ĐỒ ÁN XỬ LÍ NƯỚC THIẾT KẾ TRẠM XỬ LÍ NƯỚC THIÊN NHIÊN

GVHD : ths nguyễn thị Thiết kế trạm xử lý nớc thiên nhiên hồng I Lựa chọn công nghệ xử lý nớc Xác định tiêu lại nhiệm vụ thiết kế đánh giá mức độ xác tiêu nguồn nớc a Tổng hàm lợng muối Tổng hàm lợng muối nớc nguồn đợc tính theo công thức sau: P= Me+ + Ae + 1,4.[Fe2+ ] + 0,5.[ HCO3 ] + 0,13.[SiO2 ] Trong đó: - Me + : Tổng hàm lợng ion dơng - Ae Ta có: Me + [ : Tổng hàm lợng ion âm ] [ ] [ ] [ = Ca 2+ + Ca 2+ + Mg 2+ + NH 4+ ] = 74,5 + 28 + 14,6 + 2,34 hay: Me+ = 119,54 Ae [ ] [ (mg/l) ] [ ] [ = Cl + SO42 + NO2 + NO3 ] = 42 + 94 + 0,1 + 0,2 hay: Ae = 146,3 Nh vậy: P = 119,54+ 146,3 + 1,4ì 22 + 0,5ì 227+ 0,13 ì 1,65 P = 410,35 (mg/l) Xác định lợng CO2 tự có nớc nguồn b Lợng CO2 tự có nớc nguồn phụ thuộc vào P, t0, Ki, PH đợc xác định theo biểu đồ Langlier Với: P =410,35 (mg/l) t0 =200C PH = 7,2 Ki0 = 3,72 (mg/l) Tra biểu đồ ta xác định đợc hàm lợng [CO2] tự 21,5 (mg/l) c Kiểm tra độ Kiềm toàn phần Do PH = 7,2 nên độ Kiềm toàn phần nớc chủ yếu [HCO3-], ta xác định đợc: [HCO -] 227 Kitf = = 3,72 (mg/l) 61,02 61,02 Nh độ Kiềm toàn phần xấp xỉ độ cứng Cacbonat = 3,72 (mg/l) nên số liệu tính toán xác SV: Nguyễn Thế Đại 47MN2 - Ms:6762.47 GVHD : ths nguyễn thị Thiết kế trạm xử lý nớc thiên nhiên hồng 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 Bộ Y tế) tiêu chất lợng nớc nguồn ta thấy nguồn nớc sử dụng có tiêu sau cha đảm bảo yêu cầu: Độ Oxy hoá Pemaganat = 10 (mgO2/l) > (mgO2/l) Hàm lợng Fe2+ = 22 (mg/l) > 0,3 (mg/l) Hàm lợng H2S =0,09 (mg/l) > (mg/l) Hàm lợng NO2- = 0,1 (mg/l) > (mg/l) Hàm lợng cặn lơ lửng = (mg/l) > (mg/l) Chỉ số Ecôli = 82 (con) > (con) Sơ lựa chọn dây chuyền công nghệ Do hàm lợng Fe2+ = 22(mg/l), công suất trạm Q = 12000 (m3/ngđ) nên để xử lý sắt ta dùng phơng pháp làm thoáng tự nhiên a Kiểm tra xem trớc xử lý có phải Clo hoá sơ hay không - Ta phải Clo hoá sơ trờng hợp sau: [O2]0 > 0,15ì [Fe2+] + Nớc nguồn có chứa NH3, NO2 Do [O2] = 10 (mg/l) > 0,15ì [Fe2+] + = 0,15ì 17 + = 5,55 (mg/l) nên cầu phải Clo hoá sơ Liều lọng clo cần thiết để sơ khử sắt : L1Cl=0,5 [O2] = 0,5 10 = mg/l Trong nớc nguồn có chứa NH3 (ở dạng NH4+) NO2- nên ta phải Clo hoá sơ Liều lợng Clo LCl2 = 6ì [NH4+] + 1,5ì [NO2-] + (mg/l) = 6ì 2,34 + 1,5ì 0,1 + = 17,19 (mg/l) Liều lợng Clo dùng để Clo hoá sơ tính theo công thức: Lcl =L1Cl + LCl2 =17,19 + = 22,19 (mg /l) b Xác định tiêu sau làm thoáng Độ kiềm sau làm thoáng: Ki* = Ki0 0,036ì [Fe2+] Trong đó: SV: Nguyễn Thế Đại 47MN2 - Ms:6762.47 Thiết kế trạm xử lý nớc thiên nhiên hồng GVHD : ths nguyễn thị - Ki0 : Độ kiềm nớc nguồn = 3,72 (mg/l) Ki* = 3,72 - 0,036 ì 22 = 2,928 (mgđl/l) Hàm lợng CO2 sau làm thoáng: CO2* = (1-a)ì CO20 + 1,57ì [Fe2+] Trong đó: a : Hệ số kể đến hiệu khử CO công trình làm thoáng Chọn phơng pháp làm thoáng tự nhiên a = 0,7 - - CO20 : Hàm lợng khí Cácbonic tự nớc nguồn = 21,5 (mg/l) CO2* = (1-0,7)ì 21,5 + 1,57ì 22 = 40,99 (mg/l) Độ PH nớc sau làm thoáng: Từ biểu đồ quan hệ PH, Ki, CO2 ứng với giá trị biết: Ki* = 2,928 CO2* = 40,99 (mg/l) t0 = 20 0C P = 410,35 (mg/l) Tra biểu đồ quan hệ lợng PH, Ki, CO2 ta có PH* = 7,1 Hàm lợng cặn sau làm thoáng: Hàm lợng cặn sau làm thoáng đợc tính theo công thức: C*max = C0max + 1,92ì [Fe2+] + 0,25M (mg/l) Trong đó: - C0max : Hàm lợng cặn lơ lửng lớn nớc nguồn trớc làm thoáng = 12 (mg/l) M : Độ mầu nớc nguồn - tính