PHẦN 1: NƯỚC CẤP Chương 1: Xử lý số liệu Tính toán tổng nhu cầu sử dụng nước sạch toàn khu vực Dân số của khu vực được tính theo công thức: N = mật độ dân số × diện tích = 27612 × 4 = 110448 (người) Vậy lượng nước cấp cho sinh hoạt là: Qtbngd = (N ×q_o)1000 = (110448 ×115)1000 = 12702 (m3ngđ) Chọn Q =13000 (m3ngđ) Trong đó: qo : tiêu chuẩn cấp nước sinh hoạt N : dân số khu vực Lưu lượng nước tính toán trong ngày dùng nhiều nhất và ngày dùng ít nhất: qngày.max = Kngày.max × Q (m3ngđ) qngày.min = Kngày.min × Q (m3ngđ) ( Theo công thức 32, TCXDVN 33:2006) Trong đó: Kngày.max = 1,2÷1,4. Chọn Kngày.max = 1,4 Kngày.min = 0,7÷0,9. Chọn Kngày.min = 0,9 (Theo mục 3.3 TCXDVN 33:2006) qngày.max = 1,4 × 13000 = 18200 (m3ngđ) qngày.min = 0,9 × 13000 = 11700 (m3ngđ) Lưu lượng nước tính toán cho giờ dùng lớn nhất và giờ dùng nhỏ nhất: qgiờ.max = 〖K_(giờ.max)×Q〗_(ngày.max)24 (m3h) qgiờ.min = 〖K_(giờ.min)×Q〗_(ngày.min)24 (m3h) (Theo công thức 33, TCXDVN 33:2006) Trong đó: Kgiờ.max = αmax × βmax Kgiờ.mim = αmin × βmin (Theo công thức 34, TCXDVN 33:2006) Mà: + α là hệ số kể đến mức độ tiện nghi của công trình, chế độ làm việc của các cơ sở sản xuất và các điều kiện địa phương khác như sau (theo TCXDVN 33:2006): αmax = 1,2÷1,5. Chọn αmax = 1,5 αmin = 0,4÷0,6. Chọn αmin = 0,6 + β là hệ số kể đến số dân trong khu dân cư lấy theo bảng 3.2, TCXDVN 33:2006. Với số dân là 13000 người, ta có βmax = 1,2 , βmin = 0,5 Kgiờ.max = 1,5 × 1,2 = 1,8 Kgiờ.min = 0,6 × 0,50 = 0,3 Vậy qgiờ.max = (1,8 ×18200 )24 = 1365 (m3h) qgiờ.min = (0,3 ×11700 )24 = 146 (m3h) Lựa chọn công nghệ Tính toán để đề xuất phương án CO2 tự do trong nước nguồn (trước khi làm thoáng): 180 mgl Độ kiềm sau làm thoáng Ki = Ki0 – 0,036×Fe2+ Trong đó: + Ki _Độ kiềm sau khi làm thoáng, mgđll + Ki0 _Độ kiềm ban đầu của nước nguồn, Ki0 = 3,5 mgđll + Fe2+ _Hàm lượng Fe của nước nguồn, Fe2+ = 11,3 mgl Ki = 3,5 – 0,036×11,3 = 3,0932 mgđll Xác định phương pháp khử Fe Bước 1: Hàm lượng CO2 trong nước sau làm thoáng được xác định theo công thức C(CO2) = C( CO2)0 + 1,6 . Fe2+ Trong đó:
Trang 1TRƯỜNG ĐẠI HỌC TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƯỜNG HÀ NỘI
KHOA MÔI TRƯỜNG
ĐỒ ÁN CÔNG NGHỆ MÔI TRƯỜNG TÊN ĐỒ ÁN: THIẾT KẾ TRẠM XỬ LÍ NƯỚC
Trang 2
HÀ NỘI, 10/2017 BỘ TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƯỜNG CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ
NGHĨA VIỆT NAM TRƯỜNG ĐẠI HỌC TÀI NGUYÊN Độc lập - Tự do - Hạnh phúc
VÀ MÔI TRƯỜNG HÀ NỘI
ĐỒ ÁN CÔNG NGHỆ MÔI TRƯỜNG
Họ và tên sinh viên: Phạm Văn Giáp
Lớp : LDH6M2
Họ và tên giảng viên hướng dẫn : Phạm Đức Tiến - Nguyễn Thị Bình Minh
Thông số đầu vào.
