Xem mẫu

  1. Chương 1: TỔNG QUAN – GIỚI THIỆU   ĐỀ TÀI TÍNH TOÁN THIẾT KẾ CỦA HỆ THỐNG XỬ LÝ NGUỒN NƯỚC NGẦM G iáo viên hướng dẫn : Sinh viên th ực hiện : Phạm Đức Hoàng Trâm   Phạm Đức Hoàng Trâm Mssv: 90102847 Trang 2
  2. Chương 1: TỔNG QUAN – GIỚI THIỆU CHƯƠNG 1:TỔNG QUAN – GIỚI THIỆU ........................................... 4 CHƯƠNG 2. LỰA CHỌN CÔNG NGHỆ .............................................. 6 CHƯƠNG 3: HIỆN TRẠNG TRẠM XỬ LÝ ....................................... 11 CHƯƠNG 4. THIẾT KẾ TÍNH TOÁN HỆ THỐNG CẢI TẠO ........... 21 CHƯƠNG 5: TÍNH CÁC THIẾT BỊ PHỤ CỦA HỆ THỐNG XỬ LÝ .............................................................................................................. 44 CHƯƠNG 6: TÍNH TOÁN KINH TẾ .................................................. 49 PHỤ LỤC ............................................................................................. 53 TÀI LIỆU THAM KHẢO..................................................................... 54 Phạm Đức Hoàng Trâm Mssv: 90102847 Trang 3
  3. Chương 1: TỔNG QUAN – GIỚI THIỆU CHƯƠNG 1:TỔNG QUAN – GIỚI THIỆU 1.1.MỤC TIÊU CỦA ĐỒ ÁN 1.2. QUI MÔ – CÔNG SUẤT XỬ LÝ 1.3.THÀNH PH ẦN TÍNH CHẤT NƯỚC THÔ Chất lượng nước thô của các giếng theo báo cáo của phòng thí nghiệm vẫn ổn định trong nhiều năm qua. Độ pH dưới 6, hàm lượng sắt khoảng 13 – 15 mg/l. Hệ thống xử lý hiện hữu của nhà máy có thể xử lý nguồn nước này đạt tiêu chuẩn nước cấp cho sinh hoạt. Về độ cứng nước của các giếng thuộc loại mềm (hàm lượng CaCO3 từ 38 – 43 mg/l). Độ khoáng hóa của nước giếng cũng khá thấp. Tổng quát, nước giếng lấy từ các giếng cạnh nhà máy nước ngầm Hóc Môn có chất lượng trung bình, đạt tiêu chuẩn dùng cho m ục đích cấp nước sinh hoạt và có thể xử lý để sử dụng cho sinh hoạt bằng hệ thống xử lý hiện tại. Chất lượng nước có 3 thành phần cần xử lý:  pH: giá trị pH ít thay đổi theo các mùa và nguồn nước giếng hiện đang khai thác có giá trị pH thấp. Giá trị pH thường thay đổi từ 5,66  5 ,83, vào các tháng chuyển tiếp pH thường có giá trị cao hơn.  Fe: hàm lượng Fe của các giếng vào mùa khô thường cao hơn chút ít so với mùa mưa. Hàm lượng Fe thường từ 14,6 15,1 mg/l. Hàm lượng Fe ngày thấp nhất là 10,8 mg/l, còn ngày cao nhất có khi lên đến 19,2 mg/l. Đối với nguồn nước ngầm, hàm lượng Fe như vậy là tương đối cao, phải sử dụng thêm hóa chất mới có thể xử lý nước đạt yêu cầu nước cấp.  Mn trong nước thô khoảng 0,8 – 0 ,9 mg/l. Hàm lượng Mn thấp và rất ít biến động. N hư vậy, hiện nay lưu lượng nước khai thác tương đối ổn định về chất lượng. 1.4.TIÊU CHUẨN NƯỚC ĐẦU RA Vì mục đích của công ty là khai thác và xử lý nước ngầm để cung cấp nước sinh hoạt cho người dân nên nước đầu ra phải theo tiêu chuẩn nước ăn uống. Phạm Đức Hoàng Trâm Mssv: 90102847 Trang 4
  4. Chương 1: TỔNG QUAN – GIỚI THIỆU  Tiêu chuẩn vệ sinh đối với nước cấp sinh hoạt Thông số Đ ơn vị G iới hạn tối đa cho phép Đô thị Trạm lè & nông thôn pH 6 ,5 – 8 ,5 6,5 – 8,5 Sắt mg/l 0 ,3 0,5 Mangan mg/l 0 ,1 0,1 Phạm Đức Hoàng Trâm Mssv: 90102847 Trang 5