theo độ Cobal C*max = 12 + 1,92ì 22 + 0,25ì = 56,24 (mg/l) - Vì C*max > 20 (mg/l) công suất trạm xử lý = 12000 (m3/ngđ) nên ta dùng bể lắng tiếp xúc ngang c Kiểm tra độ ổn định nớc sau làm thoáng Sau làm thoáng, độ PH nớc giảm nên nớc có khả ổn định, ta phải kiểm tra độ ổn định nớc Độ ổn định nớc đợc đặc trng trị số bão hoà I xác định theo công thức sau: I= PH* - PHs Trong đó: SV: Nguyễn Thế Đại 47MN2 - Ms:6762.47 GVHD : ths nguyễn thị Thiết kế trạm xử lý nớc thiên nhiên hồng - PH* : Độ PH nớc sau làm thoáng, theo tính toán ta có PH* = 7,05 - PHs : Độ PH trạng thái cân bão hoà CaCO nớc sau khử Fe2+, đợc xác định theo công thức sau: PHs =f1(t0)- f2(Ca2+)- f3(Ki*)+ f4(P) Trong đó: - f1(t0): Hàm số nhiệt độ nớc sau khử sắt - f2(Ca2+): Hàm số nồng độ ion Ca2+ nớc sau khử sắt - f3(Ki*): Hàm số độ kiềm Ki* nớc sau khử sắt - f4(P) : Hàm số tổng hàm lợng muối P nớc sau khử sắt Tra biểu đồ Langlier ta đợc: - t0 = 20 0C => f1(t0) = 2,1 - [Ca2+] = 74,5 (mg/l) => f2 (Ca2+) = 1,85 - Ki* = 2,928 (mgđl/l) => f3(Ki*) = 1,5 P = 410,35 (mg/l) => f4(P) = 8,835 Nh vậy, PHs = 2,1 1,85 1,5 + 8,83 = 7,58 - I = PH* PHs = 7,1 7,58 = 0,48 Nhận thấy I = 0,48 < 0,5 nên sau khử Fe 2+ nớc nguồn trạng thái ổn định Từ tính toán nh ta chọn lựa công trình dây chuyền: Clo Nớc nguồn Làm thoáng tự nhiên Lắng tiếp xúc ngang Lọc nhanh Khử trùng Bể chứa nớc II Tính toán công nghệ, cấu tạo công trình dây chuyền công nghệ Công trình làm thoáng tự nhiên SV: Nguyễn Thế Đại 47MN2 - Ms:6762.47 Thiết kế trạm xử lý nớc thiên nhiên hồng GVHD : ths nguyễn thị Để làm thoáng tự nhiên ta sử dụng giàn ma, sau ta tính giàn ma a Tính diện tích giàn ma Diện tích mặt giàn ma đợc tính theo công thức: Q F= (m2) qm Trong đó: - Q: Công suất Trạm xử lý (m3/h) qm: Cờng độ ma tính toán Theo quy phạm ta có = 10 ữ 15 (m /m2-h) Chọn qm = 12 (m3/m2-h) ta có: Theo thiết kế, Q = 12000 (m3/ngđ) = 500 (m3/h) 500 F = = 38,6 40 (m2) 13 Thiết kế bốn giàn ma, diện tích ngăn giàn ma là: f = 40 = 20 (m2) Thiết kế ngăn giàn ma với a = (m) b = f a Vậy ngăn giàn ma đợc thiết kế = ì 3,3 (m) = 3,3 (m) Tổng diện tích bề mặt tiếp xúc cần thiết xác định nh sau: G Ftx = K ì CO2tb Trong đó: K : Hệ số tách khí, chọn vật liệu tiếp xúc lầ than cốc có đờng kính trung bình d = 24 (mm) xác định đợc K = 0,075 ứng với - t = 200C CO2tb : lực động trung bình trình khử khí, đợc tính nh sau: Cmax- Ct tb CO2 = (kg/m3) 2300ì lg Cmax Ct 2+ Với Cmax = 1,64ì Fe + Cđ = 1,64ì 22 + 21,5 = 57,58 (mg/l) 57,58- 20,1 tb CO2 = 57,58= 35,65(kg/m3) 2,3ì lg 20,1 - - G : Lợng CO2 tự cần khử (kg/h) đợc tính nh sau: SV: Nguyễn Thế Đại 47MN2 - Ms:6762.47 Thiết kế trạm xử lý nớc thiên nhiên hồng G= GVHD : ths nguyễn thị C ìQ l (kg/h) 1000 Với: Cl - lợng CO2 tự đơn vị cần khử để tăng độ PH nớc sau làm thoáng lên 7,5 Cl = 1,64ì Fe2+ + (Cđ Ct ) (mg/l) Fe2+ = 22 (mg/l) Cđ = 21,5 Ct = Cbđì ì (mg/l) ứng với PH = 7,2 K = 3,72 Cbđ = 21,5(mg/l) Với P = 410,35 (mg/l) = 0,935 ứng với nhiệt độ nớc t = 200C = Ct =21,5ì 0,935ì = 20,1 (mg/l) Nh Cl = 1,64ì 22+ (21,5 20,1) = 37,48 (mg/l) C ìQ 37,48 ì 500 l G = = = 18,74 (kg/h) 1000 1000 Do đó: Ftx = 18,74 = (m2) 0,075 ì 35,65 Ftx ftx Tra bảng Đặc tính lớp vật liệu lọc ta có: ftx = 120 (m2/m3) W = = 0,0583 (m3) 120 Do diện tích tiếp xúc lớp vật liệu tiếp xúc nhỏ nên không Khối tích lớp vật liệu tiếp xúc là: W = cần dùng lớp vật liệu tiếp xúc, thay