đồ án xử lý nước cấp

Đồ Án Xử Lý Nước Cấp CBHD ThS Nguyễn Văn Tuyến MỤC LỤC DANH MỤC BẢNG Bảng 1.1 Thông số chất lượng nước đầu vào Bảng 2.1 Ưu nhược điểm phương án thiết kế Bảng 2.2 Bảng điểm số lựa chọn phương án SVTH: Trần Thị Cẩm Quyên MSSV:B1504190 Đồ Án Xử Lý Nước Cấp CBHD ThS Nguyễn Văn Tuyến DANH MỤC HÌNH Hình 2.1 Qui mơ cơng trình cấp nước Hình 2.2 Nguồn nước mặt Hình2.3 Sơ đồ cơng nghệ Hình 2.4 Sơ đồ cơng nghệ Hình 2.5 Sơ đồ cơng nghệ Hình 2.6 Mơ hình bể lắng đứng Hình 2.7 Mơ hình bể lắng ngang Hình 2.8 Mơ hình bể lọc cát Hình 2.9 Mơ hình bể chứa nước SVTH: Trần Thị Cẩm Quyên MSSV:B1504190 Đồ Án Xử Lý Nước Cấp CBHD ThS Nguyễn Văn Tuyến LỜI CẢM ƠN Trong thời gian làm đồ án xử lý nước cấp, em xin chân thành cảm ơn thầy Nguyễn Văn Tuyến tận tình giúp đỡ truyền đạt kinh nghiêm thời gian em thực đồ án Em xin cảm ơn quý thầy cô trường, khoa Môi Trường đặc biệt quý thầy cô Bộ Môn Kỹ Thuật Môi Trường truyền đạt kiến thức trình học trường tạo điều kiện thuận lợi cho em hoàn thành đồ án Em xin chân thành cảm ơn cha, mẹ chỗ dựa vững chắn cho em Cần Thơ, ngày tháng 12 năm 2017 Sinh viên thực TRẦN THỊ CẨM QUYÊN SVTH: Trần Thị Cẩm Quyên MSSV:B1504190 Đồ Án Xử Lý Nước Cấp CBHD ThS Nguyễn Văn Tuyến CHƯƠNG I CÁC CĂN CỨ PHÁP LÝ VÀ KỸ THUẬT 1.TIÊU CHUẨN VỆ SINH NƯỚC SẠCH QCVN 02:2009/BYT Cục Y tế dự phòng Mơi trường biên soạn Bộ trưởng Bộ Y tế ban hành theo Thông tư số: 05/2009/TT - BYT ngày 17 tháng năm 2009 Quy chuẩn quy định mức giới hạn tiêu chất lượng nước sử dụng cho mục đích sinh hoạt thơng thường không sử dụng để ăn uống trực tiếp dùng cho chế biến thực phẩm sở chế biến thực phẩm (sau gọi tắt nước sinh hoạt) (Thông qua 14 tiêu đánh giá chất lượng) LỰA CHỌN NGUỒN NƯỚC VÀ QUY MÔ SỬ DỤNG Do người sử dụng nước sống tập trung hay phân tán gần với kênh rạch nên lựa chọn nguồn nước mặt để cung cấp nước phù hợp thuận lợi so với sử dụng nước ngầm Vị trí lựa chọn nguồn nước nơi dự kiến đặt thiết bị, nước mặt gần nơi để làm nước đầu vào cho hệ thống xừ lý Cần cung cấp nước cho 41900 người, định mức cấp nước 200 L/người (tương đương 0,2 m3/ng.đêm) Như nhu cầu dùng nước ngày đêm là: Q = 41900*0,2*3 = 25140(m3/ng.đêm) Hệ số a=3 (thất thốt, rò rỉ, rửa lọc) 3.THÀNH PHẦN VÀ TÍNH CHẤT NƯỚC MẶT SVTH: Trần Thị Cẩm Quyên MSSV:B1504190 Đồ Án Xử Lý Nước Cấp STT Chỉ tiêu xác định pH Độ dẫn điện DO Độ đục SS Fe tổng Photpho tổng COD BOD5 10 Nitơ tổng 11 Tổng Coliform CBHD ThS Nguyễn Văn Tuyến Đơn vị đo µ - ( s/cm) mg/L NTU mg/L mg/L mg/L mg/L mg/L mg/L MPN/100ml Đầu vào Đầu Kết thí QCVN 08QCVN nghiệm MT:2015/BTNMT 02:2009 BYT (cột A2) (cột A1) 7,2 6,5 – 8,5 6-8,5 176 (28,20C) 7,1 76,2 85,4 0,6 0,07 40 22 44,2 1300 ≥5 KQĐ 30 0,2 15 KQĐ 5000 0,5 50 CHƯƠNG THUYẾT MINH THIẾT KẾ 1.PHẠM VI THUYẾT MINH VÀ MỤC ĐÍCH YÊU CẦU - Thuyết minh quy trình xử lý nước giới hạn phạm vi hệ thống cấp nước tập trung công suất 25140 m3/ng.