Công nghệ xử lý nước

Môc lôc Ghi chó Trong ®å ¸n nµy sö dông c¸c c«ng thøc ®· ®­îc chøng minh hay c«ng thøc thùc nghiÖm, c¸c tÝnh to¸n, thiÕt kÕ, lùa chän ®óng vµ phï hîp víi c¸c giíi h¹n cho phÐp mµ tµi liÖu ®· tr×nh bµy. - C¸c c«ng thøc hay c¸c lùa chän ®­îc ký hiÖu sö dông theo tµi liÖu nh­ sau: + §èi víi ký hiÖu cã 2 ch÷ sè: VD. IV- 16. Sè thø nhÊt (IV): lµ ký hiÖu theo liÖt kª cña Tµi liÖu tham kh¶o : QuyÓn IV- Lª Duy- C«ng tr×nh thu n­íc tr¹m b¬m cÊp tho¸t n­íc, NXB XDHN- 1999. Sè thø hai (16): lµ sè trang cña tµi liÖu trªn (trang 16). + §èi víi ký hiÖu cã 3 ch÷ sè: VD: II.2- 55. Sè thø nhÊt (II): t­¬ng tù sè thø nhÊt ë trªn. Sè thø hai (2): Sè tËp cña tµi liÖu (tËp 2). * Sè thø ba (55): Sè trang cña tµi liÖu (trang 55)phÇn I: Më ®Çu N­íc lµ mét nhu cÇu cÇn thiÕt cho mäi sinh vËt. Kh«ng cã n­íc, cuéc sèng trªn tr¸i ®Êt kh«ng thÓ tån t¹i ®­îc. H»ng ngµy c¬ thÓ ng­êi cÇn tõ 100 ®Õn 250 lÝt n­íc cho c¸c ho¹t ®éng b×nh th­êng nh­ ¨n, uèng, t¾m giÆt, ®Ó thùc hiÖn c¸c qu¸ tr×nh trao ®æi chÊt, trao ®æi n¨ng l­îng, sau ®ã theo ®­êng bµi tiÕt (n­íc gi¶i, må h«i…) mµ th¶i ra ngoµi. N­íc lµ mét kho¸ng chÊt phæ biÕn trªn bÒ mÆt ®Þa cÇu, nã t¹o nªn mét qu¶ cÇu n­íc. ThÓ tÝch vµo kho¶ng 1.370 triÖu km3, trong c¸c s«ng, hå vµ n­íc ngÇm, b¨ng ë c¸c cùc cña tr¸i ®Êt chiÕm thÓ tÝch kho¶ng 25 triÖu km3 còng lµ n­íc ngät. Cuèi cïng cã 50.000 km3n­íc trong khÝ quyÓn cã d¹ng h¬i vµ m©y. l­îng n­íc ho¸ h¬i h»ng n¨m kho¶ng 500.000 km3 vµ quay trë l¹i. C¸c lôc ®Þa kho¶ng 120.000 km3/n¨m. HiÖn nay n­íc sö dông trong c«ng nghiÖp n«ng n«ng nghiÖp vµ sinh ho¹t chiÕm 250m3/n¨m cho mét ®Çu ng­êi. - Ngµy nay, víi sù ph¸t triÓn c«ng nghiÖp, ®« thÞ vµ sù bïng næ d©n sè ®· lµm cho nguån n­íc tù nhiªn bÞ hao hôt vµ « nhiÔm dÉn. V× thÕ, con ng­êi ph¶i biÕt xö lý c¸c nguån cÊp ®Ó cã ®­îc ®ñ sè l­îng vµ ®¶m b¶o chÊt l­îng cho mäi nhu cÇu sinh ho¹t vµ s¶n xuÊt c«ng nghiÖp cho chÝnh m×nh vµ gi¶i quyÕt hËu qu¶ cña chÝnh m×nh. - Tæng quan vÒ mét vïng tuÇn hoµn n­íc cÊp ®­îc tr×nh bµy ë h×nh 1-1, trong ®ã ng­êi ta khai th¸c n­íc tõ n­íc tù nhiªn (chñ yÕu lµ n­íc ngÇm vµ n­íc bÒ mÆt) dïng c¸c biÖn ph¸p lý ho¸, sinh ®Ó xö lý nh»m ®¹t ®­îc l­îng vµ chÊt l­îng n­íc mong muèn, sau ®ã cÊp ®Òu hÖ thèng ph©n phèi cho ng­êi tiªu dïng. N­íc sau khi sö dông ®Ó thu gom vµ xö lý ë hÖ thèng xö lý n­íc th¶i, råi th¶ vµo c¸c nguån n­íc tù nhiªn, thùc hiÖn vßng tuÇn hoµn míi C¸c nguån n­íc tù nhiªn Khai th¸c vµ xö lý Ph©n phèi vµ sö dông Thu gom vµ xö lý H×nh 1-1: tæng quan vßng tuÇn hoµn n­íc cÊp. Tuú thuéc vµo møc ®é ph¸t triÓn c«ng nghiÖp vµ møc ®é sinh ho¹t cao thÊp cña mçi céng ®ång mµ nhu cÇu vÒ n­íc víi chÊt l­îng kh¸c nhau còng rÊt kh¸c nhau. ë c¸c n­íc ph¸t triÓn nhu cÇu vÒ n­íc cã thÓ gÆp nhiÒu lÇn so víi c¸c n­íc ®ang ph¸t triÓn. PhÇn II: Lùa chän c«ng nghÖ xö lý n­íc. II.1- Nguyªn t¾c chän c«ng nghÖ xö lý n­íc. Lùa chän CNXL n­íc phô thuéc rÊt nhiÒu vµo chÊt l­îng vµ ®Æc tr­ng cña nguån n­íc th«, yªu cÇu chÊt l­îng n­íc cÊp vµ c«ng suÊt tr¹m n­íc cÊp cÇn xö lý. HÇu hÕt c¸c chÊt bÈn trong n­íc cã kÝch th­íc h¹t tõ milimet ®Õn nanomet hoÆc nhá h¬n. C¸c h¹t cã kÝch th­íc nhá h¬n gäi lµ h¹t keo (10-4 - 10-6mm). HÖ kÝn virót, polyme sinh häc vµ c¸c phÇn tö lín. C¸c h¹t cã kÝch th­íc nhá h¬n 10-6mm lµ c¸c chÊt hoµ tan gåm cã ion, c¸c phÇn tö v« c¬ ®¬n gi¶n vµ c¸c tæ hîp. H×nh 2-1 ®­a ra ph­¬ng ¸n lùa chän qu¸ tr×nh xö lý dùa vµo kÝch th­íc h¹t. 10-5 10-4 10-3 10-1 10-2 1 10 102 103 104 105 10-8 10-7 10-6 10-4 10-5 10-3 10-2 10-1 1 10 102m KÕt tña Ho¸ häc ChÊt v« c¬ L¾ng ®éng - tuyÓn næi Läc - siªu läc Keo tô ho¸ häc ChÊt v« c¬ ¤xi ho¸ sinh häc ChÊt v« c¬ Trao ®æi khÝ Dung dÞch Keo l¬ löng ChÊt r¾n l¬ löng vµ næi T¸ch c¬ häc H×nh 2-1: