ĐỒ ÁN CÔNG NGHỆ MÔI TRƯỜNG – XỬ LÝ NƯỚC CẤP

ĐỒ ÁN CÔNG NGHỆ MÔI TRƯỜNG – XỬ LÝ NƯỚC CẤP ĐỒ ÁN CÔNG NGHỆ MÔI TRƯỜNG XỬ LÝ NƯỚC CẤP GVHD:Mai Quang Tuấn SVTH: Nguyễn Thị Hồng Mai ĐỒ ÁN CÔNG NGHỆ MÔI TRƯỜNG – XỬ LÝ NƯỚC CẤP CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀ NƯỚC CẤP VÀ CÁC BIỆN PHÁP XỬ LÝ NƯỚC MẶT 1.1.TỔNG QUAN VỀ CHẤT LƯỢNG NƯỚC 1.1.1 Tính chất lý học nước  Nhiệt độ Nhiệt độ nước có ảnh hưởng trực tiếp đến q trình xử lí nước Sự thay đổi nhiệt độ nước phụ thuộc vào loại nguồn nước Nhiệt độ nguồn nước mặt dao động lớn (từ  400C) phụ thuộc vào thời tiết độ sâu nguồn nước  Hàm lượng cặn không tan Được xác định cách lọc đơn vị thể tích nước nguồn qua giấy lọc, đem sấy khô nhiệt độ (105  1100oC) Hàm lượng cặn tiêu để chọn biện pháp xử lí nguồn nước mặt Hàm lượng cặn nước nguồn cao việc xử lí tốn phức tạp  Độ màu nước Đơn vị đo độ màu thường dùng Platin – Coban Nước thiên nhiên thường có độ mầu thấp 200PtCo Độ màu biểu kiến nước thường chất lơ lửng nước tạo dễ dàng loại bỏ phương pháp lọc Trong đó, để loại bỏ màu thực nước (do chất hòa tan tạo nên) phải dùng biện pháp hóa lý kết hợp  Mùi vị nước Nước có mùi nước có chất khí, muối khống hồ tan, hợp chất hữu vi trùng, nước thải công nghiệp chảy vào, hố chất hồ tan,…Nước có mùi bùn, mùi mốc, mùi tanh, mùi cỏ lá, mùi clo, mùi phenol, … Vị mặn, vị chua, vị chát, vị đắng, … Độ đục thường đo máy so màu quang học dự sở thay đổi cường độ ánh sáng qua lớp nước mẫu Đơn vị đo độ đục xác định theo phương pháp Là NTU (Nepheometric Turbidity Unit) 1NTU tương ứng 0.58 mg foomazin lít nước  Độ dẫn điện GVHD:Mai Quang Tuấn SVTH: Nguyễn Thị Hồng Mai ĐỒ ÁN CÔNG NGHỆ MÔI TRƯỜNG – XỬ LÝ NƯỚC CẤP Nước có độ dẫn điện Nước tinh khiết 20oC có độ dẫn điện 4.2 µS/m (tương ứng điện trở 23.8 mΩ/cm Độ dẫn điện nước tăng theo hàm lượng chất khống hịa tan nước dao động theo nhiệt độ 1.1.2 Tính chất hóa học nước  Độ pH PH số đặc trưng cho nồng độ ion H+ có dung dịch, thường dùng để biểu thị tính axit tính kiềm nước Khi pH =7 nước có tính trung tính pH 7 nước co tính kiềm Độ pH nước có liên quan đến diện số kim loại khí hịa tan nước Ở độ pH 0,5 mg/l, nước có mùi khó chịu, làm vàng quần áo giặt, làm hư hỏng sản phẩm ngành dệt, giấy, phim ảnh, đồ hộp làm giảm tiết diện vận chuyển nước đường ống  Hàm lượng mangan Mangan thường gặp nước nguồn dạng mangan (II), với hàm lượng nhỏ sắt nhiều Tuy với hàm lượng mangan > 0,05 mg/l gây tác hại cho việc sử dụng vận chuyển nước sắt Công nghệ khử mangan thường kết hợp với khử sắt nước  Nhôm Vào mùa mưa, nững vùng đất phèn, đát điều kiện khử không co oxy, nên chất Fe2O3 Jarosite tác dộng qua lại, lấy oxy tạo thành sắt , nhơm, sunfat hịa tan nước Do đó, nước mặt vung náy thường rấ chua, pH = GVHD:Mai Quang Tuấn SVTH: Nguyễn Thị Hồng Mai ĐỒ ÁN CƠNG NGHỆ MƠI TRƯỜNG – XỬ LÝ NƯỚC CẤP 2.5÷4.5, sắt tồn chủ yếu Fe2+ (có dến 300 mg/l), nhơm hịa tan dạng ion Al3+ ( từ ÷ 70mg/l) Khi chứa niều nhơm hào tan nước thường có màu xanh vị chua Nhơm có đọc tính sức khỏe người Khi uống nước co chứa hàm lượng nhơm cao gây t\ra bênh não Alzheimer  Các chất khí hồ tan Các chất khí hồ O2, CO2, H2S nước thiên nhiên dao động lớn Khí H2S sản phẩm q trình phân huỷ chất hữu cơ, phân rác Khi nước có H2S làm nước có mùi trứng thối khó chịu ăn mịn kim loại Hàm lượng O2 hồ tan nước phụ thuộc vào nhiệt độ, áp suất, đặc tính nguồn nước Nước ngầm có hàm lượng oxy hồ tan thấp khơng có, phản ứng oxy hố khử xảy lịng đất tiêu hao hết oxy Khí CO2 hồ tan đóng vai trị định ổn định nước thiên nhiên Trong kỹ thuật xử lý nước, ổn định nước có vai trị quan trọng Việc đánh giá độ ổn định ổn định nước thực cách xác định hàm lượng CO2 cân CO2 tự Lượng CO2 cân lượng CO2 lượng ion HCO­3 tồn nước Nếu nước có lượng CO2 