tên thông số Chiều dài Chiều rộng Chiều cao Diện tích toàn phần Số lượng Đơn vị m m m m Bể lắng đứng 5 6,5 81,1 Tên Máng thu nước vòng 0,3 0,2 Máng nan quạt 0,25 0,2 16 Bể lọc nhanh lớp a Tổng diện tích bể lọc trạm xử lý F = (m2) ( Theo công thức 6- 20 mục 6.103 – TCXD 33: 2006/BXD) 19 Đồ án Công nghệ Môi trường Trong đó: + Q: Công suất trạm xử lý (m3/ngđ) Q = 7000 (m3/ngđ) + T: Thời gian làm việc trạm ngày đêm, T = 24h + Vtb: Tốc độ lọc tính toán chế độ làm việc bình thường, Vtb = ÷ m/h ( Bảng 6.11 – TCXD 33/2006) Chọn Vtb = m/h + W: Cường độ rửa lọc, W = 14 ÷ 16 l/s (Bảng 6.13 mục 6.115/TCXD 33 : 2006) Chọn Wn = 15 lít/s.m2 + t1: Thời gian rửa lọc, t1 = ÷ phút (bảng 6.13 – TCXD 33/2006) Chọn t1 = phút = 0,1h + t2: Thời gian ngừng bể lọc để rửa, t2 = 0,35 h (mục 6.102 – TCXD 33 : 2006) + a: Số lần rửa bể lọc ngày đêm làm việc chế độ làm việc bình thường, a = - Theo bảng 6.11 mục 6.103 – TCXD 33 – 2006/BXD ta chọn vật liệu lọc sau: Chọn bể lọc nhanh lớp, vật liệu lọc cát thạch anh có tính chất sau: + Đường kính: d = 0,7 ÷1,6 mm + Đường kính hiệu dụng: d10 = 0,75 ÷ 0,8 mm + Hệ số không đồng nhất: K = 1,3 ÷ 1,5 Chọn K = 1,5 + Chiều dày lớp vật liệu lọc: 1300 ÷ 1500 mm Chọn = 1300 mm= 1,3m Do đó, diện tích bể lọc là: F = ≈ 56 (m2) - Số bể lọc cần thiết xác định: N = 0,5 x = 0,5 x = 3,74 (bể) Lấy N= (bể) Khi diện tích bể lọc là: f = ≈ 14(m2) Chọn kích thước bể là: L x B = x 3,5 = 14 (m2 ) Kiểm tra lại tốc độ lọc tăng cường với điều kiện đóng cửa bể để rửa (theo công thức – 21 mục 6.105 TCXD 33 – 2006) vtc = = (m/h) nằm khoảng ÷ 9,5 → thỏa mãn Trong đó: - + vtb: lấy theo bảng 6.11 - mục 6.103 – TCVN 33:2006, vtb = m/h + N1: Số bể lọc dùng để sửa chữa Chiều cao toàn phần bể lọc nhanh: Trong : + hd chiều cao lớp sỏi đỡ, chọn cỡ hạt lớp đỡ mm, chọn hd = 0,07 m (Theo bảng 6.12 TCXD 33: 2006) 20 Đồ án Công nghệ Môi trường + hvl chiều dày lớp vật liệu lọc, h v = 1,3 m (Theo Bảng 6.11 TCXD 33:2006, hv = 1300÷1500 mm) + hn chiều cao lớp nước vật liệu lọc, h n = 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 = 0,07 + 1,3 + + + 0.5 = 4,5 (m) b Đường kính ống dẫn nước đến bể lọc: Ddn = Trong đó: Q: Công suất trạm xử lý (m3/s), Q = 7000 (m3/ngđ) = 0,08 (m3/s) v: Vận tốc ống dẫn nước đến bể lọc Chọn v = m/s (v =1,5 ÷ m/s – theo mục 6.111 – TCXD 33/2006) → Ddn = = 0,23 (m) = 230 (mm) chọn Ddn = 250 (mm) c Xác định hệ thống phân phối rửa lọc Chọn biện pháp rửa lọc nước, khí kết hợp Cường độ rửa lọc Wn = 15 (l/s.m2) (Theo bảng 6.13 TCXD 33 : 2006, W = 14 ÷ 16 l/s.m2) ứng với độ nở tương đối vật liệu là: e = 30 % Cường độ gió rửa lọc Wg = 15 l/s.m2 (Theo 6.123 TCXD, Wg= 15 – 20 l/s.m2) - Lưu lượng nước rửa bể lọc là: Qn = = 0,21 (m3/s) Chọn đường kính ống dẫn nước rửa lọc D c = 200 (mm) = 0,2 (m), tra bảng tính toán thủy lực Nguyễn Thị Hồng (ống thép) ta có vận tốc nước chảy ống v = 0,28 ( m/s) Nằm giới hạn cho phép < m/s (theo TCXD 33/2006) - Lưu lượng gió tính toán : Lấy tốc độ gió vgió = 