- Nguồn nước: Ngầm
- Công suất cấp nước: 13000 m3/ngđ = 1344 m3/h
Các thông số của nguồn nước và chỉ tiêu để xử lý
Chỉ tiêu Đơn vị
Giới hạn cho phép (QCVN 02:2009/BYT)
Chú thích
Trang 3PHẦN 1: NƯỚC CẤP
Chương 1: Xử lý số liệu
1. Tính toán tổng nhu cầu sử dụng nước sạch toàn khu vực
- Dân số của khu vực được tính theo công thức:
N = mật độ dân số × diện tích = 27612 × 4 = 110448 (người)
- Vậy lượng nước cấp cho sinh hoạt là:
Qtb ngd = = = 12702 (m 3/ngđ)Chọn Q =13000 (m3/ngđ)
Trong đó: qo : tiêu chuẩn cấp nước sinh hoạt
N : dân số khu vực
- Lưu lượng nước tính toán trong ngày dùng nhiều nhất và ngày dùng ít nhất:
qngày.max = Kngày.max × Q (m3/ngđ)qngày.min = Kngày.min × Q (m3/ngđ)( Theo công thức 3-2, TCXDVN 33:2006)
Trong đó: Kngày.max = 1,2÷1,4 Chọn Kngày.max = 1,4Kngày.min = 0,7÷0,9 Chọn Kngày.min = 0,9 (Theo mục 3.3 TCXDVN 33:2006)
qngày.max = 1,4 × 13000 = 18200 (m3/ngđ)
qngày.min = 0,9 × 13000 = 11700 (m3/ngđ)
- Lưu lượng nước tính toán cho giờ dùng lớn nhất và giờ dùng nhỏ nhất:
qgiờ.max = (m3/h)qgiờ.min = (m3/h)(Theo công thức 3-3, TCXDVN 33:2006)
Trong đó: Kgiờ.max = αmax × βmax
Kgiờ.mim = αmin × βmin
(Theo công thức 3-4, TCXDVN 33:2006)
Mà:
+ α là hệ số kể đến mức độ tiện nghi của công trình, chế độ làm việc của các cơ sở
sản xuất và các điều kiện địa phương khác như sau (theo TCXDVN 33:2006):
Trang 4Tính toán để đề xuất phương án
- CO2 tự do trong nước nguồn (trước khi làm thoáng): 180 mg/l
- Độ kiềm sau làm thoáng
Ki = Ki0 – 0,036×[Fe2+]
Trong đó:
+ Ki _Độ kiềm sau khi làm thoáng, mgđl/l
+ Ki0 _Độ kiềm ban đầu của nước nguồn, Ki0 = 3,5 mgđl/l
+ [Fe2+] _Hàm lượng Fe của nước nguồn, [Fe2+] = 11,3 mg/l
Ki = 3,5 – 0,036×11,3 = 3,0932 mgđl/l
Xác định phương pháp khử Fe
-Bước 1: Hàm lượng CO2 trong nước sau làm thoáng được xác định theo công thức
C(CO2) = C( CO2)0 + 1,6 [Fe2+]
Trong đó:
+ C(CO2): Hàm lượng CO2 của nước sau khi làm thoáng (mg/l)
+ C( CO2)0 : Hàm lượng CO2 của nước nguồn trước khi làm thoáng
C( CO2)0 =180(mg/l)
+ [Fe2+] : Hàm lượng Fe của nước nguồn trước khi làm thoáng (mg/l)
C(CO2) = 180 + 1,6×11,3 =198,08 (mg/l)
Với C(CO2) = 198,08 (mg/l); Ki = 3,0982 (mgđl/l); t = 26; P = 180 (mg);
Dựa vào biểu đồ Langelier ta xác định được pH = 6,35 < 6,8
Nhận xét: Theo TCVN33/2006 nguồn nước này không khử sắt bằng phương pháp làmthoáng đơn giản được
-Bước 2: Lấy 20% lượng CO2 ( Theo điều 6.243, nếu làm thoáng đơn giản không được màsau khi trừ đi 80% lượng CO2, tìm được trị số pH > 6,8 và độ kiềm > 1 mgđl/l thì ápdụng làm thoáng trên các dàn tiếp xúc tự nhiên )
C(CO2) = 0,2 × 198,08 = 39,616 ; Ki = 3,0982 (mgđl/l); P = 180 (mg); t = 26
Dựa vào biểu đồ Langelier ta xác định được pH = 7,06 > 6,8
Nhận xét: Theo điều 6.243, TCVN33/2006 nguồn nước này khử sắt bằng phương pháp làmthoáng tự nhiên để khử khí CO2 bằng giàn mưa được
Đề xuất dây truyền xử lý
Phưong án 1
Giàn mưa
Nước từ trạm
bơm giếng
khoan
Bể lọc nhanh2 lớp
Lắng đứng tiếp xúc
Trang 5+ Bể lọc nhanh: loại bỏ lượng cặn còn lại, bể lọc nhanh là phù hợp nhất, do bể lọc chậm chỉdùng với công suất lớn (30000 m3/ngđ) và hàm lượng cặn lớn đến 700mg/l.
+ Khử trùng: tiêu diệt các vi sinh vật gây bệnh có trong nước và oxy hóa NH4+ đến điểmđột biến
Giàn mưa
Xả cặn
Bể chứa nước sạch
Khử trùng + xử lý amoni bằng Clo lỏng
Trang 6+tốc độ lọc lớn trong khi tổn thất
áp lực tăng chậm hơn, chu kì làm việc kéo dài và chất lượng nước sau khi lọc được cải thiện.
-Bể lọc nhanh 1 lớp có hiệu quả kém hơn
Trang 7Chương 2: Tính Toán Sơ Đồ Công Nghệ
1. Giàn mưa
- Cấu tạo của giàn mưa gồm:
+ Hệ thống phân phối nước
+ Sàn tung nước
+ Sàn đổ vật liệu tiếp xúc
+ Hệ thống thu, thoát khí và ngăn nước
+ Sàn và ống thu nước
Diện tích mặt bằng của giàn mưa
(Theo trang 171 – XLNC – Nguyễn Ngọc Dung)
Trong đó:
+ Q _lưu lượng nước nguồn, Q = 542 m3/h
+ qm _cường độ mưa lấy từ 10÷15 m3/m2h (theo mục 6.246 – TCXD33/2006), chọn qm =
13 m3/m2h
Chia giàn mưa làm 5 ngăn
Lưu lượng nước vào mỗi ngăn là Q1ngăn = 0,0301 m3/s
Diện tích mỗi ngăn của giàn mưa:
Chọn kích thước mỗi ngăn của giàn mưa là: 2,5 x 3,5= 8,75 m2
Hệ thống phân phối nước của mỗi giàn mưa
Dùng hệ thống phân phối dạng xương cá gồm ống phân phối chính và các nhánh phụ
Trang 8 (thỏa mãn điều kiện vn = 1,6 ÷ 2 m/s)
- Theo mục 6.246 – TCXD33/2006, đường kính lỗ phun mưa lấy từ 5 – 10 mm,
+ Số lỗ theo chiều dài 5m của tấm inox:
Số lỗ theo chiều dài Nd là: (Nd +1)×0,06 + Nd×0,02 = 8 => Nd = 99 lỗ
+ Số lỗ theo chiều rộng 4m của tấm inox:
+ Fe2+ là hàm lượng nước nguồn là 11,3 mg/l
+ Cđ = 180 mg/l : hàm lượng CO2 tự do ban đầu trong nước nguồn
Trang 9+ ftx: lấy theo bảng (5-3) khi dùng than cốc có d = 29 mm là: 110 m2/m3
+ Chiều cao tổng cộng lớp vật liệu tiếp xúc trong giàn mưa là:
( F_diện tích mặt bằng của giàn mưa, m2)
Chiều cao lớp vật liệu tiếp xúc của 1 ngăn giàn mưa là htx/5=0,75 m
Theo trang 171 – XLNC – Nguyễn Ngọc Dung
Chiều cao lớp tiếp xúc ở mỗi sàn dày từ 0,3 ÷ 0,4 m, chọn 0,375 m
Thiết kế giàn mưa 2 có 2 lớp vật liệu lọc
Phía dưới giàn mưa có sàn đỡ vật liệu lọc có kích thước:
l×b×h = (3,5×2,5×0,02)m
Cấu tạo là sàn có đục lỗ, giống với sàn tung
Hệ thống thu, thoát khí và ngăn 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, ống xả cặn có đường kính D = 100-200mm ( theo mục6.246/TCXD 33-2006) chọn D = 200 mm; sàn làm bằng bê tông, chiều cao sàn thu là 0.3m,chiều cao ngăn thu nước chọn 0,6m; ống dẫn nước sạch để cọ rửa có đường kính
D= 50mm; ống thu nước bố trí ở đáy sàn thu
- Đường kính ống thu nước:
Trong đó: vthu là vận tốc nước chảy trong ống lấy theo phần b mục 6.246/TCXD 2006; vthu = 1.5 m/s
33-Chọn đường kính d= 0.20 m, vận tốc thực tế lúc này
Trang 10- Các cửa chớp bê tông cốt thép.