  5. Chương 2: LỰA CHỌN CÔNG NGHỆ CHƯƠNG 2. LỰA CHỌN CÔNG NGHỆ 2.1.CHẤT LƯỢNG NGUỒN NƯỚC XỬ LÝ VÀ LỰA CHỌN CÔNG NGHỆ XỬ LÝ Giả sử rằng nguồn nước ngầm của hệ thống xử lý mới có chất lượng tương tự như nguồn nước ngầm hiện tại:  pH : 5,6 – 5 ,8  Fe : 14,6 – 15,1 mg/l  Mn : 0,8 – 0,9 mg/l  CO2: 175 – 190 mg/l  Độ kiềm: 48 – 50 mgCaCO 3/l = 0,95 mgđl/l  Các chỉ tiêu khác đều nằm trong quy phạm cho phép Nhận xét về chất lượng nguồn nước: đối với nước ngầm có chất lượng như trên thì hệ thống xử lý chủ yếu là dùng để khử Fe và Mn. Như vậy hệ thống xử lý được thiết kế dưới đây sẽ dùng xử lý cả Fe và Mn. Ta nhận thấy nguồn nước trên đây có độ kiềm thấp đồng thời lượng CO2 trong nước nguồn rất cao, do đó sơ đồ dây chuyền đề nghị sử dụng ở đây là: làm thoáng – lắng tiếp xúc – lọc Do trong nước nguồn hàm lượng Fe cao, độ kiềm thấp do đó ta sẽ phân tích chất lượng nước trong hệ thống xử lý hiện tại đồng thời sử dụng công thức để kiểm tra xem có nên sử dụng thêm hóa chất trong quá trình xử lý hay không. - K iểm tra độ kiềm của nước sau khi làm thoáng K i = Ki0 – 0,036  CFe02+ Trong đó: K i0 là độ kiềm ban đầu của nước nguồn, Ki0 = 0,98 CFe02+ là hàm lượng Fe của nước nguồn, CFe02+ = 14,8  Ki = 0,98 – 0,036  14,8 = 0,4472 - K iểm tra hàm lượng CO2 còn lại trong nước sau khi làm thoáng: C(CO2) = C(CO2)0  (1 – a) + 1,6  CFe02+ Trong đó: C(CO2)0: hàm lượng CO2 của nước nguồn trước khi làm thoáng, C(CO2)0 = 180 (mg/l) a : hiệu quả khử CO2 của công trình làm thoáng, lảm thoáng bằng giàn mưa a = 0,75  0,8. Lấy a = 0,8  C(CO2) = 180  (1 – 0,7) + 1,6  14,8 = 77,68 (mg/l) - pH của nước sau làm thoáng: 44  Ki -  pH = log K1  C Phạm Đức Hoàng Trâm Mssv: 90102847 Trang 6
  6. Chương 2: LỰA CHỌN CÔNG NGHỆ Trong đó: C: hàm lượng CO 2 sau làm thoáng = 77,68 mg/l Ki: độ kiềm sau làm thoáng = 0,4472 44  0,4472 pH = log = 5,62 4,31  10 7  77,68 Theo tài liệu Xử lý nước cấp của Nguyễn Ngọc Dung nếu pH của nước sau làm thoáng < 6,8 thì không thể khử Fe bằng làm thoáng độc lập được. Khi đó phải kết hợp dùng hoá chất vôi và clo. Như vậy với chất lượng nước nguồn hiện tại ta sẽ thiết kế hệ thống xử lý khử Fe có hóa chất. Hệ thống xử lý bao gồm: - Thiết bị pha dung dịch và định lượng hóa chất - Công trình làm thoáng và trộn hóa chất - Bể lắng - Bể lọc 2.2.CÔNG NGHỆ XỬ LÝ  Công nghệ xử lý được mô tả như sau: Tiến hành làm thoáng trước để khử CO2, hòa tan O2 và nâng giá trị pH của nước. Công trình làm thoáng được thiết kế với mục đích chính là khử CO2 vì lượng CO2 trong nước cao sẽ làm giảm pH mà môi trường pH thấp không tốt cho quá trình oxy hoá Fe. Sau khi làm thoáng ta sẽ châm hóa chất để khử Fe có trong nước. Hóa chất sử dụng ở đây là clo – một chất oxy hóa mạnh để oxy hóa Fe, các chất hữu cơ có trong nước, Mn, H2S. Ngoài ra để tạo môi trường thuận lợi cho quá trình oxy hóa Fe thì ta phải cho thêm vôi cùng với clo. Mục đích cho thêm vôi là để kiềm hóa nước giúp cho tốc độ phản ứng oxy hóa Fe diễn ra nhanh hơn. Công trình làm thoáng trong các hệ thống xử lý nước ngầm là giàn mưa và tháp oxy hóa. Sau khi làm thoáng và châm hóa chất thì nước được đưa sang công trình kế tiếp là công trình trộn. Công trình này có mục đích là trộn đều nước và hóa chất để các phản ứng hóa học diễn ra thuận lợi. Các công trình trộn thường được sử dụng là bể trộn cơ khí, máng trộn có vách ngăn, bể trộn đứng. Sau đó nước đuợc tiếp tục đưa sang bể lắng hay lọc tiếp xúc. Thông thường trong các công trình xử lý nước ngầm lớn người ta thường hay sử dụng bể lắng tiếp xúc. Bể lắng tiếp xúc có nhiệm vụ giữ lại các cặn tạo ra trong quá trình oxy hóa cũng như cặn vôisau khi các phản ứng xảy ra. Thời gian lưu nước trong bể lắng thường là 90 phút. V à công trình cuối cùng là bể lọc nhanh. Bể lọc này có nhiệm vụ giữ lại các cặn nhỏ mà không thể giữ lại trong bể lắngcũng như là để khử Mn Phạm Đức Hoàng Trâm Mssv: 90102847 Trang 7