Ph­¬ng ¸n lùa chän qu¸ tr×nh xö lý dùa vµo kÝch th­íc h¹t cÆn cã trong n­íc. ChÊt l­îng cña nguån n­íc thay ®æi theo vÞ trÝ vµ thêi gian tõ chç nµy ®Õn chç kh¸c, tõ mïa nµy qua mïa kh¸c hay thay ®æi theo ®Þa h×nh, kho¸ng chÊt mµ n­íc ch¶y qua (n­íc ngÇm). Do vËy CNXL n­íc vµ qu¸ tr×nh vËn hµnh còng ph¶i thay ®æi dùa vµo tÝnh chÊt lý, ho¸, sinh cña n­íc th«. Trong mét nguån n­íc ng­êi ta cè g¾ng gi÷ chÊt l­îng n­íc ®­a vµo xö lý kh«ng thay ®æi theo mïa b»ng c¸c qu¸ tr×nh xö lý s¬ bé. C¸c vÊn ®Ò cÇn ®­îc ®Ò cËp ®Õn khi thiÕt kÕ qu¸ tr×nh xö lý n­íc bao gåm: chÊt l­îng n­íc th«, yªu cÇu vµ tiªu chuÈn cña n­íc sau xö lý. Dùa vµo c¸c sè liÖu ®· cã so s¸nh chÊt l­îng n­íc th« vµ n­íc sau xö lý ®Ó quyÕt ®Þnh cÇn t¸ch g× ra khái n­íc, chän c¸c th«ng sè chÝnh vÒ chÊt l­îng n­íc vµ ®­a ra kü thuËt xö lý cô thÓ, chän ho¸ chÊt vµ liÒu l­îng ho¸ chÊt cÇn dïng, tèi ­u ho¸ c¸c ®iÒu kiÖn vËn hµnh cho tõng b­íc xö lý vµ s¾p xÕp c¸c b­íc xö lý cho thËt hîp lý. B¶ng II-1: Tr×nh bµy hiÖu su©t t¸ch cña c¸c qu¸ tr×nh xö lý. Qu¸ tr×nh xö lý C¸c th«ng sè Lµm tho¸ng Keo tô t¹o b«ng Läc c¸t L¾p nhanh Läc c¸t chËm Clo ho¸ Do + 0 0 0 - - + CO2 + + + + + + 0 + + + + Gi¶m ®é ®ôc 0 + + + + + + + + + + 0 Gi¶m ®é mµu 0 + + + + + + + Khö mïi vÞ + + + + + + + + + Khö trïng 0 + + + + + + + + + + + + + Khö s¾t, Mn + + + + + + + + + + + + 0 Khö t¹p chÊt h÷u c¬ + + + + + + + + + + + + + + Ghi chó: + + + +: T¸ch triÖt ®Ó +: T¸ch mét phÇn + + + : T¸ch rÊt tèt 0: Kh«ng t¸ch ®­îc. + +: t¸ch tèt nh­ng kh«ng hÕt -: ¶nh h­ëng ng­îc l¹i. B¶ng II.2: Cho ph©n lo¹i n­íc th« vµ qu¸ tr×nh xö lý kÌm theo Lo¹i L­îng cdiform trung b×nh §é ®ôc mg/l §é mµu mg Pt/Co S¾t Mg/l Tæng chÊt r¾n Mg/l Clo Mg/l §é cøng mg/l Ph¸t triÓn t¶o Kh¶ n¨ng xö lý tèi thiÓu t­¬ng øng chÊt l­îng n­íc th« VÝ dô nguån 1 < 1 <25 <50 1,0 <1500 <600 <250 Kh«ng ¶nh h­ëng Kh«ng Suèi ®­îc b¶o vÖ 2 < 2 <25 <50 1,0 <1500 - - - Clo ho¸ Suèi 3 < 50 < 2 < 50 <25 <50 1,0 <1500 V­ît qu¸ Xö lý ho¸ chÊt ban ®Çu vµ clo ho¸ Hå x©y 4 < 50 <25 <50 1,0 <1500 Kh«ng ¶nh h­ëng T¸ch s¾t vµ clo ho¸ N­íc ngÇm 5 < 50 <25 <50 1,0 <1500 Läc cÊt chËm vµ clo ho¸ N­íc ngÇm 6 < 1000 <50 <70 2,5 <1500 Xö lý ban ®Çu, läc vµ clo ho¸ Suèi tõ trªn nói 7 < 5000 <75 - 2,5 <1500 Xö lý ban ®Çu, läc vµ clo ho¸ N­íc hå trong 8 < 2000 <250 - 2,5 <1500 Keo tô l¾ng läc, clo ho¸ 2 chiÒu vµ clo ho¸ N­íc s«ng 9 < 2000 <250 - 2,5 <1500 Sôc khÝ, khö khÝ, l¾ng läc, clo ho¸ S«ng, hå Ýt oxy 10 < 2000 <250 - 2,5 <1500 Xö lý ban ®Çu, keo tô l¾ng , läc, clo ho¸ N­íc ®ôc 11 < 2000 <250 - 2,5 <1500 < 600 Keo tô, l¾ng läc lµm mÒm vµ clo ho¸ N­íc s«ng II.2- Lùa chän c«ng nghÖ xö lý n­íc 1. So s¸nh ®¸nh gi¸ chÊt l­îng n­íc ngÇm vµ n­íc mÆt . Nguån n­íc chñ yÕu cña n­íc bÒ mÆt lµ n­íc s«ng ,chÊt l­îng n­íc s«ng phô thuéc vµo c¸c yÕu tè xung quanh nh­ møc ®é ph¸t triÓn c«ng nghiÖp ,mËt ®é d©n sè trong l­u vùc ,hiÖu qu¶ qu¶n lý c¸c dßng th¶i vµo s«ng . Ngoµi ra ,chÊt l­îng n­íc s«ng cßn phô thuéc vµo ®iÒu kiÖn thuû vµ tèc ®é dßng ch¶y ,th­ßi gian l­u vµ thêi tiÕt trong khu vùc . N¬i cã mËt ®é d©n sè cao ,c«ng nghiÖp ph¸t triÓn mµ c«ng t¸c qu¶n lý c¸c dßng th¶i c«ng nghiÖp ,dßng thaØ n­íc sinh ho¹t kh«ng ®­îc chó träng (§iÓn h×nh lµ thµnh phè Hµ Néi ) Nªn n­íc s«ng th­êng bÞ « nhiÔm bëi c¸c chÊt ®éc h¹i ,c¸c chÊt h÷u c¬ « nhiÔm … Ngoµi ra l­îng m­a nhiÒu ,®iÒu kiÖn xãi mßn ,phong ho¸ dÔ dµng nªn n­íc s«ng th­êng bÞ « nhiÔm bëi c¸c chÊt kho¸ng hoµ tan ,®é ®ôc cao do c¸c chÊt huyÒn phï vµ c¸c chÊt r¾n ,chÊt mïn cã trong nguån n­íc . Kh«ng gièng nh­ n­íc bÒ mÆt ,nguån n­íc ngÇm Ýt chÞu ¶nh h­ëng c¸c yÕu tè t¸c ®éng cña con ng­êi .chÊt l­îng n­íc ngÇm th­êng tèt h¬n chÊt l­îng n­íc bÒ mÆt rÊt nhiÒu .Trong n­íc ngÇm hÇu nh­ kh«ng chøa rong t¶o