15 m/s (Theo 6.122 TCXD 33:2006, vgió = 15 – 20 m/s), đường kính ống gió tính sau: 21 Đồ án Công nghệ Môi trường - Tính toán máng phân phối nước rửa lọc: Bể có chiều rộng 3,5 m, chọn bể bố trí máng thu nước rửa lọc có đáy hình tam giác, khoảng cách máng 3,5/2 = 1,75m (quy phạm không lớn 2,2m) Lượng nước thu vào máng xác định theo công thức: qm = W.d.l = 15.1,75.4 = 105 (l/s) = 0,105 (m3/s) Trong W: Cường độ rửa lọc; W = 15 l/s.m2 d: Khoảng cách tâm máng; d = 1,75 m l: Chiều dài máng, l = m - Chiều rộng máng tính theo công thức (điều 6.117 TCVN 33 :2006) Bm = K = 2,1 = 0,48 m Trong đó: - a: Tỉ số chiều cao phần chữ nhật (h CN) với nửa chiều rộng máng Lấy a = (quy phạm 11,5) K: Hệ số, tiết diện máng hình tam giác K = 2,1 a= = = = 0,24m Vậy chiều cao phần máng hình chữ nhật = 0,24m Lấy chiều cao phần đáy hình tam giác Chiều cao đáy: hd = hcn 0,24 = = 0,24 a (m) Độ dốc đáy máng lấy phía máng tập trung nước i = 0,01, chiều dày thành máng lấy là: = 0,08m Chiều cao toàn phần máng thu nước rửa là: Hm= hCN + hđ + = 0,24 + 0,24 + 0,08 = 0,56 (m) Khoảng cách từ bề mặt lớp vật liệu lọc đến lớp mép máng thu nước xác định theo công thức (điều 6.119, TCVN 33:2006) = + 0,3 = + 0,3 = 0,468 (m) 22 Đồ án Công nghệ Môi trường Theo quy phạm, khoảng cách đáy máng dẫn nước rửa phải nằm cao lớp vật liệu lọc tối thiểu 0,07m Chiều cao toàn phần máng thu nước rửa = 0,56 m, máng dốc phía máng tập trung i = 0,01, máng dài m nên chiều cao máng phía máng tập trung là: 0,56 + 4.0,01 = 0,6 m Vậy phải lấy bằng: = 0,6 + 0,07 = 0,67 m Nước rửa lọc từ máng thu tràn vào máng tập trung nước Khoảng cách từ đáy máng thu đến đáy máng tập trung xác định theo công thức( điều 6.118 TCXDVN 33:2006) hm = 1,75 + 0,2 = 1,75.+ 0,2 = 0,43 m Trong đó: + qm : Lưu lượng nước chảy vào máng tập trung (m3/s) + A: Chiều rộng máng tập trung, chọn A= 0,7m (quy phạm không nhỏ 0,6m) + g: Gia tốc trọng trường g = 9,81m/s2 Nước rửa lọc từ máng thu đổ thẳng vào đường ống dẫn hố thu cặn d Tính toán số chụp lọc Sử dụng loại chụp lọc có đuôi dài, có khe rộng 17 mm Chọn 35 chụp lọc 1m2 sàn công tác (Theo TCXDVN 33:2006) Tổng số chụp lọc bể là: N = 35f = 35 x 14 = 490 Lưu lượng nước qua chụp lọc qn = Wn 15 = = 0,42l / s = 4,2 × 10 − (m / s) 36 36 Lưu lượng gió qua chụp lọc qg = Wg 36 = 15 = 0,42l / s = 4,2 × 10 −4 (m / s ) 36 23 Đồ án Công nghệ Môi trường 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) Thông số Số bể Chiều dài bể lọc Chiều rộng bể lọc Chiều cao bể lọc Đơn vị Cái m m m Giá trị 5,5 Khử trùng -3 -Liều lượng clo khử trùng lấy 1mg/l =10 kg/m (Theo TCVN 33:2006: lượng clo 0,7 – mg/l) -Lượng clo cần dùng 291,7 x 10-3 = 0,29 ( kg/h) Trong đó: + Q: Lưu lượng nước xử lý (m3/h) Q = 291,7 (m3/h) + a: liều lượng clo hoạt tính (lấy theo tiêu chuẩn TCVN 33:2006) a = 10-3 kg/m3 - Lượng nước tính toán clorator làm việc lấy 0,6 m3 cho 1kg clo (Theo TCXDVN 33:2006) - Lưu lượng nước cấp cho trạm clo: = 0,048 ( l/s) -Liều lượng clo cần thiết