ĐỒ ÁN Xử lý nước ngầm
LỜI MỞ ĐẦU Nước nhu cầu tất yếu sinh vật Khơng có nước sống Trái Đất tồn Hàng ngày trung bình cần 50 – 100 lít nước đáp ứng cho nhu cầu ăn uống sinh hoạt ngày Trong sinh hoạt nước cấp dùng đáp ứng nhu cầu sinh hoạt ăn uống, vệ sinh, hoạt động giải trí hoạt động cộng đồng cứu hỏa, tưới đường cơng nghiệp, nước cấp dùng q trình làm lạnh, sản xuất thực phẩm đồ hộp, nước giải khát, rượu Hầu ngành công nghiệp sử dụng nước cấp nguồn nguyên liệu khơng thay đổi sản xuất Tùy thuộc vào mức độ phát triển công nghiệp mức sinh hoạt cao thấp cộng đồng mà nhu cầu cấp nước với số lượng chất lượng khác Ngày với phát triển công nghiệp, đô thị bùng nổ dân số nguồn nước ngày nhiễm cạn kiệt Vì người cần phải biết cách xử lý nguồn nước cấp để đáp ứng chất lượng lẫn số lượng cho sinh hoạt ngày sản xuất công nghiệp Với mục tiêu đề tài xây dựng quy trình nước ngầm đáp ứng số lượng chất lượng phục vụ nhu cầu người dân quanh vùng Nội dung để tài nêu lên sở lý thuyết q trình xử lý nước ngầm sau đưa số quy trình xử lý nước, lựa chọn cơng nghệ thích hợp thiết kế cơng trình đơn vị Vì đề tài “Xử lý nước ngầm với công suất 21600 m 3/ngày đêm” thiết kế đưa vào sử dụng CHƯƠNG 1: NGHIÊN CỨU SỐ LIỆU, LỰA CHỌN SƠ ĐỒ DÂY CHUYỀN CÔNG NGHỆ XỬ LÝ NƯỚC Tính tốn, kiểm tra tiêu thiếu nước ngầm cần xử lý 1.1 Bảng 1.1: Thông số đầu vào cho nhà máy xử lý nước cấp ST T 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 QCVN Thông số Kết 01:2009/BY Yêu cầu T Công suất (m /ngày đêm) Cao độ mặt đất (m) Nhiệt độ (oC) pH Độ oxy hóa (mg/L) Độ mầu (pt - co) Chất rắn lơ lửng (mg/L) Fe tổng (mg/L) Fe II (mg/L) Mn (mg/L) H2S (mg/L) Na+ + K+ (mg/L) Ca2+ (mg/L) Mg2+ (mg/L) NH4+ (mg/L) HCO3- (mg/L) SO42- (mg/L) ClNO2Ecoli (MPN/l) Nhận xét: 21600 36 18 7,2 5,6 12 18 17 0.1 0.4 182,7 50 13 0,6 220 15 11 0,3 190 6,5-8,5 15 15 0,3 Cần xử lý 0,3 250 250 – 300 Cần xử lý Trên sở phân tích mẫu nước ngầm đối chiếu với QCVN 01: 2009/BYT ta thấy nước ngầm khu vực có: - Tổng hàm lượng sắt 18 mg/L lớn nhiều so với tiêu chuẩn (giới hạn tối đa - cho phép 0,3mg/l), cần phải khử sắt Độ pH 7,2 Các chất độc hại khác khơng nhận thấy qua kết phân tích mẫu nước Ngồi phải xử lí ổn định, làm mềm nước,kiềm hoá nước cần thiết Đối chiếu với tiêu chuẩn yêu cầu đặt nước ngầm khu vực cần phải xử lý chất hoà tan Fe khử trùng 1.1.1 Kiểm tra tổng ion dương ion âm [ Na ] + [ K ] + [Ca ] + [ Mg ] + [ NH ] = [ HCO ] + [SO ] + [Cl ] + [ NO ] + [SiO ] + + 2+ + 2+ − • 2− − − 2− Tổng ion dương: [ Na ] + [ K ] + [Ca ] + [ Mg ] + [ NH ] = 182,7 + 50 + 13 + 0,6 = 246,3( mg / L ) + + 2+ + 2+ • Tổng ion âm: [ HCO ] + [SO ] + [Cl ] + [ NO ] + [SiO ] = 220 + 15 + 11 + 0,3 + = 246,3( mg / L) − 2− − − 2− Kết chấp nhận 1.1.2 Tổng hàm lượng muối hòa tan nước nguồn P = + + - + 1,4[Fe2+] + 0,5[HCO3-] + 0,13[SiO32-] (mg/L) Trong đó: + : Tổng hàm lượng ion dương không kể đến Fe2+ + = {[Fetổng] – [Fe2+]} + [Mn2+] + [Na+] + [K+] + [Ca2+] + [Mg2+] + [NH4+] = {18 – 17} + 0,1 + 182,7 + 50 + 13 + 0,6 = 247,4 (mg/L) : Tổng hàm lượng ion âm không kể đến HCO3 SiO32= [SO42-] + [Cl-] + [NO2-] = 15 + 11 + 0,3 = 26,3 (mg/L) Như vậy: P = 247,4 + 26,3 + 1,417 + 0,5220 + 0,130 = 407,5 (mg/L) 1.1.3 