Đồ án tính toán xử lí nước sông cấp nước sinh hoạt cho khu dân cư 3000 dân

Đồ án xử lí nước cấp: Thiết kế hệ thống xử lý nước sông cấp nước sinh hoạt cho khu dân cư với 3000 dân MỞ ĐẦU  ĐẶT VẤN ĐỀ : Với nhu cầu sử dụng nước người dân khu vực ngày cao, mà nguồn nước ngầm ngày cạn kiệt người dân sử dụng cách tự phát thiếu ý thức Chính biện pháp tối ưu để giải vấn đề cần phải tìm nguồn nước có trữ lượng lớn, dồi Nguồn nước mặt sông lựa chọn để xử lý dùng cho mục địch cấp nước cho người dân sinh hoạt cho sản xuất Cấp nước ngành thuộc sở hạ tầng kỹ thuật thị, giữ vai trò quan trọng hoạt động sản xuất sinh hoạt xã hội Trong năm qua với trình phát triển kinh tế xã hội, nhu cầu sử dụng nước ngày tăng lên đô thị Để đáp ứng nhu cầu sử dụng nước sạch, nhiều dự án mở rộng xây dựng nhà máy xử lý nước cấp đầu tư với quy mô công suất khác Vì vậy, đề tài “Thiết kế hệ thống xử lý nước sông cấp nước sinh hoạt cho khu dân cư với 3000 dân” nhu cầu cấp thiết SVTH: Nguyễn Cao Bảo Vi GVHD: Ths Trần Ngọc Bảo Luân Đồ án xử lí nước cấp: Thiết kế hệ thống xử lý nước sông cấp nước sinh hoạt cho khu dân cư với 3000 dân CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU TỔNG QUAN VỀ NƯỚC CẤP 1.1 Tổng quan nước mặt Nước thiên nhiên dùng làm nguồn nước cung cấp cho ăn uống sinh hoạt công nghiệp có chất lượng khác nhau, khai thác từ nguồn nước thiên nhiên (thường gọi nước thô) nước mặt, nước ngầm nước biển Đối với nguồn nước mặt bao gồm nguồn nước hồ chứa, sông suối… Nước sông: loại nước mặt chủ yếu thường dùng để cung cấp nước Nước sông dễ khai thác, trữ lượng lớn Tuy nhiên phần lớn nước sông thường dễ bị nhiễm bẩn (hàm lượng chất lơ lửng cao, vi trùng, kim loại nặng, thuốc trừ sâu…) Chất lượng nước sông thay đỗi theo điều kiện thổ nhưỡng, thảm thực vật bao phủ, chất ô nhiễm từ cộng đồng dân cư… Nước sơng có khả tự làm chất ô nhiễm, khả nặng tự làm đánh giá cách xác định diễn biến nồng độ oxy hòa tan (DO) dọc theo dòng sông Nước ao, hồ: hồ tự nhiên hay hồ nhân tạo (hồ hình thành xây đập thủy điện…) Nước suối: thường bắt gặp vùng đồi núi, trữ lượng bị ảnh hưởng thời tiết, mưa to nước suối thường bị đục theo nhiều cặn, sỏi đá Do kết hợp dòng chảy bề mặt thường xuyên tiếp xúc với không khí nên đặc trưng nước mặt là: - Chứa khí hòa tan, đặc biệt oxy Thường chứa nhiều chất rắn lơ lửng ( riệng trường hợp nước hồ, chứa chất rắn lơ lửng chủ yếu dạng keo) Thường có hàm lượng chất hữu cao Có diện nhiều loại tảo Thường có độ đục, độ màu hàm lượng vi trùng cao Có thể nói, hầu hết nguồn nước thiên nhiên không đáp ứng yêu cầu mặt chất lượng cho đối tượng dùng nước Chính vậy, trước đưa nước vào sử dụng, cần phải tiến hành xử lý chúng 1.2 Các tiêu chất lượng nước Chỉ tiêu lí học: Nhiệt độ: Nhiệt độ nước đại lượng phụ thuộc vào đại lượng mơi trường khí hậu Nhiệt độ có ảnh hưởng khơng nhỏ đến q trình xử lí nước nhu cầu tiêu thụ.Nước mặt thường có nhiệt độ thay đổi theo nhiệt độ môi trường SVTH: Nguyễn Cao Bảo Vi GVHD: Ths Trần Ngọc Bảo Luân Đồ án xử lí nước cấp: Thiết kế hệ thống xử lý nước sông cấp nước sinh hoạt cho khu dân cư với 3000 dân Độ màu: Độ màu thường chất bẩn nước tạo Các chất sắt, mangan khơng hòa tan làm nước có màu nâu đỏ, chat humic tạo màu vang Các loại thủy sinh tạo nước màu xanh Nước có độ màu (PtCo) Độ màu biểu kiến nước thường chất lơ lưởng nước tạo dễ dàng loại bỏ bằngphuonh pháp lọc Độ đục: Nước môi trường truyền ánh sáng tốt, nước có vật lạ như: chất huyền phù, hạt cặn đất cát, vi sinh vật…khả truyền sang bị giảm Nó có độ đục lớn