vào ta dùng sàn đập Bê tông đợc bố trí nh hình vẽ 0,8 m Cl2 SV: Nguyễn Thế Đại 47MN2 - Ms:6762.47 0,7 m 1,0 m Thiết kế trạm xử lý nớc thiên nhiên hồng GVHD : ths nguyễn thị b Tính giàn ống phun ma Qtrạm 500 Q= = = 250 (m3/h) N Chọn cống Chọn vận tốc nớc chảy giàn ống V = (m/s) ta có: Q = ì V = d ì V 4ì 250 4ì Q d = = = 0,297 (m) 3,14ì 3600 ìV Ta lấy dchính = 0,3 (m) = 30 (mm) V = 0,98(m/s) Chọn cống nhánh Vận tốc đảm bảo khoảng 1,2 ữ (m/s) Thiết kế 18 ống nhánh, đờng kính ống nhánh = 50 (mm), lu lợng nhánh là: 250 = 3,8ì 10-3 (m3/s) 18ì 3600 Diện tích ngang ống nhánh là: Qnhánh = 2 = d = 3,14ì (0,05) = 1,9625ì 10-3 (m2) 4 3,8 Q Vn = = = 1,93 (m/s) thoả mãn điều 1,9625 kiện Khoảng cách ống nhánh là: 6- 0,3ì x= = 0,675 (m) Trên ống nhánh đục lỗ 10 thành hàng hớng xuống dới nghiêng so với phơng nằm ngang góc 450 Diện tích lỗ là: SV: Nguyễn Thế Đại 47MN2 - Ms:6762.47 GVHD : ths nguyễn thị Thiết kế trạm xử lý nớc thiên nhiên hồng 2 F1lỗ = d = 3,14ì (0,01) = 7,85ì 10-5 (m2) 4 Flỗ Mặt khác, theo quy phạm ta có: = 0,25 ữ 0,5 Lấy tỷ số = Fcốngchính 0,5 ta có: 2 Fống = d = 3,14ì (0,3) = 0,07 (m2) 4 Flỗ = 0,5ì 0,07 = 0,035 (m2) Số lỗ phải khoan là: n= Flỗ 18ì Flỗ = 0,035 = 24 (lỗ) lấy n = 24(lỗ) 18ì 7,85ì 10- Tính toán bể lắng tiếp xúc ngang a Diện tích bể lắng Dùng bể lắng ngang thu nớc cuối bể, diện tích mặt bể là: Q F = 3,6ì u ì (m2) Q : Công suất trạm , Q = 500 (m3/s) u = u - V tb (1) hệ số kể đến ảnh hởng dòng chảy rối 30 vùng lắng Trong đó: - u0 : Tốc độ lắng cặn, lấy 0,6 (mm/s) Vtb : Vận tốc trung bình chuyển động ngang dòng nớc Vtb = Kì u0 Với K: hệ số phụ thuộc vào tỷ số chiều dài chiều cao bể L lắng Chọn = 10 K = 7,5Vtb = 7,5ì 0,6 = 4,5 (mm/s) thay H lại công thức (1) ta có: 0,6 4,5 = 1,333 = 0,630 500 ì 1,333 308 (m2) Nh vậy, F= 3,6ì 0,6 b Chiều rộng bể lắng Chiều rộng bể lắng đợc tính theo công thức: SV: Nguyễn Thế Đại 47MN2 - Ms:6762.47 Thiết kế trạm xử lý nớc thiên nhiên hồng GVHD : ths nguyễn thị Q B = 3,6ì V ì N ì H tb Trong đó: - H: Chiều cao vùng lắng, H = 2,5 (m) - N: Số bể lắng, lấy N = bể Khi đó: B= 500 6,0 (m) 3,6ì 4,5ì 2ì 2,5 Chia bể thành ngăn, chiều rộng ngăn b n = B 6,0 = 2 = 3,0 (m) c Chiều dài bể lắng Theo cách chọn nh trên, chiều dài bể lắng là: L = 10ì H = 10ì 2,5 =25 (m) Chọn hai vách ngăn đặt cách tờng 1,5 (m) Sử dụng phơng pháp cặn trợt phía đầu bể (hố thu cặn đặt phía đầu bể) d Tính hệ thống phân phối nớc vào bể Để phân phối thu nớc toàn diện tích bề mặt bể lắng ta đặt vách ngăn có đục lỗ đầu cuối bể Thiết kế hàng lỗ cuối nằm cao mức cặn tính toán 0,3 (m) theo quy phạm 0,3ữ 0,5 (m) Đặt vách ngăn phân phối nớc vào bể cách đầu bể khoảng 1,5 (m) Diện tích vách ngăn phân phối nớc vào bể là: Fngăn = bnì (H0 0,3) = 3,0ì (2,5 0,3) = 6,6 (m2) Lu lợng nớc tính toán qua ngăn bể là: 500 qn = = 125 (m3/h) = 0,0347 (m3/s) 2,0ì 2,0 Diện tích cần thiết lỗ vách ngăn phân phối nớc vào là: qn 0,0347 flỗ = V = = 0,1157 (m2) 0,3 lỗ1 Diện tích cần thiết lỗ vách ngăn thu nớc cuối bể là: qn 0,0347 flỗ = V = = 0,0694 (m2) 0,5 lỗ2 SV: Nguyễn Thế Đại 47MN2 - Ms:6762.47 GVHD : ths nguyễn thị Thiết kế trạm xử lý nớc thiên nhiên hồng Lấy đờng kính lỗ vách ngăn phân phối thứ d = 0,06 (m), diện tích lỗ f1lỗ = 0,00285 (m2) Tổng số lỗ vách ngăn thứ là: 0,1157 F n1 = lỗ1 = = 42 (lỗ) 0,00284 f1lỗ Lấy đờng kính lỗ vách ngăn thu nớc d2 = 0,05 (m), diện tích lỗ f1lỗ = 0,00196 (m2) Tổng số lỗ vách ngăn thứ là: 0,0694 F n1 = lỗ2 = = 36 (lỗ) 0,00196 f1lỗ vách ngăn phân phối bố trí thành hàng dọc hàng ngang, 2,5- 0,3 khoảng cách lỗ theo hàng dọc là: dọc = = 0,36 (m) Khoảng cách lỗ theo hàng ngang là: ngang = = 0,43 (m) e Tính diện tích vùng chứa cặn Thể tích vùng chứa cặn đợc tính toán theo công thức: T ì Q( Mc - m) W0 = (m3) c Trong đó: - T: Thời gian hai lần xả cặn, hàm lợng cặn nhỏ nên lấy T = 96 (giờ) - Q: Lu lợng nớc vào bể lắng, Q = 500 (m3/h) m: Hàm lợng cặn nớc sau lắng, m = 10 (mg/l) c: Nồng độ trung bình cặn nén sau thời gian T, lấy c = 10000 (g/m3) - Mc: Tổng hàm lợng cặn nớc đa vào bể lắng, Mc = 56,24 (mg/l) 96 ì 500( 56,24- 10) = 221,9 (m3) 10000 f Chiều cao vùng chứa nén cặn W0 = Chiều cao vùng chứa nén cặn đợc tính theo công thức: W 221,9 hc = = = 0,72 (m) 308 F g Chiều cao bể lắng SV: Nguyễn Thế Đại 47MN2 - Ms:6762.47 10 Thiết kế trạm xử lý nớc thiên nhiên hồng GVHD : ths nguyễn thị Thấy < Vtc h = + 0,25 (m) = 0,79 (m) 100 Theo quy phạm, khoảng cách đáy dới máng dẫn nớc rửa - phải nằm cao lớp vật liệu lọc tối thiểu 0,07 (m) Chiều cao toàn phần máng thu nớc rửa là: Hm = 0,725 (m) Vì máng dốc phía máng tập trung 0,01, máng dài 4,7 (m) nên chiều cao máng phía máng tập trung là: 0,725 + 0,047 = 0,772 (m) Do khoảng cách mép lớp vật liệu lọc đến mép dới máng thu Hm phải lấy bằng: Hm = 0,772 + 0,07 = 0,842(m) 0,5B 0,75B B Khoảng cách từ đáy máng thu tới đáy mơng tập trung nớc đợc xác định theo công thức sau: hm = 1,75ì q2m + 0,2 (m) B2m SV: Nguyễn Thế Đại 47MN2 - Ms:6762.47 15 GVHD : ths nguyễn thị Thiết kế trạm xử lý nớc thiên nhiên hồng Trong đó: - qm : Lu lợng nớc chảy vào máng tập trung nớc; qm =qr = 0,2597 ( m3/s) - Bttm: Chiều rộng máng tập trung , Theo quy phạm ko đợc < 0,6 (m) - chọn Bttm = 0,7 (m) g : Gia tốc trọng trờng, g = 9,81 m/ s2 Vậy: hm = 1,75ì 0,2597 9,81ì 0,72 + 0,2 (m) hm = 0,62 (m) Chọn vận tốc nớc chảy mơng rửa lọc 0,8 (m /s) Tiết diện ớt mơng rửa là: qr Fmơng = ( m 2) Vk 0,2597 Fmơng = = 0,32 ( m2) 0,8 Chiều cao nớc mơng tập trung rửa là: F 0,32 h= B = = 0,46 (m) 0,7 m Theo TTVN 33.85 đáy ống thu nớc phải cách mực nớc mơng rửa 0,3m, ta phải bố trí ống thu nớc có cốt đáy ống cách đáy mơng khoảng 0,46 + 0.3 = 0,76 (m) d.Tính toán hệ thống rửa lọc Bể đợc sử dụng hệ thống phân phối nớc trở lực lớn sàn chụp lọc Rửa lọc gió nớc kết hợp Quy trình rửa bể: Đầu tiên, ngng cấp nớc vào bể Khởi động máy sục khí nén, với cờng độ 18 (l/s.m2), cho khí nén sục vòng phút Cung cấp nớc rửa lọc với cờng độ 2,5 (l/s.m2), kết hợp với sục khí vòng phút Kết thúc sục khí, rửa nớc với cờng độ (l/s.m2) vòng phút Cung cấp nớc vào bể tiếp tục trình lọc xả nớc lọc đầu Tính toán số chụp lọc SV: Nguyễn Thế Đại 47MN2 - Ms:6762.47 16 GVHD : ths nguyễn thị Thiết kế trạm xử lý nớc thiên nhiên hồng Sử dụng loại chụp lọc đuôi dài, loại chụp lọc có khe rộng (mm) Sơ chọn 50 chụp lọc (m2) sàn công tác, tổng số chụp lọc bể là: N = 50ì F1b = 50ì 18,55 = 928 (cái) Sau pha rửa gió nớc đồng thời, cờng độ rửa nớc tuý W = 12 (l/s.m2) Lu lợng nớc qua chụp lọc là: q = W 12 = = 0,24 (l/s) = 2,4ì N 50 10-4 (m3/s) Lấy diện tích khe chụp lọc 0,8% tổng diện tích sàn công tác, 18,55 tổng diện tích khe chụp lọc bể = 0,8ì = 0,1484 (m2) 100 0,1484 Diện tích khe hở chụp lọc là: f khe = = 1,59ì 10-4 928 (m ) Vận tốc nớc qua khe chụp lọc là: q 2,4 ì 10 -4 V= f = = 1,5 (m/s) đảm bảo theo 1,59 ì 10-4 khe quy phạm Vậy chọn 50 chụp lọc 1m bể, khoảng cách tâm chụp lọc theo chiều ngang chiều dọc bể 14,12 (cm) Tổn thất qua hệ thống phân phối chụp lọc là: V 2K hPP = (m) (Theo 6.114 TCVN 2ì 33.85) Trong : - VK : Vận tốc nớc qua chụp lọc; VK = 1,5 (m/s) - : Hệ số lu lợng chụp lọc, dùng chụp lọc có khe hở nên =0,5 - g : Gia tốc trọng trờng, g = 9,81 (m/s2) 1,52 hPP = = 0,229 (m) 2ì 9,81ì 0,5 Tính toán đờng ống kỹ thuật Đờng ống dẫn nớc rửa lọc Công thức: SV: Nguyễn Thế Đại 47MN2 - Ms:6762.47 17 GVHD : ths nguyễn thị Thiết kế trạm xử lý nớc thiên nhiên hồng dr = 4ì qr ì Vr (m) Trong đó: - qr : Lu lợng nớc rửa bể lọc, qr = 0,2597 (m3 /s) - Vr: Vận tốc nớc đờng ống, Vr = 1,5 (m/s) 4ì 0,2597 => dr = = 0,47 (m) 3,14ì 1,5 Ta chọn đờng kính ống 0,5 (m) Hệ thống cấp khí Cờng độ rửa gió tuý là: W = 18 (l/s.m2) Vận tốc gió ống là: V = 20 (m/s) (quy phạm 15 ữ 20 m/s) Lu lợng gió cung cấp cho bể là: qgió = Wì F1b = 18 ì 18,55= 333,9 (l/s) = 0,3339 (m3/s) Đờng kính ống dẫn gió chính: 4ì q gió = dd = ìV 4ì 0,3339 = 0,146 (m) 3,14ì 20 Chọn ống dẫn gió có đờng kính là: 0,15 (m) Đờng ống thu nớc tới bể chứa Sử dụng đờng ống chung thu nớc từ bể lọc bể chứa Đờng ống đợc đặt cao khối bể lọc xuống thấp khỏi khối bể lọc Đờng kính ống từ bể ống thu nớc chung 0,15 (m) Vận tốc nớc ống thu nớc chung 1,2 (m/s) Đờng kính ống chung: Dchung = 4ì Q (m) ì Vc Trong đó: - Q : Lu lợng nớc toàn trạm, Q = 12000 (m3/ngđ) = 500(m3/h) = 0,1388 (m3/s) - Vc : Vận tốc nớc chảy ống, Vc = 1,2 (m/s) 4ì 0,1388 4ì Q Dchung = = = 0,38 (m) 3,14ì 1,2 ì Vc Chọn đờng kính ống 0,35 (m) Kiểm tra lại tốc độ nớc chảy: SV: Nguyễn Thế Đại 47MN2 - Ms:6762.47 18 GVHD : ths nguyễn thị Thiết kế trạm xử lý nớc thiên nhiên hồng 4ì 0,1388 4ì Q Vc = ì D = = 1,4 (m/s) > 1,2 (m/s) chung 3,14ì 0,352 Nh vậy, đờng kính ống 0,35m hợp lý Đờng ống xả kiệt Lấy đờng kính ống D100 (mm) Đờng ống xả rửa lọc Lấy đờng kính ống D400 (mm) e Ttính toán tổng tổn thất áp lực rửa bể lọc Tổng tổn thất qua sàn chụp lọc Theo tính toán là: 0,229 (m) Tổng tổn thất qua lớp vật liệu đỡ hđỡ = 0,22ì Lđỡì W (m) Trong đó: Lđỡ :Chiều dày lớp sỏi đỡ dày = 0,2 (m) - - W : Cờng độ nớc rửa lọc = 14 (l/s.m2) Vậy hđỡ = 0,22ì 0,2ì 14 = 0,616 (m) Tổn thất áp lực bên lớp vật liệu lọc hVLL = ( a+ b ì W) ì hL Trong đó: - a,b thông số phụ thuộc đờng kính tơng đơng lớp vật liệu lọc, với dtđ = 0,9 (mm) => a = 0,16; b = 0,017 - hL : Chiều cao lớp vật liệu lọc = 1,2 (m) Vậy hVLL = ( 0,16+ 0,017 ì 14) ì 1,2 = 0,4272 (m) Tổng tổn thất đờng ống dẫn nớc rửa lọc h = hdd + hCB Trong đó: - hdd: Tổn thất chiều dài ống từ trạm bơm nớc rửa đến bể chứa Sơ chọn 100 (m) Theo tính toán ta có lu lợng nớc chảy ống qr = 0,1388 ( m3/s), đờng kính ống Dchung = 300 (mm) Tra bảng ta có 1000 i = 16,1 hdd = i ì L = 16,1 ì 100 = 1,61(m) 1000 SV: Nguyễn Thế Đại 47MN2 - Ms:6762.47 19 Thiết kế trạm xử lý nớc thiên nhiên hồng - GVHD : ths nguyễn thị hCB : Tổn thất áp lực cục van khoá, sơ chọn hCB = 0,3 (m) Vậy h = 1,61 + 0,3 = 1,91 (m) f Tính toán chọn bơm rửa lọc áp lực cần thiết bơm rửa lọc đợc tính theo công thức: hB = h +hr+hdt + hdl (m) Trong đó: - h : Độ chênh lệch hình học mực nớc thấp bể chứa nớc tới cao độ máng thu nớc, đợc tính theo công thức: h = MĐ MNTN + hK + hS + hđ + hl + Hm + Hm BC MĐ Với MNTN BC : Cốt mặt đất trạm xử lý; MĐ= 0.0 (m) MNTN : Cao độ mực nớc thấp