Xử lý nước thiên nhiên

y hoà tan: 4,5 mg/l Hàm lượng cặn lơ lửng: Cmax= 2000 mg/l, Cmin= 160 mg/l, CTB= 600 mg/l Hàm lượng các ion trong nước: . Cation: Na+= 40mg/l Ca2+= 80,16 mg/l Mg2+= 12,16 mg/l . Anion: HCO3- = 282 mg/l SO42-= 48 mg/l SiO32-= 0,3 mg/l Cl-=46 mg/l Hàm lượng các hợp chất chứa Nitơ: NH4+= 1,7 mg/l NO2-= 0,5 mg/l NO3-= 0,4 mg/l Hàm lượng H2S= 0,21 mg/l Chỉ số E.Coli: 1200 con/l I. Xác định các chỉ tiêu còn thiếu: Tổng hàm lượng muối hoà tan Xác định dựa vào công thức: P = M+ + A- + 1,4 [Fe2+] + 0,5[HCO3-] + 0,13[SiO32-] Trong đó: + M+: Tổng hỗn hợp các ion dương trong nước nguồn không kể Fe2+ M+ = [Na+] + [Ca2+] + [Mg2+] + [NH4+] = 40 +80,16 + 12,16 + 1,7= 134,2 (mg/l) + A-: Tổng hàm lượng các ion âm không kể HCO3-, SiO3- A-= [SO42-] +[Cl-] + [NO2-] + [NO3-] = 48+ 46 + 0,5 + 0,4 = 93,1 (mg/l) P = 134,2 + 93,1 + 1,4.0,1 + 0,5.282 + 0,13.0,3 P = 368,479 (mg/l) 2. Hàm lượng CO2 hoà tan Được xác định theo biểu đồ Langelier, từ giá trị của các tham số đã biết: to = 20oC, P = 368,479 mg/l, Ki = 5 mgđl/l, pH = 7,6 [CO2] = 6,05 mg/l II. Đánh giá chất lượng nước nguồn 1.kiểm tra độ chính xác của các chỉ tiêu cho trước: Độ kiềm toàn phần KiTP = [OH-] + [HCO3-] + [CO32-] (mgđl/l) Vì pH = 7,6 [OH-] rất nhỏ có thể coi = 0 Mặt khác, pH = 7,6 < 8,4 trong nước có CO2 và HCO3-, không có CO32- nên [CO32-] = 0 KiTP = 0 + + 0 = 3,72 (mgđl/l) Độ cứng toàn phần CTP = + = + = 4,02 (mgđl/l) Độ cứng Cacbonat: Ta thấy + > Do đó Ck = = =3,72 (mgđl/l) KiTP, CTP, Ck được xác định đúng. 2.Đánh giá chất lượng nước nguồn So sánh với tiêu chuẩn 1329/QD-BYT (18/4/2002) chất lượng nước mặt, ta thấy nguồn nước này có thể dùng làm nguồn cấp nước cho các trạm xử lý nước cấp cho ăn uống và sinh hoạ.t Dựa theo tiêu chuẩn vệ sinh nước ăn uống (Ban hành kèm theo Quyết định số 1329/2002/BYT/QĐ ngày 18/4/2002 của Bộ Y tế) và các chỉ tiêu chất lượng nước nguồn ta thấy nguồn nước sử dụng có các chỉ tiêu cần xử lý là Độ Oxy hoá Pemaganat = 12 (mgO2/l) > 2 (mgO2/l) Hàm lượng H2S = 0,21 (mg/l) > 0,05 (mg/l) Hàm lượng cặn lơ lửng = 2000 (mg/l) > 3 (mg/l) Chỉ số Ecôli = 1200 (con) > 0 (con) Hàm lượng chì Pbtp = 0,05mg/l > 0,01 mg/l 6. Độ màu (theo thang màu Coban,độ) 90 Các chỉ tiêu còn lại đều thỏa mãn tiêu chuẩn dùng cho nước sạch. 3. Sơ bộ lựa chọn dây chuyền công nghệ +Hàm lượng cặn và độ màu lớn hơn các chỉ tiêu chất lượng nước cấp cho sinh hoạt .Vì vậy, phải làm trong nước và khử màu. + Độ Oxy hoá Pemaganat, H2S, lớn hơn