chứng tỏ nước nhiều cặn bẩn Đơn vị đo độ đục thường mg SiO 2/l, NTU, FTU Hàm lượng chất lơ lủng đại lượng tương quan đến đọ đục nước Mùi vị: Mùi vị nước thường hợp chất hóa học, chủ yếu lafc ác hợp chất hưu cơ, hay sản phẩm từ trình phân hủy vật chất gây nên Nước thiên nhiên có mùi đất, mùi tanh, mùi thối Nước sau khử trùng với hợp chất clo bị nhiễm mùi clo hay clophenol Tuỳ theo thành phần muối khống hòa tan nước có vị mặn, ngọt, chát, đắng… Các tiêu hóa học: Độ pH: Độ ph số đặc trưng cho nồng độ ion H + có dung dịch, có ứng dụng khử hợp chất sunfua cacbonat tăng pH có thêm ác nhân oxy hóa, kim loại hòa tan nước chuyển thành dạng kết tủa dễ dàng tách khỏi nước biện pháp lắng lọc Độ kiềm: Độ kiềm tổng hàm lượng ion bicacbonat, hydroxit anion muối axit yếu Do hàm lượng chất có nước nhỏ nên bỏ qua.Ở nhiêt độnhất định độ kiềm phục thuộc vào độ pH hàm lượng khí CO2 có nước Độ cứng: Độ cứng nước đại lượng biểu thị ion canxi magie có nước Dùng độ cứng cao sinh hoạt gây xà phòng cacxi magie phản ứng với axit béo tạo hợp chất khó tan Độ oxy hoá: Độ oxy hoá đại lượng để đánh giá sơ mức độ nhiễm bẩn nguồn nước Đó lượng oxy cần có để oxy hố hết hợp chất hữu nước Chất oxy hóa thường dùng để xác định tiêu pecmanganat kali (KMnO4) Trong thực tế, nguồn nước có độ oxy hố lớn 10 mgO2/l bị nhiễm bẩn Nếu q trình xử lý có dùng clo dạng clo tự hay hợp chất hypoclorit SVTH: Nguyễn Cao Bảo Vi GVHD: Ths Trần Ngọc Bảo Luân Đồ án xử lí nước cấp: Thiết kế hệ thống xử lý nước sông cấp nước sinh hoạt cho khu dân cư với 3000 dân tạo thành hợp chất clo hữu (trihalomentan) có khả gây ung thư Tổ chức Y tế giới quy định mức tối đa trihalomentan nước uống 0,1mg/l Ngồi ra, để đánh giá khả nhiễm nguồn nước, cần cân nhắc thêm yếu tố sau đây: Độ oxy hố nước mặt, đặc biệt nước có màu cao nước ngầm Khi nguồn nước có tượng nhuộm màu rong tảo phát triển, hàm lượng oxy hoà tan nước cao nên độ oxy hố thấp thực tế Sự thay đổi oxy hố theo dòng chảy: thay đổi chậm, lượng chất hữu có nguồn nước chủ yếu axit humic Nếu độ oxy hoá giảm nhanh, chứng tỏ nguồn nhiễm dòng nước thải từ bên đổ vào nguồn nước Cần kết hợp với tiêu khác hàm lượng ion clorua, sunfat, photphat, oxy hoà tan, hợp chất nitơ, hàm lượng vi sinh vật gây bệnh để đánh giá tổng quát mức độ nhiễm bẩn nguồn nước Các hợp chất nitơ: Quá trình phân huỷ chất hữu tạo amoniac (NH4 + ), nitrit (NO2 - ) nitrat (NO3 - ) Do hợp chất thường xem chất thị dùng để nhận biết mức độ nhiễm bẩn nguồn nước Khi bị nhiễm bẩn, ngồi tiêu có giá trị cao độ oxy hố, amoniac, nước có nitrit nitrat Sau thời gian NH4 + , NO2 - bị oxy hố thành NO3 - Phân tích tương quan giá trị đại lượng dự đốn mức độ nhiễm nguồn nước Việc sử dụng rộng rãi loại phân bón làm cho hàm lượng nitrat nước tự nhiên tăng cao Ngoài cấu trúc địa tầng tăng số đầm lầy, nước thường nhiễm nitrat Nồng độ NO3 - cao môi trường dinh dưỡng tốt cho tảo, rong phát triển, gây ảnh hưởng đến chất lượng nước dùng sinh hoạt Các hợp chất silic: Trong nước thiên nhiên thường có hợp chất silic Ở pH < 8, silic tồn dạng H2SiO3 Khi pH = - 11, silic chuyển sang HSiO3 – Ở pH > 11, silic tồn dạng HsiO3 – SiO3 2- Do nước ngầm, hàm lượng silic thường không vượt 60 mg/l, có nguồn nước có pH > 9,0 hàm lượng silic cao đến 300 mg/l Trong nước cấp cho nồi áp lực cao, tồn hợp chất silic nguy hiểm cặn silic đóng lại thành nồi, thành ống làm giảm khả truyền nhiệt gây tắc ống Trong q trình xử lý nước, silic loại bỏ phần dùng hoá chất keo tụ để làm nước Clorua: Clorua làm cho nước có vị mặn Ion