- qc đv.lu lợng dọc đờng phân phối đều cho các khu vực.
Qcn-tổng lu lợng nớc cấp cho công nghiệp trong giờ dùng nớc lớn nhất giai đoạn II.
Qcn = 60,37 + 135,83
= 196,2 (m3/h) = 54,5 (l/s).
Qsh-tổng lu lợng nớc cấp cho sinh hoạt trong giờ dùng nớc max.
Qsh = 1636,95 (m3/h) = 454,708 (l/s). ⇒ Qh = 54,5 + 0,7 . 454,708 = 372,8 (l/s). -Sức kháng của hệ thống khi có h hỏng: Sh = S. Q2 / Qh 2 = 61,86 . 672,422 / 372,82 =201,25
Để đảm bảo an toàn ta chia tuyến ống trên thành n đoạn. α=(n + 3) / n
= Sh / S
α: hệ số phụ thuộc đoạn ống nối ⇒ (n + 3)/ n = 201,25 / 61,86 = 3,25
⇒ n + 3 = 3,25 . n ⇒ n = 3/ 2,25 = 1,3
Chọn n = 2 đoạn nối để tận dụng hiện trạng giai đoạn I.
Giáo viên HD: TS. Phan Vĩnh Cẩn 43 Sinh viên TH: Đặng Thuý Hà - Lớp 503114 – CTN
b) Trờng hợp có cháy xảy ra trong giờ dùng nớc lớn nhất.
-Lu lợng cần vận chuyển khi có h hỏng
Qh = 100% Qcn + 70% Qsh + Qcc
= 54,5 + 0,7 . 454,708 + 100 = 472,8 (l/s)
-Khi không có sự cố lu lợng cần vận chuyển là:
Q = Qh max + Qcc = 828 (l/s). ⇒ lu lợng vận chuyển trên một ống Q1ô = Q / 2 = 828 / 2 =414 (l/s). Với ống thép D400 ⇒ S0= 0,2062, k = 1. -Sức kháng khi hệ thống làm việc bình thờng S = S0. L . k = 0,2062 . 300 . 1 =61,86. -Sức kháng của hệ thống khi có h hỏng: Sh = S. Q2 / Qh 2 = 61,86 . 8282 / 472,82 = 189,72.
Để đảm bảo an toàn ta chia tuyến ống trên thành n đoạn. α =(n + 3) / n
= Sh / S
α: hệ số phụ thuộc đoạn ống nối ⇒ (n + 3)/ n = 189,72 / 61,86 = 3,01
⇒ n + 3 = 3,01 . n ⇒ n = 3/ 2,01 = 1,49 Chọn n = 2 đoạn nối.
So sánh với giai đoạn I, vậy chia tuyến ống thành n = 2 đoạn ống nối là đảm bảo cho cả hai giai đoạn.
2 / Hệ thống vận chuyển từ mạng lới đến đài nớc. -Lu lợng vận chuyển trong giờ dùng nớc lớn nhất
Q = 0,481% Qngđ. = 0,481% . 41600 = 200,096 (m3/h). = 55,5 (l/s). -Với ống vận chuyển là ống thép D 250 ⇒V= 1,045 (m/s), 1000 I = 6,88
Chiều dài ống vận chuyển L = 300 (m)
Giáo viên HD: TS. Phan Vĩnh Cẩn 44 Sinh viên TH: Đặng Thuý Hà - Lớp 503114 – CTN
⇒ Tổn thất trên đờng ống vận chuyển
hđ = i . L = 6,88 . 300 / 1000 = 2,064 (m).
ch
ơng III.
tính toán thiết kế trạm xử lý công suất 22.000 m3 / ngđ. I/ phân tích chất lợng nớc nguồn.
lựa chọn dây chuyền công nghệ. (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
I.1/ Xác định các chỉ tiêu còn thiếu của nớc nguồn.
a) Tổng hàm lợng muối đợc tính theo công thức:
P=∑Me++∑Ae-+1,4ì[Fe2+]+0,5ì[HCO3-]+0,13ì[SiO2-] (mg/l)
Trong đó:
- ∑Me+là tổng ion dơng trừ [Fe2+] - ∑Ae-là tổng ion âm trừ [HCO3-]
Theo số liệu khảo sát tháng 2 và tháng 3 năm 1996 ta lấy số liệu lớn hơn làm số liệu tính toán.