Tính độ kiềm tồn phần Kitp = [OH-] + [HCO3-] + [CO32-] (mgđl/L) Do pH = 7,2 < 8,4 nên độ kiềm tạo chủ yếu HCO 3- Khi độ kiềm tồn phần tính sau: 1.1.4 Tính độ cứng tồn phần Độ cứng toàn phần = Độ cứng Ca 2+ Mg 2+ + Độ cứng Độ cứng Cacbonat : 1.1.5 Xác định hàm lượng CO2 tự Từ số liệu đề cho: nhiệt độ t = 18 0C ; pH = 7,2 ; độ muối P = 407,5 mg/L; độ kiềm Kitp = 3,61 mg/L Tra toán đồ Langerlier ta xác định hàm lượng CO tự nước nguồn 18,5 (mg/L) 1.1.6 Kiểm tra nước xử lý nước có phải Clo hóa sơ hay khơng Mục đích Clo hóa sơ : - Oxy hóa sắt mangan hòa tan dạng phức chất hữu Loại trừ rong, rêu, tảo phát triển thành bể Trung hòa lượng amoni dư, diệt vi khuẩn tiết chất nhầy mặt lớp cát lọc Do đặc đặc nước ngầm có hàm lượng chất rắn thấp khơng cần phèn để đơng keo tụ, hóa chất sử dụng bao gồm hóa chất clo hóa sơ Ta phải Clo hóa sơ trường hợp sau : • Trường hợp 1: [ O2] 0,15[ Fe2+ ] (mgO2/L) Ta có : [ O2] = 5,6 0,15[ Fe2+ ] = 5,55 (mgO2/L) Vì vậy, cần phải Clo hóa sơ • Trường hợp 2: Trong nước nguồn có chứa NH3 (ở dạng NH4+) NO2- nên ta phải Clo hóa sơ Liều lượng Clo dùng để Clo hóa sơ tính theo cơng thức: [Cl2] = =6 1.1.7 Xác định tiêu sau làm thoáng a Độ kiềm sau làm thoáng Trong đó: - Ko : Độ kiềm ban đầu nước nguồn, mgđl/L : Hàm lượng sắt nước nguồn, mg/L b Hàm lượng CO2 sau làm thoáng Trong đó: - Hàm lượng khí CO2 tự nước nguồn trước làm thoáng, mg/L - Hàm lượng sắt nước nguồn, mg/L c Độ pH nước sau làm thoáng Từ biểu đồ quan hệ pH, Ki*, CO2* ứng với giá trị biết theo biểu đồ Langlier Ta có: - Ki* = 2,998 (mg/L) CO2* = 45,7 (mg/L) t = 180C P = 407,5 (mg/L) Từ biểu đồ quan hệ pH sau làm thoáng 6,75 d Hàm lượng cặn sau làm thoáng Hàm lượng cặn sau làm thoáng xác định theo cơng thức: [] Trong đó: - Hàm lượng cặn lơ lửng nước nguồn, mg/L Độ màu nước nguồn, Pt-Co e Lượng oxi cần thiết để khử sắt ) 1.1.8 Kiểm tra độ ổn định nước sau làm thoáng Sau làm thoáng, độ pH nước giảm nên nước có khả ổn định, phải kiểm tra độ ổn định nước Độ ổn định nước đặc trưng trị số bão hòa J xác định theo cơng thức (Theo mục 6.202 – Xử lý ổn định nước, TCVN 33-2006/BXD – Tiêu chuẩn thiết kế) Trong đó: pHo: Độ pH nước, xác định máy đo pH, pHo = 7,2 pHs − : Độ pH trạng thái cân bão hòa CaCO nước sau khử Fe2+, − xác định theo công thức sau: (( Trong đó: f 1(t o ) : Hàm số nhiệt độ nước sau khử sắt f 2(Ca 2+ ) − : Hàm số nồng độ ion Ca2+ nước sau khử sắt − Hàm số độ kiềm nước sau khử sắt f 4( P) − : Hàm số tổng hàm lượng muối P nước sau khử sắt − Tra biểu đồ Langlier ta (Đồ thị hình 6.1 – Đồ thị để xác định pH nước bão hòa Canxicacbonat đến trạng thái cân bằng, TCVN 33-2006/BXD – Tiêu chuẩn thiết kế): − − − − t = 18oC = 2,15 [Ca2+] = 50 mg/L => = 2,998 mg/L => ( ) 1,48 P = 407,5mg/L => ( ) 8,836 Nhận thấy trị tuyệt đối J = 0,61 > 0,5, nên sau khử Fe 2+ phải xử lý ổn định nước để đánh giá tác dụng ăn mòn nước kết cấu bê tông cốt thép, phải theo tiêu chuẩn thiết kế bảo vệ chống ăn mòn cho kết cấu xây dựng nhà cơng trình Trong trường hợp nước có tính xâm thực nên cần thêm vôi với liều lượng vôi cần thiết : (Theo mục 6.206 – Xử lý ổn định nước, TCVN 33-2006/BXD – Tiêu chuẩn thiết kế): Trong đó: − − − − ek: Trọng lượng đương lượng