- Góc nghiêng của cửa chớp với mặt phẳng khoảng 45
- Khoảng cách giữa 2 cửa chớp là 200 mm và chiều rộng mỗi cửa là 200 mm Các cửachớp được thiết kế xung quanh toàn bộ giàn mưa
Chiều cao giàn mưa
Chiều cao giàn mưa được tính theo công thức:
H = h1 + 3h2 +h3 + 2h4+ h5 + h6 + h7
Trong đó:
• h1: Khoảng cách từ ống phân phối đến sàn tung đầu tiên , h1 = 0,6 m
• h2: Bề dày của sàn tung và chiều dầy sàn đỡ lớp vật liệu lọc h2 = 0.02 m
• h3 : Khoảng cách từ sàn tung đến lớp vật liệu đầu tiên, h3 = 0,8 m
• h4: Bề dày của lớp vật liệu tiếp xúc h4 = 0.375 m
• h5: Khoảng cách giữa các lớp vật liệu h5 = 0.8 m
• h6: chiều cao ngăn thu nước, chọn h6 = 0,6 m
• h7: Bề dày của sàn thu nước bằng bê tông cốt thép, h7 = 0,3m
H = 0,6 + 3×0,02 + 0,8 + 2×0,375 + 0,8 + 0,6 + 0,3 = 3,91 4 m
Bảng 1: Thông số của giàn mưa
Trang 11+T _thời gian nước lưu lại trong bể 30÷45 phút, chọn T = 40 phút
(theo trang 176 – XLNC – Nguyễn Ngọc Dung)
+ Lấy chiều cao vùng lắng của bể là Hl = 2,4 m
(quy phạm từ 1,5÷3,5 m – trang 176 – Xử Lý Nước Cấp – Nguyễn Ngọc Dung)
- Tốc độ nước dâng trong bể là:
(Trong giới hạn cho phép v ≤ 1mm/s)
- Diện tích toàn phần của bể lắng tiếp xúc:
- Chia làm 5 bể, diện tích mỗi bể là:
- Lưu lượng nước qua mỗi bể là:
m3/h
- Tổng diện tích mỗi bể kể cả ống trung tâm là:
Chọn bể lắng đứng tiếp xúc hình vuông với kích thước:5,5 x 5,5 m
+ 0,5_chiều rộng hố thu cặn ở đáy
+ 50_góc nghiêng của phần nón so với mặt phẳng nằm ngang (α = 50÷55)Đường kính ống xả cặn : dcặn = 150mm (quy phạm 150 – 200 mm)
Chiều cao bảo vệ chọn Hbv = 0,5m
Trang 12Tổng chiều cao của bể lắng tiếp xúc là:
Theo Bảng 6.11, mục 6.103 – TCVN 33:2006 ta chọn lớp vật liệu lọc như sau:
Lớp phía dưới là cát thạch anh, có đường kính d = 0,5÷1,2 mm, có đường kính tươngđương là dtđ = 0,6÷0,65 mm Hệ số không đồng nhất K = 1,5÷1,7 Chiều dày lớp cátlọc lấy bằng L1 = 700 mm Độ rỗng là 50%
- Lớp phía trên là lớp than antraxit với đường kính d = 0,8÷1,8 mm, đường kính tươngđương dtđ = 0,9 ÷1,1 mm, hệ số không đồng nhất K = 1,5 ÷ 1,7 và chiều dày lớp thanatraxit là L2 = 500 mm Độ rỗng là 50%
- Tổng chiều dày lớp vật liệu lọc là:
700 + 500 = 1200 (mm) = 1,2 (m)
Lớp sỏi đỡ
Theo Bảng 6.12 – mục 6.110 – TCVN 33/2006
Chọn tổng chiều dày lớp sỏi đỡ là 300 mm Lớp sỏi đỡ gồm 2 lớp:
- Lớp trên là lớp sỏi đỡ nhỏ đường kính 5 – 10 mm; kích thước trung bình là 7,5 mm,chiều dày là 150 mm, độ rỗng là 45%
- Lớp dưới đáy có đường kính 10 ÷ 20 mm; kích thước trung bình là 15,5 mm, chiều dày
là 150 mm, độ rỗng là 45%
Diện tích bể lọc
- Tổng diện tích mặt bằng của bể được xác định theo công thức:
Trang 13- Số bể lọc được xác định theo công thức:
- Chọn N = 4 bể, khi đó diện tích mỗi bể là:
Kích thước mỗi bể là L×B = 5 × 3,3 = 16,5 (m×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:
• vtb: lấy theo bảng 6.11 - mục 6.103 – TCVN 33/2006
• N1: Số bể lọc dùng để sửa chữa
vtc thỏa mãn nằm trong khoảng 8,5 ÷ 12 m/h (Theo bảng 6.11- TCVN 33/2006)
Đường kính ống dẫn nước rửa đến bể lọc:
Trong đó:
• Q: Công suất trạm xử lý (m3/s), Q = 13.000 (m3/ngđ) = 0,15(m3/s)
• v: Vận tốc ống dẫn nước rửa đến bể lọc, chọn v = 2 m/s
Trang 14(v = 1,5 ÷ 2 m/s ;Theo mục 6.111 - TCVN 33:2006)
Xác định hệ thống phân phối nước rửa lọc
Do bể lọc nhanh có 2 lớp vật liệu lọc thì cát và than rất dễ xáo trộn lẫn nhau nên chỉdùng biện pháp rửa nước thuần túy để rửa bể lọc
− Lưu lượng nước rửa lọc chảy trong mỗi nhánh là:
− Chọn tốc độ chảy trong ống nhánh là vn =1,6 m/s (Theo mục 6.111 – TCVN 33:2006: v
= 1,6 ÷ 2 m/s)
− Đường kính ống nhánh:
− Tiết diện ngang của ống chính là:
Trang 15Theo trang 130 – XLNC – Nguyễn Ngọc Dung, tổng diện tích các lỗ lấy bằng 0,30÷0,35 diện tích tiết diện ngang của ống chính Chọn 0,35
Số lỗ trên mỗi hàng của ống nhánh là: 14 /2 = 7 lỗ
− Chiều dài mỗi ống nhánh:
- Khoảng cách giữa các lỗ là: = 0,127 (m)
Chiều cao của bể lọc nhanh:
H = hđ + hv + hn + hp + Dc + x
Trong đó:
hđ: Chiều cao lớp sỏi đỡ (m), hđ = 0,3 m
hv: Chiều dày lớp vật liệu lọc (m), hv = 1,2 m
hn: Chiều cao lớp nước trên lớp vật liệu lọc (m), hn ≥ 2 m, chọn hn = 2 m
hp: Chiều cao phụ kể đến việc dâng nước khi đóng bể để rửa (m), hp ≥ 0,3 m,
chọn hp = 0,1 m
Dc: Đường kính ống nước rửa lọc, Dc = 0, m
x: Khoảng cách từ đáy ống phân phối đến đáy bể lọc, chọn x = 0,1m (Theo 6.110 –TCVN 33/2006, quy phạm x = 0,08÷0,1 m)
Do đó, chiều cao toàn phần của bể lọc nhanh là:
H = 0,3 + 1,2 + 2 + 0,395 + 0,1 + 0,1 = 5 m
Trang 16 Tính toán máng phân phối và thu nước rửa lọc:
Bể có chiều rộng là 4 m chọn mỗi bể bố trí 2 máng thu nước rửa lọc có đáy hình tamgiác Khoảng cách giữa các tim máng là d = 4/2 = 2 m
(Theo mục 6.117 – TCVN 33/2006, d ≤ 2,2 m )
- Lượng nước rửa thu vào mỗi máng là:
Trong đó:
Wn: Cường độ rửa lọc, Wn = 15 l/s.m2
d: Khoảng cách giữa các tâm máng, (m)
l: Chiều dài của máng, l = 5 m
- Chiều rộng máng tính theo công thức:
- Chiều cao toàn phần của máng thu nước rửa:
(Trang 147 – Xử Lý Nước Cấp – Nguyễn Ngọc Dung)
- Khoảng cách từ bề mặt lớp vật liệu lọc đến mép máng thu nước xác định theo côngthức: (Theo mục 6.118 – TCVN 33/2006)
Trang 17Trong đó:
H: Chiều cao lớp vật liệu lọc (m),
e: Độ nở tương đối của lớp vật liệu lọc %, lấy theo bảng 6.113 – mục 6.115 – TCVN33:2006 Ta có e = 50
Theo quy phạm khoảng cách giữa đáy dưới cùng của máng dẫn nước rửa phải nằm caohơn lớp vật liệu lọc tối thiểu 0,1 m Chiều cao toàn phần của máng thu nước là: Hm = 0,7 m
Vì máng dốc về phía máng tập trung i = 0,01, máng dài 5,6 m
→ Chiều cao ở phía máng tập trung là: 0,7 + 0,01×5,6 = 0,756m
Vậy Hm sẽ phải lấy bằng:
Hm= 0,756 + 0,1 = 0,856 (m)
chọn khoảng cách từ bề mặt lớp vật liệu lọc đến mép máng thu nước h = 0,9 m
chiều cao máng thu nước là hcn = 0,49 m, lấy chiều cao của đáy tam giác hđ = 0,33 m
Độ dốc của máng lấy về phía máng nước tập trung là i = 0,01; chiều dày thành máng lấy
Nước sau khi lọc được đưa sang bể chứa
Vận tốc nước của ống thu nước sạch chung là 1,2 m/s
Trang 18vc: Vận tốc nước chảy trong ống, vc = 1,2 m/s.