∑Me+ =[Ca2+]+[Mg2+]+[Mn+]+[NH4+] = 21,24 + 3,09 + 0,02 + 0,18
Giáo viên HD: TS. Phan Vĩnh Cẩn 45 Sinh viên TH: Đặng Thuý Hà - Lớp 503114 – CTN
= 24,53 (mg/l) ∑Ae- = [Cl-]+[SO42-]+[NO2-]+[NO3-]+[PO43-] = 26,2 + 8,4 + 0,02 + 0,05 + 0,5 = 35,17 (mg/l) ⇒ P = 24,53 + 35,17 + 1,4 . 1,8 + 0,5 . 142,5 + 0,13 . 4 = 133,99 (mg/l) b) Xác định lợng CO2 tự do có trong nớc nguồn:
Xác định theo biểu đồ Langlier với các số liệu: + P = 133,99 (mg/l)
+ to = 23 oC + pH = 7,36
+ kio = 2,3 (mgđl/l)
Tra biểu đồ xác định hàm lợng CO2 tự do trong nớc ta xác định đợc hàm lợng [CO2] là 9,5 (mg/l).
I.2/ Đánh giá chất lợng nớc nguồn.
-Kiểm tra mức độ chính xác của các chỉ tiêu: +Độ kiềm toàn phần: ktp = [hco3 ] 61,02 − = 142,561,02 = 2,34 (mg/l) +Độ cứng toàn phần: Ctp = Ca2 20,04 + + Mg 2 12,16 + = 21,2420,04 + 12,163,09 = 1,31 (mg/l)
Nh vậy các chỉ tiêu tính toán là chính xác.
- Nhận xét: Ta thấy các chỉ tiêu về chất lợng nớc đều đạt tiêu chuẩn cấp nớc sinh hoạt, ngoại trừ chỉ tiêu về độ đục NTU = 68 và vi trùng E.coli lên đến 1100, do đó ta chọn phợng pháp xử lý là làm trong và khử trùng bằng hoá chất.
I.3/ Tính toán liều lợng hoá chất đa vào.
a-Xác định liều lợng phèn:
Theo số liệu khảo sát (đã trình bày ỏ phần trớc) hàm lợng cặn của nớc sông Kỳ Cùng dao động với biên độ rất lớn, từ 15- 960 mg/l. Tuy nhiên những thời điểm hàm
Giáo viên HD: TS. Phan Vĩnh Cẩn 46 Sinh viên TH: Đặng Thuý Hà - Lớp 503114 – CTN
lợng cặn lên đến 960 mg/l là vào các thời điểm lũ lụt, xảy ra rất ít, sau lũ hàm l ợng cặn lại giảm xuống rất nhanh do đó ta không thể lấy hàm l ợng cặn C = 960 mg/l là số liệu để tính toán đợc vì sẽ rất tốn kém về kinh tế mà không đem lại hiệu quả cao. Ta chỉ tính toán xử lý ở hàm lợng cặn C = 250 mg/l là hàm lợng ở giới hạn trên thờng xảy ra nhiều nhất của nớc sông.
-Từ hàm lợng cặn C = 250 mg/l tra bảng VI-3 TCN 33- 85 ta có hàm l ợng phèn cần đa vào để xử lý là Lp = 45 mg/l
b- Xác định mức độ kiềm hoá:
Lợng vôi đa vào để kiềm hoá theo công thức: lv = 28 lp L −Kio 0,5+ (mgCao/l) Trong đó:
+ Lp : là lợng phèn cần đa vào để keo tụ,Lp = 45 mg/l. + L : là đơng lợng phèn , dùng phèn nhôm Al2(SO)3,
L = 57 mg/l.
+Kio: là độ kiềm ban đầu của nớc nguồn, Kio = 2,3 mgđl/ l. ⇒ lv = 284557−2,3 1+ (mgCao/l)
lv = -14,29 (mgcao/l).
lv < 0 ⇒ không cần phải kiềm hoá . (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
c-Kiểm tra sự ổn định của nớc sau khi keo tụ bằng phèn.
Sau khi cho phèn vào độ kiềm và độ pH đều giảm, nên n ớc có thể có khả năng sẽ có tính xâm thực. Vì vậy ta cần kiểm tra lại chỉ số ổn định I của n ớc theo công thức sau:
I = pH* - pHs
Trong đó:
+ pH* là độ pH của nớc sau khi đa phèn vào.
pH* xác định theo kio*,CO2* là độ kiềm và hàm lợng CO2 của nớc sau khi cho phèn vào. Ki* = ki o− llp Ki* = 2,3 45−57 Ki* = 1,51 (mgđl/l) CO2* = CO20 + 44 . l lp
CO20 là hàm lợng CO2tự do trong nớc nguồn ban đầu.