dùng để khử trùng ngày là: -Lượng clo dự trữ đủ dùng 30 ngày : M= 6,96 x 30 = 208,8 ( kg ) -Đường kính ống dẫn clo: Dcl = 1,2 x Lưu lượng giây lớn clo lỏng: Qmax = = = 0,00032 (m3/h) Dcl = 1,2 x = 0,02 m = 20 mm Bể chứa nước Dung tích bể chứa: 24 Đồ án Công nghệ Môi trường Wc = 20% × Q = 0,2 × 7000 = 1400 (m3) H c = 5m Chọn chiều cao bể chứa Chọn chiều cao bảo vệ 0,5m Tiết diện bể: Sc = Chọn: Wc 1400 = = 280 Hc (m2) Chiều dài bể: 20 m Chiều rộng bể: 14 m Vậy ta có kích thước bể chứa: B × L × H = 14m × 20m × 5m Thông số bể chứa nước Thông số Số bể Chiều dài bể Chiều rộng bể Chiều cao bể Đơn vị Cái m m m Giá trị 20 14 Tính toán sân phơi bùn - Lượng cặn khô vào máy nén bùn W = W1 + W2 Trong đó: + W1: Lượng cặn từ bể lắng + W2: Lượng cặn thu hồi từ nước rửa lọc - Lượng cặn từ bể lắng: W1 = Trong đó: + Q: Lưu lượng nước nguồn (m3/ngđ) + Cmax : hàm lượng cặn nước đưa vào bể lắng + C: hàm lượng cặn lại nước sau lắng (mg/l) (theo T CXDVN 33-2006 quy phạm 10-12mg/l) Chọn C = 12mg/l W1 = = 225,54 kg/ngđ - Lượng cặn thu hồi từ nước rửa lọc: W2 = = = 84 kg/ngđ 25 Đồ án Công nghệ Môi trường Vậy tổng lượng cặn thải ngày W = W1 + W2 = 225,5 + 84 = 309,5 (kg/ngđ) Diện tích hữu dụng sân phơi bùn phơi tháng F = = 431.2 (m2) Kích thước sân phơi bùn Lx B = 22 x 20 Thông số sân phơi bùn STT Thông số Số sân phơi bùn Chiều dài sân phơi bùn Chiều rộng sân phơi bùn Đơn vị Cái m m 26 Giá trị 22 20 Đồ án Công nghệ Môi trường TÀI LIỆU THAM KHẢO Nguyễn Ngọc Dung – Xử lý nước cấp – Nhà xuất xây dựng, Hà Nội – 2003 Trịnh Xuân Lai – Tính toán công trình xử lý phân phối nước cấp – Nhà xuất Xây Dựng, Hà Nội – 2008 Trịnh Xuân Lai – Cấp nước – Tập 2: xử lý nước thiên nhiên cấp cho sinh hoạt công nghiệp Nhà xuất Khoa Học Kỹ Thuật, Hà Nội – 2002 Tiêu chuẩn xây dựng 33:2006 Cấp nước – Mạng lưới bên công trình – Tiêu chuẩn thiết kế Bộ Xây Dựng, Hà Nội 27 [...]... mép trên máng thu nước xác định theo công thức (điều 6.119, TCVN 33:2006) = + 0,3 = + 0,3 = 0,468 (m) 22 Đồ án Công nghệ Môi trường Theo quy phạm, khoảng cách giữa đáy dưới cùng của máng dẫn nước rửa phải nằm cao hơn lớp vật liệu lọc tối thiểu 0,07m Chiều cao toàn phần của máng thu nước rửa là = 0,56 m, vì máng dốc về phía máng tập trung i = 0,01, máng dài 4 m nên chiều cao máng ở phía máng tập trung... diện máng: 0,25 x 0,2 m STT 1 2 3 4 5 3 Tên thông số Chiều dài Chiều rộng Chiều cao Diện tích toàn phần Số lượng Đơn vị m m m m cái Bể lắng đứng 5 5 6,5 81,1 4 Tên Máng thu nước vòng 0,3 0,2 Máng nan quạt 0,25 0,2 4 16 Bể lọc nhanh 1 lớp a Tổng diện tích bể lọc của trạm xử lý F = (m2) ( Theo công thức 6- 20 mục 6.103 – TCXD 33: 2006/BXD) 19 Đồ án Công nghệ Môi trường Trong đó: + Q: Công suất trạm xử lý. .. phơi bùn Đơn vị Cái m m 26 Giá trị 1 22 20 Đồ án Công nghệ Môi trường TÀI LIỆU THAM KHẢO 1 Nguyễn Ngọc Dung – Xử lý nước cấp – Nhà xuất bản xây dựng, Hà Nội – 2003 2 Trịnh Xuân Lai – Tính toán các công trình xử lý và phân phối nước cấp – Nhà xuất bản Xây