vôi (dùng CaO) Chọn ek = 28 Từ số bão hòa | J | = 0,61 b = 0,24 Ki : Độ kiềm nước sau khử sắt Ck: Độ tinh khiết vôi chọn 80% Vậy liều lượng chất kiềm cần thiết 25,18 mg/L Lưu lượng vôi dự trữ cần dùng cho ngày G1 = Q (kg ) 1000 × P Trong đó: - Q công suất trạm xử lý a liều lượng vôi cần thiết đưa vào (mg/l) P = 80% CaO tính theo sản phẩm khơng ngậm nước Lựa chọn dây chuyền xử lý Việc lựa chọn công nghệ xử lý nước cấp phụ thuộc vào chất lượng đặc trưng 1.2 nguồn nước thô Các vấn đề cần đề cập đến thiết kế hệ thống xử lý nước bao gồm chất lượng nước thô, yêu cầu tiêu chuẩn sau xử lý Dựa vào số liệu có, so sánh chất lượng nước thơ nước sau xử lý để định cần xử lý gì, chọn thơng số chất lượng nước đưa kỹ thuật xử lý cụ thể Theo chất lượng nước nguồn có đưa phương án xử lý sau: Để lựa chọn phương pháp hợp lý ta vào trị số độ kiền độ pH nguồn nước sau làm thoáng Để oxi hóa thủy phân mg Fe 2+ tiêu thụ 0,143 - mg O2 đồng thời làm tăng 1,6 mg CO2 độ kiềm giảm 0,036 mg dl/l Độ kiềm sau làm thoáng : Ki = 2,998 mgđl/L Hàm lượng CO2 sau làm thoáng : CO2 = 45,7 mg/L pH sau làm thoáng : pH = 6,75 Do pH < 6,8 nên không áp dụng phương pháp làm thoáng đơn giản (Điều kiện pH > 6,8 độ kiềm > mgđl/l) Lượng CO2 lại sau trừ 80% lượng CO2 : = pH nước sau làm thoáng theo toán đồ Langlier ứng với hàm lượng CO2=9,14 (mg/L), độ kiềm 2,998 mgđl/l xác định 7,46 Vì áp dụng phương pháp làm thoáng giàn mưa So sánh ưu nhược điểm phương án để có lựa chọn xác hơn: So sánh Ưu điểm - - Phương án Hệ số khử khí CO2 thùng quạt gió 90% 95% cao so với giàn mưa Khối lượng cơng trình nhỏ, chiếm diện tích Bể lọc nhanh trọng lực có kết cấu đơn giản Phương án - - Nhược điểm Giàn mưa tạo tiếng ồn hoạt động, khối lượng cơng trình chiếm diện tích lớn - - Giàn mưa: Dễ vận hành Việc trì , bảo dưỡng vệ sinh định kỳ giàn mưa khơng gặp nhiều khó khăn Bể aquazur V có máng chữ V vừa giữ chức phân phối nước vừa có vai trò tạo lớp nước quét bề mặt cát lọc nên tiết kiệm nước hiệu lọc cao Thùng quạt gió vận hành khó giàn mưa, khó cải tạo chất lượng nước đầu vào thay đổi, tốn diện tích vận hành Khi tăng cơng suất phải xây dựng them thùng quạt gió khơng thể cải tạo Bể lọc nhanh trọng lực có kết cấu đơn giản tốc độ lọc lại chậm bể Aquazur V Vậy ta lựa chọn dây chuyền công nghệ để xử lý nước ngầm có số liệu cho Thuyết minh dây chuyền công nghệ : Đầu tiên nước ngầm hút từ giếng khoan nhờ hệ thống máy bơm clo hóa sơ vào cơng trình làm thống Cơng trình làm thống có chức khử CO2, hòa tan oxy khơng khí vào nước để oxy hóa Fe 2+ thành Fe3+, để dễ dàng kết tủa, dễ dàng lắng đọng để khử khỏi nước nâng cao hiệu cơng trình lắng lọc Sau làm thống giàn mưa, nước đưa vào bể trộn đứng, nước hòa trộn với vơi sữa Bể trộn đứng sử dụng để hòa trộn vơi sữa phục vụ trình ổn định nước làm mềm nước Bể trộn đứng bảo đảm giữ cho phần tử vơi trạng thái lơ lửng, làm cho q trình hòa tan vơi triệt để Bể trộn đứng áp dụng với cơng suất xử lý Nước đưa xuống bể lắng tiếp xúc ngang Mục đích cơng trình để phản ứng diễn thu hồi cặn phản ứng đưa bể nén cặn , nước phần tiếp tục đưa sang bể lọc Thời gian lưu nước lắng thường 90 – 120 phút Sau nước đưa qua bể lọc nhanh Tại đây, nước không giữ lại hạt cặn lơ lửng nước có kích thước lớn lỗ rỗng tạo hạt vật liệu lọc mà giữ lại keo sắt, keo hữu gây độ đục, độ màu Bể lọc sử dụng cát thạch anh rửa hệ thống gió nước kết hợp Nước rửa lọc thu đưa vào hệ thống thoát nước Sau lọc, nước đưa sang bể chứa nước Trước sang bể chứa nước nước châm với hóa chất khử trùng Clo để loại trừ vi sinh vật tồn nước ngầm Nước sau phân phối vào mạng lưới sử dụng CHƯƠNG 2: TÍNH TỐN CƠNG TRÌNH ĐƠN VỊ TRONG DÂY CHUYỀN CÔNG NGHỆ XỬ LÝ NƯỚC NGẦM Tính tốn hệ thống làm thống tự nhiên (giàn mưa) 2.1 Vì cơng suất trạm xử lý lớn 21600 m 3/ngàyđêm nên ta chia làm đơn nguyên để xử lý Mỗi đơn ngun có cơng suất 10800 m3/ ngàyđêm • Chức : giàn mưa hay gọi cơng trình làm thống tự nhiên, có làm giàu oxi cho nước khử CO2, H2S nước, nâng giá trị pH nước Giàn mưa cho khả thu lượng oxi hòa tan 55% lượng oxi bão hòa có khả khử 75 – 80% lượng CO2 có nước Nhưng lượng CO2 lại sau làm thống khơng thấp – mg/l Ngồi ra, nước nhận oxi từ khơng khí để • − − − − − − cung cấp oxi cho q trình oxi hóa Fe2+ có nước thành Fe3+ Cấu tạo gồm có: Hệ thống phân phối nước Hệ thống máng phân phối bao gồm Sàn tung nước Sàn đổ vật liệu tiếp xúc Hệ thống thu, khí ngăn nước Sàn ống thu nước Fe 2+ ≤ 25 (mg/L) Áp dụng hàm lượng sắt nguồn Nước sau làm thoáng NH 4+ ≤ (mg/L) pH ≥ 6,8 K i' ≥ đạt tiêu , (mgđl/L), 2.1.1 Xác định kích thước giàn mưa - Lưu lượng nước qua giàn mưa : Q = 10800 m3/ ngàyđêm = 450 m3/h Diện tích bề mặt cần cho giàn mưa là: F = = = 45 (m2) Trong đó: - Q : lưu lượng tính toán, Q = 450 (m3/ h) qm : cường độ phun mưa (10- 15 m3/m2.h) chọn qm= 10 m3/m2.h Chọn kích thước giàn mưa : L B = 8m 6m = 48 (m2) Chia giàn mưa thành ngăn, diện tích tiếp xúc ngăn là: Trong đó: Vậy B = 1,8 + 0,6 + 0,2 = 4,4 m Kich thước bể là: B L = 4,4 (m2) • Tính tốn chụp lọc Thu nước lọc qua sàn bê tơng có gắn chụp lọc nhựa có chi dài, mật độ 50 chiếc/m2 đặt cách đáy bể 1,0 m (để chui vào kiểm tra) Tổng diện tích khe hở chụp lọc lấy 0,6 ÷ 0,8% diện tích cơng tác bể lọc (theo điều 6.114 tiêu chuẩn thiết kế 20 TCN 33-85) Số chụp lọc bể lọc là: N = 50 Fbể = 50 × 26 = 1300 Mỗi chụp lọc có 20 khe hở, khe hở có kích thước l × b = 12 × 0,5 Diện tích khe hở chụp lọc: fchụp lọc = 20 × 12 × 0,5 = 120 (mm2) = 0,00012 m2 Tổng số chụp lọc sử dụng bể là: N = 36 × 36 = 1296 Tổng diện tích khe hở chụp lọc bể: ∑fchụp lọc = 1296 × 0,00012 = 0,156 m2 Nằm khoảng 0,6÷0,8% Theo (mục 3.4.1- Xử Lý Nước Cấp-Ts.Nguyễn Ngọc Dung) Như đảm bảo tổng diện tích khe hở theo quy phạm Tổng số chụp lọc 1m2 sàn đỡ là: Các chụp lọc cần phân bố tồn diện tích sàn bể nhằm phân bố lượng gió rửa lọc thu nước tồn diện tích bể - Theo chiều rộng bể, bố trí 15 chụp lọc ngăn, khoảng cách chụp - lọc : a1= 1,8/15 = 0,12m Theo chiều rộng bể, bố trí 43 chụp lọc ngăn, khoảng cách chụp lọc : a1= 6/43 = 0,14m • Hệ thống phân phối nước vào bể lọc Ta sử dụng máng để phân phối nước vào bể lọc, kích thước máng B*H = 0,8 *1,5 (m) với vận tốc máng v = 0,6 (m/s), đầu bể lọc có cửa phân phối nước vào có kích thước 30 * 30 (cm) Cửa thu nước vào máng V : Trong đó: - vc vận tốc nước chảy qua lỗ, lấy vc = 1,2 (m/s) qc lưu lượng nước chảy qua lỗ: Kích thước lỗ chọn là: b* h = 0,1*0,16 (m) • Tính tốn máng chữ V Tiết diện nước qua máng chữ V : Trong đó: - qm lưu lượng nước chảy máng, qm = qc = 0,02(m3/s) vm vận tốc nước chảy máng vm = 0,6 m/s Máng V với góc nghiêng hợp với phương đứng 45 o ta đính kích thước máng sau: b = 0,1 m, h= 0,6 m Tính tốn lỗ phân phối nước máng V: Chọn đường kính lỗ d = 20mm, vận tốc nước chảy qua lỗ v = 1,2 (m/s) Tiết diện lỗ là: f = 0,314.10-3 (m2) Tổng tiết diện lỗ là: F = q/V = 0,02/1,2= 0,016 (m2) Tổng số lỗ máng là: Khoảng cách lỗ là: a = 6000/51= 118 (mm) Tính tốn hệ thống phân phối nước rửa lọc Quy trình rửa lọc: sục gió với cường độ 12 l/s – m vòng phút Tiếp theo • - sục gió với cường độ 18 (l/s.m 2) đồng thời với cường độ nước 3(l/s.m 2) vòng phút Cuối ngừng sục khí, rửa nước túy với cường độ (l/sm 2) vòng phút Trong q trình rửa lọc có lượng nước qt bề mặt lớp liệu lọc với cường độ (l/s/m2) Máng thu nước rửa lọc máng chạy dọc theo chiều dài bể, nằm bể chia bể thành ngăn Máng có kich thước hình chữ nhật, chiều cao máng tính sau: Hm = Ll +h Trong đó: Ll chiều dày lớp vật liệu lọc, Ll = 1,5 m h khoảng cách từ bề mặt lớp vật liệu lọc đến mép máng thu (m) h = Le + 0,25 = 1,5 0,3 + 0,25 = 0,7 (m) Hm = 1,5 + 0,7 = 2,2m Thiết kế máng có độ dốc i = 1% hầm thu nước cuối bể Do chiều cao máng cuối bể là: Thiết kế chiều dày đáy máng : 0,1 m • Tính tốn đường ống dẫn nước rửa lọc - Đường kính ống dẫn nước rửa lọc : Trong : - qr lưu lượng nước rửa lọc bể vr vận tốc nước chảy ống, chọn vr = 1,8m/s Dn = 350 mm • Tính tốn đường ống dẫn gió rửa lọc : - Cường độ rửa gió túy :Wg = 18 (l/s-m2) - Vận tốc gió ống dẫn : vg =15 – 20 (m/s), chọn vg = 18 m/s - Lưu lượng gió cấp cho bể : - - Đường kính ống dẫn gió : Chọn đường kính ống dẫn gió Dg = 200 mm • Đường kính ống xả nước rửa lọc : Ống xả nước rửa lọc nối từ mương thu nước rửa bể xuống mương thu nước rửa lọc chung Đường kính ống thu nước rửa lọc : Trong : - tổng lượng nước xả rửa lọc (bao gồm lượng nước rửa túy lượng nước dùng để quét bề mặt lớp vật liệu lọc) vx vận tốc nước ống xả , vx = 1,8 m/s (TCXDVN 33-2006) Chọn đường kính ống thu nước rửa lọc : Dx= 400 mm • Tính tốn chiều cao xây dựng bể lọc - Chiều cao xây dựng bể lọc: HXD = h1 + h2 + h3 + h4 + h5 + h6 (m) (Công thức 4-54 Xử lý nước cấp – TS.Nguyễn Ngọc Dung) Trong đó: + h1 : chiều cao từ chụp lọc đến đáy bể, h1 = 1,0(m) + h2 : chiều dày sàn đỡ chụp lọc, h2 = 0,1 + h3 : chiều dày lớp vật sỏi đỡ, h = 0,3 (m) (bảng 4-7 Xử lý nước cấp – TS.Nguyễn Ngọc Dung) + h4 : chiều dày lớp vật liệu lọc, h4 = 1,5(m) + h5 : chiều cao lớp nước mặt vật liệu lọc, h5 = 1,5 (m) + h6 : chiều cao bảo vệ bể, h6= 0,5 (m) ⇒ HXD =1,0 + 0,1 + 0,3 + 1,5 + 1,5 + 0,5 = 4,9 (m) Bảng 2.7 Các thông số thiết kế bể lọc nhanh aquazur-V Thông số STT Ký hiệu Số lượng Đơn vị Số đơn nguyên N Chiều rộng bể, B B 4,4 m Chiều dài bể, L L m Chiều cao bể, HXD HXD 4,9 m Ống dẫn nước rửa lọc Dr 350 mm Ống dẫn gió Dg 200 mm Số máng bể n Chiều dài máng Lm m Chiều rộng máng Bm 0,6 m 10 Chiều sâu máng Hm 2,2 m 2.3.3 Tính tốn sân phơi vật liệu lọc Diện tích sân phơi cát phải đảm bảo phơi chứa 10% toàn lượng cát có bể lọc (đối với bể lọc nhanh có chiều dày 0,1m) Thể tích vật liệu lọc bể: - Lượng cát phơi