đêm huyện Thới Lai Thành Phố Cần Thơ - Mục đích u cầu nhằm phục vụ cho cơng tác quản lý vận hành yêu cầu thiết kế, quy trình kỹ thuật, đảm bảo Trạm cấp nước hoạt động an toàn, sản xuất nước đạt Tiêu chuẩn yêu cầu về công suất xử lý đảm bảo chất lượng nước sau xử lý đạt tiêu chuẩn quy định hành 2.CÔNG SUẤT XỬ LÝ NƯỚC -Theo thiết kế cụm xử lý có cơng suất xử lý Q=41900m3/ng.đ SVTH: Trần Thị Cẩm Quyên MSSV:B1504190 Đồ Án Xử Lý Nước Cấp CBHD ThS Nguyễn Văn Tuyến Hình 2.1 Qui mơ cơng trình cấp nước 3.NGUỒN NƯỚC XỬ LÝ -Các Trạm cấp nước sử dụng nguồn nước mặt để làm nguồn nước thô cung cấp cho cụm xử lý trạm cấp nước Hình 2.2: Nguồn nước mặt 4.LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN THUYẾT KẾ a.Phương án 1: công nghệ xử lý nước sau: Nước từ (1) Trạm bơm (bơm cấp I) (2) Bểtrộn (3) Bể keo tụ-tạo (4) Bể lắng (5) Bể chứa sau lắng (6) Bể lọc cát (7) Bể chứa nước (qua hệ thống châm hóa chất khử trùng) (8)Sử dụng Nguồn nước Hố thu + song chắn rác SVTH: Trần Thị Cẩm Quyên MSSV:B1504190 Bể chứa khử khuẩn Bể trộn Bơm cấp Bể lọc cát Bể keo tụ tạo Bể chứa sau lắng Bể lắng Đồ Án Xử Lý Nước Cấp CBHD ThS Nguyễn Văn Tuyến \ Hình2.3 Sơ đồ công nghệ -Nước mặt lấy từ sông (kênh, rạch) đạt tiêu lý hóa đảm bảo theo tiêu chuẩn nước sinh hoạt, trừ độ đục chất rắn lơ lửng vi sinh Nước bơm cấp I bơm đưa vào bể trộn (trộn phèn xút) sau nước đưa vào bể keo tụ tạo bơng (để tạo thành bơng bùn lớn) sau nước đưa qua bể lắng để lắng chất cặn sau nước đưa qua bể chứa trung gian, sau dung bơm qua bể lọc cát để xử lý lọc chất cặn, chất rắn, phù sa lại sau bể lắng Nước sau lọc dẫn vào bể chứa nước sạch, nước máy bơm châm hóa chất khử khuẩn đạt yêu cầu vi sinh.Từ nước phân phối theo tuyến ống dẫn nước cung cấp đến nơi sử dụng b.Phương án 2: Công nghệ xử lý nước sau: Nước từ (1) Trạm bơm (bơm cấp I) (2) Bể lắng (2) Bể chứa sau lắng (3) Bể lọc cát (6) Bể chứa nước (qua hệ thống châm hóa chất khử trùng) (7) Sử dụng Nguồn nước Bể chứa khử khuẩn Bơm cấp Sử dụng SVTH: Trần Thị Cẩm Quyên MSSV:B1504190 Bể lắng đứng Bể chứa khử khuẩn Bể chứa nước sau lắng Bể lọc cát Đồ Án Xử Lý Nước Cấp CBHD ThS Nguyễn Văn Tuyến Hình 2.4 Sơ đồ cơng nghệ -Nước mặt lấy từ sơng (kênh, rạch) đạt tiêu lý hóa đảm bảo theo tiêu chuẩn nước sinh hoạt, trừ độ đục chất rắn lơ lửng vi sinh Nước bơm cấp I bơm đưa vào bể lắng để lắng chất cặn sau nước đưa qua bể chứa trung gian, sau dung bơm qua bể lọc cát để xử lý lọc chất cặn, chất rắn, phù sacòn lại sau bể lắng Nước sau lọc dẫn vào bể chứa nước sạch, nước máy bơm châm hóa chất khử khuẩn đạt yêu cầu vi sinh Từ nước phân phối theo tuyến ống dẫn nước cung cấp đến nơi sử dụng c Phương án 3: Công nghệ xử lý sau Nước từ (1) Trạm bơm (bơm cấp I)=> (2) Bể lắng=> (3) Bể chứa sau lắng=> (4) Bể lọc cát=> (5) Bể chứa nước (qua hệ thống châm hóa chất khử trùng) => (6) Sử dụng Sơ đồ công nghệ Nguồn nước Bơm cấp 1Bể trộn+ Hố Thu + song chắn rác Keo tụ tạo Bể chứa (khử khuẩn) Bể lọc cát Bể lắng ngang Bể chứa (sau lắng) Hình 2.5 Sơ đồ cơng nghệ Thuyết quy trình phương án 3: Nước mặt lấy từ sơng (kênh, rạch) đạt tiêu lý hóa đảm bảo theo tiêu chuẩn nước sinh hoạt, trừ độ đục chất rắn lơ lửng vi sinh Nước bơm cấp I bơm đưa vào bể trộn (trộn phèn xút) kết hợp với bể keo tụ tạo bơng (để tạo thành bơng bùn lớn) sau qua bể lắng để lắng chất cặn sau nước đưa qua bể chứa trung gian, sau dung bơm qua bể lọc cát để xử lý lọc chất cặn, chất rắn, phù sa lại sau bể lắng Nước sau lọc dẫn vào bể chứa nước sạch, nước máy bơm châm hóa chất khử khuẩn đạt yêu cầu vi sinh Từ nước phân phối theo tuyến ống dẫn nước cung cấp đến nơi sử dụng SVTH: Trần Thị Cẩm Quyên MSSV:B1504190 Đồ Án Xử Lý Nước Cấp CBHD ThS Nguyễn Văn Tuyến Đánh giá lựa chọn phương án thiết kế Để lựa chọn phương án thiết kế hợp lý cần ưu, nhược điểm phương án (Bảng 2.1) cho phù hợp với điều kiện nhu cầu dùng nước, chất lượng nước yêu cầu, khả kinh tế đầu tư, diện tích đất xây dựng, khả mở rộng sa Ta chấm điểm phương án để lựa chọn cụ thể bảng 2.1 Bảng 2.1 Ưu nhược điểm phương án thiết kế Phương án Ưu điểm Nhược điểm - Nước đầu có chất - Tiêu tốn điện lượng cao có thêm q -Tốn nhiều chi phí cho trình lắng cơng trình đơn vị - Nước đầu có chất lượng -Tốn nhiều diện tích xây Phương án (Hình đạt qui chuẩn dựng cho cơng trình đơn 2.3) - Công nghệ phức tạp tiêu tốn vị -Thời gian lưu nước lâu nhiều điện - Thời gian lưu thấp - Nước đầu có chất lượng cao có thêm q Phương án (Hình trình tuyển - Nước đầu có chất lượng 2.4) đạt qui chuẩn - Trình độ vận hành cao -Tiêu tốn điện -Tốn nhiều chi phí vận hành -Tốn nhiều diện tích xây dựng cho cơng trình đơn vị - Công nghệ đơn giản, không tiêu tốn nhiều điện -Đảm bảo xử lý nước Phương án (Hình đạt chất lượng qui chuẩn -Cơng suất đáp ứng 2.5) theo nhu cầu mở rộng cơng suất - Tốn diện tích đất xây dựng - Tiêu tốn điện -Tốn nhiều chi phí cho cơng