Giáo viên HD: TS. Phan Vĩnh Cẩn 47 Sinh viên TH: Đặng Thuý Hà - Lớp 503114 – CTN
CO2* = 9,5 + 44 . 5745 CO2* = 44,24 (mg/l).
Tra biểu đồ Langlier với Ki* = 1,51 (mgđl/l) CO2*= 44,24 (mg/l)
t0 = 23 oC
p = 133,99 (mg/l) pH* = 6,55.
- pHs độ pH của nớc ở trạng thái cân bằng bão hoà CaCO3 sau khi keo tụ .
pHs = f1(t0) − f2(Ca2+) − f3(ki*) + f4(p ).
Trong đó:
+f1(t0) là hàm số của nhiệt độ t0
+f2(Ca2+) là hàm số của nồng độ ion Ca2+ +f3(Ki*) là hàm số của độ kiềm Ki*
+f4(p)là hàm số của tổng hàm lợng muối P. Tra biểu đồ Langlier ta đợc:
+ t0 = 23 oC ⇒ f1(t0) = 2,04. + [Ca2+] = 21,24 (mg/l) ⇒ f2(Ca2+) = 1,19. + Ki* = 1,51 (mgđl/l) ⇒ f3(Ki*) = 1,17. + p = 133,99 (mg/l) ⇒ f4(p) = 8,74. ⇒ pHs = 2,04 - 1,19 - 1,17+ 8,74 = 8,42. ⇒ I = pH* - pHs = 6,55 - 8,42 I = -1,87.
⇒ I > 0,5 nên nớc không ổn định và cần phải kiềm hoá.
-Vì pH* < 8,4 < pHs ⇒ hàm lợng vôi đa vào để kiềm hoá xác định theo công thức:
LV = 28 (X + ξ + X.ξ) . Ki (mg/l)
Trong đó X và ξ là các hệ số tra trong biểu đồ . Với pH0 = 7,36 ⇒ X = 0,105
Với pHs = 8,42 ⇒ ξ = 0,001
⇒ LV = 28 ( 0,105 + 0,001 + 0,105 . 0,001). 1,51 ⇒ LV = 4,49 (mg/l)
Vôi đợc đa vào để ổn định nớc trớc dây chuyền công nghệ xử lý.
I.4/ Hàm lợng cặn lớn nhất sau khi đa hoá chất vào.
Hàm lợng cặn lớn nhất sau khi đa hoá chất vào đợc tính theo công thức:
Cmax = C0max + 0,25 . M + Kp.Lp + Lv (mg/l)
Trong đó: (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
+ C0max: là hàm lợng cặn ban đầu trong nớc C0max = 250 mg/l.
Giáo viên HD: TS. Phan Vĩnh Cẩn 48 Sinh viên TH: Đặng Thuý Hà - Lớp 503114 – CTN
+ M : là độ màu của nớc nguồn , M = 3 (Co/ pt)
+ Kp: là hệ số ứng với loại phèn, với phèn không sạch, Kp = 1. + Lp: là liều lợng lợng phèn đa vào Lp = 45 mg/l.
+ Lv: là liều lợng vôi đa vào Lv = 4,49 mg/l. ⇒ Cmax = 250 + 0,25 . 4 + 1 .45 + 4,49 ⇒ Cmax = 300,49 (mg/l)
I.5/ Xác định clo hoá sơ bộ.
Do hàm lợng [NH3] = 1,18 mg/l, [NO2-] = 0,02 mg/l ⇒ liều lợng clo để clo hoá sơ bộ:
Lcl = 6 . [NH3] + 1,5 . [NO2-] + 2
= 6 . 0,18 + 1,5 . 0,02 + 2 = 3,31 mg/l.
Clo hoá sơ bộ thực hiện trớc quá trình xử lý để đảm bảo yêu cầu vệ sinh cho các công trình trong dây chuyền công nghệ xử lý.