hồ tan vượt lượng CO2 cân bằng, nước ổn định gây ăn mịn bêtơng 1.1.3 Các tiêu vi sinh Trong nước thiên nhiên có nhiều vi trùng, rong tảo đơn bào Chúng xâm nhập vào nước từ môi trường xung quanh sống phát triển nước Trong có số sinh vật gây bệnh cần phải loại bỏ khỏi nươc trước sử dụng Trong thực tế xác định tất loại sinh vật gây bệnh qua đường nước phức tạp tốn thời gian Mục đích việc kiểm tra vệ sinh nước xác định mức độ an toàn nước sức khỏe người Do dùng vài vi sinh thị ô nhiễm phân để đánh giá ô niễm từ rác, phân người động vật Có nhóm vi sinh thị nhiễm phân:  Nhóm Coliform đặc trưng Escherichia Coli ( E.coli)  Nhóm Streptococci đặc trưng Streptococcus faecalis  Nhóm Clostridia khử sunfit đặc trưng Clostridum perfringents GVHD:Mai Quang Tuấn SVTH: Nguyễn Thị Hồng Mai ĐỒ ÁN CÔNG NGHỆ MÔI TRƯỜNG – XỬ LÝ NƯỚC CẤP Đây nhóm vi khuẩn thường xuyên có mặt phân người Trong E.Coli loại trực khuẩn đường ruột, có thời gian bảo tồn nước gần giống vi sinh vật gây bệnh khác Sự có mặt E.Coli chứng tỏ nguồn nước bị nhiễm bẩn phân rác có khả tồn loại vi trùng gây bệnh khác 1.2 CHẤT LƯỢNG NƯỚC CẤP CHO ĂN UỐNG VÀ SINH HOẠT Theo tiêu chuẩn QCVN 01:2009/BYT “ Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia chất lượng ăn uống” phải đạt chi tiêu lí hóa học vi trùng sau: Bảng 3.1: Chất lượng nước cấp cho sinh hoạt ăn uống TT Tên tiêu Đơn vị tính Giới hạn tối đa Độ đục NTU 2 Độ sắc TCU 15 Mùi vị Không có mùi, vị lạ Độ pH 6,5 ­ 8,5 Độ cứng mg/l 300 Độ Ơxy hố KMnO4 mg/l Sunfua Hydro mg/l 0,05 Clorua mg/l 250 Nitrat mg/l 50 10 Nitrit mg/l 11 Sulfat mg/l 250 12 Antimon mg/l 0.005 13 Florua mg/l 1,5 14 Bari mg/l 0.7 15 Amoni mg/l 16 Natri mg/l 200 17 Sắt mg/l 0,3 18 Mangan mg/l 0.3 19 Đồng mg/l 20 Kẽm mg/l 21 Nhôm mg/l 0,2 GVHD:Mai Quang Tuấn SVTH: Nguyễn Thị Hồng Mai ĐỒ ÁN CÔNG NGHỆ MÔI TRƯỜNG – XỬ LÝ NƯỚC CẤP 22 Chì mg/l 0,01 23 Asen mg/l 0,01 24 Cadmi mg/l 0,003 25 Thuỷ ngân mg/l 0,001 26 Crôm mg/l 0,05 27 Xianua mg/l 0,07 28 Borat Axít boric mg/l 0.3 1.3 TỔNG QUAN VỀ CÁC PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ NƯỚC 1.3.1 Phương pháp hóa lý  Q trình keo Trong nước sơng suối, hồ ao, thường chứa hạt cặn có nguồn gốc thành phần kích thước khác Đối với loại cặn dùng biện pháp xử lý học cơng nghệ xử lý nước lắng lọc loại bỏ cặn có kích thước lớn 10­4mm Cũn cỏc hạt cú kớch thước nhỏ 10­4mm tự lắng mà tồn trạng thái lơ lửng Muốn loại bỏ hạt cặn lơ lửng phải dùng biện pháp lí học kết hợp với biện pháp hoá học, tức cho vào nước cần xử lí chất phản ứng để tạo hạt keo có khả kết lại với dính kết hạt cặn lơ lửng có nước, taọ thành bơng cặn lớn có trọng lượng đáng kể Để thực trỡnh keo tụ người ta cho vào nước chất phản ứng thích hợp : phèn nhơm Al2(SO4)3; phốn sắt FeSO4 FeCl3 Các loại phèn đưa vào nước dạng dung dịch hoà tan Trường hợp độ kiềm tự nhiên nước thấp, khơng đủ để trung hồ ion H+ thỡ cần phải kiềm hoỏ nước Chất dùng để kiềm hố thơng dụng vơi CaO Một số trường hợp khỏc cú thể dựng Na2CO3 xút NaOH Thông thường phèn nhôm đạt hiệu keo tụ cao nước có pH = 5.57.5 Một số nhân tố ảnh hưởng đến trình keo tụ như: thành phần ion có nước, hợp chất hữu cơ, liều lượng phèn, điều kiện khuấy trộn, môi trường phản ứng, nhiệt độ…  Hấp phụ GVHD:Mai Quang Tuấn SVTH: Nguyễn Thị Hồng Mai ĐỒ ÁN CÔNG NGHỆ MÔI TRƯỜNG – XỬ LÝ NƯỚC CẤP Hấp phụ trình tập trung chất lên bề mặt phân chia pha gọi la hấp phụ bề mặt Khi phân tử chất bị hấp phụ sâu lòng chất hấp phụ, người ta gọi trình hấp phụ Trong trình hấp phụ có tỏa nhiệt lượng gọi nhiệp hấp phụ Bề mặt lớn tức lòa độ xốp chất hấp phụ cao nhiệt hấp phụ tỏa cang lớn Bản chất trình hấp phụ: hấp phụ chất hòa tan kết chuyển phân tử chất có từ nước vào bề mặt chất hấp phụ tác dụng trường bề mặt Trường lực bề mặt gồm