trình đơn vị - Thời gian lưu nước lâu SVTH: Trần Thị Cẩm Quyên MSSV:B1504190 Đồ Án Xử Lý Nước Cấp CBHD ThS Nguyễn Văn Tuyến Bảng 2.2 Bảng điểm số lựa chọn phương án Chỉ tiêu TT Gia quyền Phương án Phương án Phương án A B A B A B 0,3 1,2 1,2 1,2 0,2 0,6 0,4 0,6 Tiêu tốn lượng 0,2 0,6 0,2 0,6 Tiêu tốn hóa chất 0,1 0,4 0,2 0,4 0,2 0,6 0,8 0,8 Chất lượng nước cao Công suất đảm bảo, mở rộng dễ dàng sau Tiêu tốn diện tích xây dựng Tổng cộng: 3,4 2,8 3,6 Ghi chú: A: điểm trước gia trọng; B: điểm thức sau gia trọng 1_kém; 2_khá; 3_tốt; 4_rất tốt Điểm tổng dùng lựa chọn tổng điểm sau nhân trọng số phương án Căn vào điểm số phương án trên, ta chọn phương án để thực thiết kế CẤU TẠO VÀ CHỨC NĂNG CỦA CÁC CƠNG TRÌNH ĐƠN VỊ 5.1 Hố thu máy bơm -Gồm hệ thống Bơm: Hệ thống Bơm cấp I -Hệ thống bơm cấp I đặt sàn BTCT hệ thống thu nước lòng kênh/rạch xung quanh có bố trí song chắn rác thơ  Hoạt động bơm cấp I (bơm hút nước mặt từ hố thu nước): Bơm cấp I hoạt động phụ thuộc vào rờ-le Phao lắp đặt bể chứa (khử khuẩn) Khi nước bể chứa (khử khuẩn) thấp so với khoảng cách treo Phao Phao trì xuống kích rờ-le đóng lại Bơm cấp I hoạt động, nước bể chứa (khử khuẩn)đầy Phao lên rờ-le mở bơm cấp I ngưng hoạt động 5.2 Bể lắng đứng (bể lắng có dòng nước từ lên cặn rơi từ xuống) - Trong bể lắng đứng nước chuyển động theo phươ ng thẳng đứng từ lên hạt cặn rơi ngược chiều với chiều chuyển động với dòng nước từ xuống SVTH: Trần Thị Cẩm Quyên MSSV:B1504190 10 Đồ Án Xử Lý Nước Cấp CBHD ThS Nguyễn Văn Tuyến -Bể làm Inox dày 1,5mm Bể lắng có dạng hình tròn nhằm loại bỏ chất cặn, chất rắn, phù sa nằm dạng cặn, cặn lắng xuống đáy bể lắng tạo thành bùn.Bể gồm phần chính:  Phần phản ứng có ống trung tâm phân phối nước, chiều cao phần phản ứng 0.9 chiều cao bể lắng, phía phần ống trung tâm cấu tạo hướng dòng, nước từ vòi phun qua hướng dòng vào phần lắng  Phần lắng bên ngồi phần phản ứng Nước từ lên, mán gthu nước chạy theo chu vi bể để thu nước  Đáy bể lắng hình phễu phần chứa cặn có góc nghiêng để dễ xả cặn, ống xả cặn Hình 2.6 Mơ hình bể lắng đứng 5.3 Bể lắng ngang (bể lắng có dòng nước chảy ngang cặn rơi thẳng đứng) - Thu nước bể mặt máng đục lỗ xây dựng sau bể phản ứng sử dựng trạm có cơng suất lớn 3000m3/ng.