thâm nhập vào nước qua hồ tan muối khống bị ảnh hưởng từ trình nhiễm mặn tầng chứa nước ngầm hay đoạn sơng gần biển Việc dùng nước có hàm lượng clorua muối khoáng bị ảnh hưởng từ trình nhiễm mặn tầng chứa nước ngầm hay đoạn sơng gần biển Việc dùng nước có hàm lượng clorua cao gây bệnh thận Ngồi ra, nước chứa nhiều clorua có tính xâm thực bê tông Sunfat: SVTH: Nguyễn Cao Bảo Vi GVHD: Ths Trần Ngọc Bảo Luân Đồ án xử lí nước cấp: Thiết kế hệ thống xử lý nước sông cấp nước sinh hoạt cho khu dân cư với 3000 dân Ion sunfat thường có nước có nguồn gốc khoáng chất nguồn gốc hữu Với hàm lượng sunfat cao 400 mg/l, gây nước thể ∅ Florua: Nước ngầm từ vùng đất chứa quặng apatit, đá alkalic, granit thường có hàm lượng florua cao đến 10 mg/l Trong nước thiên nhiên, hợp chất florua bền vững khó loại bỏ q trình xử lý thơng thường Hợp chất sắt: Trong nước ngầm, sắt thường tồn dạng ion Fe2+, kết hợp với gốc bicacbonat, sunfat, clorua tồn keo axit humic keo silic Khi tiếp xúc với oxy tác nhân oxy hố, ion Fe2+ bị oxy hóa thành ion Fe2+ kết hợp tủa thành cặn Fe(OH)3 có màu nâu đỏ Nước mặt thường chứa sắt (Fe3+), tồn dạng keo hữu cặn huyền phù Trong nước thiên nhiên, chủ yếu nước ngầm, chứa sắt với hàm lượng đến 40 mg/l cao Với hàm lượng sắt cao 0,5 mg/l, nước có mùi Các cặn sắt kết tủa làm tắc giảm khả vận chuyển ống dẫn nước Các hợp chất mangan: Cũng sắt, mangan thường có nước ngầm dạng ion Mn2+ với hàm lượng tương đối thấp, vượt mg/l Tuy nhiên, với hàm lượng mangan nước lớn 0,1 mg/l gây nguy hại việc sử dụng, giống trường hợp nước chứa sắt với hàm lượng cao Nhôm: Vào mùa mưa, vùng đất phèn, đất điều kiện khử khơng có oxy, nên chất Fe2O3 jarosite tác động qua lại, lấy oxy vào tạo thành sắt, nhơm sunfat hồ tan vào nước Do đó, nước mặt vùng thường chua, pH = 2,5 – 4,5, sắt tồn chủ yếu Fe2+ (có cao đến 300 mg/l), nhơm hồ tan dạng ion Al3+ (5 – mg/l) Khi chứa nhiều nhơm hồ tan, nước thường có màu xanh vị chua Nhơm có độc tính sức khoẻ người Khí hồ tan: Các loại khí hồ tan thường thấy nước thiên nhiên khí cacbonic (CO2), khí oxy (O2) sunfua huyđro (H2S) Nước ngầm khơng có oxy Khi độ pH < 5,5 nước ngầm thường chứa nhiều khí CO2 Đây khí có tính ăn mòn kim loại ngăn cản việc tăng pH nước Các biện pháp làm thoáng đuổi khí CO2, đồng thời thu nhận oxy hỗ trợ cho trình khử sắt mangan Ngồi ra, nước ngầm chứa khí H2S có hàm lượng đến vài chục mg/l Đây sản phẩm q trình phân huỷ kỵ khí chất hữu có nước Trong nước mặt, hợp chất sunfua thường oxy hoá thành dạng sunfat Do vậy, có mặt khí H2S nguồn nước mặt, chứng tỏ nguồn nước bị nhiễm bẩn có thừa chất hữu chưa phân huỷ, tích tụ đáy vực nước Khi độ pH tăng, H2S chuyển sang dạng khác HS- S Các tiêu sinh học: SVTH: Nguyễn Cao Bảo Vi GVHD: Ths Trần Ngọc Bảo Luân Đồ án xử lí nước cấp: Thiết kế hệ thống xử lý nước sông cấp nước sinh hoạt cho khu dân cư với 3000 dân Vi khuẩn: Vi khuẩn thường dạng đơn bào Tế bào có cấu trúc đơn giản với sinh vật khác Vi khuẩn nước uống gây nên bệnh đường ruột Virut: Virut hệ thống trao đổi chất nên khơng sống độc lập Virut nước gây bệnh viêm gan viêm đường ruột Nguyên sinh động vật: Nguyên sinh động vật thể đơn bào chuyển động nước Chú ý Giardia lamblia gây bệnh Giardiase Tảo: Tảo đơn bào thuộc loại quang tự dưỡng Chúng tổng hợp chất cần cho thể từ chất vô đơn giản nhờ ánh sáng mặt trời Tảo không trực tiếp gây bệnh cho người sản sinh độc tố 1.3 Hiện trạng chất lượng nước Hiện chất lượng nước vùng thượng lưu sơng tốt Tuy nhiên vùng hạ lưu có nhiều vùng bị ô nhiễm nặng nề Đặc