cần tính toán : - Thiết kế sân phơi cát lọc với chiều cao phơi : hp = 0,1m Diện tích sân phơi : Thiết kế sân phơi có kích thước sân : a b = 13,2 8,8 (m) - 2.1 Tính tốn khử trùng nước Tính tốn lưu lượng Clo khử trùng Chọn phương pháp khử trùng clo lỏng Lượng clo dùng cho trạm xử lý h xác định theo công thức: Qcl = Q × LCl (kg / h) 1000 × 24 Trong đó: - Q cơng suất trạm xử lý, Q= 21600(m3/ngđ) Lclo: liều lượng clo sử dụng (g/m3) Lclo = Lclo vào + Lclo sơ + Lclo dư (g/m3) Lclo vào clo châm vào nước sau lắng, lọc Chọn L clo = 0.8 (mg/l) theo TCXDVN 33:2006 Lclo sơ lượng clo dùng để clo hóa sơ Lclo sb = mg/l Lclo dư lượng clo dự tối thiểu nước Lclo dư = 0,3 mg/l Lclo = 0,8 + + 0,3 = 1,1 (mg/l) = 1,1 (g/m3) Lưu lượng nước tính tốn cho Clorator làm việc 0,6 (m3/kg Cl) Lưu lượng nước cấp cho trạm Clo: Q=0,6Qcl = 0,60,99 = 0,59 (m3/h)=0,00016(m3/s) Vận tốc nước chảy ống v= 0,6 m/s Đường kính ống dẫn nước là: Chọn đường ống có D = 20mm Lượng clo dùng 30 ngày là: Qthcl = Qcl24 =0,992430 =712,8 (kg/tháng) Clo lỏng có trọng lượng thể tích 1,4 (kg/l) nên tổng lượng dung dịch clo lỏng là: 2.4 Tính tốn bể chứa nước Wchứa = Wđiều hòaBC + Wchữa cháy + Wdùng cho chạm xử lý = 3240 + 0,486 + 2160 = 5400,5 (m3) Trong đó: Wđiều hòaBC = 15%.Q =0,15.21600 = 3240 (m3) − Wchữa cháy: Dung tích dự trữ cấp nước cho chữa cháy (trong 3h liên tục) Wchữa cháy = 10,8.n.qcc = 10,8.3 0,015 = 0,486 (m3) Trong đó: • • n: Số đám cháy xảy đồng thời, lấy n = qcc: Tiêu chuẩn cấp nước chữa cháy, lấy qcc = 15 l/s − Wdùng cho chạm xử lý: Lượng nước dùng cho trạm xử lý để rửa bể lọc, cọ rửa cơng trình xử lý, cấp nước sinh hoạt cho nội trạm Theo TCXD 33: 2006 lấy từ – 10% Q ngày tùy thuộc vào công suất trạm xử lý chất lượng nguồn nước thô Wdùng cho chạm xử lý = 10%.Q = 0,1.21600 = 2160 (m3) Chiều cao hữu ích bể 4,5m, chiều cao bảo vệ 0,5m Tiết diện ngang bể chứa nước sạch: Chia làm đơn ngun kích thước bể 16,5 x 16,5 x 5m Bể nửa chìm nửa chiều sâu đất không nên vượt 5m chọn chiều sâu mặt đất 3,1m Trên nắp bể có trồng lớp cỏ có lớp đất dày 20cm để chống nóng cho bể chứa Trong bể chứa có đặt vách ngăn để nước chảy theo hình ziczac, vách ngăn cách 10m để clo phản ứng với nước hồn tồn 2.5 Các cơng trình tuần hoàn nước rửa lọc Nước rửa lọc lượng nước lớn có chứa hàm lượng cặn lớn, để sử dụng lại nguồn nước rửa lọc tránh lãng phí nguồn nước Ta thiết kế cơng trình tuần hồn nước rửa lọc Các cơng trình hệ thống tuần hoàn nước rửa lọc bao gồm: bể điều hòa lượng nước xả rửa lọc, máy bơm chìm đặt bể điều hòa, bể lắng đứng 2.5.1 Tính tốn bể điều hòa bơm tuần hồn rửa lọc 2.5.1.1 Lưu lượng tuần hoàn Để đảm bảo bơm tuần hồn làm việc gián đoạn, khơng ảnh hưởng đến chế độ thuỷ lực cơng trình xử lý, tăng giảm lưu lượng mức quy định q th phải nằm khoảng (Theo Xử lý nước cấp sinh hoạt công nghiệp, Trịnh Xuân Lai, 2003, trang 498) W 24 < qth< 5%Qtrạm Có 5%Qtrạm =5%.900 = 45(m3/h) Trong đó: − − W: Lượng nước rửa lọc ngày Qtrạm: Công suất trạm xử lý nước, Qtrạm = 900 m3/h Khi rửa gió trước nước sau, cường độ nước 12 l/s rửa phút Với F diện tích bể lọc, F = 26 m2 Theo ta có chu kỳ rửa lọc ngày rửa bể nên lưu lượng nước rửa ngày: W = 1,44.26.6 = 224,64 (m3) Vậy chọn