các chỉ tiêu chất lượng nước cấp cho sinh hoạt nên cần dùng clo để clo hoá sơ bộ. + Hàm lượng cặn lơ lửng khá lớn .Vì vậy phải dùng Al2(SO4)3 để keo tụ. + Do có dùng phèn nên trong dây chuyền công nghệ phải có thêm công trình trộn và phản ứng. + Do công suất trạm lớn Q = 3800m3/ngđ và hàm lượng cặn < 2500 mg/l nên : Sơ bộ ta có thể chọn dây chuyền: Bể lọc tiếp xúc BCNS Bể trộn Nguồn nước Vôi sữa Khử trùng Clo Phèn Clo hóa sơ bộ Dây truyền 1 BCNS Bể lọc nhanh Bể trộn Nguồn nước Bể lắng đứng Khử trùng Clo Vôi Phèn Clo hóa sơ bộ Dây truyền 2 iii. chọn Dây chuyền công nghệ Các yếu tố ảnh hưởng đến việc lựa chọn dây chuyền công nghệ: Loại nguồn nước và chất lượng nguồn nước Yêu cầu chất lượng nước của đối tượng sử dụng So sánh chất lượng nước nguồn với yêu cầu cấp nước để có biện pháp xử lý Điều kiện kinh tế kỹ thuật Điều kiện địa phương 1.Xác định liều lượng các hoá chất đưa vào trong nước . Xác định lượng Clo hoá sơ bộ Lượng Clo để khử NH4+, NO2-: LCl = 6NH4+ + 1,5NO2- +3 = 6.1,7+ 1,5.0,5+ 3 = 13,95(mg/l) Lượng Clo để oxi hoá: LCl = 0,5[O2] =0,5.5= 2,5(mg/l) Lượng Clo để khử H2S: LCl = 0,47[H2S] =0,47.0.21=0,098(mg/l) Vậy LCl = 16,55mg/l . Xác định liều lượng phèn Lp * Loại phèn sử dụng là phèn nhôm Al2(SO4)3 khô. Đưa phèn vào để xử lý nước đục và độ màu Liều lượng phèn để xử lý nước đục được xác định theo hàm lượng cặn lơ lửng: Tính toán với C = 2000 mg/l,tra bảng và nội suy ta được: L1p = 200mg/l - Liều lượng phèn để xử lý độ màu của nước được xác định theo độ màu M: L2p = 4 = 4= 38(mg/l) So sánh ta thấy Lp1>Lp2 nên lấy Lp = 200mg/l để xử lý trước * Kiểm tra độ kiềm của nước theo yêu cầu keo tụ: Khi cho phèn vào nước, pH giảm. Đối với phèn Al, giá trị pH thích hợp để quá trình keo tụ xảy ra đạt hiệu quả từ 5,5 đến 7,5. Giả sử, cần phải kiềm hoá nước để nâng pH lên giá trị phù hợp với yêu cầu xử lý, lượng kiềm được tính: Lk = ek*( - Kio + 0,5 )* (mg/l) Trong đó: Lp, lp : liều lượng và đương lượng phèn đưa vào trong nước Lp = 200mg/l ep ((Al2(SO4)3) = 57 mgđl/l, ek: đương lượng kiềm, chọn chất kiềm hoá là CaO nên ek = 28 mgđl/l Kio : độ kiềm của nước nguồn, Kio = 4,62 mgđl/l C: nồng độ CaO trong sản phẩm sử dụng, C = 80% 0,5: độ kiềm dự trữ Lk = 28(-4,62 +0,5)*= -118 mg/l <0 Như vậy độ kiềm của nước đảm bảo keo tụ, không cần phải kiềm hoá. 2. Xác định các chỉ tiêu cơ bản của nước sau xử lý Sau khi đưa phèn vào trong nước mà không cần kiềm hoá, nước sau xử lý có pH, Ki giảm, CO2 và cặn lơ lửng C