lµ nh÷ng thø rÔ g©y « nhiÔm nguån n­íc . Thµnh phÇn ®¸ng quan t©m trong n­íc ngÇm lµ nh÷ng t¹p chÊt hoµ tan do ¶nh h­ëng cña ®iÒu kiÖn ®i¹ tÇng ,thêi tiÕt n¾ng m­a ,c¸c qu¸ tr×nh phong ho¸ sinh ho¸ trong khu vùc. ë nh÷ng vïng cã ®iÒu kiÖn phong hãa tèt, cã nhiÒu chÊt th¶i bÈn vµ l­îng m­a lín th× chÊt l­îng n­íc ngÇm dÔ bÞ « nhiÔm bëi c¸c chÊt kho¸ng hoµ tan, c¸c chÊt h÷u c¬, mïn l©u ngµy theo n­íc m­a thÊm vµo nguån n­íc. B¶ng II-3. Tr×nh bµy mét sè thµnh phÇn cã trong n­íc ngÇm, trong n­íc bÒ mÆt vµ nh÷ng ®iÓm kh¸c nhau gi÷a hai nguån n­íc nµy. Th«ng sè N­íc bÒ mÆt N­íc ngÇm NhiÖt ®é Thay ®æi theo mïa T­¬ng ®èi æn ®Þnh Hµm l­îng chÊt r¾n l¬ löng Th­êng cao vµ thay ®æi theo mïa ThÊp hoÆc hÇu nh­ kh«ng cã ChÊt kho¸ng hoµn toµn Thay ®æi theo chÊt l­îng ®Êt, l­îng m­a Ýt thay ®æi, cao h¬n n­íc bÒ mÆt ë cïng mét vïng Hµm l­îng s¾t (Fe+2) mangan (Mn+2) RÊt thÊp, trõ d­íi ®¸y hå Th­êng xuyªn cã KhÝ CO2 hoµ tan Th­êng rÊt thÊp hoÆc gÇn b»ng kh«ng Th­êng xuÊt hiÖn ë nång ®é cao KhÝ O2 b·o hoµ Th­êng gÇn b·o hoµ Th­êng kh«ng tån t¹i KHÝ NH3 XuÊt hiÖn ë c¸c nguån n­íc nhiÔm bÈn Th­êng cã KhÝ H2S Th­êng ë nång ®é trung b×nh Th­êng cã ë nång ®é cao NO3- Th­êng thÊp Th­êng cã C¸c vi sinh vËt Vi trïng lµ lo¹i g©y bÖnh virót c¸c lo¹i vµ t¶o C¸c vi trïng do s¾t g©y ra th­êng xuÊt hiÖn 2. ChÊt l­îng n­íc cÊp cho ¨n uèng vµ sinh ho¹t. N­íc cÊp cho sinh ho¹t ph¶i kh«ng mµu, kh«ng mïi vÞ, kh«ng chøa c¸c chÊt ®éc h¹i, c¸c vi trïng vµ t¸c nh©n g©y bÖnh. Hµm l­îng c¸c chÊt hoµ tan kh«ng ®­îc v­ît qu¸ giíi h¹n nguy hiÓm. Theo tiªu chuÈn ViÖt Nam tµi chÝnh- 20 TCN, chÊt l­îng n­íc cÊp cho sinh ho¹t ph¶i cã c¸c chØ tiªu chÊt l­îng nh­ ë b¶ng II-4 d­íi ®©y: ChØ tiªu chÊt l­îng §èi víi ®« thÞ §èi víi n«ng th«n §é trong Schneller, sm >30 > 25 §é mµu, thang mµu cobait <10 <10 Hµm l­îng cÆn kh«ng tan £ 3 £ 20 CÆn sÊy kh«, mg/l < 103 < 103 §é pH 6,5 ¸ 8,5 6,5 ¸ 9,5 §é cøng toµn phÇn, dH < 12 < 15 §é oxy ho¸ KMnO4, mg/l 0,5 ¸ 2 2¸ 6 Hydro sunfua, mg/l 0 0 Amoniac, mg/l N­íc mÆt 0 0 N­íc ngÇm < 3 < 3 Clorua, mg/l 70 ¸ 100 70 ¸ 100 Nitrit, mg/l 0 0 Nitrat, mg/l < 8 < 8 Florua, mg/l 0,7 ¸ 1,5 0,7 ¸ 1,5 Indua, mg/l 0,005 ¸ 0,007 0,005 ¸ 0,007 Photphat, mg/l 1,2 ¸ 2,5 1,2 ¸ 2,5 Sunfat, mg/l 250 300 Canxi, mg/l 75¸100 75¸100 S¾t, mg/l £ 0,3 £ 0,5 Mangan, mg/l £ 0,2 £ 0,3 §ång, mg/l < 3 < 3 Ch×, mg/l < 0,1 < 0,1 KÏm, mg/l < 5 < 5 Asen, mg/l < 0,05 < 0,05 Cr«m, mg/l 0 0 Xianua, mg/l 0 0 Clo d­, mg/l 0,5 0,5 ChØ sè coli < 20 < 20 Vi khuÈn kÞ khÝ trong 1ml 0 0 3. T×nh h×nh m«i tr­êng n­íc thµnh phè Hµ Néi HiÖn nay t¹i thµnh phè Hµ néi nhu cÇu sö dông n­íc, cÊp cho sinh ho¹t còng nh­ c«ng nghiÖp rÊt lín. Tuy nhiªn l­îng n­íc s¹ch cÊo cho sinh ho¹t nhÊt lµ vÒ mïa hÌ ®ang thiÕu trÇm träng. Hµ Néi cã c¸c nguån n­íc rÊt phong phó víi hÖ thèng s«ng hå dµy ®Æc vµ tr÷ l­îng n­íc ngÇm theo ®iÒu tra kh¶o s¸t cña Trung t©m n­íc s¹ch vµ M«i tr­êng – Bé n«ng nghiÖp lµ rÊt lín. Tuy nhiªn, ®èi víi nguån n­íc mÆt th× vµi n¨m trë l¹i ®©y, víi sù c«ng nghiÖp ho¸, ®« thÞ ho¸ nhanh chãng, mËt ®é d©n sè t¨ng nhanh nªn ®· bÞ « nhiÔm rÊt nhiÒu do c¸c nguyªn nh©n kh¸c nhau nh­ n­íc th¶i sinh ho¹t, n­íc th¶i c«ng nghiÖp kh«ng hÒ qua qua xö lý mµ ®ì th¼ng vµo c¸c hå chøa hay s«ng ngoµi lµm chóng hÕt kh¶ n¨ng tù lµm s¹ch. Ngoµi ra ë Hµ Néi cßn cã nguån n­íc mÆt rÊt lín lµ s«ng Hång nh­ng do kh«ng æn ®Þnh vÒ l­u l­îng còng nh­ chÊt l­îng. VÒ mïa m­a l­u l­îng qu¸ lín cßn mïa hÌ cã thÓ kh« c¹n l­îng phï sa ë ®©y rÊt cao. V× vËy xö lý n­íc nµy rÊt tèn kÐm mµ hiÖu qu¶ xö lý kh«ng cao. 4. Lùa chän d©y chuyÒn Qua c¸c ph©n tÝch ë trªn, ta thÊy ®èi víi Hµ Néi sö dông nguån n­íc ngÇm ®Ó xö lý n­íc cÊp lµ tèt nhÊt. Theo kh¶o s¸t th¨m dß cña Bé x©y dùng th× ë ®é s©u 