có: + Hydrat hóa phân tử chất tan, tức tacvs dụng tương hỗ phân tử chất rắn hòa tan với phân tử nước + Tác dụng tương hỗ phân tử chất rắn bị hấp phụ loại phân tử bề mặt chất rắn Các phương pháp hấp phụ:  Hấp phụ vật lí  Hấp phụ hóa học 1.3.2 Biện pháp hóa học  Khử trùng Ngồi tạp chất hữu vô cơ, nước thiên nhiên chứa nhiều vi sinh vật, vi khuẩn loại vi trùng gây bênh tả, lỵ , thương hàn mà trình xử lý học loại trừ Để ngăn ngừa bệnh dịch, nước cấp cho sinh hoạt phải diệt trùng Với hệ thống cấp nước công nghiệp cần phải diệt trùng để ngăn ngừa kết bám vi sinh vật lê thành ống dẫn nước thiết bị làm lạnh, làm giảm khả truyền nhiệt đồng thời làm tăng tổn thất thủy lực hệ thống Các trình khử trùng:  Khử trùng phương pháp hóa học  Khử trùng Clo hợp Clo Clo chất oxi hóa mạnh dạng Khi Clo tác dụng với nước tạo thành axit hypoclorit (HOCl) có tác dụng diệt trùng mạnh Khi cho Clo vào nước, chất diệt trùng khuếch tán xuyên qua vỏ tế bào vi sinh vaatjvaf gây phản ứng với men bên tế bào, làm phá hoại trình trao đổi chất dẫn đến vi sinh vật bị tiêu diệt GVHD:Mai Quang Tuấn SVTH: Nguyễn Thị Hồng Mai ĐỒ ÁN CÔNG NGHỆ MÔI TRƯỜNG – XỬ LÝ NƯỚC CẤP Khi cho Clo vào nước, phản ứng diễn sau: Cl2 + H2O ­> HOCl + HCl Hoặc dạng phương trình phân li: Cl2 + H2O ­> H+ + OCl­ + Cl­ Khi sử dụng Clorua vôi, phản ứng diễn nư sau: Ca(OCl)2 + H2O ­> CaO + 2HOCl + ­ 2HOCl ­> 2H + 22OCl pH nước cang cao, hiệu khử trùng Clo cang giảm  Khử trùng Clo amơniac Khi khử trùng Clo, mà nước có chứa pheenol, để ngăn chặn mùi Clophenol, phải đặt thiết bị khí amoniac vào nước Amoniac phải bảo quản bình thùng đặt kho tiêu thụ Thiết bị amoniac hóa bố trí buồng riêng, cách li với buồng định liều lượng Clo phải trang bị gới hóa để di chuyển bình thùng  Dùng ơzơn để khử trùng Ơzơn chất khí có màu ánh tím hòa tan nước độc hại người Ở nước, ôzôn phân hủy nhanh thành ỗi phân tử ngun tử Ơzơn có tính hoạt hóa mạnh hơm Clo, nên khả diệt trùng mạnh Clo nhiều lần Lượng ozon cần thiết cho vào nước không lớn Thời gian tiếp xúc ngắn (5 phút), khơng gây mùi khó chịu cho nước kể nước có phenol  Khử trùng nước tia tử ngoại Tia tử ngoại hay gọi tia cực tím, tia có bước sóng ngắn có tác dụng diệt trùng mạnh Dùng đèn xạ tử ngoại, đặt dòng chảy nước Các tia cực tím phát tác dụng lên phân tử protit tế bào vi sinh vật, phá vỡ cấu trúc khả trao đỏi chất, chúng bị tiêu diệt Hiệu khử trùng chit đạt triệt để nước không co chất hữu cặn lơ lửng Các phương pháp khử trùng khác  Khử trùng siêu âm GVHD:Mai Quang Tuấn SVTH: Nguyễn Thị Hồng Mai ĐỒ ÁN CÔNG NGHỆ MÔI TRƯỜNG – XỬ LÝ NƯỚC CẤP Dùng dòng siêu âm với cường độ tác dụng lớn khoảng thời gian nhỏ phút, tiêu diệt tồn vi sinh vật co nước  Khử trùng phương pháp nhiệt Dây phương pháp cổ truyền Đun sôi nước nhiệt độ 100oC tiêu diêu phần lớn vi khuẩn có nước Chỉ trừ nhóm vi khuẩn gặp nhiệt độ cao chuyển sang dạng bào tử vững Tuy nhiên, nhóm vi khuẩn chiếm tỉ lệ nhỏ Phương pháp đung sôi nước đơn giản, tốn nhiên liệu cồng kềnh, nên dùng quy mơ gian đình  Khử trùng Ion bạc Ion bac thể tiêu diệt phần lớn vi trùng có nước Với hàm lượng 2­10ion g/l có tác dụng diệt trùng Tuy nhiên, hạn chế phương pháp : nước có độ màu cao, có chất hữu cơ, có nhiều loại muối … ion bạc khơng phát huy khả diệt trùng  Làm mềm nước Nước có độ cứng cao thường gây nên nhiều tác hại cho người sử dụng làm lãng phí xà phịng chất tẩy, tạo cặn kết bám bên đường ống, thiết bị công nghiệp làm giảm khả hoạt động tuổi thọ chúng Làm mềm nước thực chất trình xử lý giảm hàm lượng canxi magie nhằm hạ độ cứng nước xuống đến mức cho phép Các phương pháp làm mềm nước:  Phương pháp hóa học  Làm mềm nước vơi Làm mềm nước vơi hay cịn gọi phương pháp khử độ cứng cacbonat vôi, áp dụng cần phải giảm độ cứng độ kiềm