  7. Chương 2: LỰA CHỌN CÔNG NGHỆ  Lựa chọn các công trình trong hệ thống xử lý  Trước hết, đối với quá trình làm thoáng có thể sử dụng giàn mưa ho ặc tháp oxy hóa.  N ếu sử dụng giàn mưa thì tốn diện tích cũng như chi phí xây dựng ban đầu nhưng khi hoạt động thì việc quản lý tương đối dễ dàng và thuận tiện. Việc duy tu, bảo dưỡng và vệ sinh đ ịnh kỳ giàn mưa cũng không gặp nhiều khó khăn. Cần tiến hành vệ sinh thường xuyên do các cặn Fe dễ dàng bám trên các sàn tung làm chít các lỗ dẫn đến giảm hiệu quả giàn mưa.  N ếu sử dụng tháp oxy hóa thì sẽ tiết kiệm được mặt bằng xây dựng và chi phí xây dựng ban đầu nhưng khi vận hành thì tốn chi p hí hơn so với sử dụng giàn mưa (do phải cung cấp điện năng để hoạt động máy thổi khí), quản lý cũng gặp khó khăn hơn. Việc duy tu bảo d ưỡng cũng khó khăn do lâu ngày cặn Fe dễ bám chít trên lớp vật liệu tiếp xúc (hay sàn tiếp xúc). Lúc này phải ngừng hoạt động của tháp để tiến hành vệ sinh.  Sau quá trình làm thoáng là châm hóa chất (clo và vôi). Hóa chất được châm ngay sau khi làm thoáng. Cũng có khi hóa chất được châm trước khi làm thoáng nhưng điều này không có lợi. Bởi vì trong nước ngầm thường có một số khí do quá trình phân hủy kị khí trong đất sinh ra (H2S), nếu cho hóa chất vào trước thì sẽ hao tốn thêm hóa chất để khử các chất này trong khi các chất này thường là các chất khí dễ dàng bị khử qua làm thoáng. Clo cho vào nước nhằm mục đích oxy hóa Fe2+ thành Fe3+, còn vôi cho vào nước với mục đích là nâng pH và độ kiềm trong nước tạo môi trường cho phản ứng oxy hóa và thủy phân Fe diễn ra dễ d àng. Lượng hóa chất cho vào phải đảm bảo khử hết Fe2+ có trong nước và pH đầu bể lắng khoảng 8 – 8,3.  Sau đó ta tiến hành trộn đều nước và hóa chất để phản ứng diễn ra thuận lợi. Các công trình dùng để trộn có thể chia ra làm 2 lo ại là khuấy trộn bằng thủy lực và khuấy trộn bằng cơ học. Ta nên sử dụng bể trộn đứng vì việc khuấy trộn chủ yếu do lực của dòng nước đi từ dưới lên sẽ tránh đ ược tình trạng cặn vôi bám trên bể mà vẫn đảm bảo trộn đều hóa chất và nước.  Sau khi trộn đều với hóa chất, nước đ ược đưa sang công trình kế tiếp là công trình lắng hay lọc tiếp xúc. Mục đích của công trình này là tạo thời gian để các phản ứng diễn ra và thu hồi cặn của các phản ứng này. Đối với hệ thống xử lý nước công suất lớn thì ta nên sử dụng bể lắng tiếp xúc và thời gian lưu trong bể tốt nhất là 90 phút. Bể lắng thường được sử dụng trong hệ thống xử lý nước ngầm là bể lắng ngang với hệ thống thu nước bề mặt.  Sau khi ra khỏi bể lắng nước tiếp tục sang công trình cuối là bể lọc. Bể lọc có nhiệm vụ giữ lại các cặn còn sót lại sau bể lắng đồng thời khử Mn. Đối với hệ thống xử lý nước có công suất lớn người ta thường sử dụng bể lọc nhanh với vận tốc lọc khoảng 5 – 8 m/h. Ở đây ta có thể sử dụng bể lọc áp lực Phạm Đức Hoàng Trâm Mssv: 90102847 Trang 8
  8. Chương 2: LỰA CHỌN CÔNG NGHỆ với vận tốc > 10 m/h nhưng nếu sử dụng loại bể lọc này sẽ tốn chi phí đầu tư cao đồng thời chi phí bảo trì, sửa chữa cũng là 1 vấn đề.  Tóm lại hệ thống xử lý của nhà máy bao gồm: G iàn mưa - Bể trộn đứng - Bể lắng ngang - Bể lọc nhanh - Phạm Đức Hoàng Trâm Mssv: 90102847 Trang 9