biệt mức độ ô nhiễm sơng tăng cao vào mùa khơ lượng nước đổ sông giảm Chất lượng nước suy giảm mạnh, nhiều tiêu như: BOD, COD, NH 4, N, P cao tiêu chuẩn cho phép nhiều lần Bảng 1.1: Thành phần chất gây ô nhiễm nguồn nước mặt (Nguồn: tổng hợp) Chất rắn lơ lửng Các chất keo Các chất hòa tan D > 1µm D = 0,001-1µm D < 0,001 µm - Đất sét - Đất sét - Các ion K+, Na+, Ca+, - Cát - Protein NH4+, SO42-, Cl-, PO43-… - Keo Fe(OH)3 - Silicat SiO2 - Các chất khí CO2 , O2, N2, - Chất thải hữu cơ, vi - Chất thải sinh hoạt hữu CH4, H2S… sinh vật - Các chất hữu - Vi trùng 1-10µm - Cao phân tử hữu - Các chất mùn - Tảo - Ví rút 0,03-0,3 µm 1.3.1 Chất lượng nước nguồn Bảng 1.2: Chất lượng nước nguồn Thông số SVTH: Nguyễn Cao Bảo Vi GVHD: Ths Trần Ngọc Bảo Luân Giá trị Đơn vị Đồ án xử lí nước cấp: Thiết kế hệ thống xử lý nước sông cấp nước sinh hoạt cho khu dân cư với 3000 dân Nhiệt độ 25 C pH 7,0 SS 220 mg/l Độ đục 20 NTU Độ màu 70 mg/L Amoni 0,1 mg/L Mangan, Mn2+ 0,1 mg/L Fe 0,01 mg/L Độ kiềm 70 mgCaCO3/L Độ cứng 90 mgCaCO3/L Canxi, Ca2+ 4,0 mgCa2+/L Magie Mg2+ 3,0 mgMg2+/L Coliform tổng số 5.104 Vi khuẩn/100ml 1.3.2 Yêu cầu chất lượng nước sau xử lí Bảng 1.3: Tiêu chuẩn vệ sinh nước ăn uống (Ban hành kèm theo Quyết định Bộ trưởng Bộ Y tế số 01/ 2009/ BYT / QÐ ngày 17 / /2009) SVTH: Nguyễn Cao Bảo Vi GVHD: Ths Trần Ngọc Bảo Luân Đồ án xử lí nước cấp: Thiết kế hệ thống xử lý nước sông cấp nước sinh hoạt cho khu dân cư với 3000 dân STT Tên tiêu Ðơn vị tính Giới hạn tối đa I Chỉ tiêu cảm quan thành phần vô Màu sắc (a) TCU 15 Khơng có mùi, vị lạ Mùi vị (a) Ðộ đục (a) pH (a) Ðộ cứng (a) Tổng chất rắn hoà tan (TDS) (a) mg/l Hàm lượng nhôm (a) mg/l NTU mg/l Phương pháp thử Mức độ giám sát TCVN 6185-1996 (ISO 7887-1985) Cảm quan (ISO 7027 - 1990) TCVN 6184- 1996 A A A 6,5-8,5 AOAC SMEWW A 300 TCVN 6224 1996 A 1000 TCVN 6053 – 1995 B (ISO 9696 –1992) 0,2 ISO 12020 – 1997 B Hàm lượng Amoni, tính mg/l theo NH4+ (a) 1,5 TCVN 5988 – 1995 (ISO 5664 1984) B Hàm lượng Antimon 0,005 AOAC SMEWW C 10 Hàm lượng Asen mg/l mg/l 0,01 TCVN 6182 – 1996 B (ISO 6595 –1982) 11 Hàm lượng Bari SVTH: Nguyễn Cao Bảo Vi GVHD: Ths Trần Ngọc Bảo Luân mg/l 0,7 AOAC SMEWW C Đồ án xử lí nước cấp: Thiết kế hệ thống xử lý nước sông cấp nước sinh hoạt cho khu dân cư với 3000 dân 12 Hàm lượng Bo tính chung cho Borat Axit boric mg/l 0,3 13 Hàm lượng Cadimi mg/l 0,003 14 Hàm lượng Clorua (a) mg/l 250 15 Hàm lượng Crom mg/l 0,05 ISO 9390 - 1990 TCVN6197 - 1996 (ISO 5961-1994) TCVN6194 - 1996 (ISO 9297- 1989) TCVN 6222 1996 C C A C (ISO 9174 - 1990) 16 Hàm lượng Ðồng (Cu) (a) mg/l 17 Hàm lượng Xianua mg/l 0,07 (ISO 8288 - 1986) TCVN 6193- 1996 TCVN6181 - 1996 (ISO 6703/1-1984) C C TCVN 6195- 1996 18 Hàm lượng Florua mg/l 0,7 – 1,5 (ISO10359/11992) B 19 Hàm lượng Hydro sunfua (a) mg/l 0,05 ISO10530-1992 B 20 Hàm lượng Sắt (a) mg/l 0,5 TCVN 6177-1996 (ISO 6332-1988) A 21 Hàm lượng Chì mg/l 0,01 TCVN 6193- 1996 B (ISO 8286-1986) 22 Hàm lượng Mangan mg/l 0,5 23 Hàm lượng Thuỷ ngân SVTH: Nguyễn Cao Bảo Vi GVHD: Ths Trần Ngọc Bảo Luân mg/l 0,001 TCVN 6002- 1995 (ISO 6333 - 1986) TCVN 5991-1995 (ISO 5666/1-1983 ÷ ISO 5666/3 -1983) A B Đồ án xử lí nước cấp: Thiết kế hệ thống xử lý nước sông cấp nước sinh hoạt cho khu dân cư với 3000 dân 24 Hàm lượng Molybden mg/l 0,07 AOAC SMEWW 25 Hàm lượng Niken mg/l 0,02 TCVN 6180 -1996 (ISO8288-1986) C 26 Hàm lượng Nitrat mg/l 50 (b) 27 Hàm lượng Nitrit mg/l C TCVN 6180- 1996 (ISO 7890-1988) A (b) TCVN 6178-1996 (ISO 6777-1984) A C 28 Hàm lượng