lưu lượng nước tuần hoàn qth = 10m3/h 2.8.1.2 Thể tích bể điều hòa lưu lượng nước rửa Thể tích bể điều hồ nước rửa tính theo cơng thức: (Theo Xử lý nước cấp sinh hoạt công nghiệp, Trịnh Xuân Lai, 2003, trang 499) V = n.Vr1 bể − n qth.t = 6.1,44.26 − 6.10.1 = 164,64 (m3) Trong đó: − − t: Thời gian hai lần rửa bể nhau, t = n: Số bể lọc Aquazur V, n = Thiết kế bể vuông cao h = m, kích thước bể mặt a x a = 6,5 x 6,5 m 2.8.2 Tính tốn bể lắng đứng xử lý nước sau lọc Ta tính toán lắng cặn keo tụ bể lắng đứng Diện tích bể lắng đứng tính theo cơng thức (Theo Cấp nước sinh hoạt công nghiệp, Trịnh Xuân Lai, 2003, trang 169) Trong đó: − − Q: Lưu lượng nước đến bể lắng từ bể điều hoà, Q = qth = 10 m3/h ≈ 0,003m3/s uo: Tốc độ lắng cặn, lấy u0 = 0,0020 (m/s) (khi số liệu lấy từ 0,0022-0,0007 m/s) − : Hệ số dự phòng kể đến việc phân phối nước khơng toàn mặt cắt ngang bể Lấy tỷ số đường kính chiều cao vùng lắng D/H = = 1,75 Do xây dựng bể lắng đứng kết hợp ngăn phản ứng xoáy hình trụ đặt nên đường kính bể (Theo Cấp nước sinh hoạt công nghiệp, Trịnh Xuân Lai, 2003, trang 170) Trong đó: − − F: Diện tích vùng lắng F = 2,625 m2 f: Diện tích bề mặt ngăn phản ứng − − H: chiều sâu vùng lắng nước, H = m (H = – m) t: Thời gian lưu nước bể, lấy t = 15 phút (Theo tiêu chuẩn 15 – 20 phút) Đạt yêu cầu Phần đáy thu cặn bể lắng hình cơn, góc hình so với phương nằm ngang lấy =600 Chiều cao phần hình chọn m Vậy thiết kế bể lắng đứng (1 bể làm việc, bể dự phòng) có ngăn phản ứng xốy hình trụ có D = 2,1 m, H = m gồm đường ống dẫn nước đến từ bể điều hòa đường ống, dẫn cặn sân phơi bùn đưa nước sau lọc quay trở lại trước bể trộn Sân phơi bùn Số lượng bùn khơ tích lại bể lắng sau 30 ngày (Theo Xử lý nước cấp sinh hoạt, công nghiệp, Trịnh Xuân Lai, 2003, trang 495): Trong đó: − − − − G : Trọng lượng cặn khô (kg) Q : Lượng nước xử l (m3/ngày), Q = 21600 m3/ngày đêm C1 : Hàm lượng cặn nước khỏi bể lắng, C1 = 10 g/m3 C2 : Hàm lượng cặn nước vào bể lắng, C2 = 46,89 g/m3 Thể tích bùn khơ 30 ngày là: Trong đó: γ − : Tỷ trọng bùn , γ = 1, tấn/m3 Trọng lượng dung dịch cặn xả 30 ngày là: Trong đó: − nc : Nồng độ cặn, nc = 0,4% Thể tích bùn lỗng xả 30 ngày: Diện tích sân phơi bùn: Trong đó: − Hb: Chiều cao bùn Hb = 0,5 m Lấy chiều cao dự trữ hdự trữ = 0,25 m, chiều dày lớp sỏi đáy hđáy = 0,4 m, chiều cao sân phơi Hsân = 0,5 + 0,25 + 0,4 = 1,15 m Chia sân phơi bùn làm ô Mỗi có kích thước là: B x L = 17 x m Các cơng trình phụ trợ Các cơng trình phụ trợ trạm xử lý: phòng thí nghiệm, xưởng sửa chữa, nhà sinh hoạt công cộng, xác định theo bảng 6.28 TCXD 33: 2006 STT 10 11 12 13 14 2.6 Tên cơng trình Phòng thí nghiệm hóa Phòng trực ca Khu hành chính, hội trường Xưởng sửa chữa Xưởng khí đường ống Phòng bảo vệ cổng tường rào Nhà để xe Ga ô tô Khu hành Hội trường Trạm điện Trạm bơm cấp II, bơm nước khí Trạm bơm nước rửa lọc Trạm bơm bùn Bố trí cao độ cơng trình Diện tích (m2) 40 25 160 15 30 16 40 50 100 60 36 288 71,5 40 Các cơng trình trạm xử lý nước bố trí theo nguyên tắc tự chảy Tổn thất áp lực lấy sơ sau: Khi thiết kế cao độ cơng trình phải đảm bảo chiều cao mực nước tối thiểu từ cơng trình phải chiều cao mực nước tối đa cơng trình phía sau