đ trường hợp sử dụng nước có phèn - Bể đổ bê tơng có thành dày 0,2m Bể lắng có dạng hình chữ nhật nhằm loại bỏ chất cặn, chất rắn, phù sa nằm dạng cặn, cặn lắng xuống đáy bể lắng tạo thành bùn Bể gồm phần chính: -Vùng phân phối nước, nước phân phối vào bể qua vách ngăn hướng dòng, vào vùng lắng SVTH: Trần Thị Cẩm Quyên MSSV:B1504190 11 Đồ Án Xử Lý Nước Cấp CBHD ThS Nguyễn Văn Tuyến - Phần lắng bên phần phản ứng Nước ngang với vận tốc chậm để cách cặn, chất rắn lơ lững có trọng lượng lớn lắng xuống đáy - Vùng thu nước nước sau lắng chảy tràn vào máng thu qua công đoạn xử lí - Vùng chứa cặn dung máy bơm thu cặn xử lí định kỳ Hình 2.7 Mơ hình bể lắng ngang 5.4 Bể lọc cát -Bể làm Inox dày 1,5mm Ngăn lọc bao gồm lớp vật liệu: Lớp Cát bên có chiều dày 0,4m, lớp lưới cước nylon mịn xếp thành lớp, lớp sỏi có chiều dày khoảng 0,4m, lớp đá 1x2 có chiều dày khoảng 0,4m hệ thống chụp lọc thu nước -Nhiệm vụ bể lọc Cát giữ lại cặn, chất rắn lơ lững có nước thu nước dẫn vào ngăn chứa nước -Khi nước bơm tử bể chứa sau lắng tới bể lọc cát, nước có chứa hạt cặn, lơ lửng chưa lắng hết, hạt cặn thu giữ lại bề mặt lớp Cát lọc -Chỉ có nước dẫn qua ngăn chứa nước nhờ vào hệ thống ống thu nướcđặt lớpsỏi Hệ thống ống thu nước làm chụp lọc nhựa có đường kính Ǿ25 để thu nước -Bên Ngăn lọc có thiết kế ống xả đáy, ống xả ngang mặt Cát ống xả rửa ngược (dẫn nước từ bồn chứa Tháp xuống), dùng để xả rửa cặn bám bề mặt lớp sỏi -Trong ngăn lọc có lắp đặt rờ-le phao tự độngđể điều khiển bơm cấp I, mực nước ngăn lọc Cát thấp so với khoảng cách treo phao phao trì xuống kích rờ-le đóng lại bơm cấp I hoạt động, nước ngăn lọc Cát đầy phao lên rờ-le mở bơm cấp I ngưng hoạt động SVTH: Trần Thị Cẩm Quyên MSSV:B1504190 12 Đồ Án Xử Lý Nước Cấp CBHD ThS Nguyễn Văn Tuyến Hình 2.8 Mơ hình bể lọc cát 5.5 Bể chứa trung gian (chứa sau lắng ) -Nhiệm vụ Bể chứa dùng để chứa nước đảm bảo điều kiện cho Bơm cấp II hoạt động để bơm lên bể lọc -Khi mực nước hạ thấp so với khoảng cách treo phao rờ-le mở ra, bơm cấp I khơng hoạt động 5.6 Bể chứa nước ( chứa sau lọc) -Nhiệm vụ Bể chứa dùng để chứa nước để sử dụng -Nước máy bơm châm hóa chất khử khuẩn, từ bồn chứa, nước phân phối theo hệ thống ống dẫn cung cấp đến nơi sử dụng -Bên Ngăn chứa nước có lắp đặt rờ-le phao tự động, nước ngăn chứa nước đầy phao lên rờ-le đóng lại đảm bảo điều kiện cho bơm cấp I hoạt động -Khi mực nước hạ thấp so với khoảng cách treo phao rờ-le mở ra, bơm cấp I khơng hoạt động Hình 2.9 Mơ hình bể chứa nước 5.7 Đường ống phân phối Nhiệm vụ đường ống phân phối dẫn nước cung cấp cho nhánh rẽ lắp đặt SVTH: Trần Thị Cẩm Quyên MSSV:B1504190 13 Đồ Án Xử Lý Nước Cấp CBHD ThS Nguyễn Văn Tuyến đồng hồ vào nhà sử dụng Chiều dài đường ống phân phối trung bình từ 30-50m -Trên trục đường ống phân phối dùng ống nhựa PVC có đường kính từ 21-27, độ sâu chơn ống mặt đất trung bình từ 0,4-0,5 CHƯƠNG TÍNH TỐN THIẾT KẾ 3.1 Bể trộn • Tính tốn kích thước bể a Lý thuyết trộn khí: giá trị gradient vận tốc thường từ 200 S -1 đến 1000 S-1 , nên thời gian khuấy trộn ngắn từ giây đến phút b Chọn thông số đầu vào: Lưu lượng :Q =25140 (m3/ngày.