PHẦN II: THIẾT KẾ KỸ THUẬT HỆ THỐNG CẤP NƯỚC
CHƯƠNG 4. TÍNH TOÁN THIẾT KẾ TRẠM XỬ LÝ NƯỚC
4.2. LỰA CHỌN DÂY CHUYỀN CÔNG NGHỆ XỬ LÝ
4.2.2. Xác định liều lượng hóa chất
4.2.2.1. Xác định liều lượng phèn dùng để keo tụ
+ Chọn hóa chất: Các loại phèn thường dùng để keo tụ nước là:
- Phèn Sunphat nhôm: Al2(SO4)3.18H2O.
- Phèn Clorua Sắt : FeCl3
* Đặc điểm:
- Độ hoà tan của keo Al(OH)3 lớn hơn của keo Fe(OH)3.
- Tỉ trọng của Fe(OH)3 = 1,5 Al(OH)3 (trọng lượng đơn vị của Al(OH)3 = 2,4, còn của Fe(OH)3 = 3,6 do đó keo sắt tạo thành lắng được khi trong nước có ít chất huyền phù.
- Phèn sắt ăn mòn kim loại trong đường ống mạnh hơn phèn nhôm.
=> Qua các phân tích trên ta chọn phèn xử lý là Al2(SO4)3. Đây là loại phèn được điều chế bằng điôxit, cao lanh, sét có chứa ôxit nhôm, và axit H2SO4.
Phèn nhôm được sản xuất thành từng tảng có màu xám đục chứa 35,5% là sunfat nhôm, 9% ôxit nhôm, 2% H2SO4, 0,5% oxit sắt, 0,03% thạch tín, 23% cặn không tan.
Khi dùng phèn để keo tụ nước sẽ làm cho nồng độ cặn trong nước tăng lên.
Phèn nhôm đạt kết quả keo tụ lớn hơn trong môi trường cần nước xử lý có pH=7,5.
- Căn cứ vào hàm lượng cặn của nước nguồn là 171 mg/l tra bảng 6.3 TCXDVN 33-2006 ta có lượng phèn nhôm cần dùng là 36 (mg/l).
- Căn cứ vào độ màu: Khi xử lý nước có độ màu liều lượng phèn được xác định theo công thức:
Pp = 4 M (mg/l) (TCXDVN 33-2006).
Trong đó:
- M: Độ màu của nước nguồn tính bằng độ theo thang màu Plantin-Côban, M = 40 0PtCo.
- Pp: Liều lượng phèn cần dùng (mg/l).
Pp =4 40 = 25,3 (mg/l) < 36 (mg/l).
So sánh giữa lượng phèn xử lý nước đục và nước đục có màu chọn PAl = 36 (mg/l).
4.2.2.2. Kiểm tra độ kiềm của nước theo yêu cầu keo tụ - Chất kiềm hóa nước là vôi (CaO).
- Hàm lượng vôi để kiềm hóa được tính theo công thức:
p
K 2
1
P e P K 1
e
� �
� �
� � (mg/l) Trong đó:
- Pp: Liều lượng phèn lới nhất trong thời gian kiềm hoá (mg/l).
- e1: Đương lượng của phèn (không chứa nước) (mg/l).
Với phèn nhôm có e1 = 57.
- K: Độ kiềm nhỏ nhất của nước, k = 2,3 (mg.đl/l).
- e2: Đương lượng gam của chất kiềm hóa, với CaO thì e2 = 28.
PK =
28 24- 2,3 1 57
� �
�� �
� � = - 24,61 < 0 (mg/l).
Không cần kiềm hóa do độ kiềm tự do của nước đã đủ để keo tụ.
4.2.2.3. Kiểm tra độ ổn định của nước theo yêu cầu keo tụ
Sau khi cho phèn vào nước để keo tụ, độ pH của nước sẽ giảm có thể gây hiện tượng xâm thực.
Vì vậy ta cần phải kiểm tra chỉ số ổn định của nước theo công thức sau:
J = pH* - pHs
Theo quy phạm J 0,5 thì nước được coi là ổn định.
Nếu J�0,5�Nước có tính xâm thực.
Nếu J�0,5�Nước có tính lắng đọng.
Trong đó:
- J: Chỉ số ổn định của nước sau khi cho phèn.
- pH*: Độ pH của nước sau khi keo tụ được xác định theo K*, CO2*, t0. - pHs: Độ pH của nước ở trạng thái cân bằng bão hoà CaCO3 sau khi keo tụ.