nước Khi cho vôi vào nước, phản ứng xảy theo trình tự sau: 2CO2 + Ca(OH)2 ­> Ca(HCO3)2 Ca(HCO3)2 + Ca(OH)2 ­>2CaCO3 + 2H2O Mg(HCO3)2 + 2Ca(OH)2 ­>Mg(HCO3)2 + 2CaCO3 + 2H2O 2NaHCO3 Ca(OH)2 ­>CaCO3 + Na2CO3 + + H2O Để tăng cường cho trình lắng cặn CaCO3 Mg(OH)2 làm mềm nước vôi, pha thêm phèn vào nước Do phản ứng làm mềm nước diễn pH lớn GVHD:Mai Quang Tuấn 10 SVTH: Nguyễn Thị Hồng Mai ĐỒ ÁN CÔNG NGHỆ MÔI TRƯỜNG – XỬ LÝ NƯỚC CẤP 2.4.6 BỂ PHẢN ỨNG CĨ LỚP CẶN LƠ LỬNG Cơng suất trạ m xử lý Q = 60000 m /ngđ = 2500(m /h) = 0.69(m /s) Bể lắng ngang thu nước bề mặt hợp khối bể phản ứng chia m bể, N = Bề rộng bể phản ứng chiều rộng bể lắng B = 4.5 (m)  Diện tích mặt bể phản ứng F Q 0.69   52.3(m ) N  v  0.0022 Trong đó: ­ v: vận tốc lên dòng nước bể phản ứng phần trên, với hàm lượng cặn 420mg/l  v = 2.2(mm/s) = 0.0022(m/s) ­ N: số bể phản ứng N = ­ Q: công suất trạm xử lý Lấy chiều rộng bể phản ứng chiều rộng bể lắng B = 4.5 (m)  Chiều dài bể phản ứng: L F 52.3   11.6 (m); Chọn L =12 (m) B 4.5  Thể tích bể phản ứng với thời gian lưu nước bể Wb  Qt 2500  20   139 (m ) 60  N 60  t: thời gian phản ứng t = 20 phút  Chiều cao tổng cộng bể phản ứng H Wb 139   2.65 (m); Chọn H =2.7(m) F 52.3 Trong bể phản ứng đặt tấ m chắn hướng dòng  Khoảng cách chắn e L 12   (m) 4 Đáy bể phản ứng đặt ống khoan lỗ để phân phối nước Mỗi bể đặt ống Tốc độ nước chảy ống theo TCXDVN 33 – 2006 v = 0.5 – 0.6(m/s) Lấy v = 0.6(m/s)  Tiết diện ống nhánh phân phối nước vào bể GVHD:Mai Quang Tuấn 40 SVTH: Nguyễn Thị Hồng Mai ĐỒ ÁN CÔNG NGHỆ MÔI TRƯỜNG – XỬ LÝ NƯỚC CẤP Fn  Q 0.69   0.095 (m ) N  v   0.6  Đường kính ống nhánh: D   Fn   0.095  0.35 (m); Chọn D = 350(mm) 3.14  Trên ống nhánh đục lỗ phân phối nước Đường kính lỗ chọn dl= 25mm (TCXDVN 33­2006 dl  25mm ) => f l  0.0005 (m2 )  Tốc độ nước chảy qua lỗ: vl = 1(m/s)  Diện tích lỗ ống nhánh phân phối f  Q 0.69   0.058 (m ) N  v  1  Số lỗ ống nhánh: n   fl f  0.058  116 (lỗ) 0.0005 Mỗi bên ống bố trí n = 58 lỗ Hướng tâm lỗ tạo góc 450 so với phương thẳng đứng Bảng kích thước thiết kế bể phản ứng Thơng số Số lượng Đơn vị Số lượng bể N 06 m Chiều rộng bể B 4.5 m Chiều dài bể L 12 m Chiều cao bể 2.7 m 2.4.7 BỂ LỌC NHANH Chọn bể lọc với lớp vật liệu lọc cát thạch anh lớp sỏi đỡ, tính tốn với chế độ làm việc bình thường tăng cường 2.4.7.1 Nguyên tắc làm việc bể lọc nhanh Nguyên tắc làm việc bể: gồm trình: Quá trình lọc: Nước dẫn từ bể lắng sang, qua mương phân phối vào bể lọc, qua lớp vật liệu lọc, lớp sỏi đỡ vào hệ thống thu nước đưa vào bể chứa nước Q trình rửa lọc: Nước rửa khí cấp vào bể lọc qua hệ thống phân phối nước khí rửa lọc, qua lớp sỏi đỡ, lớp vật liệu lọc kéo theo cặn bẩn tràn vào GVHD:Mai Quang Tuấn 41 SVTH: Nguyễn Thị Hồng Mai ĐỒ ÁN CÔNG NGHỆ MÔI TRƯỜNG – XỬ LÝ NƯỚC CẤP máng thu nước rửa, thu vào máng tập trung, xả ngồi heo mương nước Q trình rửa tiến hành đến nước rửa hết đục ngừng rửa 2.4.7.2 Tính tốn cho bể lọc a) Diện tích bể lọc nhanh lớp tính theo cơng thức F Q T  v tb  3.6  a  W  t1  a  t  v tb F 60000  343 (m ) 24   3.6  16   0.1   0.35  (6.103 TCXD 33 – 2006) Trong đó: ­ Q: cơng suất hữu ích trạm (m3/ngày) Q = 60.000(m3/ngày đêm) ­ T: thời gian làm việc trạm ngày đêm (h) T = 24(h) ­ V : tốc độ lọc tính tốn chế độ làm việc bình thường Tra bảng 6.11 ­ TCXD33:2006 ta có lớp vật liệu lọc có dmax = 1,6 (mm); dmin = 0.7 (mm); dtương đương = 0,75  0,8 (mm); Độ đồng K = 1.3 – 1.5; Chiều dày L = 1300 ­ 1500 mm vbt = 8m/h ­ a: số lần rửa bể lọc ngày đêm chế độ làm việc bình thường, Chọn a = ­ W: Cường độ nước rửa W = 16(1/s – m2) ­ t : thời gian rửa (h) t = phút = 0.1(h) (Bảng 6.13 TCXD 33 – 2006) ­ t : thời gian ngừng bể lọc để rửa t = 0.35(h)  Số bể lọc cần thiết: N = 0.5 x √ = 0.5 x √343 = 9.2 bể Chọn 10 bể