Tính toán số chụp lọc
Sử dụng loại chụp lọc có đuôi dài, có khe rộng 1mm
Chọn 36 chụp lọc trên 1m2 sàn công tác (Theo TCXDVN 33:2006)
Tổng số chụp lọc trong một bể là: N = 36
9329,25
36× =
=
× f
cáiLưu lượng nước đi qua 1 chụp lọc
)/(109,3/39,036
1436
3
4 m s s
1536
3
4 m s s
2
2 2
Tính tổn thất áp lực khi rửa bể lọc nhanh
• Tổn thất áp lực trong hệ thống phân phối bằng giàn ống khoan lỗ
Trong đó:
+ v0 _tốc độ nước chảy ở đầu ống chính, v0 = 2 m/s
+ vn _tốc độ nước chảy ở đầu ống nhánh, vn = 1,6 m/s
Trang 19• Áp lực để phá vỡ kết cấu ban đầu của lớp cát lọc, hbm = 2 m
Vậy tổn thất áp lực trong nội bộ bể lọc sẽ là:
ht = hp + hđ + hvl + hbm = 4 + 1 + 0,6 + 2 = 7,6 m
Chọn bơm nước rửa lọc
Dựa vào lưu lượng nước rửa Qr và áp lực công tác cần thiết của máy bơm Hr
5 _chiều sâu mực nước trong bể chứa (m)
4 _độ chênh mực nước giữa bể lọc và bể chứa (m)
2 _chiều cao lớp nước trong bể lọc(m)
1 _khoảng cách từ lớp vật liệu lọc đến mép máng (m)
+ hô _tổn thất áp lực trên đường ống dẫn nước từ trạm bơm nước rửa đến bể lọc (m)Giả sử chiều dài đường ống dẫn nước rửa lọc là l = 100m Đường kính ống dẫn nướcrửa lọc D = 450 mm, Qr = 336 l/s Tra bảng tính toán thủy lực cấp nước Nguyễn ThịHồng ta được 1000i = 13,4
hô =i.l = 0,0134×100 = 1,34 m
+ hcb _tổn thất áp lực cục bộ ở các bộ phận nối ống và van khóa
Giả sử trên đường ống dẫn nước rửa lọc có các thiết bị phụ tùng sau: 4 cút 90, 2 vankhóa, 2 ống ngắn
Trang 20 Hr = 7,6 + 12 + 1,34 + 1,3 = 22,24 m
Với Qr = 336 l/s, Hr = 22,24 m chọn được máy bơm nước rửa lọc Eta R 300 – 400 (theo
hệ loại bơm trong sổ tay máy bơm)
Bảng các thông số bể lọc nhanh 2 lớp vật liệu lọc ST
4. Khử trùng + xử lý NH 4 +
Sử dụng Clo dạng lỏng để khử trùng nước và xử lý amoni Clo được nén với áp suất cao
sẽ hóa lỏng và được chứa trong các bình thép Tại trạm xử lý đặt thiết bị chuyên dụng đểđưa Clo vào nước (cloratơ)
Lượng Clo để đưa NH4+ đến điểm đột biến+khử trùng nước
Để xử lý 1mg NH4 cần 8mg Clo Cần xử lý amoni từ 4mg/l về 3mg/l
Cần (4 – 3)×8 = 8mg Clo/l = 8 g/m3 = 0,008 kg/m3
Lượng Clo cần dùng trong 1 giờ là q = 0,008×916,67 = 7,3kg/h
Quá trình cloramin hóa mất khoảng 30 phút khuấy trộn
Chọn bình đựng Clo có công suất là Cs = 4 kg/h
Số bình Clo dùng đồng thời là:
Vậy dung 2 bình clorator làm việc và 1 clorator dự phòng
Lượng nước tính toán để cho clorator làm việc lấy bằng 0,6 m3 cho 1 kg Clo
(Theo mục 6.196 – TCXD33/2006)
Lưu lượng nước cấp cho trạm Clo
Qt = 0,6 × 7,3 = 4,38 (m3/h) = 1,22 (l/s)
Trang 21+ Trạm cloratơ phải được bố trí cuối hướng gió
+ Trạm được xây cách ly với xung quanh bằng các cửa kín, có hệ thống thông gióthường xuyên bằng quạt với tần xuất bằng 12 lần tuần hoàn gió Không khí được hút
ở những điểm thấp
+ Trong trạm có giàn phun nước áp lực cao, có bể chứa dung dich trung hòa Clo, khi
có sự cố dung tích bình đủ để trung hòa
Tại bể xảy ra quá trình tiếp xúc giữa nước cấp với dung dịch Clo để loại bỏ những vi trùngcòn lại trước khi cấp nước vào mạng lưới cấp nước
Thể tích thiết kế của bể chứa nước:
Trang 22+ C2: hàm lượng cặn trong nước đi ra khỏi bể lắng, lấy = 10 (g/m3)
+ C1: hàm lượng cặn trong nước đi vào bể lắng, C1 = 20 (mg/l)
+ C2: hàm lượng cặn trong nước đi ra khỏi bể lọc, lấy = 3 (g/m3)
+ C1: hàm lượng cặn trong nước đi vào bể lọc, lấy bằng lượng cặn ra khỏi bể lắng C1
= 10 g/m3
Vậy
Vậy lượng cặn khô trung bình xả ra trong 1 ngày là:
G = G1 + G2 = 130 + 91 = 221 (kg)
c Tính sân phơi bùn có khả năng giữ bùn trong vòng 1 tháng
Lượng bùn tạo thành trong 3 tháng là:
Gnén = 221 × 30 x 3 = 19890 (kg)
Diện tích cần thiết:
F = = = 165,75 m2
- Thiết kế 1 sân phơi bùn có tổng diện tích là 10 x 17= 170 m2
7. Cao trình mực nước trong các công trình
Các công trình phải đặt theo dộ dốc tự nhiên của địa hình có tính toán tổn thất áp lực trongcác công trình Đặt sao cho dây chuyền theo nguyên tắc tự chảy
Chọn cao trình mặt đất là ± 0.00 m
a. Bể chứa
Đặt bể chứa nửa chìm nửa nổi, chôn sâu 4m
- Bể chứa cao 5,5m; trong đó lớp bảo vệ là 0,5 m Mực nước trong bể chứa là:
Z2 = 5,5 – 4 – 0,5 = 1 (m)
- Cao trình đáy bể: - 4.00 m
Trang 23+ Z1 _ Mực nước cao nhất trong bể chứa, Z2 = ± 1.00 (m)
+ hống Lọc – BCNS _Tổn thất áp lực trên đường ống từ bể lọc tới bể chứa nước sạch, chọn1m (theo mục 6.355 – quy phạm là 0,5÷1 m)
+ hBL_Tổn thất áp lực trong nội bộ bể lọc, hBL = 3m (theo mục 6.355 / TCXD 33 – 2006
+ Z2: Mực nước cao nhất trong bể lọc = 5 (m)
+ hLắng-lọc : Tổn thất áp lực trên đường ống từ bể lắng tới bể lọc, lấy 0,5 m
(quy phạm là 0,5 ÷1m)
+ hlắng: Tổn thất áp lực trong nội bộ bể lắng, hLắng = 0,5m (quy phạm từ 0,4 ÷0,6 m)
Mực nước cao nhất trong bể lắng đứng là:
Trang 25Kích thước: 8 × 5 m = 40 m2Bảng thống kê thông số của các công trình
Trang 26PHẦN 2: NƯỚC THẢI SINH HOẠT
Chương 1: Xử lý số liệu
1. Tính toán số liệu
Lưu lượng nước thải sinh hoạt:
Lưu lượng nước thải sinh hoạt trung bình ngày: Lưu lượng nước thải trung bình ngàyđược tính bằng 80% lưu lượng nước cấp của thành phố
Qtb ngdsh =80% x Q tb ngd = 13000 x 80% = 10400 (m 3/ngd)Lựa chọn lưu lượng nước thải sinh hoạt: 11000 (m3/ngd)
Lưu lượng nước thải sinh hoạt trung bình giờ:
Công thức xác định:
Qtb hsh = Q tb ngdsh / 24 = 11000 /24 = 458,3 (m 3/h)Lưu lượng nước thải sinh hoạt trung bình giây:
Công thức xác định:
Qtb ssh = Q tb hsh / 3600 = 458,3 / 3600 = 0,127 (m 3/s) = 127 l/sTra bảng 2 , tr8 - TCVN 7957/2008, nội suy ta chọn hệ số không điều hòa chungK0 Max = 1,59 K0 Min = 0,59
- Lưu lượng tính toán giờ max:
Qh max
11000 1,59
73024
2008
Hàm lượng chất lơ lửng (SS) trong nước thải sinh hoạt:
Csh ss = (ass x N)/ Q tb ngdsh = (61 x 110448)/ 11000= 612,48 (mg/l)Trong đó :
ass: Tải lượng chất lơ lửng của NTSH tính cho một người trong ngày đêm theo bảng 25,TCXDVN 7957 : 2008 ass = 61 g/ng.ngđ
N : Số dân, N = 114800 (người)
Hàm lượng oxy sinh hóa (BOD) trong nước thải:
Csh BOD = (aBOD x N)/ Q tb ngdsh = (30 x 110448)/ 11000 = 301,22 (mg/l)Trong đó :
Trang 27nBOD : Tải lượng chất bẩn theo BOD5 của NTSH tính cho một người trong ngày đêmtheo TCXDVN 7957: 2008 aBOD = 30 g/ng.ngđ
Hàm lượng tổng N_NH4+:
C∑Nsh = (a∑N x N)/ Qtb ngdsh = (8 x 110448)/ 11000 = 80,33 (mg/l)Trong đó :
a∑N : Tải lượng chất bẩn theo ∑N của NTSH tính cho một người trong ngày đêm theoTCXDVN 7957: 2008 a∑N = 8 g/ng.ngđ
Hàm lượng tổng P:
Csh P = (aP x N)/ Q tb ngdsh = (3,3 x 110448)/ 11000 = 33,13 (mg/l)Trong đó :
aP : Tải lượng chất bẩn theo P của NTSH tính cho một người trong ngày đêm theoTCXDVN 7957: 2008 aP = 3,3 g/ng.ngđ
Trang 29Trước khi đến công trình xử lý chính, nước được đưa đến bể lắng đứng đợt I để táchmột phần chất hữu cơ dễ lắng Bùn thu được tại đây là dạng bùn tươi, được bơm về bểmetan để phân hủy sinh ra biogass, 1 phần còn lại sẽ được đưa tới sân phơi bùn.
Trang 30Nước thải sau khi qua công trình này tiếp tục được xử lý tại bể biofin Tại đây diễn raquá trình lọc sinh học khử BOD và chuyển hóa NH4 thành NO3- lớp vật liệu lọc có khảnăng giữ lại cặn lơ lửng Giàn phân phối khí của lọc sau khi ở giữa lớp vật liệu với độ caosao cho lớp vật liệu nằm ở phía dưới là vùng hiếu khí để khử NO3- và P Nước và khôngkhí cùng chiều đi từ dưới lên cho hiệu quả xử lý cao
Trong quá trình nước được xử lý tại bể Biofin sẽ sinh ra khí và khí này sẽ được thu vềmáy nén khí để xử lý tránh gây ô nhiễm môi trường Từ bể Biophin nước thải dẫn qua bểlắng ngang đợt II, hàm lượng cặn và BOD trong nước thải đã đảm bảo yêu cầu xử lý xong.Bùn thu được từ bể lắng đợt II là bùn hoạt tính sẽ được thu lại đi qua bể metan để phânhủy sau đó được đưa ra sân phơi bùn
Trong nước thải ra ngoài vẫn còn chứa một lượng nhất định các vi khuẩn gây hại nên taphải khử trùng trước khi xả ra nguồn Toàn bộ hệ thống thực hiện nhiệm vụ này gồm trạmkhử trùng, máng trộn, bể tiếp xúc Sau các công đoạn đó nước thải đạt QCVN14:2008/BTNMT cột B trước khi thải ra nguồn tiếp nhận
Phương án 2:
Nước thải qua song chắn rác được tách bỏ 1 phần rác có kích thước lớn,rác từ đây đượcthu đem đi chôn lấp.Nước thải chảy qua bể lắng cát ngang để lắng bớt các hạt cát có kíchthước lớn.Nước thải được lấy qua máng thu và bơm lên bể điều hòa,có gắn hệ thống thổikhí để ổn định lưu lượng và nồng độ Lượng cát lắng ở bể lắng cát sau một thời gian đượcđưa qua sân phơi cát để làm khô cát sử dụng cho mục đích xây dựng hay san lấp đường.Sau đó nước sẽ được đi qua ngăn tiếp nhận tới bể lắng đứng I để tách một phần chấthữu cơ dễ lắng.Bùn thu được tại đây là dạng bùn tươi,được bơm về bể metan để phân hủysinh ra biogass, 1 phần còn lại sẽ được đưa tới sân phơi bùn
Nước sau khi qua công trình này tiếp tục được xử lý hiếu khí tại bể Aerotank Tại đâydiễn ra quá trình sinh học hiếu khí được duy trì nhờ không khí cấp từ các máy thổi khí Các
vi sinh vật dạng hiếu khí ( bùn hoạt tính) sẽ phân hủy các chất hữu cơ còn lại trong nướcthải thành các chất vô cơ ở dạng đơn giản như CO2, H2O
Hiệu quả xử lý BOD của bể Aerotank có thể đạt 90-95 % ,Từ bể Aerotank nước thải dẫnqua bể lắng đợt 2 Bùn thu được từ bể lắng đợt II là bùn hoạt tính sẽ được thu lại đi qua bểmetan để phân hủy sau đó được đưa ra sân phơi bùn Trong nước thải ra ngoài vẫn cònchứa một lượng nhất định các vi khuẩn gây hại nên ta phải khử trùng trước khi xả ra nguồn.Toàn bộ hệ thống thực hiện nhiệm vụ này gồm trạm khử trùng, máng trộn, bể tiếp xúc Saucác công đoạn đó nước thải đạt QCVN 14:2008/BTNMT cột B trước khi thải ra nguồn tiếpnhận
Lựa chọn phương án
So sánh 2 phương án:
Trang 31Chỉ tiêu Phương án 1 Phương án 2
Ưu điểm
- Xử lý triệt để hoàn toàn
- Hiệu quả xử lý cao
- Dễ xây dựng do có hìnhkhối đơn giản
- Chất lượng nước đầu ra tốt
- Xử lý triệt để hoàn toàn
- Hiệu quả xử lý cao
Nhược điểm -- Khó xây dựng, lắp đặt.Cần thêm công trình bể nén
bùn
Lựa chọn phương án 1.