  9. Chương 3: HIỆN TRẠNG TRẠM XỬ LÝ CHƯƠNG 3: HIỆN TRẠNG TRẠM XỬ LÝ 3.1.GIÀN MƯA  N hiệm vụ: - khử CO2 trong nước - làm giàu oxy trong nước tạo điều kiện để Fe2+ oxy hóa thành Fe3+  D ạng giàn mưa: làm thoáng tự nhiên.  Cấu tạo: giàn mưa bao gồm:  Hệ thống phân phối khí: sử dụng ống phân phối có đục lỗ gồm:  ống chính phun mưa làm b ằng inox có đ ường kính 160 mm  trên ống chính có bố trí các ống nhánh đường kính 40 mm  đường kính lỗ phun trên các ống nhánh là 5 mm  Sàn tung nước:  sử dụng sàn tung nước bằng các tấm inox có đục lỗ. Kích thước mỗi tấm inox là 0,8  0,8m được ghép lại với nhau Số tấm inox theo chiều ngang là 4 Số tấm inox theo chiều dọc là 32 Diện tích của giàn mưa là (0,8  0,4)  (0,8  3 2) = 81,92 m2  đường kính lỗ trên tấm inox là 14 mm, trên m ỗi tấm có 14  14 = 196 lỗ. Tỷ số So/S là tỷ số giữa tổng diện tích lỗ và diện tích sàn tung 196    0,014 2  4,7% So/S = 0,8  0,8  4  Số sàn tung : 3  K hoảng cách giữa các sàn: 0,8 m  K hoảng cách từ hệ thống phân phối nước đến sàn đ ầu tiên: 0,35m  Hệ thống thu và thoát khí Đ ể có thể thu oxy của khí trời, kết hợp với việc thổi khí CO2 ra khỏi giàn mưa, đồng thời đảm bảo nước không bị bắn ra ngoài, người ta xây dựng hệ thống cửa chớp bằng bêtông cốt thép. Góc nghiêng giữa các chớp với mặt phẳng nằm ngang là 450, khoảng cách giữa hai cửa chớp kế tiếp là 200 mm với chiều rộng mỗi cửa là 200 mm. Cửa chớp được bố trí ở xung quanh trên toàn bộ chiều cao của giàn mưa, nơi có bề mặt tiếp xúc với không khí. Phạm Đức Hoàng Trâm Mssv: 90102847 Trang 11
  10. Chương 3: HIỆN TRẠNG TRẠM XỬ LÝ  Sàn thu nước: sàn thu nước làm bằng bêtông cốt thép được đặt dưới giàn mưa có độ dốc 0,02 về phía ống dẫn nước qua bể trộn  Ống dẫn và thu nước trên giàn mưa: Mỗi giàn mjưa còn bao gồm hai ống inox dẫn nước lên giàn mưa đường kính 400 mm, một ống thu nước từ giàn mưa qua bể trộn đường kính 600 mm, hai ống PVC thu nước xả, rửa giàn mưa đường kính 150 mm, các ống dẫn vôi, clo và các vòi phục vụ cho công tác vệ sinh.  K ích thích giàn mưa  Kích thước mỗi giàn mưa: dài  rộng  cao = 27,2  5  8 ,6 m  Giàn thiết kế với hình d ạng mỏng  Cường độ mưa 2083 Lưu lượng = 12,714 m3/m2.h  (10  15 m3/m2.h) Qtưới = Diện tích tưới = 81,92  2  Hoạt động của giàn mưa: N ước thô được dẫn từ ống góp chung đường kính 1000 mm rồi qua các ống đường kính 400 đ ưa lên giàn mưa. Trên giàn mưa gồm một hệ thống các ống xương cá trong đó các ống chính đường kính 160 mm và các ống nhánh có đường kính 40 mm. Nước từ giàn phân phối sẽ phun ra ngoài qua các lỗ trên ống nhánh và rơi xuống qua từng sàn tung nước. N ước từ các sàn tung nước di chuyển dẫn xuống dưới do trọng lượng bản thân và tập trung tại sàn thu nước, tại đây nước sẽ chảy vào ống thu nước có đường kính 600 mm để đưa sang bể trộn. Tại đầu ống thu nước clo và vôi đ ồng thời được cho vào để khử Fe, Mn  Đ ánh giá hiệu quả xử lý của giàn mưa Hiệu quả loại trừ CO2 của giàn mưa khoảng 68 %. Hiệu quả loại trừ thấp nhất là 60,6%. Hiệu quả loại trừ cao nhất là 72,3%. Ngoài hiệu quả khử CO2 thì giàn mưa còn nhằm mục đích hòa tan oxy vào nước để oxy hoá Fe Với quá trình xử lý nước ngầm đặc biệt là quá trình khử Fe trong nướn ngầm thì việc khử CO2 đồng thời hòa tan O2 vào nước bằng giàn mưa có tác dụng quan trọng vì nó làm tăng pH trong nước ngầm và oxy làm cho Fe2+ bị oxy hóa. Nếu pH có tăng cao thì m ới tạo môi trường tốt để phản ứng oxy hóa Fe và Mn diễn ra. Nhưng trong nguồn nước hiện đang khai thác có hàm lượng Fe cao đồng thời độ kiềm nhỏ do đó lượng oxy hòa tan không đủ để oxy hóa Fe nên phải sử dụng thêm clo đ ể oxy hóa hết Fe. Nhiệm vụ chính của giàn mưa sử dụng ở đây là đuổi CO2 và nâng pH. Phạm Đức Hoàng Trâm Mssv: 90102847 Trang 12