Kiểm tra tốc độ lọc làm việc tăng cường với điều kiện ngừng bể để rửa = =8  Diện tích bể: f = = 8,9(m/h) Đạt yêu cầu quy phạm (7­9,5) = = 34.3(m2) Chọn kích thước bể lọc: LxB = 7x5 = 35(m2) b) Chiều cao bể lọc nhanh :H = ℎ + ℎ + ℎ + ℎ + ℎ ­ h : chiều cao lớp sỏi đỡ (lấy theo bảng 4.7 sách XLNC – Nguyễn Ngọc Dung) h = 0.7m ­ h : chiều cao lớp vật liệu lọc h = 1.4(m) (TCXD 33­ 2006) GVHD:Mai Quang Tuấn 42 SVTH: Nguyễn Thị Hồng Mai ĐỒ ÁN CÔNG NGHỆ MÔI TRƯỜNG – XỬ LÝ NƯỚC CẤP ­ h : chiều cao lớp nước vật liệu lọc: h = 2m ­ h : chiều cao phụ h = 0.5 ­ h : chiều cao từ đáy bể đến sàn đỡ chụp lọc h = 1m ­ h : chiều cao sàn đỡ chụp lọc h = 0.1m ­ Chiều cao toàn phần bể lọc là: H = ℎ + ℎ +ℎ + ℎ + ℎ + ℎ = 0.7 + 1.4 + + 0.5 + + 0.1 = 5.7(m) c) Xác định hệ thống phân phối nước rửa lọc: Chọn biện pháp rửa lọc gió, nước kết hợp Cường độ nước rửa lọc Wn = 16 l/s.m2 , độ trương nở lớp vật liệu lọc 25% Cường độ gió rửa lọc Wgió = 16 l/s.m2 ( Sách xử lý nước cấp Nguyễn Ngọc Dung)  Lưu lượng nước rửa bể lọc Qr  f  W n 35  16   0.56 m /s 1000 1000 Nước rửa lọc dẫn vào bể bừng ống dẫn Vận tốc chảy ống cho phép chọn v = m/s.( TCVN 33:2006: v = 1.5-2m/s)  Đường kính ống dẫn nước rửa lọc D  Qr  0.56   0.4(m)  v 3.14   Chọn ống thép khơng rỉ, có đường kính D = 400mm d) Xác định hệ thống dẫn gió rửa lọc  Lưu lượng gió tính tốn là: Q gio  f  W gio 1000  35  16  0.56 m /s 1000 Lấy tốc độ gió ống dẫn gió 16 m/s (quy phạm 15 – 20 m/s)  Đường kính ống dẫn gió D  Q gio  v   0.56  0.2(m) 3.14  16 Chọn ống dẫn gió thép khơng gỉ; Dgió = 200 mm e) Tính tốn máng phân phối thu nước rửa lọc GVHD:Mai Quang Tuấn 43 SVTH: Nguyễn Thị Hồng Mai ĐỒ ÁN CÔNG NGHỆ MÔI TRƯỜNG – XỬ LÝ NƯỚC CẤP Bể có chiều rộng m Chọn bể bố trí máng thu nước rửa lọc có đáy hình tam giác Khoảng cách tim máng d = 5/4 = 1.25 m (TCVN 33:2006: d = 2.2m) Lượng nước rửa thu vào máng là: qm = Wn x d x l (l/s)= 16 x 1.25 x = 100 (l/s) = 0.1 (m3/s) Trong đó: + Wn = 16 l/s.m3 (cường độ rửa lọc) + d: khoảng cách tim máng + l: chiều dài máng l = m  Chiều rộng máng tính theo cơng thức: Bm  K q m2 1.57  a 3 Chọn  2.15 0.12  0.43 1.57  1.53 (m) (theo 6.117 /TCXD 33­2006) = 450 mm Trong đó: + a: tỉ số chiều cao phần chữ nhật với ½ chiều rộng máng a = 1.5 (Theo TCVN 33:2006: a = – 1.5) + k: hệ số tiết diện máng hình tam giác k = 2.1  Chiều cao phần hình chữ nhật hcn  a  Bm 0.45    0.3(m) 2 Vậy chọn chiều cao máng thu nước hcn = 0,3m lấy chiều cao đáy tam giác hd = 0.2 m Độ dốc máng lấy phía máng nước tập trung i = 0,01; chiều dày thành máng bm = 0,05 m  Chiều cao toàn phần máng thu nước rửa: Hm = hcn + hd + bm = 0.3 + 0.2+ 0.05 = 0.55 m Khoảng cách từ bề mặt lớp vật liệu lọc đến mép máng thu nước xác định theo công thức: ∆Hm = H e + 0.3 100 ( 6.119/TCXDVN 33:2006) Trong đó: H: chiều cao lớp vật liệu lọc H = 0.7 m e: độ giãn nở tương đối lớp vật liệu lọc (bảng 4­5) e = 30% GVHD:Mai Quang Tuấn SVTH: Nguyễn Thị Hồng Mai 44 ĐỒ ÁN CÔNG NGHỆ MÔI TRƯỜNG – XỬ LÝ NƯỚC CẤP ∆Hm = 0.7  30 + 0.3 = 0.51 m 100 Theo quy phạm khoảng cách đáy máng dẫn nước rửa phải nằm cao lớp vật liệu lọc tối thiểu 0.07 m Chiều cao toàn phần máng thu nước là: Hm = 0.55 m Vì máng dốc phía máng tập trung i = 0.01, máng dài m → Chiều cao máng tập trung là: 0.55 + 0.01  = 0.6 m Vậy ∆Hm phải lấy bằng: ∆Hm = 0.51 + 0.6 ≈ m Nước rửa lọc từ máng thu nước tập trung Khoảng cách từ đáy máng thu đến máng tập trung xác định theo công thức: q hm = 1,73 m + 0,2 gΔ (TCXDVN 33:2006) Trong đó: qm: lưu lượng nước chảy vào máng tập trung nước qm = 0,1  = 0,4m3/s ∆: chiều rộng máng tập trung ∆ = 0.8m (Theo TCVN 33:2006: chiều rộng máng tập trung không nhỏ 0,6 m) g = 9.81 m/s2 gia tốc trọng trường → hm = 1.73  0.4 + 0.2 ≈ 0.5 m 9.81 0.82 *) Tính ống thu nước lọc Nước