100m n­íc ngÇm ë thµnh phè Hµ Néi cã chÊt l­îng nh­ ë b¶ng sau: B¶ng II-5: Th«ng sè chÊt l­îng n­íc th« §¬n vÞ Gi¸ trÞ + NhiÖt ®é (T) + PH + S¾t (Fe2+) + Mangan (Mn2+) + Can xi (Ca2+) + Magiª (Mg2+) + Oxy (O2) + HCO3- + SO42- + Cl- + NO3- + PO43- + §é trong + §é ®ôc 0C 0C mg/l mg/l mg/l mg/l mg/l mg/l mg/l mg/l mg/l mg/l sm Co 25 7,5 3 0,6 160 12 0 427 64 30 0 2 15 25 Tõ b¶ng th«ng sè chÊt l­îng n­íc th«, b¶ng chØ tiªu chÊt l­îng n­íc cÊp ta chän d©y chuyÒn xö lý n­íc ngÇm ë ®©y theo c¸c c«ng ®o¹n sau: H×nh II-1: h×nh khèi c¸c c«ng ®o¹n – xö lý GiÕng khoan Lµm tho¸ng b»ng gi·n m­a Lµm mÒm BÓ l¾ng BÓ l¾ng BÓ läc KiÓm tra æn ®Þnh n­íc Ph©n phèi ThuyÕt minh d©y chuyÒn: N­íc giÇm khai th¸c ®­îc b¬m lªn th× nh÷ng giÕng khoan, vµo ®­êng èng dÉn chÝnh nåi lªn ®Ønh cña th¸p giµn m­a, n­íc r¬i xuèng qua th¸p giµn m­a lµm cho s¾t (Fe2+) vµ mét phÇn mangan (Mn2+) sÏ ®­îc oxy ho¸. TiÕp theo n­íc ®­îc tËp trung vµo m¸ng råi vµo qu¸ tr×nh lµm mÒm n­íc ®ã lµ vµo bÓ trén c¬ khÝ (n­íc vµ dung dÞch s÷a v«i ®­îc cho ®ång thêi vµo bÓ nµy) ®Ó khuÊy trén ph©n t¸n ®Òu s÷a v«i vµo n­íc sau ®ã n­íc ®i vµo bÓ trén t¹o b«ng b»ng khuÊy trén c¬ khÝ.Tõ ®©y n­íc ®­îc ph©n phèi vµo bÓ l¾ng, bÓ l¾ng sÏ lÊy c¸c b«ng keo tô lµm gi¶m ®é cøng cña n­íc vµ l¾ng 1 phÇn b«ng s¾t, mangan ®­îc suy ho¸ tõ giµn m­a. Tõ bÓ l¾ng n­íc ch¶y tíi c¸c bÓ läc, t¹i ®©y nh÷ng b«ng s¾t kÕt tña cßn l¹i ®­îc t¸ch ra khái n­íc. Mét hîp chÊt kh¸c lµ hîp chÊt cña Mangan kh«ng thÓ oxi ho¸ b»ng kh«ng khÝ trong ph¹m vi nång ®é pH hiÖn cã Mangan ®­îc oxi ho¸ nhê xóc t¸c. §iÒu nµy diÔn ra trong suèt qu¸ tr×nh läc. Oxit s¾t lµ mangan ®­îc gi÷ l¹i trong líp c¸t läc mµ n­íc ®­îc läc qua råi ch¸y tíi qu¸ tr×nh clo ho¸. Sù clo ho¸ sÏ tiªu diÖt nh÷ng vi sinh vËt g©y bÖnh nÕu kh«ng sÏ lµm l©y lan nh÷ng dÞch bÖnh. Sau qu¸ tr×nh clo ho¸, n­íc ch¶y tíi bÓ chøa n­íc s¹ch, tõ ®ã ®­îc b¬m trùc tiÕp vµo m¹ng l­íi cÊp n­íc thµnh phè. PhÇn III. TÝnh to¸n thiÕt kÕ III.1. C«ng tr×nh thu n­íc th« L­u l­îng n­íc th« cÇn ®Ó xö lý ®­îc 10.000m3/ng Q = ( 1 + a1 + a2 + a3 ).10.000m3/ng Trong ®ã: a1: hÖ sè tÝnh ®Õn l­îng n­íc thÊt tho¸t (rß rØ, bay h¬i) läc a1 = 0,1 a2: hÖ sè tÝnh ®Õn l­îng n­íc röa bÓ läc, dïng trong nhµ m¸y a2 = 0,05 a3: hÖ sè dù tr÷ a3 = 0,1 VËy Q = 1,25 . 10.000 = 12.500m3/ng III.1.1. GiÕng khoan Dïng 4 giÕng khoan, khi ®ã c«ng suÊt mçi giÕng lµ Víi l­u l­îng nh­ trªn ta chän: èng v¸ch èng v¸ch lµ èng ®Ó gia cè, b¶o vÖ giÕng tr¸nh s¹t lë thµnh giÕng trong qu¸ tr×nh khai th¸c vµ ng¨n kh«ng cho chÊt l­îng nh÷ng xÊu tõ phi¸ trªn ch¶y vµo trong giÕng phÇn èng v¸ch còng lµ n¬i ®Ó l¾p ®Æt m¸y b¬m. èng v¸ch sö dông ë ®©y lµ thÐp ®en èng gßm nhiÒu ®o¹n ®­îc nèi l¹i víi nhau. ChiÒu dµy thµnh èng 10mm. ë ®©y giÕng khoan s©u kho¶ng 100m ta dïng mét cì ®­êng kÝnh (270mm) §­êng kÝnh trong cña èng v¸ch: dT = 250 mm (IV-16) èng läc: èng läc lµ bé phËn quan träng nhÊt cña giÕng khoan ®Þa chÊt cña giÕng lµ c¸t th« pha sái, nÕu sö dông èng läc c¾t khe sÏ dÔ bÞ t¾c giÕng. èng läc quÊn d©y lµ c¸c èng kh«ng rØ. D©y quÊn cã tiÕt diÖn trßn d = 1,5mm, Kho¶ng c¸ch gi÷a c¸c vßng d©y kho¶ng 1,5mm. X¸c ®Þnh kÝch th­íc èng läc: L­u l­îng giÕng ®­îc x¸c ®Þnh theo c«ng thøc: Q = P.D.L.V (IV-21) Víi D: ®­êng kÝnh èng läc, m L: chiÒu dµi c«ng t¸c cña èng läc, m V: vËn tèc n­íc ch¶y qua èng läc vµo giÕng ®¶m b¶o n­íc ch¶y trong tÇng chøa n­íc ®Õn giÕng lu«n ë trong tr¹ng th¸i ch¶y tÇng V = 60m.ngµy (IV-22) K: hÖ sè thÊm cña tÇng chøa n­íc, m/ng K = 70m/ng: ®Þa chÊt lµ c¸t th« pha sái V = 60m/ngµy TÝnh ®­îc : D.L = Tõ b¶ng tiªu chuÈn èng läc ta chän ®­îc ChiÒu dµi c«ng t¸c èng läc nµy phï hîp giÕng khoan kh«ng hoµn chØnh thu n­íc cã ¸p. Tæn thÊt mùc n­íc qua èng läc: Tæn thÊt nµy tÝnh tõ khi n­íc