trongbể chứa, BC = 0,5 (m) hK : Chiều cao hầm phân phối nớc: hK = (m) hS : Chiều dày sàn chụp lọc, hS = 0,1 (m) hđ : Chiều cao lớp vật liệu đỡ; hđ =0,2 (m) hl : Chiều cao lớp vật liệu lọc; hl = 1,2 (m) Hm : Khoảng cách từ mép dới máng phân phối đến lớp vật liệu lọc, Hm = 0,842 (m) Hm : Chiều cao máng thu nớc rửa lọc; Hm = 0,62 (m) => h = - 0,5 + + 0,1 + 0,2 + 1,2 + 0,842+ 0,62 = 3,762 (m) - hr : Tổng tổn thất áp lực rửa lọc: hr = hPP + hVLL+ hđ (m) Theo tính toán ta có: hr = 0,229 + 0,4272 + 0,616 = 1,2722 (m) - h: Tổng tổn thất đờng ống dẫn nớc rửa lọc: h = 1,91 (m) - hdt : áp lực dự trữ để phá vỡ kết cấu ban đầu hạt vật liệu lọc, lấy hdt = (m) Tóm lại: hB= 3,762 + 1,2722 +1,91 + = 8,9 (m) Để tiện cho tính toán, lấy hB = (m) Vậy chọn bơm nớc rửa lọc có Qr = 0,2597 ( m3/s) áp lực Hr = 9(m) SV: Nguyễn Thế Đại 47MN2 - Ms:6762.47 20 GVHD : ths nguyễn thị Thiết kế trạm xử lý nớc thiên nhiên hồng g.Chiều cao xây dựng bể lọc Chiều cao xây dựng bể lọc đợc xác định theo công thức: Hxd = hk + hS + hd + hl +hn + hBV Trong đó: hk , hS , hd , hl : hệ số đợc trình bày - hBV = (m) - hn : chiều cao lớp nớc vật liệu lọc (m) - Hxd = 1+ 0,1+ 0,2 + 1,2 + + Hxd = 5,5 (m) 1000 Lớp nớc vật liệu lọc 2000 Lớp vật liệu lọc 842 5500 1200 200 100 Lớp vật liệu đỡ Sàn chụp lọc 1000 Hầm thu nớc Tính toán sân phơi vật liệu lọc Số lợng bùn tích lại bể lắng sau ngày đợc tính theo công thức: G1 = Q ì (C - C ) 1000 (kg) Trong đó: - G1: Trọng lợng cặn khô tích lại bể lắng sau ngày, (kg) - Q: Lợng nớc xử lý, Q = 1200 (m3/ngđ) - C2 : Hàm lợng cặn nớc khỏi bể lắng, lấy 10 (g/m3) - C1 : Hàm lợng cặn nớc vào bể lắng, sau làm thoáng hàm lợng cặn nớc là: SV: Nguyễn Thế Đại 47MN2 - Ms:6762.47 21 GVHD : ths nguyễn thị Thiết kế trạm xử lý nớc thiên nhiên hồng C1 = 56,24(mg/l) 12000 ì (56,24 - 10) Vậy nên G1 = = 554,88 (kg) 1000 Số lợng bùn tích lại bể lọc sau ngày đợc tính theo công thức: G2 = Q ì (C - C ) 1000 (kg) Trong đó: - G2: Trọng lợng cặn khô tích lại bể lọc sau ngày, (kg) - Q: Lợng nớc xử lý, Q = 12000 (m3/ngđ) - C2 : Hàm lợng cặn nớc khỏi bể lọc, lấy (g/m3) (tiêu chuẩn không nhỏ g/m3) - C1 : Hàm lợng cặn nớc vào bể lọc, lấy lợng cặn khỏi bể lắng, C1 = 10 (g/m3) 12000 ì (10- 3) Vậy nên G2 = = 88 (kg) 1000 Vậy tổng lợng cặn khô trung bình xả ngày G = G + G2= 638,88 (kg) Tính sân phơi bùn có khả giữ bùn lại vòng tháng Lợng bùn khô tạo thành sau năm là: Gnén = 638,88ì 30ì 12 = 229996 (kg) Thiết kế sânphơi hình chữ nhật có tổng diện tích 300 (m2) Sau phơi, bùn đạt đến độ ẩm 60% nên khối lợng bùn khô sau phơi là: 229996 ì 100 = 574992 (kg) 40 Lấy tỷ trọng bùn độ ẩm 60% 1,2 (t/m3), thể tích bùn khô là: g 574,9 khô Vkhô = = = 479 (m3) 1,2 khô gkhô = Chiều cao bùn khô sân là: V 479 hkhô = khô = = 1,5 (m) 150 F Trong thực tế cặn tạo thành đa sân phơi nằm hỗn hợp với nớc có độ ẩm 95% nên tổng lợng bùn loãng xả từ khối bể lắng lọc ngày là: gloãng = 638,88 ì 100 = 12777 (kg/ngđ) SV: Nguyễn Thế Đại 47MN2 - Ms:6762.47 22 GVHD : ths nguyễn thị Thiết kế trạm xử lý nớc thiên nhiên hồng Lấy tỷ trọng bùn độ ẩm 95% 1,02 (t/m3), thể tích bùn loãng xả ngày là: Vloãng = g loãng loãng = 12,777 = 12,5 (m3) 1,02 Chiều cao bùn loãng sân là: V 12,5 hloãng = loãng = = 0,041 (m) 300 F Vậy chiều dày lớp bùn sân phơi là: Hsân = hkhô + hloãng = 1.547 1,6 (m) Lấy chiều cao dự trữ = 0,22 (m), chiều dày lớp sỏi đáy h đáy = 0,3 (m) chiều