Dựng, Hà Nội – 2008 3 Trịnh Xuân Lai – Cấp nước – Tập 2: xử lý nước thiên nhiên cấp cho sinh hoạt và công nghiệp Nhà xuất bản Khoa Học và Kỹ Thuật,... ống nhánh là: ∑F l Nl = Fl = = 255 (lỗ) Vậy số lỗ trên 1 ống nhánh là: n0 = (lỗ) - Sàn thu nước 16 Đồ án Công nghệ Môi trường Sàn thu nước được làm bằng tấm inox đục lỗ đặt lên các thanh thép, có độ nghiêng (i = 2%) và được đặt dưới lớp vật liệu lọc, nước được thu lại và tập trung vào ống đường kính 200 mm ở giữa sàn thu nước Đường kính ống dẫn nước từ sàn thu nước sang bể lắng đứng - Lấy vận tốc nước. . .Đồ án Công nghệ Môi trường 2.2 Lựa chọn phương án xử lý So sánh hiệu quả và lựa chọn phương án Phương án 1 - Thùng quạt gió + Áp dụng cho những công suất vừa và nhỏ + Hệ số khử khí CO2 trong thùng quạt gió cao đến 90÷95% Ưu điểm Nhược điểm Phương án 2 - Giàn mưa + Dễ vận hành + Việc duy tu ,bảo dưỡng và vệ sinh định kì cũng... khối lượng công trình chiếm chất lượng nước đầu vào thay diện tích lớn đổi + Tốn điện khi vận hành + Khi tăng công suất phải xây dựng thêm thùng quạt gió chứ không cải tạo được Từ những đặc điểm trên: Chọn phương án 1 làm phương án tính toán Các công trình đơn vị của nhà máy bao gồm: - Trạm bơm nước Thùng quạt gió Bể lắng đứng Bể lọc nhanh Bể chứa nước sạch Thuyết minh phương án chọn : Nước ngầm được... m Hệ thống máng thu nước và ống xả cặn Để thu nước đã lắng, dùng hệ thống máng vòng xung quanh bể và 4 máng hình nan quạt chảy tập trung vào máng chính Nước chảy theo 2 chiều, nên diện tích mặt cắt ngang của máng vòng tính như sau: fv = = = 0,06 m2 Trong đó: + Q = 291,7 m3/h = 0,08 m3/s + V: Vận tốc nước chảy trong máng, v = 0,6 m/s Thiết kế máng có tiết diện: 0,2 x 0,3 m Tiết diện của máng nan quạt:... trộn đều bằng các vách ngăn trong bể nước sạch và phân phối ra mạng lưới cấp nước nhờ trạm bơm cấp II 12 Đồ án Công nghệ Môi trường CHƯƠNG III: TÍNH TOÁN CÁC CÔNG TRÌNH Tính toán thùng quạt gió a Diện tích thùng quạt gió : F = (m2) 1 Trong đó : Công suất: Q = 7000m3/ ngđ = 291.7 m3/h = 0,08 m3/s = 80 l/s qm : Cường độ mưa tính toán (m3/m2-h) Chọn vật liệu tiếp xúc là sàn gỗ ; q m = 40 m3/m2-h (theo TCXD33/2006:... Hệ thống phân phối nước cho thùng quạt gió Hệ thống phân phối nước bao gồm giàn ống chính và ống nhánh được bố trí theo hình xương cá - Lưu lượng nước của mỗi thùng quạt gió q= Q XL N Trong đó: QXL: Lưu lượng nước xử lý N: số thùng quạt gió, N = 2 q= 0.08 2 = 0,04 m3/s - Ống chính Lấy vận tốc nước chảy trong ống phân phối chính: v c = 1 m/s (giới hạn 1÷2 m/s) 14 Đồ án Công nghệ Môi trường Tiết diện... các ống nhánh trên ống chính là 0.2 m (theo TCXD là 0.2 ÷ 0.3m) Số ống nhánh là: Lthùng n= 0.3 = = 10 (ống) Trong đó: + n: số ống nhánh (ống) + Lthùng: độ dài cạnh thùng quạt gió (m); L = 2 m Vậy số ống nhánh là 10 ống Lấy tốc độ nước chảy trong ống nhánh là vn = 1 m/s (giới hạn ≤ 2 m/s) Tiết diện ống nhánh là: Fn = Q XL n vn (m2) Trong đó: + Fn: Tiết diện ống nhánh (m2) 15 Đồ án Công nghệ Môi trường