ch¶y tõ tÇng chøa n­íc vµo èng läc, däc theo èng v¸ch råi ®Õn b¬m sö dông c«ng thøc thùc nghiÖm Abram«p: , cm (IV-24) Trong ®ã: DS: Tæn thÊt mùc n­íc qua èng läc, cm S: §é h¹ mùc n­íc trong giÕng khi b¬m, m K: hÖ sè thÊm cña tÇng chøa n­íc ,m/ng a: HÖ sè phô thuéc vµo kÕt cÊu èng läc, èng läc l­íi, quÊn d©y: a= 17 w: DiÖn tÝch xung quanh cña èng läc, m2 DS = 17 èng l¾ng: MN§ MNT S H h L m 2r R 2r 5 4 3 2 1 N»m kÕ tiÕp èng läc, cã ®­êng kÝnh b»ng ®­êng kÝnh èng läc. CÊu t¹o lµ mét ®o¹n èng thÐp tr¬n, ®Çu d­íi ®­îc bÞt kÝn. ChiÒu dµi èng l¾ng 5m. èng l¾ng lµ bé phËn cuèi cïng cña giÕng ®Ó gi÷ l¹i cÆn, c¸t lät theo n­íc vµo trong giÕng. H.III-3: S¬ ®å cÊu t¹o giÕng khoan H.III-2 S¬ ®å tÝnh giÕng khoan hoµn chØnh thu n­íc cã c¸p 1. MiÖng giÕng 4. èng läc 2. èng v¸ch 5. èng l¾ng 3. §ai liªn kÕt TÝnh to¸n giÕng khoan: + B¸n kÝnh ¶nh h­ëng R: gi¸ trÞ cña b¸n kÝnh ¶nh h­ëng phô thuéc cÊu t¹o ®Þa chÊt cña tÇng chøa n­íc , tra theo b¶ng 2-2 C¸t th« pha sái: k = 70m/ng; R = 400m (IV-23) + §é h¹ mùc n­íc giíi h¹n Trong tÝnh to¸n giÕng khoan, øng víi mçi trÞ sè Q b¬m ra sÏ cã mét trÞ sè ®é h¹ mùc n­íc S t­¬ng øng. Ta ph¶i chän ®­îc ph­¬ng ¸n hîp lý nhÊt vÒ l­u l­îng khai th¸c vµ ®é h¹ mùc n­íc ®Ó nhãm giÕng khoan thiÕt kÕ ra kinh tÕ vµ lµm viÖc æn ®Þnh. Ph¶i ®¶m b¶o: S £ Sgh (IV-36) Trong ®ã: S: §é h¹ mùc n­íc trong giÕng thiÕt kÕ Sgh: §é h¹ mùc n­íc cho phÐp lín nhÊt cña giÕng thiÕt kÕ. Víi giÕng khai th¸c n­íc ngÇm cã ¸p: Sgh = H – (0,3¸0,5) m - DS - DHb (IV - 37) Víi H: ChiÒu d©u mùc n­íc tÜnh tÝnh ®Õn ®¸y c¸ch thuû khi ch­a b¬m, m H = 95m m: ChiÒu dµy tÇng chøa n­íc cã ¸p , m DS: Tæn thÊt mùc n­íc qua èng läc, m DS = 4 m DHb: §é s©u ®Êt b¬m d­íi mùc n­íc ®éng lÊy DHb = 4 m Sgh = 95 – 0,5 – 4 – 4 = 86,5m Nh­ vËy, ®é h¹ mùc n­íc trong giÕng so víi mÆt ®Êt lµ S £ 100- 86,5 = 13,5m 2a 2a R0 H×nh III.4- S¬ ®å bè trÝ giÕng khoan + ThiÕt kÕ 4 giÕng bè trÝ trªn 4 ®Ønh mét h×nh vu«ng. Nh­ vËy l­u l­îng cña mét trong 4 giÕng cã thÓ cung cÊp lµ : (IV- 48) Trong ®ã: r : b¸n kÝnh giÕng, m R0: b¸n kÝnh ¶nh h­ëng cña nhãm giÕng tÝnh tõ t©m ®Õn r×a mÆt ¶nh h­ëng, m a: Mét nöa chiÒu dµi c¹nh cña h×nh mµ trªn ®ã bè trÝ c¸c giÕng, m S: §é h¹ mùc n­íc , m m3/ng Nh­ vËy, l­u l­îng nµy thõa ®ñ ®Ó ®¸p øng cho c«ng suÊt giÕng thiÕt kÕ (3125m3/ng) II.1.2. HÖ thèng ®­êng èng thu n­íc th« §­êng sãng thu n­íc tõ c¸c giÕng khoan Mçi giÕng cã 1 ®­êng èng thu n­íc , sau ®ã ®­îc thu vÒ 1 ®­êng èng dÉn chÝnh ®Ó dÉn vÒ tr¹m xö lý. GiÕng cã l­u l­îng thiÕt kÕ: 3125 m3/ng = 36,2 l/s Tra b¶ng II tÝnh to¸n thuû lùc cña Sª-vª-lep, chän ®­îc §­êng kÝnh dÉn trong èng: D = 200mm VËn tèc n­íc ch¶y trong èng: v = 1,05m/s KiÓm tra l­u l­îng theo c«ng thøc Q = Q = Tõ 4 giÕng n­íc ®­îc gép vÒ 1 ®­êng èng dÉn chÝnh nªn ta ph¶i tÝnh cho tr­êng hîp 4 b¬m còng lµm viÖc song song, khi ®ã l­u l­îng ë 4 giÕng cÇn nh©n víi mét hÖ sè b = 1,05. Tøc, l­u l­îng mçi giÕng lµ: 1,05.36,2 = 38,1 l/s Tra b¶ng nh­ trªn ta chän ®­îc : §­êng èng dÉn chÝnh: Tra b¶ng t­¬ng tù nh­ trªn ®èi víi l­u l­îng 12.500m3/ng = 144,8l/s ta chän ®­îc : II.1.3. B¬m trong giÕng khoan Sö dông lo¹i b¬m ch×m, 4 giÕng mçi giÕng 1 b¬m. Tr¹m b¬m nµy cÊp 1 nµy b¬m n­íc lªn tr¹m xö lý , cét ¸p toµn phÇn cña m¸y b¬m ®­îc x¸c ®Þnh theo c«ng thøc H = H®h + hd® + hcb, m (IV –114) Trong ®ã: H®h: chiÒu cao b¬m n­íc ®Þa h×nh b»ng tæng chiÒu cao cña mùc n­íc cao nhÊt trªn tr¹m xö lý (giµn m­a cao 10m) vµ ®­îc h¹ mùc n­íc thÊp nhÊt trong giÕng khoan khi b¬m (®é h¹ 13,5m) H®h = 13,5 + 10 = 23,5 m Hd® : Tæn thÊt ¸p lùc däc ®­êng däc ®­êng trªn ®­êng èng dÉn n­íc th« tÝnh tõ giÕng khoan vÒ tr¹m xö lý Hd® = i1.L1 + i2.L2 Víi i1, L1: tæn thÊt theo ®¬n vÞ chiÒu dµi vµ chiÒu dµi ®­êng èng tõ giÕng khoan ®Õn èng dÉn chÝnh L1 = 200m. i2, L2 : Tæn thÊt ®¬n vÞ theo chiÒu dµi vµ chiÒu dµi ®­êng èng dÉn chØnh tÝnh tõ ®iÖn gãp n­íc c¸c giÕng vÒ ®Õn giµn m­a cña tr¹m xö lý . L2 = 4000 m. Tra b¶ng tÝnh to¸n thñy lùc cña Sªvª-lÐp 10001i1 = 10,2 øng D = 200 mm V = 1,15 m/s 1000 i2 = 4,03 øng D = 400 V = 1,11m/s TÝnh ®­îc : h®® = (m) h ®® = 18,16 m hcb : tæn thÊt ¸p lùc côc bé do van, ®ét më, ®ét thu, c¸c ®o¹n èng cong, nèi. hcb rÊt nhá so víi H®h vµ h® ® nªn ta cã thÓ bá qua. VËy cét ¸p toµn phÇn cña m¸y b¬m cÇn ph¶i t¹o ra lµ: H = 23,5 + 18,16 = 41,66 (m) Chän lo¹i b¬m ch×m K86 : ¸p lùc 4,5 - 5at L­u l­îng ~ 40 l/s h = 0,85 - C«ng suÊt cña m¸y b¬m N = , Kw (V-89) Víi : Q - l­u l­îng b¬m, l/s H - ¸p lùc b¬m, m h: HiÖu suÊt cña m¸y b¬m , h = 0,85 N = - C«ng suÊt cña ®éng c¬ ®iÖn: N®c = 1,3 N = 1,3 . 20 = 26 Kw II.2. HÖ thèng xö lý n­íc III.2.1. Lµm tho¸ng b»ng giµn m­a 1. Môc ®Ých nguyªn lý Môc ®Ých: Trong n­íc ngÇm, s¾t th­êng tån t¹i ë d¹ng iod hãa trÞ 2, lµ thµnh phÇn cña c¸c muèi hßa tan nh­ bicacbona sunfat, clorua. Víi hµm l­îng s¾t cao, n­íc cã vÞ tanh, vµ t¹o ra cÆn bÈn mµu vµng, ¶nh h­ëng ®Õn chÊt l­îng n­íc cÊp cho sinh ho¹t. Do vËy cÇn tiÕn hµnh khö bá ®Ó gi¶m hµm l­îng s¾t trong n­íc ®Õn giíi h¹n cho phÐp tr­íc khi sö dông. M¸y gan th­êng tån t¹i song song víi s¾t ë d¹ng ion hãa trÞ 2 trong n­íc ngÇm. Do vËy viÖc khö magan ®­îc tiÕn hµnh ®ång thêi víi khö s¾t. Trong qu¸ tr×nh nµy chØ mét phÇn mangan ®­îc t¸ch ra, phÇn chñ yÕu cßn l¹i cho ®Õn qu¸ tr×nh läc. Nguyªn lý: Nguyªn lý cña ph­¬ng ph¸p nµy lµ «xy hãa s¾t II thµnh s¾t III nhê cã «xy hßa tan khi lµm tho¸ng b»ng giµn m­a, sau ®ã t¸ch chóng ra khái n­íc d­íi d¹ng hydroxýt s¾t III. Trong n­íc ngÇm, s¾t II bicacbonnat lµ mét mèi kh«ng bÒn, nã dÔ dµng thñy ph©n thµnh s¾t II hydroxyt theo ph¶n øng. Fe (HCO3)2 + 2H2O ® Fe(OH)2 + 2H2CO3 Nhê cã «xy trong kh«ng khÝ hßa tan vµo n­íc qua giµn m­a nªn s¾t II hydroxyt sÏ bÞ «xy hãa thµnh s¾t III hydroxyt theo ph¶n øng. 4Fe (OH)2 + 2H2O + O2 ® 4Fe(OH)3¯ KÕt hîp c¸c ph¶n øng trªn ta cã ®­îc ph¶n øng chung cña qu¸ tr×nh oxy hãa s¾t nh­ sau: 4Fe2+ + 8HCO3- + O2 + H2O ® 4Fe(OH)3¯ + 8H+ + 8HCO3- S¾t III hydroxyt trong n­íc kÕt tña thµnh b«ng cÆn mµu vµng vµ cã thÓ t¸ch ra khái n­íc mét c¸ch dÔ dµng nhê qu¸ tr×nh l¾ng läc. 2. TÝnh to¸n thiÕt kÕ §Ó ®¶m b¶o sau khi «xy hãa l­îng s¾t cßn l¹i trong n­íc lµ 0,3 mg/l (b¶ng chØ tiªu chÊt l­îng n­íc cÊp ) th× «xy hãa khö ph¶i tháa m·n: EO2/H2O > 3 EFe3+/Fe2+ TÝnh thÕ «xy hãa khö yªu cÇu: /Fe2+ = 1,34 = 0,177 > pH Lµm tho¸ng b»ng giµn m­a trùc tiÕp th× l­îng CO2 coi nh­ kh«ng gi¶m. Sau lµm tho¸ng , s¾t bÞ thñy ph©n, cø 1mg/l s¾t II thñy ph©n sÏ t¹o thµnh 1,6mg/l CO2 vµ gi¶m 0,036 mg ®l/l ®é kiÒm. Ta cã t­¬ng quan: C(CO2)T = C(CO2)0 + 1,6 Fe2+ , mg/l vµ Ki = Ki0 - 0,036 Fe2+ , mg ®l/l Trong ®ã: C(CO2)0: hµm l­îng CO2 tù do cña n­íc ngÇm tr­íc khi lµm tho¸ng, hµm l­îng CO2 nµy x¸c ®Þnh theo biÓu ®å t­¬ng quan hµm l­îng CO2, HCO-3 ë 250C víi pH = 7,5 . (III.27) C(CO2)0 = . 427 = 32 mg/l Kio : ®é kiÒm ban ®Çu cña n­íc nguån, mg ®l/l Ki0 : [HCO-3] = =6,475 mg ®l/l Ki : ®é kiÒm cña n­íc sau qu¸ tr×nh thñy ph©n s¾t, mg ®l/l Ki = 6,475 - 0,036 . 3 = 6,367 mg ®l/l C(CO2)T = 32 + 1,6 . 3 = 36,8 mg/l Tõ biÓu ®å h×nh I.2, II - 10 t×m ®­îc ®é pH cña n­íc sau qu¸ tr×nh thñy ph©n s¾t lµ 6,8. TÝnh ®­îc: EFe3+/Fe2+ = 1,34 = 0,177 . 6,8 = 0,14 V. ThÕ «xy hãa khö sau lµm tho¸ng: EO2 /H2O = 1,231 - 0,059 pH + 0,0145 lg [O2], (V) (III - 201) L­îng «xy cßn l¹i sau khi oxy hãa s¾t tÝnh theo c«ng thøc: CO2 = CO2ht - 0,143 . CFe2+ (III - 204) Víi CO2ht = C0 + (Cs- C0) . 