cao thành máng sân phơi 1,6 + 0,22 + 0,3 = 2,12 (m) Thiết kế sân phơi bùn có diện tích sân 150 (m2), kích thớc:15ì 10 (m2) 5.Tính toán bể điều hoà bơm tuần hoàn nớc rửa lọc a.Lu lợng tuần hoàn Để đảm bảo bơm tuần hoàn làm việc gián đoạn, không ảnh hỏng đén chế lực công trình xử lý, q th độ thuỷ W phải nằm khoảng < qth < 24 5%Qtrạm ì 500 = 25 (m3/h) 100 Lợng nớc rửa lọc ngày Có 5%Qtrạm = Do rửa gió nớc đồng thời, pha rửa gió nớc với cờng độ 2,5 (l/s.m2) phút, pha sau rửa nớc với cờng độ (l/s.m2) vòng phút nên thể tích nớc rửa bể là: Vr = bể 2,5 ì 60 ì 12 ì 60 ì ìF+ ì F = 4,35F (m3) 1000 1000 Theo ta có chu kỳ rửa lọc ngày rửa bể nên lu lợng nớc rửa ngày: W = 4,35ì 13ì = 113,1 (m3) W 113,1 = = 4,7125 (m3/h) 24 24 Vậy chọn lu lợng nớc tuần hoàn qth = 10 (m3/h) b.Thể tích bể điều hoà lu lợng nớc rửa SV: Nguyễn Thế Đại 47MN2 - Ms:6762.47 23 Thiết kế trạm xử lý nớc thiên nhiên hồng GVHD : ths nguyễn thị Thể tích bể điều hoà nớc rửa đợc tính theo công thức: V = nì Vr1 bể nì qthì t = 2ì 4,35ì 13 2ì 10ì = 93 (m3) (chọn thời gian hai lần rửa bể t = giờ) Thiết kế bể tròn cao (m), đờng kính bể 6,3 (m), diện tích mặt 31 (m2) 6.Tính toán bể lắng đứng xử lý nớc sau lọc Diện tích bể lắng đứng đợc tính theo công thức: Q F = ì u (m2) Trong đó: - Q : Lu lợng nớc đến bể lắng từ bể điều hoà, Q = 10 (m3/h) 2,778ì 10-3 (m3/s) - u0 : Tốc độ lắng cặn, lấy 0,0006 (m/s) - : Hệ số dự phòng kể đến việc phân phối nớc không toàn mặt cắt ngang bể Lấy tỷ số đờng kính chiều cao vùng lắng D/H = 1,5 = 1,5 F = 1,5ì 2,778 ì 10- = 6,95 (m2) 0,0006 Do xây sựng bể lắng đứng có ngăn phản ứng xoáy hình trụ đặt nên đờng kính bể là: 4ì (F + f) D= (m) Trong đó: - F : Diện tích vùng lắng = 6,95 (m2) - f : Diện tich sbề mặt ngănphản ứng, f = Qì t 60ì H ì N Với H : chiều sâu vùng lắng nớc, lấy 2,5 (m) N :Số bể lắng = bể t : Thời gian lu nớc bể, lấy t = 20 phút (theo quy phạm 15ữ 20 phút) 10ì 18 f= = (m2) 60ì 3ì 4ì (6,95+ 1) D= 3,2 (m) 3,14 SV: Nguyễn Thế Đại 47MN2 - Ms:6762.47 24 GVHD : ths nguyễn thị Thiết kế trạm xử lý nớc thiên nhiên hồng Tỷ số 3,2 D = = 1,28 < 1,5 nên đạt yêu cầu 2,5 H Vậy thiết kế bể lắng đứng có ngăn phản ứng xoáy hình trụ có D = 3,2 (m), cao (m) gồm đờng ống dẫn nớc đến từ van xả nớc rửa lọc đờng ống, dẫn cặn sân phơi bùn đa nớc sau lọc quay trở lại trớc bể lắng 7.Tính toán bể chứa nớc cho trạm xử lý Thiết kế bể chứa nớc có dung tích = 20% Q trạm dung tích bể: 20 ì 8000 = 1600 (m3/ngđ) 100 Thiết kế bể, bể có dung tích 800 (m3/ngđ) với chiều cao Qbể = bể 4,2 (m) Diện tích bể là: F1bể = 800 = 190 (m2) 4,2 Vậy kích thớc bể 13,8ì 13,8 = 190,44 (m2) 190 (m2) 8.Tính toán khử trùng nớc a Tính lợng Clo cần dùng Phơng pháp khử trùng nớc Clo lỏng, sử phụng thiết bị phan phối Clo Clorator Lợng Clo dùng để khử trùng lấy 1,3 (mg/l) Vậy tổng lợng Clo bao gồm cat lợng Clo dùng để Clo hoá sơ là: LCl = LKT + Lsơ = 1,3 + 4,95 = 6,25 (mg/l) = 6,25ì 10(kg/m3) Lợng Clo cần dùng là: qCL2 = Q ì LCl Trong đó: - Q: Công suất trạm xử lý, Qtrạm = 333,33 (m3/h) - LCl : Đợc xác định = 6,25ì 10-3 (kg/m3) Vậy qCL2 = 333,33ì 6,25ì 10-3 = 1,60 (kg/h) Năng suất bốc bình nhiệt độ không khí 200C Cs = 0,7 (kg/h) q 1,6 Cl = Do số bình Clo dùng đồng thời là: N = = 2,3 Vậy 0,7 0,7 dùng bình Clo sử dụng đồng thời Lợng nớc tính toán cho Clorator làm việc lấy 0,6 (m3/ kg.Clo) SV: Nguyễn Thế Đại 47MN2 - Ms:6762.47 25 Thiết kế trạm