I.6/ Lựa chọn dây chuyền công nghệ:
Dựa trên các số liệu tính toán và các khả năng phải đa hóa chất vào ta có: + Q = 22.000 (m3/ngđ)
+ Cmax = 336,116 (mg/l) + M = 43 (độ pt/ Co) + Ki* = 1,51 (mgđl/l) + pH = 7,36
Do dùng vôi để kiềm hoá và phải clo hoá sơ bộ nên ta có thể chọn dây chuyền công nghệ xử lý sau:
Clo Vôi Phèn
Nớc nguồn Trộn đứng Lắng trong có tầng cặn lơ lửng
Mạng lới Trạm bơm cấp II BCNS Lọc nhanh
Giáo viên HD: TS. Phan Vĩnh Cẩn 49 Sinh viên TH: Đặng Thuý Hà - Lớp 503114 – CTN
Trạm Clo
- Trong dây chuyền xử lý này thì công trình trộn ta dùng bể trộn đứng kết hợp tách khí (bể trộn đứng có thay đổi một số thông số).
- Hoà trộn phèn bằng cơ giới cộng nén khí.
- Bể lắng trong có tầng cặn lơ lửng ta tính với bể lắng kiểu mới của hãng Biwater - Anh. Ưu điểm của bể là bộ phận thu cặn đợc đa vào trong ngăn lắng cặn ( côn thu cặn), cặn tràn vào côn thu cặn sau quá trình phản ứng và lắng, xả cặn dùng ống mềm, có thể xả cặn theo chu kỳ khác nhau tuỳ theo hàm l ợng cặn, côn thu cặn có thể nâng lên hạ xuống tuỳ vào hàm lợng cặn trong nớc nguồn. Chi tiết cấu tạo đợc nêu rõ ở phần tính toán. thành phần và tính chất nớc sông kỳ cùng. stt chỉ tiêu chất lợng nớc thời và kết quả đIểm khảosát 28 / 2 / 1996 29/ 3 /1996 1 pH 7,36 7,25 2 Độ đục (NTU) 52 68
Giáo viên HD: TS. Phan Vĩnh Cẩn 50 Sinh viên TH: Đặng Thuý Hà - Lớp 503114 – CTN
3 Độ màu (Co/ pt) 3 4
4 Độ dẫn điện (às/ cm) 155 141
5 SiO2 (mg/l) 4 4
6 Độ oxy hoá KMnO4 (mg/ l - O2) 2,05 1,6
7 Độ kiềm toàn phần (mgđl/ l) 2,24 2,3 8 H2S (mg/l) 0 0 9 Cl- (mg/l) 26,2 21,3 10 SO42- (mg/l) 8,4 7,7 11 NO2- (mg/l) 0,01 0,02 12 NO3- (mg/l) 0,05 0 13 PO43- (mg/l) 0,48 0,5 14 Ca2+ (mg/l) 21,24 20,84 15 Mg2+ (mg/l) 3,09 2,69 16 Fe tổng cộng (mg/l) 0,12 0,18 17 Mn (mg/l) 0,02 0,015 18 NH4+ (mg/l) 0,18 0,14 19 HCO3- (mg/l) 140,3 142,5 20 Nhiệt độ oC 22 23 21 Tổng hàm lợng cặn (mg/l) 225 250 22 E.coli 460 1100
II/ tính toán các công trình trong dây chuyền.
II.1/ Công trình hoà phèn và chuẩn bị phèn công tác. (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Giáo viên HD: TS. Phan Vĩnh Cẩn 51 Sinh viên TH: Đặng Thuý Hà - Lớp 503114 – CTN
Với công suất Q = 22.000 m3/ ngđ ta sử dụng hoà trộn phèn bằng cơ giới kết hợp khí nén.
Để quá trình keo tụ có hiệu quả phèn phải đợc pha đều vào nớc cần xử lý với liều lợng chính xác trong thời gian ngắn nhất. Do việc định lợng phèn và pha chế phèn khô trực tiếp vào nớc khá phức tạp nên ta chọn phơng pháp pha thành dung dịch trớc khi cho vào nớc là có hiệu quả nhất.
a) Sơ đồtính toán: -Chú thích: (I)- Bể hoà phèn (II)- Bể tiêu thụ phèn (1)- Sàn bê tông đục lỗ (2)- ống cấp khí nén (3)- Lớp cuội sỏi b-Chọn thông số tính toán:
Giáo viên HD: TS. Phan Vĩnh Cẩn 52 Sinh viên TH: Đặng Thuý Hà - Lớp 503114 – CTN
Theo 6.22- 20 TCN 33-85
+Chọn cờng độ khí nén trong bể hoà phèn là Ukn = 9 (l/s-m2). +Cờng độ khí nén trong bể tiêu thụ là Ukn = 4 (l/s-m2).