sau lọc đưa bể chứa dự trữ Vận tốc nước ống thu nước chung 1.2(m/s)  Đường kính ống dẫn nước lọc tập trung sang bể chứa d 4 q  0.1   0.33 (m) chọn D = 350mm  v   1.2 Trong đó: Q: lưu lượng nước V: vận tốc nươc chảy ống v = 1,2(m/s)  Đường kính ống xả rửa lọc Nước rửa lọc xả qua ống Đường kính ống: Dc   Qc  0.56   0.4 (m)  v2   2 GVHD:Mai Quang Tuấn 45 SVTH: Nguyễn Thị Hồng Mai ĐỒ ÁN CÔNG NGHỆ MƠI TRƯỜNG – XỬ LÝ NƯỚC CẤP Trong đó: : lưu lượng nước rửa lọc bể Q = 0.56(m3/s) : vận tốc chảy ống Chọn Chọn đường kính ống = 2(m/s) = 400(mm) thép khơng rỉ f) Tính tốn số chụp lọc Sử dụng loại chụp lọc có dài, có khe rộng 1mm Chọn 40 chụp lọc 1m2 sàn công tác (Theo TCXDVN 33:2006) Tổng số chụp lọc bể là: N = 40  f  40 35  1400 Lưu lượng nước qua chụp lọc: qn  Lưu lượng gió qua chụp lọc: q g  Tổn thất áp lực qua chụp lọc: hcl  Wn 16   0.4(l / s)  10 ­ (m / s) 40 40 Wg 40  16  0.4(l / s)   10 ­4 (m3 / s ) 40 V2 22   0.8m gμ 2  9.81 0.5 Trong đó: V: tốc độ chuyển động nước hỗn hợp nước gió qua khe hở chụp lọc ( lấy không nhỏ 1,5m/s) chọn V= (m/s) μ: hệ số lưu lượng chụp lọc Đối với chụp lọc khe hở  =0,5 g) Tính tổn thất áp lực rửa bể lọc nhanh Tổn thất áp lực hệ thống phân phối ống khoan lỗ bể lọc cần xác định theo công thức : vc2 vn2 1.6 1.7 Hp    18.96    5.3 m (theo 6.111 /TCXD 33­ 2006) 2g 2g  9.81  9.81 Trong : ­ Vc : tốc độ đầu ống (m/s) vc= 1.6(m/s) ­ Vn : tốc độ cuối ống nhánh (m/s) Vn= 1.7 (m/s) ­ ε : hệ số sức cản   Với 2.2 1 k w2 tỉ số tổng diện tích lỗ ống máng diện tích tiết diện ngang ống máng (quy phạm 35%­ 40%) chọn 35 %  2.2  = 18,96 35 GVHD:Mai Quang Tuấn 46 SVTH: Nguyễn Thị Hồng Mai ĐỒ ÁN CÔNG NGHỆ MÔI TRƯỜNG – XỬ LÝ NƯỚC CẤP  Tổn thất áp lực qua lớp sỏi đỡ: hd = 0,22.Ls.W= 0,22.0,7  16 = 2,464 m Trong đó: ­ Ls: chiều dày lớp sỏi đỡ: 0.7 m ­ W: cường độ rửa lọc W = 16 l/s.m2  Tổn thất áp lực lớp vật liệu lọc hvl  a  b  W   L  e  0.76  0.017  16  0.8  0.25  0.2064m Trong đó: ­ a b hệ số phụ thuộc vào kích thước hạt vật liệu lọc Ứng với kích thước hạt d = 0.5­1 mm; a = 0.76; b = 0.017 (Xử lý nước cấp – Nguyễn Ngọc Dung) ­ e: độ giãn nở tương đối lớp vật liệu lọc e = 0,25 ­ L: chiều dày lớp cát lọc L = 0,8m Áp lực phá vỡ kết cấu ban đầu lớp cát lọc lấy hbm = m Vậy tổn thất áp lực nội bể lọc Hn= hp + hvl+ hd +hbm = 5,3 +0,2064+2,464+2 =9,97 (m) Chọn máy bơm rửa lọc bơm nước rước rửa lọc Bảng: Các thông số thiết kế bể lọc nhanh Thông số Số lượng Đơn vị Số bể lọc N 10 Bể Chiều rộng bể B m Chiều dài bể L m Chiều cao bể 5.7 m Ống dẫn nước rửa lọc 400 mm Ống dẫn gió 200 mm Ống thu nước lọc 350 mm Ống xả nước rửa lọc 600 mm Số máng bể máng 0,45 m Chiều dài máng m Chiều sâu máng 0,55 m Chiều rông máng GVHD:Mai Quang Tuấn 47 SVTH: Nguyễn Thị Hồng Mai ĐỒ ÁN CÔNG NGHỆ MÔI TRƯỜNG – XỬ LÝ NƯỚC CẤP 2.4.8 BỂ CHỨA NƯỚC SẠCH Chức bể chứa nước sạch: điều hòa lưu lượng trạm bơm cấp trạm bơm cấp 2, cịn có nhiệm vụ dự trữ lượng nước chữa cháy, nước xả cặn bể lắng, rửa bể lọc nước dùng cho nhu cầu khác nhà máy nước Tại bể xảy trình tiếp xúc nước cấp với dung dịch Clo (30 phút) để loại bỏ vi trùng lại trước cấp nước vào mạng lưới cấp nước Tính tốn dung tích bể chứa Qua kiểm tra ta xác định dung tích điều hịa bể chứa (tính tốn phần cấp nước) là: 20% Qngđ  Thể tích bể chứa tính theo cơng thức : WBC = WĐH + WCC + WBT Trong : WĐH : thể tích điều hịa bể chứa (m3) WĐH = 20% Qngđ = 20%  60000 = 12000 (m3) WCC : dung tích dự trữ cho chữa cháy vịng liền (m3) WCC = n  qcc  3h =  10  60  60  = 108 (m3) 1000 (9.3 TCXD33­2006) qcc: tiêu chuẩn nước chữa cháy (m3), qcc = 10 l/s WBT : lượng nước dự trữ cho thân trạm xử lý WBT = (4 ÷ 6) % Qngđ chọn WBT = 6% Qngđ WBT = 6%  60000 = 3600 (m3)  Vậy thể tích bể chứa : WBC = 12000 + 108 + 3600 = 15708 (m3) chọn W=16000(m3) Bố