  11. Chương 3: HIỆN TRẠNG TRẠM XỬ LÝ 3.2.BỂ TRỘN  N hiệm vụ: trộn đều nước, clo và vôi  Cấu tạo: bể có đáy dạng hình chóp, mặt bằng hình vuông  Kích thước bể : 3 ,5  3 ,5  5 m 27,8 m 3  Diện tích:  Thời gian trộn V 2  27,8   60  1,60 T= Q 2083  N guyên lý hoạt động N ước từ giàn mưa sang đáy bể trộn dâng lên trên bề mặt bể trộn, tràn qua máng thu nước sang bể lắng ngang 2Fe2+ + Cl2 + 6H20 = 2Fe(OH)3 + 2 Cl- + 6H + Fe(HCO3)2 + Ca(OH)2 = FeCO 3 + CaCO3 + H2O Fe(HCO3)2 + O 2 + 2H 2O = 4Fe(OH)3 + 8CO2 2Mn(HCO3)2 + O 2 +H2O = 2Mn(OH)4 + 4H + + 4HCO3- Phản ứng oxy hóa Mn thường diễn ra với pH cao (8 9). Do đó việc khử Mn diễn ra chủ yếu trong bể lọc thông qua lớp màng bám trên cát lọc.  X ác định lượng clo cho vào Phản ứng oxy hóa Fe xảy ra tại giàn mưa: 4Fe2+ + 8HCO3- + O2 + 2H2O = 4Fe(OH)3 + 8 CO 2 Độ kiềm của nước giảm: 0,95 – 0,4472 = 0,5028 Hàm lượng Fe còn lại sau khi qua giàn mưa: 14,8 – 0,5028/2 28 = 7,7608 mg/l 2Fe + Cl2 + 6H2O = 2Fe(OH)3 + 2 Cl- + 6H+ 2 Lượng clo cho vào: 7,7608  71  4,92mg / l 2  56 Mục đích chính của bể trộn là để trộn đều nước và hóa chất vào nhau để các phản ứng trên xảy ra. N ước ra khỏi bệ trộn đ ược đưa sang bể lắng để thu hồi các cặn tạo ra từ các phản ứng trên. Phạm Đức Hoàng Trâm Mssv: 90102847 Trang 13
  12. Chương 3: HIỆN TRẠNG TRẠM XỬ LÝ 3.3.BỂ LẮNG  N hiệm vụ:  Lắng đọng các bông cặn sinh ra trong các phản ứng trong đó chủ yếu là Fe(OH)3  Tăng thời gian để các phản ứng oxy hóa diễn ra hoàn toàn.  Cấu tạo: là dạng bể lắng ngang thu nước cuối  Các thông số của bể lắng:  K ích thước bể lắng: dài  rộng  cao = 27  4  4 ,65 m  D ung tích: 502,2 m3  Chiều dài ngăn thu nước cuối: 2 m  Chiều dài làm việc của bể lắng: 25,5 m  Thời gian lắng (thời gian lưu nước trong bể) V 502,2  4 T=   60  57,8 phút Q 2083  Bộ phận phân phối nước vào bể: là vách ngăn bằng bêtông có đục lỗ  Số lỗ trên mỗi vách ngăn của mỗi bể: 11  K ích thước lỗ: 200  300 m  V ận tốc nước qua các lỗ phân phối: Q 2083   0,22m / s V lỗ= 4  3600  11 0,2  0,3  Sl  K ích thước tường phân phối: dài x rộng = 4  4 ,65 m  Tường phân phối cách đầu bể lắng: 1,5 m  Hệ thống thu nước đã lắng Khi mơí xây dựng thì sử dụng hệ thống thu nước cuối nhưng công ty đã lắp đặt thêm hệ thống thu nước bề mặt. Đối với hệ thống thu nước bề mặt gồm các ống thu nước đ ược đặt ngập d ưới mực nước khoảng 12 cm, trên mỗi ống có bố trí 2 hàng lỗ ở hai bên thành ống.  Số ống thu cho mỗi bể :4  Chiều dài ống thu: 17,6 m  Đ ường kính ố ng thu: 200 m  Số lỗ trên mỗi ống: 110 lỗ  Đ ường kính lỗ thu: 25 mm  Hệ thống thu xả cặn : sử dụng hệ thống thu xả cặn bằng thủy lực, giàn ống thu xả cặn được phân bố kiểu xương cá. Việc xả cặn bằng phương Phạm Đức Hoàng Trâm Mssv: 90102847 Trang 14
  13. Chương 3: HIỆN TRẠNG TRẠM XỬ LÝ pháp thủ công tận dụng áp lực thủy tĩnh. Xả cặn theo từng đoạn ống phụ được điều khiển bằng 5 van phân bố từ đầu tới cuối bể.  N guyên lý hoạt động: Nước từ bể trộn được dẫn qua buồng phân phối đầu bể lắng sao đó đi qua các lỗ trên vách ngăn và chảy qua vùng lắng. Tại đây các phản ứng oxy hóa tiếp tục xảy ra và tạo kết tủa rồi lắng xuống đáy bể cùng với cặn vôi. Nước sau khi đi từ đầu bể đến cuối bể sẽ đi qua các lỗ thu trên ố ng thu nước bề mặt và các máng thu nước cuối dẫn vào mương thu nước phân phối nước đi vào các bể lọc. Cặn lắng sẽ được định kì xả ra ngoài bằng áp lực thủy tĩnh qua giàn ố ng thu xả cặn.  