0,40 (1 + 0,046T).h (mg/l) (I - 184) CS, C0 : hµm l­îng O2 b·o hßa vµ hµm l­îng «xy cã trong n­íc nguån. Cs = 8j,4 , CO = 0 T: NhiÖt ®é n­íc 0C h : chiÒu cao n­íc r¬i, m CO2ht = 8,4´ 0,40(1+0,046T).0,8 = 5,68 mg/l Suy ra: CO2 = 5,68 - 0,143 . 3 = 5,251 mg/l Hay [O2] = mol/l. TÝnh ®­îc : EO2/H2O =1,231- 0,059 . 6,8 + 0,0145 lg (16,4 . 10-5) = 0,77V So s¸nh c¸c thÕ «xy hãa khö ta thÊy: EO2/H2O = 0,77V > 3EFe3+ /Fe = 3.0,14 = 0,42 V Nh­ vËy viÖc chän ph­¬ng ¸n khö s¾t b»ng lµm tho¸ng b»ng giµn m­a lµ cã thÓ ®­îc. DiÖn tÝch mÆt b»ng cña giµn m­a tÝnh theo c«ng thøc: F = (II.2-55) Trong ®ã: Q - l­u l­îng n­íc xö lý, m3/h a - c­êng ®é t­íi, lÊy 5-10 m3/m2h. F = VËy ta cã thÓ lµm tho¸ng trªn bÓ ph¶n øng Th­êng sö dông víi lç cña giµn m­a lµ 8mm. Khi ®ã tÝnh ®­îc sè lç lµ: = 2600 lç Mçi m2 lµm tho¸ng cã: = 36 lç.m2 C¸ch bè trÝ c¸c èng m­a nh­ h×nh vÏ C¸c èng m­a ®Æt c¸ch nhau : = 16,67 cm ChiÒu dµi èng m­a : m Trªn 7,2 m ®Æt sè èng m­a lµ: = 43 èng L­u l­îng mçi èng lµ: = 3,03 m3/h §­êng kÝnh èng m­a lµ: D = = 0,030 (m) Hay D = 30 mm x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x F30 2,5m 2,5m F300 F200 7,2 M H×nh III. 5. giµn m­a III.2.2. Lµm mÒm n­íc 1. Môc ®Ých, nguyªn t¾c Môc ®Ých: N­íc cã ®é cøng cao th­êng g©y n hiÒu t¸c h¹i cho ng­êi sö dông. khi dïng n­íc cã ®é cøng cao trong sinh ho¹t, g©y l·ng phÝ xµ phßng vµ c¸c chÊt tÈy röa, t¹o cÆn l¾ng b¸m trªn bÒ mÆt c¸c trang thiÕt bÞ sinh ho¹t. Trong øng dông c«ng nghiÖp ®é cøng cña n­íc g©y c¶n trë cho qu¸ tr×nh vËn chuyÓn vµ lµm gi¶m n¨ng lùc truyÒn nhiÖt, gi¶m tuæi thä cña thiÕt bÞ. Do vËy c«ng viÖc lµm mÒm n­íc lµ rÊt cÇn thiÕt trong c«ng nghÖ xö lý n­íc cÊp. Môc tiªu cña qu¸ tr×nh lµm mÒm n­íc lµ lµm gi¶m ®Õn møc cho phÐp cña hµm l­îng ion Ca2+, Mg2+ trong n­íc cÊp. Theo b¶ng chØ tiªu chÊt l­îng n­íc cÊp ta ph¶i xö lý t¸ch Ca2+, Mg2+®Õn khi ®é cøng toµn phÇn ph¶i < 120dH. Nguyªn t¾c: lµm mÒm b»ng ph­¬ng ph¸p hãa häc, cô thÓ lµ dïng s÷a v«i (Ca(OH)2) . Khi ®­a v«i vµo n­íc, tr×nh tù c¸c ph¶n øng cña qu¸ tr×nh x¶y ra nh­ sau: 2CO2 + Ca(OH)2 ® Ca (HCO3)2 Ca(HCO3)2 + Ca(OH)2 ® 2CaCO3 ¯ + 2H2O Mg(HCO3)2 + 2Ca(OH)2 ® Mg(OH)2 ¯ + 2CaCO3¯ + 2H2O 2NaHCO3 + Ca(OH)2 ® CaCO3¯ + Na2CO3 + H2O Theo c¸c ph­¬ng tr×nh trªn th× cø 1mol v«i ®­a vµo sÏ lµm gi¶m ®­îc 1 mol ®é cøng. 2. TÝnh to¸n thiÕt kÕ a. X¸c ®Þnh liÒu l­îng v«i LiÒu l­îng v«i cÇn thiÕt phô thuéc vµo tû lÖ thµnh phÇn cña c¸c ion cã trong n­íc. Do hµm l­îng ion Ca2+ = 160:20 = 8mg ®l/l l¬n h¬n hµm l­îng ion HCO3 = 427 : 61 = 7 mg ®l/l nªn l­îng v«i x¸c ®Þnh theo c«ng thøc: av = 28 (I - 125) Trong ®ã: av : L­îng v«i sö dông (v«i th«) : mg/l CO2: hµm l­îng CO2 tù do trong n­íc: mg/l CCO2 = 32 mg/l HCO3 : hµm l­îng ion bicacbonat trong n­íc; mg/l CHCO3 = 395 mg/l Cv : tû lÖ v«i tinh khiÕt the CaO trong v«i th«: %. Cv = 90%. 0,5 : l­îng dù phßng ®Ó ®¶m b¶o l¾ng cÆn CaCO3 khi pH ~ 9,5 Qp : l­îng phÌn FeCl3 tÝnh theo s¶n phÈm kh«ng ng©m n­íc; mg/l e: ®­¬ng l­îng cña phÌn ho¹t tÝnh. e = 54 ®èi víi FeCl3 §Ó t¨ng c­êng cho qu¸ tr×nh l¾ng cÆn CaCO3 vµ Mg(OH)2 khi lµm mÒm b»ng v«i, ta pha thªm phÌn vµo n­íc. Do ph¶n øng lµm mÒm diÔn ra ë pH > 9 nªn kh«ng dïng ®­îc phÌn nh«m, trong m«i tr­êng kiÒm phÌn nh«m t¹o ra aluminat hßa tan. LiÒu l­îng phÌn cÇn thiÕt x¸c ®Þnh theo c«ng thøc thùc ng hiÖm ap = mg/l (I - 216) Víi M : tæng hµm l­îng cÆn trong n­íc lµm mÒm M = M0 + 50 (I-216) M0 : hµm l­îng cÆn kh«ng tan trong n­íc nguån M0 = 0 M = 0 + 50 + 0,1 av M = 720,2 + 0,1 av mg/l Sè h¹ng trong (I - 215) lÊy dÊu d­¬ng v× ta cho phÌn vµo n­íc cïng víi v«i. av = 28 mg/l av = 31,11 mg/l aP = 3 Gi¶i hÖ ph­¬ng tr×nh trªn b»ng ph­¬ng ph¸p lËp ta x¸c ®Þnh ®­îc liÒu l­îng v«i vµ phÌn sö dông lµ: av = 280 mg/l aP = 27,2 mg/l VËy, thÓ tÝch dung dÞch s÷a v«i 10% dïng ®Ó xö lý 1 lÝt n­íc lµ x, tÝnh nh­ sau: Cø 10ml dung dÞch s÷a v«i th× cã 