trí bể chứa, bể có dung tích: W = 2000 m3   Chọn chiều sâu bể chứa: h = m Diện tích mặt cắt ngang bể chứa: Fbc = 2000/5 = 400 m2  Kích thước bể chứa: ­ Chọn chiều dài: l = 25m ­ Chọn chiều rộng: b = 400/25 = 16 m ­ Chiều cao từ mực nước đến thành bể: 0,5 m ­ Chiều cao tổng cộng bể chứa: Hbc = + 0,5 = 5.5 m ­ Chọn đường kính ống dẫn d = 300 mm GVHD:Mai Quang Tuấn 48 SVTH: Nguyễn Thị Hồng Mai ĐỒ ÁN CÔNG NGHỆ MƠI TRƯỜNG – XỬ LÝ NƯỚC CẤP Bảng: kích thước thiết kế bể chứa nước Thông số Số lượng Đơn vị Số lượng bể N 08 bể Chiều rộng bể B 16 m Chiều dài bể L 25 m Chiều cao bể HXD 5.5 m 2.4.9 TÍNH TỐN KHỬ TRÙNG BẰNG CLO Lượng clo để khử trùng nước đạt tiêu chuẩn cấp nước, vừa đảm bảo liều lượng clo dư bể chứa nước nằm khoảng 0.3 – 0.5 mg/l Dùng phương pháp khử trùng nước clo lỏng Đối với nước mặt lượng clo cần dùng khoảng (2­3 mg/l), chọn mCl = 3mg/l (6.162 TCXD 33­2006) Liều lượng clo cần dùng (lấy 1.3 lần so với lượng clo hoạt tính cần cho vào nước theo TCXD 33 – 2006) là: 1.3 x = 3.9 mg/l  Liều lượng Clo dùng giờ: QClh  Q  mCl 60000  3.9   9.75 (kg/h) 1000  24 1000  24  Thể tích Clo dùng giờ: VCl  QClh  Cl  9.75  6.6 (l/h) 1.47 Với : trọng lượng riêng Clo là: 1.47 (kg/l) Lượng nước tính toán cho Cloratơ làm việc lấy 0.6 (m3/kgClo) (6.169 TCXD33­2006)  Lưu lượng nước cấp cho trạm clo h Q = 0,6 Q clo = 0.69.75 = 5.85 (m3/h) =1.62x10­3 (m3/s) = 1.25 (l/s)  Lượng Clo dùng cho ngày: h Q clo ng = Q clo  24 = 9.75  24 = 234 (kg/ngđ)  Lượng Clo tiêu thụ ngày: Vcl =234 / 1.47 = 159 (l) Với trọng lượng riêng Clo 1.47 (kg/l) Chọn số bình Clo dự trữ trạm đủ dùng tối thiểu 30 ngày GVHD:Mai Quang Tuấn 49 SVTH: Nguyễn Thị Hồng Mai ĐỒ ÁN CÔNG NGHỆ MÔI TRƯỜNG – XỬ LÝ NƯỚC CẤP  Lượng Clo dùng 30 ngày : Vcl30 = 159 x 30 = 4770 (l/tháng)  Cấu tạo nhà trạm Clo Trạm Clo xây cuối hướng gió Trạm xây dựng gian riêng biệt: gian đựng Clorato, gian đặt bình clo lỏng, gian có cửa dự phịng riêng Trạm xây cách ly với xung quanh cửa kín, có hệ thống thơng gió thường xun quạt với tần suất 12 lần tuần hồn gió Khơng khí hút điểm thấp Trong trạm có giàn phun nước áp lực cao, có bể chứa dung dịch trung hồ Clo, có cố dung tích bình đủ để trung hịa 2.4.10 CÁC CƠNG TRÌNH PHỤ (theo bảng 6.28 TCXD33-2006) với Q= 60000(m3/ngđ) ­ Trạm biến thế: Diện tích = 16 m2 với kích thước (4 x 4) m ­ Phòng bảo vệ cổng tường rào : Trạm có Q = 60000 m3/ngđ lấy Sbv = 15 m2, kích thước (5 x 3)m ­ Phịng trực ca : S = 20 m2 với kích thước (5x4)m ­ Phòng kho : Lấy S = 15 m2 Kích thước (5x3)m ­ Phịng thí nghiệm: Lấy theo quy phạm S = 40 m2 kích thước (10 x 4)m 2.4.11 SÂN PHƠI BÙN ( Theo hướng dẫn trang 500 – sách Trịnh Xuân lai có ) Sân phân bùn phải có dung tích đủ chứa lượng bùn từ nhà máy nước xả đến tháng mùa lũ Đáy sân có độ dốc 1% phía cửa tháo nước Thành đáy hồ lát đá hộc miết xi măng lát bê tông tấm, miết mạch vữa xi măng atsfan để chống xói lở ngăn không cho nước bẩn thấm vào nguồn nước ngầm Đáy sân đổ lớp sỏi cỡ hạt 16 – 32 mm, dày 200 mm Trên lớp sỏi đổ hai lớp sỏi nhỏ, lớp thứ đường kính – mm, dày 100 mm; lớp thứ hai đường kính – mm, dày 100 mm GVHD:Mai Quang Tuấn 50 SVTH: Nguyễn Thị Hồng Mai ĐỒ ÁN CÔNG NGHỆ MƠI TRƯỜNG – XỬ LÝ NƯỚC CẤP Xây dựng hồ ,chung quanh sân có đường ơtơ lại để vận chuyển bùn,ít cạnh hồ nên có bãi trung chuyển bùn , chiều rộng xe tải 5m ­ Lượng cặn khô cần xả ngày (theo công thức trang 496­ sách Trịnh Xuân Lai) G1 = Q ( C  C ) 60000 (518  10) = ≈ 30480( kg/ngđ) 1000 1000 Trong ­ G: trọng lượng cặn khơ (kg) ­ Q: lượng nước xử lý (m3/ngày); Q = 60000 m3/ngày ­ C2: hàm lượng cặn nước khỏi bể lắng (g/m3); m = 10g/m3= 10 (mg/l) ­ C1: hàm lượng cặn nước vào bể lắng (mg/l) C1 =518 (theo tính tốn phía mục 2.4.5.2)  Số lượng bùn tích lại bể lọc sau ngày tính theo cơng thức: G2 = Q  (C - C ) 1000 (kg) Trong đó: ­ G2: Trọng lượng cặn khơ tích lại bể lọc sau ngày, (Kg) ­ Q: Lượng nước xử lý, Q = 60000 (m3/ngđ) ­ C2 : Hàm lượng cặn nước khỏi bể lọc, lấy (g/m3) (tiêu chuẩn không lớn g/m3) ­ C1 : Hàm lượng cặn nước vào bể lọc, lấy lượng cặn khỏi bể lắng, C1 = 10 (g/m3) Vậy trọng lượng cặn khô là: G2 = 60000.