Selen mg/l 0,01 TCVN 6183-1996 (ISO 9964-11993) 29 Hàm lượng Natri mg/l 200 TCVN 6196-1996 B (ISO 9964/1-1993) 30 Hàm lượng Sunphát (a) mg/l 250 31 Hàm lượng kẽm (a) mg/l TCVN 6200 -1996 (ISO9280 -1990) TCVN 6193 -1996 C (ISO8288-1989) CHƯƠNG 2: CÁC PHƯƠNG PHÁP XỬ LÍ NƯỚC 2.1 Các biện pháp xử lý SVTH: Nguyễn Cao Bảo Vi GVHD: Ths Trần Ngọc Bảo Luân A Đồ án xử lí nước cấp: Thiết kế hệ thống xử lý nước sông cấp nước sinh hoạt cho khu dân cư với 3000 dân 3.3.2 Phương án II: Phương án II giống phương án I khác chỗ ta thay bể lắng đứng thành bể phản ứng có lớp cặn lơ lửng kết hợp với bể lắng ngang Bể phản ứng có lớp cặn lơ lửng chia thành nhiều ngăn dọc, đáy có tiết diện hình phễu với vách ngăn ngang, nhằm mục đích tạo dòng nước lên đều, để giữ cho lớp cặn lơ lửng ổn định Nước từ bể phản ứng sang bể lắng ngang phải chảy qua tường tràn ngăn cách hai bể Nguồn nước thô từ sông Trạm bơm cấp Nước sau lắng bùn Bể lắng sơ phản ứng có lớp cặn lơ lửng Phèn Bể nhơm Bể trộn trộn khí Bể lắng ngang Bùn Bể lọc nhanh CLO Nước sau lọc Nước rửa lọc Bể chứa bùn Bể chứa nước Trạm bơm cấp Bùn đem xử lý Mạng lưới phân phối SVTH: Nguyễn Cao Bảo Vi GVHD: Ths Trần Ngọc Bảo Luân Đồ án xử lí nước cấp: Thiết kế hệ thống xử lý nước sông cấp nước sinh hoạt cho khu dân cư với 3000 dân Bảng 3.2 Phân tích lựa chọn dây chuyền công nghệ Phương án I Ưu điểm: Dễ vận hành, hiệu suất lắng tốt, bị ảnh hưởng biến động lưu lượng nhiệt độ Phương án II Ưu điểm Hiệu xử lí cao bể lắng khác Không cần xây dựng bể phản ứng cho bể lắng có lớp cặn lơ lửng Lắng đứng thuận tiện cho việc xả cặn, tốn diện tích xây dựng khả ứng dụng thực tế cao Nhược điểm: Chiều cao xây dựng bể lắng đứng lớn làm tăng giá thành xây dựng, hiệu suất thấp Nhược điểm: Lớp cặn tiếp xúc nhạy cảm với bọt khí, bọt khí lại di chuyển từ lên, khơng tách hết phá lớp cặn mang theo cặn vào vùng lắng Kết cấu phức tạp, chế độ quản lý chặt chẽ, nhạy cảm với dao động lưu lượng nhiệt độ Với hàm lượng cặn nhỏ 300 mg/l bể làm việc Diện tích bề mặt ngang lớn Kết luận: Từ nhận xét ta chọn thiết kế xây dựng trạm theo phương án I Đường nước rửa lọc Đường bùn kinh tế phù hợp với trình độ quản lý địa phương Đường nước sau lọc Đường hóa chất 3.4 Tính tốn cơng trình 3.4.1 Tính tốn song chắn rác: Song chắn rác đặt đầu loe ống tự chảy gồm thép có tiết diện hình chữ nhật đặt song song cửa thu nước bể thu, cách khoảng 40 50mm Diện tích cơng tác song chắn rác xác định theo công thức: Trong đó: : Diện tích song rác (m2) Q: lưu lượng tính tốn cơng trình (m3/s) Q = 20,83 (m3/h) = 0,006 (m3/s) v: vận tốc nước chảy qua song chắn (m/s) Theo TCVN 33:2006 vận tốc nên lấy SVTH: Nguyễn Cao Bảo Vi GVHD: Ths Trần Ngọc Bảo Luân Đồ án xử lí nước cấp: Thiết kế hệ thống xử lý nước sông cấp nước sinh hoạt cho khu dân cư với 3000 dân khoảng 0.4÷0.8 m/s Khi sơng nước đục thu nước dùng ống tự chảy nên chọn vận tốc nhỏ Chọn v = 0.4 m/s K1: Hệ số co hẹp thép, tính theo cơng thức: K1= = = 1,25 a: Khoảng cách thép, chọn a = 40mm c: Chiều dày thép Chọn c = 10 mm K2: Hệ số co hẹp rác bám vào song Thường lấy K2 = 1.25 K3: Hệ số kể đến ảnh hưởng hình dạng thép, tiết diện tròn lấy K = 1.1; tiết diện hcn lấy K3 = 1.25 Vậy diện tích song chắn rác là: (m2) Tổn thất cục qua song chắn rác hl = Trong đó: hl: tổn thất áp lực (m) C: hệ số lưu lượng xả qua song chắn, C = 0,6 Q: lưu lượng qua song chắn, Q = 0,006m3/s A: diện tích hiệu song chắn (m2) v1:vận tốc nước qua song chắn, v1 = 0,4m/s [TCXDVN33] g = 9.81 m/s2 hl = Chọn bể thu, song chắn rác, diện tích song