+ Xác định pH(*): Ta có:
- Độ kiềm của nước sau khi keo tụ (pha phèn): K*
K*= K -
P 1
P
e (mg.đl/l);
Trong đó:
- K: Độ kiềm của nước nguồn trước khi pha phèn (keo tụ), (mg.đl/l).
- Pp: Liều lượng phèn tính theo sản phẩm không ngậm nước, (mg/l).
- e1: Đương lượng của phèn không ngậm nước, mg/mg.đl).
=> K*= K -
P 1
P 36
2,3 - 1, 67
e 57
(mg.đl/l).
- Hàm lượng CO2 tự do có trong nước sau khi keo tụ CO2* = CO20 + 44
PP
e (mg/l) Trong đó:
- CO20 Hàm lượng CO2 ban đầu có trong nước đã tính được bằng 11(mg/l).
- Pp và e1: như trên
CO2* = 10,5 + 44×
36
57 = 38,3 (mg/l).
Với: CO2* = 38,3 mg/l K*= 1,67 mg.đl/l P = 138,54 mg/l t0 = 23,90 C
Tra biểu đồ Hình 6.1 trong TCXDVN 33-2006 ta được pH*=6,65.
- Xác định pHs theo công thức:
pHs = f1(t0) –f2(Ca2+) – f3(K*) + f4(P)
Với các giá trị K*, Ca2+, t0, P đã có, tra biểu đồ hình 6.1 trong TCXDVN 33- 2006 ta có:
f1(t0) = f1(23,9) = 2,05 f3(K*) = f3(1,67) = 1,20
f2(Ca2+) = f2(6,65) = 1,61 f4(P) = f4(138,54) = 8,74 Vậy pHs = 2,05 – 1,61 – 1,20 + 8,74= 7,98
=> J = 6,65- 7,98 = -1,33 < 0
Ta thấy J<0 và J �0,5�chứng tỏ nước không ổn định có tính xâm thực, cần phải kiềm hoá.
4.2.2.4. Xác định liều lượng vôi khi đưa vào kiềm hóa
Vì J < 0 (nước có tính xâm thực), để tạo lớp bảo vệ bằng cacbonat ở mặt trong thành ống, phải kiềm hóa nước để khử axit cacbonic bằng cách làm thoáng kết hợp kiềm hóa bằng vôi.
Liều lượng kiềm pha thêm vào để đưa nước về trạng thái ổn định (J=0), xác định như sau:
- Trường hợp này nước nguồn có pH* = 6,65 < pHs*= 7,98 < 8,4 cho nên liều lượng kiềm để ổn định nước được xác định theo công thức sau:
DK = ek K* (mg/l)) (theo TCXDVN 33-2006) Trong đó:
- ek: Đương lượng của hoá chất đưa vào kiềm hoá, dùng vôi ek = 28.
- : Hệ số phụ thuộc độ ổn định của J và pH của nước với J = 1,33 , pH* = 6,65.
Tra biểu đồ Hình 6-4 trong TCXDVN 33-2006 ta được = 0,42.
DK = 28 0,42 1,67 = 19,64 (mg/l)
Lượng vôi này được cho vào bể dưới dạng vôi sữa. Khi cho vôi vào nước thì hàm lượng cặn trong nước tăng lên.
Sau khi cho phèn và vôi vào nước thì hàm lượng cặn trong nước tăng lên.
4.2.2.5. Hàm lượng cặn lớn nhất trong nước
Sau khi cho phèn vào nước thì hàm lượng cặn trong nước tăng lên. Hàm lượng cặn trong nước lớn nhất được tính theo công thức sau:
Cmax = Cnguồnmax + bPp + 0,25M + DK(*) (mg/l).
Trong đó:
- Cmax: Hàm lượng cặn cần tính.
- Cmaxnguồn: Hàm lượng cặn lớn nhất trong nước nguồn, C= 171 mg/l.
- b: Hệ số phụ thuộc độ tinh khiết của phèn, b=0,55.
- Pp:Hàm lượng phèn đưa vào để keo tụ, PP = 36 mg/l.
- M: Độ màu, M = 40 0Pt-Co.
- DK: Lượng vôi đưa vào để làm ổn định nước, DK= 19,64 (mg/l).
Vậy: Cmax = 171 +0,55×36 + 0,25×40+ 19,64= 220,44 (mg/l).