Đ ánh giá hiệu quả xử lý của bể lắng: Hiện tại bể lắng hoạt động chưa đạt được hiệu quả cao, hàm lượng Fe tổng cộng ra khỏi bể lắng còn cao. PH đầu bể lắng từ 8 – 8,4, hiệu quả khử Fe 74 – 77% là vẫn còn thấp, hiệu quả khử Mn 60%. Dù cấu tạo của các bộ phận phụ trong bể lắng đều đạt yêu cầu trong quy phạm nhưng bể vẫn chưa hoạt động tốt do thời gian lưu trong bể lắng chưa đủ để lắng bông cặn hay nói cách khác diện tích bề mặt bể lắng nhỏ. 3.4.BỂ LỌC NHANH  N hiệm vụ:  Loại bỏ triệt để các cặn chưa lắng và không lắng được ở bể lắng  Khử Mn nhờ lớp oxit mangan trên bề mặt cát lọc.  D ạng bể lọc: b ể lọc nhanh  Các thông số của bể lọc:  Kích thước bể lọc: dài  rộng = 8  4,5 m  Kết cấu bể bằng bêtông cốt thép  Điều khiển vận tốc lọc bằng siphông đồng tâm  V ật liệu lọc: sử dụng cát thạch anh  Đường kính hạt vật liệu lọc: 0,7  1,5 mm  Chiều cao lớp vật liệu lọc (cát): 1,2 m  Chiều cao lớp sỏi đỡ: 0,4 m  Tốc độ lọc: Phạm Đức Hoàng Trâm Mssv: 90102847 Trang 15
  14. Chương 3: HIỆN TRẠNG TRẠM XỬ LÝ 2083 Lưu lượng xử lí v = Diện tích bề mặt lọc = = 4 ,82 m/h 12  8  4,5  Chụp lọc:  Làm b ằng sứ, là lo ại chụp lọc hydrocone  Mật độ bố trí chụp lọc: 25 cái/m2  Kho ảng cách giữa hai chụp lọc là 125 mm  Chụp lọc được bố trí đều trên các tấm đan, bên dưới đan là các trụ đỡ bằng bêtông cốt thép.  H ệ thống thu nước sạch của các bể lọc N ước sau khi lọc đi qua siphông đồng tâm dưới tác dụng của áp lực thủy tĩnh (siphông có tác dụng điều chỉnh tốc độ lọc) và sau đó chảy vào ống thu nước sạch (gồm hai ống trong đó 1 ống dẫn từ đơn nguyên thứ nhất và 1 ống dẫn từ đơn nguyên thứ hai) có đường kính thay đổi dần từ 300 mm  450 mm  600mm, trong đó:  Đầu ống có đường kính 300 mm thu nước từ hai bể lọc  Đoạn kế tiếp đường kính 450 mm nối tiếp với đoạn đầu  Đoạn cuối đ ường kính 600 mm nối tiếp vào đoạn thứ hai. Cấu tạo của siphông đồng tâm là hai ống thép lồng vào nhau. Nước lọc từ ống thu nước đ ược đưa vào ống thép phía trong của siphông, tràn ra rìa mép phía trên của ống và ra ống thép ngoài, rồi chảy xuống hố thu nước. Việc điều chỉnh tốc độ lọc được thể hiện tự động nhờ phao đặt trong bể. Khi mực nước trong bể dâng lên, phao nổi lên theo giúp cho van gió đóng bớt khe gió làm giảm lượng khí vào siphông làm độ chân không trong siphông tăng lên, làm tăng lượng nước lọc vào siphông.  H ệ thống phân phối nước: cấp vào đường ống đường kính 500 mm lấy nước từ bể chứa nước sạch. Đường ống này được đưa vào ngăn thu nước lọc ở đáy bể. N ước đưa vào đây đi qua các chụp lọcvà thực hiện quá trình rửa ngược.  H ệ thống thổi khí: các ố ng thổi khí của mỗi bể lọc được lắp đặt phía trên chụp lọc:  Gồm một ống gió chính đường kính 250 mm cho mổi bể, ống này được nối từ ống gió chung cho 12 bể lọc.  Trên mỗi ống gió chính trong bể lọc có lắp các giàn ống nhánh đường kính 30 mm. Số ống nhánh là 32 ống. Các ống gió đ ược lắp đặt theo kiểu x ương cá. Phạm Đức Hoàng Trâm Mssv: 90102847 Trang 16