chắn rác = 0,03 (m2) Kích thước song chắn rác: Chọn chiều cao song chắn rác: H= 0,15 (m) Chiều rộng song chắn rác: B= Bảng 3.2 Các thông số thiết kế song chắn rác: Thơng số Kích thước Đơn vị Chiều cao (H) 0,15 m SVTH: Nguyễn Cao Bảo Vi GVHD: Ths Trần Ngọc Bảo Luân Đồ án xử lí nước cấp: Thiết kế hệ thống xử lý nước sông cấp nước sinh hoạt cho khu dân cư với 3000 dân Chiều rộng (B) 0,2 m Diện tích (ω) 0,03 m2 3.4.2 Ống tự chảy dẫn nước vào ngăn thu: Theo 5.96 TCXDVN33:2006, vận tốc ống dẫn v = 0,7 – 1,5 m/s Chọn v = 1,5 m/s để tránh lắng đọng đường ống L Thỏa qui phạm: 1,2 – 1,8 m/s 3.4.3 Tính tốn trạm bơm cấp 1: Trạm gồm bơm ly tâm trục đứng làm việc dự phòng Trạm xử lý làm việc (24/24) nên lưu lượng bơm: Qb = Qhtb = 20,83 (m3/h) = 0,006 (m3/s) Chọn đường kính ống đẩy Dđ = 80 mm, vận tốc nước ống: = = 1,2 m/s Cột áp bơm: H = hđh + hh + hđ + hdđ + hb hđh: chiều cao bơm nước địa hình, hiệu cao trình mực nước bể trộn cao trình mực nước thấp ngăn hút, hđh = 8,5 m hh: tổn thất áp lực ống hút, hh = hđ: tổn thất áp lực ống đẩy hđ = ∑: tổng hệ số tổn thất cục bộ; Đổi với van chiều  = 1,7; Khoá  = 1; Phiễu hút  = 0,15; ∑ = 1,7 + + 0,15 = 2,85 hđ = = 0,21 (m) hdđ : Tổn thất dọc đường từ trạm bơm đến bể trộn hdđ = i x L = 0,028 x = 0,112 m Trong đó: L: Chiều dài ống dẫn từ trạm bơm đến bể trộn, chọn L = m i: tổn thất dọc đường đơn vị theo chiều dài:  = SVTH: Nguyễn Cao Bảo Vi GVHD: Ths Trần Ngọc Bảo Luân Đồ án xử lí nước cấp: Thiết kế hệ thống xử lý nước sông cấp nước sinh hoạt cho khu dân cư với 3000 dân : hệ số kháng ma sát, phụ thuộc vào vật liệu ống v: vận tốc nước ống v = 1,2 m/s D: đường kính ống, D = 80 mm Đối với ống thép mới:  = = = 0,03  = = = 0,028 hb: tổn thất thuỷ lực bể trộn, qui phạm 0,4 – 0,9 m Chọn hb = 0,5 m Cột áp bơm H = hđh + hh + hđ + hdđ + hb = 8,5 + 0,21 + 0,112 + 0,5 = 9,322 Chọn cột áp bơm H = 10 m Công suất bơm: N= Trong đó: h: lưu lượng bơm, qh = 0,006 m3/s : khối lượng riêng dung dịch,  = 1000/3 g: gia tốc trọng trường, g = 9,81 m/s2 H: cột áp bơm, H = 10 m ŋ: hiệu suất chung bơm, ŋ = 0,72 − 0,93 Chọn ŋ = 0,8 N= Chọn máy bơm có cơng suất 1Hp 3.4.4 Bể trộn khí: V = tQ (m3) Trong đó: ÷ t: thời gian khuấy trộn Theo 6.58 TCXDVN 33-2006 t = 45 90(s) chọn t = 80s Q: công suất trạm xử lý, Q = 500 (m3/ngđ) = 0.006 (m3/s) => V = 80 x 0,006 = 0,48 m3 Chọn bể trộn có tiết diện ngang hình vng Tỉ lệ chiều cao : chiều rộng = H : 2B Ta có: V = H B L = 2B3  m, chọn 0,7m Vậy H = x 0,7 = 1,4 m SVTH: Nguyễn Cao Bảo Vi GVHD: Ths Trần Ngọc Bảo Luân Đồ án xử lí nước cấp: Thiết kế hệ thống xử lý nước sông cấp nước sinh hoạt cho khu dân cư với 3000 dân Tính lại: V = H.B.L = 1,4 x 0,7 x 0,7 = 0,686 m3 Chiều cao bảo vệ: hbv = 0,5(m) chiều cao thực tế bể: h = 1,9 (m) Ống dẫn nước vào đặt phía thành bể trộn, ống dẫn phèn đặt cửa ống đẫn vào bể, trước miệng dẫn nước Nước từ xuống qua ống dẫn nước để qua ngăn phản ứng tạo Xác định kích thước cánh khuấy lăng lượng cần thiết cho máy khuấy: Dùng máy khuấy tuabin cánh hướng xuống để đưa nước từ xuống Đường kính máy khuấy chiều rộng bể Chọn đường kính máy khuấy = chiều rộng bể = x 0,7 = 0,35m = 350 mm Chiều rộng cánh khuấy = đường kính máy khuấy = x 350 = 70 mm Chiều dài cánh khuấy = đường kính máy khuấy = x 350= 87,5 mm Chiều cao cánh khuấy = 30 mm Trong bể đặt chắn để ngăn chuyển động xoáy nước bể Chiều cao chắn = chiều cao bể trộn = 1,9 m = 1900 mm Chiều rộng chắn = đường kính bể trộn = x 0,7 = 0,07 m = 70 mm (Xử lý nước cấp cho sinh hoạt công nghiệp - Trịnh Xuân Lai) Tấm chắn đặt cách thành bể 30 mm Máy khuấy đặt cách đáy khoảng = đường kính cánh khuấy = 350 mm Năng lượng cần thiết cho khuấy trộn: P = G2 V Trong đó: P: lượng cần thiết cho khuấy trộn, W : độ nhớt động lực nước, N.s/m2 chọn (20OC) = 0,001 G: gradient, s-1 V: thể tích bể trộn, m3 T (giây) G (s-1) 20 1000 30 900 40 790 >50 700 (Xử lý nước cấp cho sinh hoạt công nghiệp - Trịnh Xuân Lai) Thời gian keo tụ 80s, chọn G = 700 s-1 P = 7002 0,001 0,48 = 235,2 J/s = 0,2352 KW Hiệu suất máy khuấy: = 80% Vậy công suất thực tế máy khuấy: Pn = = 294 J/s = 0,294 kW n = = = 3,72 vòng/s =223,2 vòng/phút Kiểm tra số Reynol: Nr = = = 455700 > 10000 Như đường kính máy khuấy số vòng đạt chế độ chảy rối Bảng 3.4 Các thông số thiết kế bể trộn khí SVTH: Nguyễn Cao Bảo Vi GVHD: Ths Trần Ngọc Bảo Luân Đồ án xử lí nước cấp: Thiết kế hệ thống xử lý nước sông cấp nước sinh hoạt cho khu dân cư với 3000 dân Thông số Số lượng/ Kích thước Đơn vị Vật liệu Số lượng bể N 01 bể Chiều cao bể Hxd Dài × Rộng 1,9 m 0,7 × 0,7 m Bê tông cốt thép Bê tống cốt thép Bê tống cốt thép 3.4.5 Bể lắng đứng có ngăn phản ứng Theo 6.66 TCXDVN 33 – 2006: Diện tích mặt bể phản ứng Trong đó: Q: lưu lượng tính tốn (m3/h) Vtt: tốc độ tính tốn dòng nước Dựa vào bảng xác định tốc độ rơi cặn (Bảng 3-2 Xử lý nước cấp-Nguyễn Ngọc Dung) ứng với hàm lượng cặn 220 mg/l, chọn Vtt = 0,5 mm/s N: số bể lắng đứng Chọn số bể phản ứng N=2 : Hệ số kể đến việc sử dụng dung tích bể Chọn =1,5 ứng với tỉ số D/H=1,5 Diện tích ngăn phản ứng xoay hình trụ tính theo cơng thức: Trong đó: t: thời gian lưu nước ngăn phản ứng lấy 15-20 phút, chọn t=20 phút H: chiều cao ngăn phản ứng lấy 0,9 chiều cao vùng lắng H = 2,7 m Chiều cao vùng lắng tùy thuộc vào cao trình dây chuyển cơng nghệ, lấy từ 2,6 – m Tỉ số đường kính bề lắng chiều cao vùng lắng lấy không 1,5 Chọn chiều cao vùng lắng = 3m Đường kính bể lắng xác định theo cơng thức: D= (m) Vậy tỉ số : đạt yêu cầu SVTH: Nguyễn Cao Bảo Vi GVHD: Ths Trần Ngọc Bảo Luân Đồ án xử lí nước cấp: Thiết kế hệ thống xử lý nước sông cấp nước sinh hoạt cho khu dân cư với 3000 dân (H=3m chọn phần tính bể phản ứng xốy hình trụ) Đường kính ống trung tâm: d1 = m Ống trung tâm thép không gỉ, độ dày 30 mm Đường kính chắn hình nón: dchắn = 1,2 × d1 = 1,2 × 1,3 = 1,56 m Góc nghiêng giửa đường sinh nón với phương ngang ß = 170 Suy chiều cao nón: hchắn = × tg 170 = × tg 170 = 0,23m Thời gian làm việc lần xả cặn xác định theo cơng thức: T= Trong đó: (m3) Với: hn : Chiều cao phần hình nón chứa nén cặn, tính theo cơng thức: hn= : Góc nghiêng phần hình nón so với mặt phẳng nằm ngang ( Chọn d : Đường kính phần đáy hình nón chóp (m) lấy đường kính ống xả cặn (d = 150-200mm), chọn d = 200 mm = 0,2 m (Xử lí nước cấp – Nguyễn Ngọc Dung) Vậy: Wc=m3 Suy ra: T = Trong đó: Q = 20,83 m3/h ; N = bể ; C chọn 12 mg/l chọn theo bảng 3-3 Xử lý nước cấp- Nguyễn Ngọc Dung g/m3 Cmax: hàm lượng cặn nước đưa vào bể lắng (kể cặn tự nhiên lượng hóa chất cho vào nước) Xác định theo cơng thức: Cn: hàm lượng cặn nước nguồn, Cn= 220 mg/l P : liều lượng phèn tính theo sản phẩm không ngậm nước P = 40 g/m3 (Bảng 2-1: Liều lượng phèn để xử lí nước đục – Xử lí nước cấp – Nguyễn Ngọc Dung) K : hệ số phụ thuộc vào độ tinh khiết phèn sử dụng Đối với phèn nhôm SVTH: Nguyễn Cao Bảo Vi GVHD: Ths Trần Ngọc Bảo Luân Đồ án xử lí nước cấp: Thiết kế hệ thống xử lý nước sông cấp nước sinh hoạt cho khu dân cư với 3000 dân K = 0,55 M : độ màu nước nguồn theo thang màu Pt-Co M = 70 Pt-Co Lượng nước dùng cho việc xả cặn bể lắng