Tính tốn sơ cao trình cơng nghệ dựa vào tổn thất áp lực (Theo mục 6.355 – Bố trí cao độ cơng trình, TCXD 33:2006/BXD – Tiêu chuẩn thiết kế) Tổng thất áp lực cơng trình đơn vị xử lý nước: − Tổn thất bể trộn: 0,1 – 0,2 m, lấy h = 0,15 m − Tổn thất bể lắng: 0,4 – 0,6 m, lấy h = 0,5 m − Tổn thất qua bể lọc Aquazur V: h = 2,5 m Tổn thất áp lực đường ống nối − − − − Tổn thất từ bể trộn đến bể lắng: 0,3 – 0,4 m, lấy h = 0,3 m Tổn thất từ bể bể lắng đến bể lọc: 0,5 – m, lấy h = 0,5 m Tổn thất từ bể lọc đến bể chứa: 0,5 – m, lấy h = m Cốt mặt đất vị trí xây dựng trạm xử lý : hmđ = 36,0 m 3.3.1 Cao trình bể lọc Aquazur V Cốt mực nước cao bể lọc: Trong đó: − − − : Cốt mặt đất 36 m hxd: Chiều cao xây dựng bể lọc hxd = 4,9 m hbv: Chiều cao bảo vệ hbv = 0,5 m Cốt mặt bể lọc: Trong đó: − − : Cốt mực nước cao bể lọc hbv: Chiều cao bảo vệ bể lọc hbv = 0,5 m Cao trình đáy bể lọc: ∇ blday = ∇ md = 36 (m) 3.3.2 Cao trình bể chứa nước sạch: Cốt mực nước cao bể chứa nước sạch: bl bl −bc ∇bc − hbl n = ∇n − h = 40,4 – – 2,5 = 36,9 (m) Trong đó: − ∇bln ∇ bln : Cốt mực nước cao bể lọc, = 40,4 m bl −bc h h : Tổn thất từ bể lọc sang bể chứa, =1m bl bl h h : Tổn thất bể lọc, = 2,5 m bl −bc − − Cốt mặt bể chứa: bc ∇bc mat = ∇ n + hbv = 36,9 + 0,5 = 37,4 (m) Cao trình đáy bể chứa: bc ∇bc day = ∇ mat − ( hn + hbv ) = 37,4 – (4,5 + 0,5) = 32,4(m) Trong đó: − − hbv: Chiều cao bảo vệ hbv = 0,5 m hn: Chiều cao mực nước bể chứa nước hn = 4,5 m 3.3.3 Bể lắng ngang Mực nước cao bể lắng ngang ∇blang ∇bln + hl −lang hblang n = + = 40,4 + 0,5 + 0,5 = 41,4 (m) Trong đó: − ∇bln : Cốt mực nước cao bể lọc ∇bln = 40,4 m h hl −lang : Tổn thất áp lực từ bể lắng sang bể lọc = 0,5 m blang blang h h : Tổn thất áp lực bể lắng = 0,5 m l −lang − − Cao trình mặt bể lắng ngang: ∇blang mat Trong đó: = ∇blang n + h bv = 41,4 + 0,5 = 41,9 (m) hbv: Chiều cao bảo vệ bể lắng ngang, hbv = 0,5 m ∇blang ∇blang n n − : Mực nước cao bể lắng, = 41,4 m − Cao trình đáy bể lắng ngang: blang ∇blang day = ∇ mat − H xd = 41,9 – 4,06 = 37,84 (m) Trong đó: − Hxd: Chiều cao xây dựng bể lắng ngang Hxd = 4,06 m 3.3.4 Bể trộn khí Mực nước cao bể trộn ∇btron ∇blang + htron −lang hbtron n n = + = 41,4 + 0,3 + 0,15 = 41,85 (m) Trong đó: − − − ∇blang n h h : Cốt mực nước cao bể lắng ∇blang n lang −tron : Tổn thất áp lực từ bể trộn sang bể lắng h = 41,4 m tron −lang = 0,3 m tron : Tổn thất áp lực bể trộn htron = 0,15 m Cao trình mặt bể trộn: ∇blang mat = ∇btron n + hbv = 41,85 + 0,3 = 42,15 (m) Trong đó: − hbv: Chiều cao bảo vệ bể trộn: hbv = 0,3 m Cao trình đáy bể trộn: blang ∇blang day = ∇ mat − H xd = 42,15 – 2,2 = 39,95 (m) Trong đó: − Hxd: Chiều cao xây dựng bể trộn Hxd = 2,2 m 3.3.5 Sân phơi bùn Cao trình mặt sân phơi bùn hm = 36 m Cao trình đáy sân phơi bùn = 36 – Hb = 36 – 1,15 = 34,85 (m) Bể điều hòa nước rửa lọc Bảng 3: Các cao trình bố trí cơng trình đơn vị xử lý nước Cơng trình Cốt mực nước cao 41,85 41,4 40,4 36,9 Cao trình mặt cơng trình 42,15 41,9 40,9 37,4 Bể trộn khí Bể lắng ngang Bể lọc Aquazur V Bể chứa nước Giàn mưa Sân phơi bùn 36 Bể điều hoà rửa lọc Bể nén bùn Cốt mặt đất xây dựng nhà máy xử lý hmb = 36 m Cao trình đáy cơng trình 39,95 37,7 36 32,9 34,85