  15. Chương 3: HIỆN TRẠNG TRẠM XỬ LÝ  H ệ thống thu nước rửa lọc:  Mỗi bể lọc có 2 máng thu nước rửa lọc bằng bêtông cốt thép  Hai máng thu nước được đặt song song nhau và song song với thành bể  Đáy máng thu có độ dốc 0,01 về phía mương xả  Chiều cao phần chữ nhật của máng: 0,3 m. Chiều cao phần tam giác ở đáy máng: 0,3 m  Chiều rộng máng: 0,6 m  Kho ảng cách giữa hai tâm máng: 2,3 m Kho ảng cách từ tâm máng đến thành b ể: 1,1 m  Lượng nước rửa lọc trung bình cho 1 bể là 150 – 160 m3/ 1 lần  Nước rửa lọc từ các máng thu chảy vào máng tập trung ở đầu bể rồi thải ra các mương xả  N guyên lý hoạt động:  Khi lọc: nước được dẫn từ bể lắng ngang qua máng phân phối vào các bể lọc qua siphông phân phối, qua lớp vật liệu lọc, lớp sỏi đỡ vào hệ thống thu nước sạch vào bể chứa nước sạch.  Khi rửa: nước rửa đ ược bơm từ bể chứa nước sạch qua hệ thống phân phối nước rửa lọc kết hợp với hệ thống phân phối gió, qua lớp sỏi đỡ và lớp vật liệu lọckéo theo các cặn bẩn tràn vào máng thu nước rửa về mang tập trung rồi được xả ra ngo ài theo mương thoát nước. Trong quá trình rửa, gió được cấp vào trước để xáo trộn vật liệu lọc làm cho hạt cát tách ra (thời gian sục gió khoảng 5 phút) sau đó nước đưa từ dưới lên đ ể cuốn cặn bẩn ra ngo ài, quá trình được tiến hành đến khi nước rửa hết đục thì ngưng rửa (10 phút). Nước sau khi ra bể lọc sang bể chứa, trên đường ống về bể chứa nước được châm clo để khử trùng lần cuối và đ ảm bảo yêu cầu cấp nước cho sinh hoạt.  H iệu quả xử lý: hiệu quả xử lý Fe 92%, hiệu quả xử lý Mn 98%. Chu kì ho ạt động 22 – 24 giờ. Lượng nước hao phí cho rửa lọc cao (150 – 160 m3/lần) vì rửa chưa tự động hóa và các chụp lọc cũ. Các chụp lọc không đ ược gắn cố định trên sàn đỡ do vậy gây khó khăn cho việc rửa lọc do không tiến hành rửa với cường độ lớn được. Phạm Đức Hoàng Trâm Mssv: 90102847 Trang 17
  16. Chương 4 : CÁC PHƯƠNG ÁN CẢI TẠO NÂNG CẤP CÔNG SUẤT CHƯƠNG 4. THIẾT KẾ TÍNH TOÁN HỆ THỐNG CẢI TẠO  Các thông số tính toán: Q = 100.000 m3/ngày pH = 5,6 ÷ 5,8 Fe = 14,6 ÷ 15,1 mg/l Mn = 0,8 ÷ 0,9 mg/l CO 2 = 175 ÷ 190 mg/l Độ kiềm: 48 – 50 mg CaCO3/l = 0,98 mgdl/l 5.1.TÍNH GIÀN MƯA Hệ thống xử lý có 2 giàn mưa - Lưu lượng nước qua 1 giàn mưa: Q = 50.000 m3/ngđ - Chọn cường độ tưới là 10m3/m2h  d iện tích bề mặt cần cho giàn mưa là: Q 50000  208,3m 2 S  qn 24  10 - Chọn diện tích mặt bằng cho giàn mưa là dài  rộng = 52  4 m. Chia giàn mưa thành 4 ngăn, mỗi ngăn có kích thước 14  4 m  D iện tích toàn bộ giàn mưa: S = 13  4  4 = 208 m 2 - Số sàn tung: 3 - K hoảng cách giữa các sàn tung là 0,7 m  Chiều cao phần làm thoáng: 0,7  3 = 2,1 m - Chọn sàn tung là các tấn inox khoan lỗ có kích thước 1  1 m - Đ ường kính lỗ khoan 14 mm, bước lỗ là 50mm - Số tấm inox theo chiều ngang là 4 Số tấm inox theo chiều dọc là 52  kiểm tra lại cường độ tưới = 10,016 m3/m2h - Số lỗ khoan theo chiều rộng 1000  50  1  16 lỗ 64 Số lỗ khoan theo chiều dài là 16 lỗ Phạm Đức Hoàng Trâm Mssv: 90102847 Trang 21
  17. Chương 5 : THIẾT KẾ TÍNH TOÁN HỆ THỐNG CẢI TẠO - Mỗi sàn tung khoan: 16  16 = 256 lỗ  H ệ thống thu, thoát khí và ngăn nước  Góc nghiêng của cửa chớp với mặt phẳng là 45o, khoảng cách giữa 2 cửa kế tiếp là 200 mm. Cửa chớp đ ược bố trí ở xung quanh trên toàn bộ chiều cao giàn mưa nơi có bề mặt tiếp xúc với không khí. Các cửa chớp này được xây dựng cách các mép ngoài của sàn tung là 0,6 m để làm lối đi xung quanh giàn mưa khi tiến hành vệ sinh  Sàn thu nước: đ ặt dưới đáy giàn mưa có độ dốc 0,02 về phía ống dẫn nước xuống bể trộn.Kết cấu sàn thu là bêtông cốt thép  Hệ thống thu nước của giàn mưa: ống thu nước đặt ở đáy sàn thu nước cao hơn mặt đáy sàn ít nhất là 100 mm. V ận tốc nước trong ống dẫn là 1m/s - D iện tích ống dẫn nước là: 50000 m 3 / ngày Q  0,5787 m 2 S  v 864000 s / ngày  1m / s Phạm Đức Hoàng Trâm Mssv: 90102847 Trang 22