đêm) = 1047,5(m3/h) - Thời gian khuấy trộn :t =3 giây SVTH: Trần Thị Cẩm Quyên MSSV:B1504190 14 Đồ Án Xử Lý Nước Cấp CBHD ThS Nguyễn Văn Tuyến - Cường độ khuấy trộn: 700 S-1 - Nhiệt độ nước 20oC - Độ nhớt động học nước:r = 0.001 kg/m.s - Hệ số sức cản nước: K=1.08 - Cánh khuấy Turbin cánh nghiêng 45o c Tính tốn kích thước bể - Thể tích bể trộn: V=Q*t=1047,5*3/(60*60)= 0,873m3 - Lý thuyết: chọn tỉ lệ chiều cao chiều rộng:2:1 - Bể trộn vng: axaxh=0,61*0,61*1,22=10,454m3 - Chọn số vòng quay cánh khuấy cho bể trộn - Năng lượng cần truyền vào nước: ( - G= p ,5 ) r *V - P = G *r*V =(900)2*0,001*0,873=707,13 (J/s) - Chọn đường kính cánh khuấy: D=a/2 = 0,61/2 =0,3(m) - Chọn Turbin cánh nghiêng 45 độ: K=1,08 - Trọng lượng riêng chất lỏng w = 1000kg/m3 n= 707,13 P )3 ( )3 ( 5 , 08 * 1000 * , 45 K *w* D = =6,46 (v/s)= 378(v/ph) 3.2 Thiết kế bể tạo bơng khí • Tính tốn kích thước bể SVTH: Trần Thị Cẩm Quyên MSSV:B1504190 15 Đồ Án Xử Lý Nước Cấp CBHD ThS Nguyễn Văn Tuyến a Lý thuyết bể tạo bơng khí: giá trị gradient vận tốc thường từ 30S -1 đến 1000 S-1 , nên thời gian khuấy trộn ngắn từ 15 đến 35 phút b Chọn thông số đầu vào: - Lưu lượng :Q =25140 m3/ng.đêm=1047,5m3/h - Thời gian khuấy trộn :t =30 phút - Cường độ khuấy trộn: G1=30 S-1 ; G2=50 S-1 ; G2=70 S-1 - Nhiệt độ nước 20oC - Độ nhớt động học nước:r = 0.001 kg/m.s - Hệ số sức cản nước: K=1.08 - Cánh khuấy Turbin cánh nghiêng 45o - Thể tích bể trộn: V=Q*t =1047,5*30/60=523,75m3 - Bể chia làm ngăn: axbxh*3=(4,2*4,2*5)*3=264,6 m3 - Đường kính cánh khuấy: D=a/2=4,2/2= 2,1 m - Thề tích ngăn 1: V1=axbxh=(4,2*4,2*5)=88,2 m3 - Thề tích ngăn 2: V2=axbxh=(4,2*4,2*5)=88,2 m3 - Thề tích ngăn 3: V3=axbxh=(4,2*4,2*5)=88,2m3 Chọn số vòng cánh khuấy cho bể trộn p ) r *V P = G * r * V = (30) * 0,001 * 88,2 = 79,38( J / s ) G=( - Chọn đường kính cánh khuấy: D = m Chọn Turbin cánh nghiêng 45 độ: K=1.08 Trọng lượng riêng chất lỏng w =1000 kg/m3 Số vòng quay cánh khuấy SVTH: Trần Thị Cẩm Quyên MSSV:B1504190 16 Đồ Án Xử Lý Nước Cấp CBHD ThS Nguyễn Văn Tuyến P )3 K * w * D5 79,38 n=( ) = 0,42(v / s ) = 25(v / ph) 1,08 *1000 * 35 n=( Tương tư với G2=50 S-1 ; G2=70 S-1 ta tính n2=35 v/ph ; n3=44v/ph Tính chi phí vận hành 3.3 Tính tốn bể lắng ngang - Lưu lượng đầu vào Q = 25410m3/ngày đêm = 1047,5m3/h -Tải trọng bề mặt hay tốc độ lắng hạt: Uo=0.5mm/s Hiệu lắng 95% Vo