xử lý nớc thiên nhiên hồng GVHD : ths nguyễn thị Lu lợng nớc cấp cho trạm clo là: Qcấp = 0,6 ì qCL2 = 0,6 ì 1,6 = 0,96 (m3/h) = 0,267 l/ s) Đờng kính ống: D= 4ì Q 4ì 0,000267 = = 0,024 (m) ìV 3,14ì 0,6 Với 0,6 (m/s) tốc độ nớc chảy ống Lợng Clo dùng ngày: QCl2 = 24ì qCL2 = 38,4 (kg/ngđ) Lu lợng nớc tiêu thụ ngày là: Qcấp =0,96ì 24 = 23,04 (m3) Do đặc thù vị trí địa lý trạm xử lý gần khu vực sản xuất Clo nên chọn số bình Clo dự trữ trạm đủ dùng 30 ngày Lợng clo dùng cho 30 ngày : QCl2 = 30ì 38,4 = 1152 (kg) Clo lỏng có tỷ trọng riêng 1,43 (kg/l) nên tổng lợng dung dịch Clo là: QlỏngCl2 = 1152 = 805,6 (l) 806 (l) 1,43 Chọn bình clo loại 400 (l), bình hoạt động bình để dự trữ Chọn thiết bị định lợng clo loại PC5, Clorator có công suất 1,28 ữ 20,5 (kg/l) Trong có Clorator dự trữ b Cấu tạo nhà trạm - Trạm clo đợc xây cuối hớng gió - Trạm đợc xây dựng gian riêng biệt: gian đựng Clorato, gian đặt bình clo lỏng, gian có cửa thoát dự phòng riêng - Trạm đợc xây cách ly với xung quanh cửa kín, có hệ thống thông gió thờng xuyên quạt với tần suất 12 lần tuần hoàn gió Không khí đợc hút điểm thấp - Trong trạm có giàn phun nớc áp lực cao, có bể chứa dung dịch trung hoà Clo, có cố dung tích bình đủ để trung hòa - Đờng kính ống cao su dẫn Clo: Q dCl =1,2ì V SV: Nguyễn Thế Đại 47MN2 - Ms:6762.47 26 Thiết kế trạm xử lý nớc thiên nhiên hồng GVHD : ths nguyễn thị Trong đó: - Q: Lu lợng giây lớn khí Clo lỏng Q= h 4ì qCl ì 1,6 ì 10 = 1,78ì 10-6 (m3/s) = 3600 3600 - V: Vận tốc đờng ống, lấy V= 0,8 (m/s) 1,78ì 106 dCl = 1,2ì = 1,79 (mm) 0,8 ống cao su đợc đặt ống lồng có độ dốc 0,01 đến thùng đựng Clo lỏng, ống mối nối 9.Tính toán cao trình dây chuyền công nghệ Mục đích Đảm bảo nớc trạm tự chảy Sơ ta tính cao độ công trình dựa vào tổn thất Chọn tổn thất áp lực công trình theo TCVN 33.85 - Tổn thất từ bể lọc tiếp xúc tới bể chứa nớc sạch: 1,0 (m) - Tổn thất từ bể lắng tiếp xúc tới bể lọc nhanh : 0,6 (m) - Tổn thất bể lắng : 0,6 (m) - Tổn thất qua bể lọc nhanh : 3,0 (m) Cốt mặt đất nơi xây dựng trạm: 60 (m) a Cốt mực nớc Cốt mặt nớc bể lọc MNBL = 60 + hK + hS + hđỡ + h1 + hn MNBL = 60+ + 0,1 + 0,2 + 1,2 + = 63,5 (m) Cốt mực nớc mơng thu nớc bể lọc MBL = 63,5 0,1 = 63,4 (m) Cốt mực nớc cao bể chứa nớc BL MNCN BCNS = M = 62,4(m) Cốt mực nớc mơng thu nớc bể lắng MNBL M + 3+ 0,6= 63,5+ 3+ 0,6= 67,1(m) L = Cốt mực nớc máng bể lắng LMA = LM + 0,1 = 67,1 + 0,1 = 67,2 (m) Cốt mực nớc cao bể lắng L = 67,1 + 0,6 = 67,7 (m) b Cốt xây dựng công trình dây chuyền SV: Nguyễn Thế Đại 47MN2 - Ms:6762.47 27 Thiết kế trạm xử lý nớc thiên nhiên hồng GVHD : ths nguyễn thị Bể lọc - Chiều cao bảo vệ: 1,0 (m) Cốt xây dựng cao theo tính toán trên: BL XD = 5,5 (m) - Cốt xây dựng đáy bể lọc: 60 (m) Bể lắng tiếp xúc ngang - Chiều cao bảo vệ: 0,5 (m) - Cốt xây dựng cao theo tính toán trên: BL XD = 3,56 (m) - Cốt xây dựng đáy bể lắng: 65 (m) Bể chứa nớc - Cốt cao bể chứa nớc sạch: MNCN BCNS XD = BCNS + 0,5 = 62,4 + 0,5 = 62,9 (m), hbảo vệ = 0,5 (m) Cốt đáy bể chứa nớc sạch: 62,4 4,2 = 58,2 (m) SV: Nguyễn Thế Đại 47MN2 - Ms:6762.47 28 ... chuyền công nghệ Công trình làm thoáng tự nhiên SV: Nguyễn Thế Đại 47MN2 - Ms:6762.47 Thiết kế trạm xử lý nớc thiên nhiên hồng GVHD : ths nguyễn thị Để làm thoáng tự nhiên ta sử dụng giàn ma, sau... Ms:6762.47 13 Thiết kế trạm xử lý nớc thiên nhiên hồng GVHD : ths nguyễn thị Thấy < Vtc