(10 ­ 3) = 420 (Kg) 1000  Tổng lượng cặn xả ngày trạm xử lý G = G1 + G2 = 30480 + 420 =30900( kg) ­ Lượng bùn cặn nén vòng tháng G3 = 4.30.30900= 3708000 kg GVHD:Mai Quang Tuấn 51 SVTH: Nguyễn Thị Hồng Mai ĐỒ ÁN CÔNG NGHỆ MÔI TRƯỜNG – XỬ LÝ NƯỚC CẤP ­ Diện tích mặt hồ cần thiết : F = G3 3708000  = 30900 m2 a 120 ­ Ta chọn 10 bể, bể có tiết diện 45x69 m luân phiên làm việc năm ­ Sau tháng nước rút khỏi hồ, để phơi bùn tháng, nồng độ bùn đạt 25%, tỷ trọng bùn 1,2 tấn/m3 ­ Thể tích bùn khơ hồ :V = G3 ­ Chiều cao bùn khô hồ :H1 = ­   3726000 10 3 = 3105 m3 1,2 V 3105  = 0,25 m 4.L.B 4.45.69 Lượng cặn khô xả ngày G=31050 kg, nồng độ cặn khoảng 0,4%, tỷ trọng bùn 1,011 tấn/ m3 ­ Trọng lượng dung dịch cặn xả ngày G4 = ­ G 1  31050.100  7762500 kg = 7762,5 0,4 Thể tích bùn lỗng ngày :V1 = ­ Chiều cao phần bùn loãng hồ :H2 = G4 1  7762,5 =7678 m3 1,011 V V 7678   = 0,62 m 4.L.B F 4.45.69 ­ Chiều cao hữu ích bể :H0 = H1 + H2 = 0,25 + 0,62 = 0,87(m) Chọn chiều sâu hồ 1,5 m  Tổng chiều cao bể : Hh = Hđáy + Ho + Hdự trữ = 0.5+ 0,33+0,87=1,7 (m) Với Hđáy : đáy lót lớp sỏi có chiều dày 0,5m Hdự trữ = 0,3 m Bảng: kích thước thiết kế sân phơi bùn Thơng số Số lượng Đơn vị Số lượng bể N 10 bể Chiều rộng bể B 45 m Chiều dài bể L 69 m GVHD:Mai Quang Tuấn 52 SVTH: Nguyễn Thị Hồng Mai ĐỒ ÁN CÔNG NGHỆ MÔI TRƯỜNG – XỬ LÝ NƯỚC CẤP Chiều cao bể Hh 1,7 m 2.5 BỐ TRÍ MẶT BẰNG TRẠM XỬ LÝ NƯỚC CẤP Trạm xử lí với cơng suất xử lí 60.000m3/ngđ có diện tích mặt (xử lí nước cấp Nguyễn Lan Phương) Trên khu đất phê duyệt để xây dựng trạm xử lý xếp, bố trí cơng trình chính, cơng trình phục vụ cơng trình phụ Ngồi cịn bố trí đường ống kĩ thuật, đường ống cấp nước cho thân trạm, ống thoát nước, mương thoát nước, hệ thống cấp điện cho trạm bơm, điện chiếu sáng… Tất cơng trình, thiết bị đường ống cần xếp hợp lý, đảm bảo điều kiện kĩ thuật mĩ quan cơng trình Khi bố trí mặt trạm xử lý nước cần dựa vào nguyên tắc thiết kế sau: ­ Cần ưu tiên bố trí cơng trình dây chuyền cơng nghệ xử lý nước Đảm bảo cho cơng trình làm việc hợp lý thuận tiện ­ Các cơng trình cần xếp gọn gàng, chiếm diện tích tiết kiệm đất ­ Triệt để lợi dụng địa hình, kết hợp bố trí mặt với thiết kế cao trình trạm xử lý để giảm cơng tác đất, giảm chiều sâu cơng trình, tạo điều kiện thoát nước xả cặn dễ dàng ­ Khi bố trí cơng trình mặt bằng, phải dự kiến trước vị trí cơng trình xây dựng giai đoạn sau, tạo điều kiện thuận lợi thiết kế mở rộng nhà máy, tránh đập phá cơng trình đường ống phải đường vịng q xa ­ Các cơng trình phụ trợ cần đặt gần cơng trình mà phục vụ để giảm cơng tác vận chuyển ­ Các phịng quản lý, trực ban,… nên bố trí gần nơi làm việc, tránh tập trung đơng người ­ Các cơng trình gây nhiễm bẩn, độc hại nên bố trí riệng biệt, xa cơng trình chính, cuối hướng gió người qua lại ­ Trong điều kiện địa chất cho phép nên bố trí hợp khối cơng trình để tiết kiệm đất xây dựng giá thành ­ Trạm biến điện nên đặt gần nới sử dụng điện nhiều gần đường nội GVHD:Mai Quang Tuấn 53 SVTH: Nguyễn Thị Hồng Mai ĐỒ ÁN CÔNG NGHỆ MÔI TRƯỜNG – XỬ LÝ NƯỚC CẤP ­ Bảo đảm điều kiện vệ sinh, hệ thống thoát nước phải đảm bảo thoát nước tốt, có biện pháp trồng xanh, hoa cỏ để đảm bảo khơng khí ­ Các đường giao thơng nội phải bố trí hợp lý, thuận tiện đến cơng trình với chiều rộng đường tơ vào thuận tiện ­ Phải đảm bảo điều kiện mĩ quan toàn nhà máy GVHD:Mai Quang Tuấn 54 SVTH: Nguyễn Thị Hồng Mai