Trang 32Chương 2: Tính Toán Các Công Trình
Kích thước của ngăn tiếp nhận, mm
16mm = 0,016m ( Trang 66- Xử lý nước thải đô thị - Trần Đức Hạ )
a Số lượng khe hở
Số lượng khe hở
max 1
0, 202
420,8 0, 016 0,79
s
z s
vs : tốc độ nước chảy qua khe song chắn,chọn v= 0,8m/s
h1: chiều cao mực nước trong mương
kz : hệ số tính đến hiện tượng thu hẹp dòng chảy,chọn kz= 1,05
b Bề rộng thiết kế song chắn rác
Bs= s x (n – 1 ) + ( b + n) = 0,008 x ( 42 – 1) + ( 0,016 x 42 ) = 1 (m)Chọn bề rộng thiết kế song chắn là 1 m
s : bề dày của song chắn 8-10 mm, chọn s = 8mm = 0,008 m
c chiều dài phần mở rộng trước song chắn rác
Trang 33(m) Với - BS : Bề rộng song chắn
e chiều dài mương đặt song chắn rác
L = L1 + L2 + LS = 0,3 + 0,15 + 1,5 = 2 ( m) Với LS : chiều dài phần mương đặt song chắn rác Chọn Ls= 1,5 m
f chiều cao xây dựng mương đặt song chắn rác
H = h1 + hs + hbv = 0,84 + 0,08 + 0,5 = 1,42 ( m ) Chọn H= 1,5 m
Với h1 : chiều sâu mực nước trước song ứng với Qs
a N
W = ´ = ´ =
m3/ngđTrong đó: a: Lượng rác lấy ra từ song chắn rác tính cho 1 người (Theo bảng 20 TCVN 7957:2008) với chiều rộng khe hở của song chắn rác là 20mm thì a=8 l/ng.năm
Ntt: Dân số tính toán theo chất rắn lơ lửng, Ntt = 149.520 người
Với khối lượng riêng của rác khoảng 750 kg/m3, trọng lượng riêng của rác:
Rác được nghiền nhỏ bằng máy nghiền, sau đó dẫn trực tiếp đến bể metan
Hiệu suất xử lý BOD qua song c79hắn rác là 4-5% Chọn H=4% (Xử lý nước thải đô thị và công nghiệp- Lâm Minh Triết)
+ Hàm lượng BOD còn lại:
340 (100 4)
326, 4100
BOD
L = ´ - =
mg/lHàm lượng chất rắn lơ lửng còn lại là:
Trang 34680 (100 4)
652,8100
3. Bể lắng cát ngang và sân phơi cát
a. Tính toán bể lắng cát ngang
Bể lắng cát ngang phải đảm bảo vận tốc chuyển động của nước là 0,15 m/s ≤ v ≤ 0,3m/s và thời gian lưu nước trong bể là 30s ≤ t ≤ 60s
Trang 35Việc tính toán bể lắng cát ngang được thực hiện theo chỉ dẫn ở mục 8.3.3 TCXDVN7957-2008.
Mương dẫn nước thải vào bể có tiết diện hình chữ nhật Có kích thước giống như
mương dẫn nước vào song chắn rác
- Chiều dài của bể lắng cát ngang:
Trong đó:
+ Hn: Chiều cao tính toán của bể lắng cát Hn = 0,8m
(Theo 8.3.4 3 TCVN 7957/2008 Hn = 0,25-1 m)
+ U0: Độ lớn thuỷ lực của hạt cát (mm/s)
Với điều kiện bể lắng cát giữ lại các hạt cát có đường kính lớn hơn 0,25 mm Theobảng 27 mục 8.3.3 3 TCVN 7957/2008, ta có U0 = 24,2 (mm/s)
+ K: Hệ số lấy theo bảng 27 mục 6.3.3 3 TCVN 7957/2008, với bể lắng cát ngang K = 1,3.+ v: Vận tốc dòng chảy trong bể ứng với Uo va qsmax , v = 0,3 m/s (Theo bảng 28 mục 8.3.3TCVN 7957/2008)
- Diện tích tiết diện ướt:
Trong đó:
+ v = 0,3m/s
+ Qmax: lưu lượng lớn nhất của nước thải, Qmax = 0,202 (m3/s)
+ n: Số bể hoặc số đơn nguyên, chọn n = 2
m
Trong đó:
Trang 36Hn : chiều sâu tính toán của bể lắng cát Hn = 0,25 - 1 m (Mục 8.3.4 TCVN 7957)Chọn H = 0,25 m
Chọn bể lắng cát ngang gồm 3 đơn nguyên , trong đó 2 đơn nguyên công tác (mục 3.2), 1 đơn nguyên dự phòng Chiều ngang mỗi đơn nguyên sẽ là :
1, 40,7
L: chiều dài của bể (m)
Htt : chiều sâu tính toán của bể lắng cát Hn = 0.25-1 m.(Mục 8.3.4 3 TCVN 7957/2008)Chọn Hn = 0,25 m
v : vận tốc nước chảy lớn nhất trong bể Tra bảng 28 3 TCVN 7957/2008 ta có
N: Dân số tính toán của thành phố N = 110448 người
P: lượng cát có thể giữ lại tính cho 1 người trong 1 ngày đêm Mục 8.3.5 TCVN 7957:2008 P = 0.02 l/ng.ngđ
T: thời gian giữa 2 lần xả cặn trong bể T = 2 ngày ( mục 8.3.5 TCVN 7957)
Wc = 4,5 m3
Chọn hố thu cát : L x B x H = 1,55 x 1,55 x 1,9Phần lắng cát được bố trí phía trước của bể lắng ngang,trên mặt bằng có dạng hình vuông, kích thước
Chiều cao tối đa lớp cát trong bể lắng cát:
Hc = = = 0,4 (m)Chiều cao xây dựng của bể lắng cát ngang:
Hxd = H + hc + hbv = 0,25 + 0,4 + 0,5 = 1,15 m Lấy tròn là 1,2 m
- Kiểm tra lại vận tốc dòng chảy ( 0,15 v 0,3 m/s) (2.bảng 28, trang 39, TCVN 7957/2008)
Trang 37min min
nước hòa trộn( tỉ lệ 1: 20 theo trọng lượng cát – Xử lý nước thải (XLNT) của Lâm Minh Triết)
Lượng nước cần dùng cho thiết bị nâng thủy lực để hút toàn bộ cát lắng ra khỏi bể là:
Qct = Wc x 20 x 0.5 = 4,5 x 20 x 0.5 = 45 ( m3/ngđ)Hàm lượng chất lơ lửng trong nước thải sau khi qua bể lắng cát ngang với hiệu suất xử
lý E = 5%
CSS3 = C” SS x (100 -5)% = 612,48 x 95% = 600,23 mg/lHàm lượng BOD5 trong nước thải sau khi qua bể lắng cát thổi khí với hiệu suất xử lý E
= 5%
CBOD3 = C”BOD x (100 - 5)% = 301,22 x 95% = 286,16 mg/l
b. Tính toán sân phơi cát.