1g v«i, tøc 1000 mg v«i Cø x dung dÞch s÷a voi th× cã 280mg v«i. Suy ra : x = = 2,8 ml §Ó kiÓm tra hiÖu qu¶ cña qu¸ tr×nh lµm mÒm n­íc b»ng v«i, chØ cÇn x¸c ®Þnh gi¸ trÞ pH sau khi pha v«i vµo n­íc. V× nh­ ta ®· biÕt, ph¶n øng lµm mÒm n­íc sÏ diÔn ra triÖt ®Ó khi ®· ®¹t ®Õn c©n b»ng b·o hßa cña CaCO3 vµ MgCO3 trong n­íc. T­¬ng øng víi tr¹ng th¸i b·o hßa ®ã, ®é æn ®Þnh cña n­íc ph¶i ®­îc thÓ hiÖn ë mét gi¸ trÞ pHc nµo ®ã. ë tr¹ng th¸i b·o hßa tù nhiªn øng víi pHs cña n­íc, tèc ®é l¾ng cÆn diÔn ra rÊt chËm. §Ó t¨ng tèc ®é lªn, cÇn ph¶i cã mét l­îng d­ ion OH-, biÓu thÞ b»ng gi¸ trÞ DpH,nh­ vËy gi¸ trÞ pHc sÏ ®­îc biÓu thÞ b»ng c«ng thøc: pHc = pHs + DpH Trong ®ã: pHc: ®é pH b·o hßa cña n­íc ë cuèi qu¸ tr×nh lµm mÒm pHs : ®é pH cña n­íc ë tr¹ng th¸i b·o hßa tù nhiªn DpH: l­îng d­ c¸c ion OH- cÇn bæ sung ®Ó t¨ng tèc ®é ph¶n øng l¾ng cÆn. Trong tr­êng hîp khö ®é cøng cacbonat th× DpH = 0,5. Trong thùc tÕ , khi lµm mÒm n­íc b»ng v«i ®Ó khö CaCO3, pHs th­êng cã gi¸ trÞ 9,5 ®Õn 9,8. pHs cña Mg(OH)2 x¸c ®Þnh theo biÓu ®å tÝnh gi¸ trÞ pHs cña n­íc b»ng Mg(OH)2 x¸c ®Þnh theo biÓu ®å tÝnh gi¸ trÞ pHs cña n­íc b»ng Mg(OH)2 (I-218) pHsMg = fi(t) + f2(Mg2+) + f3(P) (I - 217) pHsMg = 8,68 + 1,68 + 0,04 pHSMg = 10,4 Nh­ vËy ®é pH b·o hßa cña n­íc ë cuèi qu¸ tr×nh lµm m­a kho¶ng: pHC = 10 + 0,5 = 10,5 §é cøng toµn phÇn = = 9 mg ®l/l §æi ®¬n vÞ : 10dH = 10mg CaO/l = = 0,357 mg ®l/l §é cøng toµn phÇn lµ: 0dH. Theo b¶ng tiªu chuÈn chÊt l­îng n­íc cÊp thö ®é cøng toµn phÇn ph¶i nhá h¬n 120dH. Nh­ vËy ta ph¶i tiÕn hµnh lµm mÒm n­íc. b) ThiÕt kÕ bÓ khuÊy trén c¬ khÝ ThÓ tÝch bÓ trén V = T. Q (m3) ( I - 101) Víi : T - Thêi gian khuÊy trén, chän 10s Q - L­u l­îng n­íc xö lý , m3/s V = 10 . m3 ViÖc khuÊy trén ®­îc tiÕn hµnh trong bÓ trén vu«ng tØ lÖ chiÒu cao vµ chiÒu réng lµ 2:1 ( I - 100) TÝnh ®­îc th«ng sè bÓ: a x a x h = 0,9 x 0,9 . 1,8 m èng dÉn n­íc vµo ë ®¸y bÓ, dung dÞch s÷a v«i vµ phÌn cho ngay vµo cöa èng dÉn vµo bÓ, n­íc ®i tõ d­íi lªn trµn quam¸ng trµn lµ mét phÝa cña thµnh bÓ ®Ó dÉn sang ng¨n ph¶n øng (h×nh III - 2). Dïng m¸y khuÊy tuabin 4 c¸nh nghiªng gãc 450 h­íng lªn trªn ®Ó ®­a n­íc tõ d­íi lªn. §­êng kÝnh m¸y khuÊy: D = m §Æt 4 tÊm ch¾n ®Ó ng¨n chuyÓn ®éng xoay cña n­íc ChiÒu cao tÊm ch¾n : 1,8 m ChiÒu réng tÊm ch¾n : = 0,09 m M¸y khuÊy ®Æt c¸nh ®¸y: h = D = 0,45 m ChiÒu réng c¸nh khuÊy: = 0,09 m ChiÒu dµi c¸nh khuÊy: = 0,12 m N¨ng l­îng cÇn truyÒn vµo n­íc tÝnh theo c«ng thøc: P = G2 . V. m , Kw ( I - 102) Trong ®ã: G: Gradien vËn tèc (s-1) , G = 103 s-1 V: ThÓ tÝch bÒ (m3), V = 1,45 m3 m : §é nhãt ®éng lùc cña n­íc (Ns/m+2) ë nhiÖt ®é 250C m = 0,98 . 10-3 Ns/m2 Thay vµo trªn ta ®­îc: P = (103)2 . 1,45 .0,98 . 10-3 = 1,42 KW HiÖu suÊt ®éng c¬ h = 0,8, c«ng suÊt ®éng c¬: 1,42 : 0,8 = 1,78 KW. Sè vßng quay cña m¸y khuÊy: n = , vßng/s (I - 102) K : hÖ sè søc c¶n cña n­íc, phô thuéc vµo kiÓu c¸ch khuÊy K = 1,08 ®èi víi tuabin 4 c¸nh nghiªng 450 n = vßng/s Ph¶i cã hép gi¶m tèc cho ®éng c¬. c) ThiÕt kÕ bÓ ph¶n øng t¹o b«ng cÆn c¬ khÝ Dung tÝch bÓ ph¶n øng chän theo kiÓu bÓ ph¶n øng c¬ khÝ. V = Q. T T: Thêi gian n­íc l­u trong bÓ T = 30 phót V = = 260,42 m3 X©y dùng 2 ng¨n ph¶n øng víi kÝch th­íc: réng 3,6 m, s©u 3,6 m , chiÒu dµi bÓ ph¶n øng. L = = 10,05 Theo chiÒu dµi chia bÓ lµm 3 buång b»ng c¸c v¸ch ng¨n h­íng dßng n­íc theo ph­¬ng th¼ng ®øng (h×nh III - 3). H×nh III - 8. CÊu t¹o guång khuÊy Kho¶ng c¸ch gi÷a c¸c v¸ch ng¨n ë buång thø nhÊt 3,6m, buång thø hai 3,6m, buång thø ba 4,0m, tæng chiÒu dµi L = 11,2m. Dung tÝch c¸c buång lµ46,6m3; 46,6m3; 51,8m3. ë t©m c¸c buång ®Æt guång khuÊy theo ph­¬ng th¼ng ®øng. C­êng ®é khuÊy trén trong c¸c buång dù kiÕn ®¹t c¸c gi¸ trÞ gradie tèc ®é 85,60 vµ 35s-1.._.