tình phần trăm lượng nước xử lí, xác định sau: Kp : hệ số pha lỗng cặn 1,2 ÷ 1,15 Lấy Kp = 1,15 Lưu lượng cặn xác định theo công thức: Qcặn= = = 0,012 m3/s Trong đó: Wc: thể tích vùng chứa nén cặn t: thời gian lần xả cặn kéo dài từ – 10 phút Chọn t = 10 phút Máng thu nước Theo 6.69 TCXDVN 33-2006: Để thu nước lắng, dùng máng vòng chảy tràn xung quanh thành bể (do diện tích bể lắng đứng 8,68 m2 tra bảng chọn liều lượng phèn 40mg/l  Chọn lượng phèn dùng để xử lí: P = 40mg/l 3.5.2 Tính lượng Clo cần dùng Phương pháp khử trùng nước Clo lỏng, sử dụng thiết bị phân phối Clo Clorator • Lượng Clo dùng để khử trùng = (0,7÷1)mg/l nước mặt chất lượng tốt lấy 1,0 (mg/l) • Vâỵ tổng lượng Clo bao gồm lượng Clo dùng để Clo hóa sơ : LCl2 =1,0(mg/l) • Lượng Clo cần dùng : qCl2= Q × LCl2 = 20,83 × × 10 -3 = 0,02083 (kg/h) = 0,02083 × 10 -3 (T/h) Trong : Q – công suất trạm xử lý Q = 20,83 (m³/h) LCl2 – lượng Clo hóa cần dùng LCl2 =1,0(mg/l) = 10-3 (kg/m³) SVTH: Nguyễn Cao Bảo Vi GVHD: Ths Trần Ngọc Bảo Luân Đồ án xử lí nước cấp: Thiết kế hệ thống xử lý nước sông cấp nước sinh hoạt cho khu dân cư với 3000 dân • Năng suất bốc bình nhiệt độ khơng khí 20 0C từ (0,7÷1)kg/h lấy Cs=1 kg/h Theo 6.169 TCXDVN 33-2006 : Lượng nước tính tốn cho Clorator làm việc lấy 0,6m³ cho 1kg Clo • Lượng nước cấp cho trạm Clo : qcấp= 0,6 × qCl2 = 0,6 × 0,02083 = 0,0125 (m 3/h) = 0,0035 (l/s) • Đường kính ống dẫn Clo theo 6.172 TCXDVN 33-2006 : = 0,01m = 10 mm Trong : V vận tốc dẫn Clo đường ống với Clo lỏng lấy v = 0,8(m/s) Q lưu lượng giây lớn Clo lỏng Lấy lớn lưu lượng trung bình – lần, trọng lượng thể tích Clo lỏng = 1,40 T/m  Q = m /s • Lượng Clo dùng ngày : Q Clo = 24 = 24 0,02083 = 0,5 (kg/ngđ) • Lượng nước tiêu thu ngày đêm : Q cấp = 24 = 24 0,0125 = 0,3 (m 3/ngđ) Do đặc thù vị trí địa lý trạm xử lý gần khu vực sản xuất Clo nên chọn số bình Clo dự trữ trạm dùng đủ 30 ngày • Lượng Clo dùng 30 ngày : Q Clo =30 = 15 (kg) • Clo lỏng có tỷ trọng riêng 1,40 (kg/l) nên tổng lượng dung dịch Clo : Q Clo lỏng = = 10,71 (kg) Chọn bình Clo loại 40(l), bình hoạt động, bình dự trữ Chọn thiết bị định lượng Clo loại PC5, Clorator có cơng suất (1,28÷20,5)kg/l Trong có Clorator dự trữ 3.5.3 Tính tốn cao trình trạm xử lý Theo 6.355, TCXDVN 33-2006 ta lấy tổn thấp áp lực trong cơng trình đơn vị nhưs sau : - Trong bể trộn khí : 0,4 – 0,6m Chọn 0,5m SVTH: Nguyễn Cao Bảo Vi GVHD: Ths Trần Ngọc Bảo Luân Đồ án xử lí nước cấp: Thiết kế hệ thống xử lý nước sông cấp nước sinh hoạt cho khu dân cư với 3000 dân - Trong bể lắng đứng : 0,4 – 0,6 m Chọn 0,5 m - Trong bể lọc : – 3,5 m Chọn 3m Tổn thất áp lực ống nối : - Từ bể trộn đến bể bể lắng : 0,3 – 0,4 m Chọn 0,3 m - Từ bể lắng đến bể lọc : 0,6 m - Từ bể lọc đến bể chứa nước : 0,5 -1 m.Chọn 0,5m Cao trình cơng trình trạm xử lí : - Chọn cốt mặt đất trạm xử lí Ztr = +0,00m SVTH: Nguyễn Cao Bảo Vi GVHD: Ths Trần Ngọc Bảo Luân ... Trần Ngọc Bảo Luân Đồ án xử lí nước cấp: Thiết kế hệ thống xử lý nước sông cấp nước sinh hoạt cho khu dân cư với 3000 dân 2.1.4 Dây chuyền cơng nghệp xử lí nước ăn uống sinh hoạt sử dụng phổ biến... PHÁP XỬ LÍ NƯỚC 2.1 Các biện pháp xử lý SVTH: Nguyễn Cao Bảo Vi GVHD: Ths Trần Ngọc Bảo Luân A Đồ án xử lí nước cấp: Thiết kế hệ thống xử lý nước sông cấp nước sinh hoạt cho khu dân cư với 3000 dân. . .Đồ án xử lí nước cấp: Thiết kế hệ thống xử lý nước sông cấp nước sinh hoạt cho khu dân cư với 3000 dân CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU TỔNG QUAN VỀ NƯỚC CẤP 1.1 Tổng quan nước mặt Nước thiên