Để phân phối khí cần dùng ống đục lỗ bằng vật liệu chịu axit nên ta dùng ống nhựa có khoan hai hàng lỗ so le nhau hớng xuống phía dớo tạo với phơng đứng góc 45o +Tốc độ không khí trong ống là V = 20 (m/s). +Tốc độ không khí qua lỗ là v = 25 (m/s). +Đờng kính lỗ là d = 4 (mm). +áp lực không khí ép là p = 1,2 (at). c-Tính toán:
- Theo 6.21- 20 TCN 33-85 ,dung tích bể hoà phèn đợc tính theo công thức: Wh = 10q 4. .n .bn l.pg (m3)
Trong đó:
+ Q: là lu lợng nớc xử lý.
Q= 22000 (m3/ngđ) = 916,67 (m3/h). + Lp :là liều lợng phèn, Lp = 45 (mg/l). + n: là thời gian giữa hai lần hoà phèn, với Q= 22.000 (m3/ngđ) ⇒ n = 8 (h).
+ γ: là tỷ trọng của dung dịch phèn γ = 1 (t/m3). + bn: là nồng độ dung dịch,bn = 15%.
⇒ wh = 916,67 . 8 . 45
104 .15 . 1 = 2,2 (m3)
Chọn 2 bể hoà phèn mỗi bể có dung tích là: WH = Wh / 2 =1,1 (m3).
c) Bể tiêu thụ.
-Dung tích bể tiêu thụ đợc tính theo công thức:
Wt = wh bn bt . (m3) Trong đó: +Wt là dung tích bể tiêu thụ. +Wh là dung tích bể hoà phèn.
+bn là nồng độ dung dịch hoá chất trong bể hoà phèn. +bt = 7,5% là nồng độ dung dịch hoá chất trong bể tiêu thụ. Thay số ta có:
⇒ wt = 2,2 . 157,5 = 4,4 (m3).
Giáo viên HD: TS. Phan Vĩnh Cẩn 53 Sinh viên TH: Đặng Thuý Hà - Lớp 503114 – CTN
Số bể tiêu thụ không < 2 ⇒ ta thiết kế 2 bể mỗi bể có dung tích wt = 2,2 (m3).
d-Cấu tạo thiết kế:
-Bể hoà trộn thiết kế có tờng đáy nghiêng so với mặt phẳng ngang 450 -Bể tiêu thụ thiết kế đáy có độ dốc 0,005 về phía ống xả.
-Đờng kính ống xả cặn của bể hoà phèn là D = 150 (mm) -Đờng kính ống xả cặn của bể tiêu thụ là d = 100 (mm).
-Sàn đỡ phèn trong bể hoà trộn phải đặt ghi để có thể tháo gỡ đ ợc. Khe hở giữa các ghi là 15 (mm).
-Mặt trong và đáy bể hoà trộn cũng nh bể tiêu thụ phải đợc phủ một lớp xi măng chống axit hoặc ốp gạch men chịu axít.
-Bơm dung dịch phèn dùng ejectơ hoặc bơm chịu axít. -Các đờng ống dẫn phèn phải làm bằng vật liệu chịu axít. -Kết cấu ống dẫn hoá chất phải đảm bảo xúc rửa nhanh. -Thiết kế ống tự chảy từ bể hoà phèn đến bể tiêu thụ.
II.2/ Chuẩn bị dung dịch vôi sữa. (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
-Ta sử dụng vôi ở dạng vôi sữa, hoà vôi vào nớc để có dung dịch vôi sữa -Với liều lợng cần đa vào là:
Lv = 4,49 (mg/l) = 4,49 (g/m3)
⇒ liều lợng vôi dùng trong ngày V= 4,49 . 22000 / 1000 = 98,78 kg/ ng
a-Dung tích thùng đựng vôi đợc tính theo công thức: Wv = q . ln 104 b v v. . . γ (m3) Trong đó: +Q: là công suất trạm xử lý,Q = 916,67 (m3/h). + n: là thời gian giữa 2 lần pha vôi n = 8 (h). + Lv: là liều lợng vôi đa vào, Lv= 4,49 (g/m3). + bv: là nồng độ dung dịch vôi sữa, bv= 5%. + γ: là tỉ trọng của dung dịch, γ = 1 (T/m3). ⇒ Wv = 916,67 . 8 . 4,49
104. 5 . 1⇒ Wv = 0,66 (m3) ⇒ Wv = 0,66 (m3)
Ta thiết kế 2 thùng đựng vôi sữa, dung tích mỗi thùng là Vt =0,66/ 2 = 0,33 (m3).