Diện tích sân phơi cát được tính theo công thức:
(m2)
Trong đó:
+ p = 0,04 (l/ng - ngđ): lượng cát tính theo đầu người trong một ngd
+ h = 5 (m/năm) : chiều cao lớp cát trong một năm, quy phạm (4 – 5)
+ Ntt = 110448 (người) : dân số tính toán theo chất lơ lửng
- Chọn sân phơi cát gồm 4 ô , kích thước mỗi ô trong mặt bằng 10 × 8,75 m
Tổng diện tích của sân phơi cát là 20 × 16,15 m = 323 (m2)
Bảng : Các thông số của bể lắng cát
vị nguyên)
Trang 38Mà hiệu suất bể lắng đứng đạt được là: 50-60% Chọn 60%
Do vậy, cần bổ sung thêm bể đông tụ sinh học để tăng cường hiệu quả lắng của bể lắng 1
4.1 Độ lớn thủy lực U 0
0, 05 1, 72 0,9 680 1, 29
K H U
´ ´ççè ÷÷ø
mm/sTrong đó :
+ a là hệ số kể tới ảnh hưởng của nhiệt độ của nước đối với độ nhớt a =0,9 (theo bảng
+ t : Thời gian lắng vủa nước thải (s) trong bình thí nghiệm hình trụ với chiều sâu lớpnước h, đạt hiệu quả lắng bằng hiệu quả lắng tính toán, chọn hiệu quả lắng của bểlắng đứng đợt 1 là 60%, n = 0,25 , nội suy ta được t = 680 s
+ w: Thành phần thẳng đứng của tốc độ của nước thải = 0,05
+ K: Hệ số phụ thuộc đối với bể lắng đứng là 0,35
4.2 Đường kính của mỗi bể lắng đứng
114,6
3,6 o 3,6 3,14 0,35 1,72
Q D
K U p
m
Trang 39Q= =
m3/h+ K: Hệ số phụ thuộc đối với bể lắng đứng là 0,35
+ Uo: Độ lớn thủy lực của hạt cặn Uo = 1,72 mm/s
- D = 8,2 m thỏa mãn (Theo TCVN 7957/2008 đường kính của bể lắng đứng từ 4 – 9m)
4.3 Diện tích tiết diện ướt của ống trung tâm
max
s tt
Q f v
=
=
0, 202
6, 730,03 =
m2Trong đó :
Vtt: Tốc độ chuyển động của nước trong ống trung tâm, lấy không lớn hơn 30mm/s.chọn v = 0,03 m/s ( Theo TCVN-7957, mục 8.5.11)
4.4 Đường kính ống trung tâm
D =
1
4 4 1, 6
1, 43 3,14
f p
(m)Trong đó:f1 là diện tích tiết diện ống trung tâm của 1 bể: f1 = f: 4 = 6,73 : 4 = 1,6 m2
4.5 Chiều cao tính toán của toàn vùng lắng đứng trong bể lắng đứng
H = 2,7 m ( theo TCVN 7957, mục 8.5.11-Tr.48 )
4.6 Chiều cao của phần hình nón của bể lắng đứng
2 3
8, 2 0,6( ) tan ( ) tan 60 6,6
n n
+ h2 : là chiều cao lớp trung hòa (m)
+ h3 : chiều cao giả định của lớp cặn lắng trong bể (m)
+ D : đường kính trong của bể lắng , D= 8,2 m
+ dn: đường kính đáy nhỏ của hình nón cụt ,lấy dn= 0,6 m
+ : góc ngang của đáy bể lắng so với phương ngang ,a không nhỏ hơn 500 ,chọn a = 600
4.8 Chiều cao tổng cộng của bể lắng đứng
H = htt + hn + hbv = htt + (h2 + h3) + hbv =3,24 + 6,6 + 0,3 = 10,2 (m) Chọn H=10,2 m (Theo Giáo Trình Xử lý nước thải – Lâm Minh Triết trang 252)
Trong đó: hbv : khoảng cách từ mặt nước đến thành bể, chọn hbv = 0,3 (m)
Trang 404.9 Hiệu quả xử lý của bể lắng đứng 1
Hiệu quả xử lý TSS sau khi qua bể lắng đứng 1 giảm 60%
=> Hàm lượng TSS còn lại sau xử lý :
TSS = 612,48 x ( 1- 60% ) = 245 mg/lHiệu quả xử lý BOD5 sau khi qua bể lắng đứng 1 giảm 35%
=> Hàm lượng BOD5 còn lại sau xử lý :
- t1 : Thời gian lắng 1,5 h
Thể tích ngăn đông tụ sinh học :
2 max 2
2050% 730 0,5 121,66
60
h
W =Q ´ ´t = ´ ´ =
m3Trong đó : - Q : Lưu lượng giờ lớn nhất
m2