  18. Chương 5 : THIẾT KẾ TÍNH TOÁN HỆ THỐNG CẢI TẠO - Đ ường kính ống dẫn  4 S  4  0 ,5787 D   0 ,858 cm      Chọn ống có đường kính là 850 mm - K iểm tra lại vận tốc H2O chảy trong ống 50000 Q 86400  0 ,996 m / s v  0,86 S  4  Hệ thống xả cặn của giàn mưa: Mỗi ngăn một ống xả cặn, ống này có thể lấy là ống PVC đường kính ống tùy thuộc vào vận tốc nước trong ống và lượng nước cần xả khi tiến hành rửa giàn mưa. Chọn ống xả cặn là ống PVC có đ ường kính 150 mm đặt ở giữa ngăn và sát sàn thu nước phía đáy thấp . To àn giàn mưa có 4 ống xả cặn  H ệ thống phân phối nước Chọn mỗi ngăn của giàn mưa có 1 ố ng dẫn nước chính có điều kiện 400 mm vận tốc nước trong mỗi ống dẫn chính là: 50 . 000 m 3 / ngày Q v   4,6 m / s 2 S 0,4m   86400 s / ngày      4  - Trên một ống dẫn chính lên 1 ngăn của giàn mưa ta sắp xếp các ống phân phối chính. Ống phân phối chính có chiều dài bằng chiều rộng của giàn mưa là 4 m. Kho ảng cách giữa 2 ống phân phối chính là 1,6 m  Số ống phân phối chính là: 13  8 ống 1,6 - Trên các ống phân phối chính này có các ống nhánh được nối với ống phân phối chính theo hình xương cá. - Chọn vận tốc nước chảy trong các ống phân phối chính là 1m/s  Đ ường kính ống chính Phạm Đức Hoàng Trâm Mssv: 90102847 Trang 23
  19. Chương 5 : THIẾT KẾ TÍNH TOÁN HỆ THỐNG CẢI TẠO  4Q    4  50000m 3 / ngày   D  8    v   8  86400s / ngày    1m / s   0,152m    - Chọn ống phân phối chính có đường kính 150mm  K iểm tra vận tốc nước chảy trong ống phân phối chính 4  50000m 3 / ngày 4Q  1,02  1  1,2m / s  v  32    D 2 32    0,152 m  86400s/ngày - Chọn khoảng cách giữa các ống nhánh là 300 mm (theo quy phạm là 250 ÷ 300 m) 4   Số ống nhánh là: n  2    1  28,67  0,3  Chọn 28 ống - Chọn vận tốc nước chảy trong ống nhánh là 2m/s (theo quy phạm là 1,8 ÷ 2m/s)  Lượng nước vào ống nhánh là: 50.000m 3 / ngày  6,46.10 4 m / s q 86.400 s / ngày  4ngan  8ongchinh  28ongnhanh - Đ ường kính ống nhánh: 4  q  4  6,46  10  4 m / s     0,021m d  v   2m / s     - Chọn đường kính ống nhánh d = 20 mm  K iểm tra lại vận tốc trong ống nhánh 4  q 4  6,46 10 4 m / s v   2,05m / s  d2   (0,02m) 2 - Tổng diện tích lỗ trên 1 ống nhánh theo quy phạm bằng 30 – 50% diện tích tiết diện ngang của ống chính. Chọn tỉ lệ này là 30%   0,15 2  0,0053m 2  ∑d/t lỗ  0,3  4 - Chọn đường kính lỗ phun m ưa 10mm Phạm Đức Hoàng Trâm Mssv: 90102847 Trang 24
  20. Chương 5 : THIẾT KẾ TÍNH TOÁN HỆ THỐNG CẢI TẠO 0,0053 Tổng diện tích lỗ  Số lỗ = Diện tích 1 lỗ = = 67,5 lỗ  68 lỗ   0,012 / 4  K iểm tra thời gian làm thoáng của nước (bỏ qua thời gian nước đọng lại trên sàn tung)  2  h   2  2,1  t     0,65s  g   9,81     Do H 2O rơi tự do trên giàn mưa nên tổn thất thủy lực của nước qua giàn mưa là 0,5 m 5.2.TÍNH BỂ TRỘN  H ệ thống xử lý có hai đơn nguyên, mỗi đ ơn nguyên có một bể trộn. - Kích thước bể: 3,5  3,5  5 m - Dung tích bể: 27,8 m3 - Kiểm tra vận tốc nước dâng khi công suất tăng lên 100.000 m3/ngày Q 100.000 vd    0,047m / s >(0,0250,028) m/s S 2  86.400  3,52 Do đó ta đ ặt thêm cánh khuấy vào bể để tăng hiệu quả khuấy trộn của nước và hoá chất. - Thời gian lưu nước: V 27,8 t   48,04 giây Q 50.000 / 86.400 Bảng các giá trị G cho trộn nhanh G, s-1 Thời gian trộn t 0,5(trộn đường ống) 3500 10 – 20 1000 20 – 30 900 30 – 40 800 > 40 700 Chọn G = 700 s-1 - Năng lượng khuấy: P    G 2  V  0,89 10 3  700 2  27,8  12.124W  12,1kW Hệ số truyền động là  = 0,8 Phạm Đức Hoàng Trâm Mssv: 90102847 Trang 25
nguon tai.lieu . vn