tăng. . Độ kiềm Ki* Ki* = Kio - (mgđl/l) Kio : độ kiềm của nước nguồn, Kio = 4,62 mgđl/l Lp, ep : liều lượng và đương lượng phèn: Lp =200mg/l, ep = 57 Ki* =4,62 - =1,12 mgđl/l Hàm lượng CO2 CO2* = CO20 + 44 = 6,05+ 44. =160 mg/l . Độ pH* Xác định bằng cách tra biểu đồ, dựa vào (t0, P, K*i, CO2) Ta có t0 = 200C, P = 365,479mg/l, K*i = 1,12 mgđl/l, CO2 = 160 mg/l pH*=6,8 . Xác định ph ở trạng thái cân bằng bão hoà(pHs ) Được xác định theo hàm số: pHs = f1(to) - f2(Ca2+) -f3(K*i) + f4(P) *to =200C. Tra biểu đồ được f1(to)=2,1 *Ca2+ = 80,16 mg/l. Tra biểu đồ được f2(Ca2+) =1,9 *Ki* =1,12mgđl/l. Tra biểu đồ được f3(K*i)=1,1 *P=365,479 mg/l. Tra biểu đồ được f4(P)=8,81 pHs = 2,1-1,9-1,1+8,81 =7,91 . Kiểm tra độ ổn định của nước sau khi keo tụ Chỉ số ổn định của nước: I = pH* -pHs = 6,8-7,91 =-1,11<0 Nước có tính xâm thực, phải ổn định nước bằng vôi. Lượng vôi được tính theo hàm lượng CaO trong trường hợp pH*<pHs<8,4 là: Lv = ev..Ki*.(mg/l) Trong đó: ev: đương lượng vôi, ev=28 mgđl/l : hệ số phụ thuộc pH* và I Tra biểu đồ ta có =0,38 Ki* : độ kiềm của nước sau xử lý Cv = độ tinh khiết của vôi, Cv = 80% Lv = 28.0,38.1,12.= 14,9 (mg/l) hàm lượng cặn lớn nhất sau xử lí Cmax* = Cmaxo + K. + 0,25M + Lv K: độ sạch của phèn. Với phèn loại B, K = 1 Cmax* = 2000 + 1. + 0,25.90+ 14,9 = 2040,9 (mg/l) 3. Chọn dây truyền công nghệ Từ những chỉ tiêu trên ta có thể chọn dây truyền công nghệ cho trạm có công suất nhỏ Q=3800m3/ngđ như sau: + Bể trộn: Do lượng phèn cho vào là 200mg/l và cần phải xử lí độ ổn định của nước để ngăn ngừa xâm thực bằng vôi sữa nên ta chọn bể trộn đứng. +Bể lọc: Do hàm lượng cặn Cmax = 2040,9 (mg/l) < 2500 (mg/l), độ màu của nước là 90 độ Coban nên ta dùng bể lọc tiếp xúc thay cho cả bể phản ứng và bể lắng. Như vậy nước được clo hóa sơ bộ trước khi vào bể trộn, sau đó sẽ được cho phèn vào để keo tụ và vôi vào để chống xâm thực, rồi nước được tách khí trước khi được đưa sang bể lọc tiếp xúc, được khử trùng rồi sang bể chứa nước sạch và cung cấp cho mạng lưới cấp nước của thành phố. Ta có dây truyền công nghệ như sau: Vôi sữa BCNS Bể lọc tiếp xúc Bể trộn đứng Nguồn nước Tách khí Khử trùng Clo Phèn Clo hóa sơ bộ Dây truyền công nghệ xủ lý nước Phần II Tính toán các công trình trong dây chuyền Ta lần lượt tính toán các công trình cho dây chuyền công nghệ thiết kế trên. 1.Bể hoà phèn: Có nhiệm vụ hoà tan phèn cục và lắng cặn bẩn. Trạm có công suất nhỏ 3300 m3/ngđ Dùng bể hoà phèn khuấy trộn bằng máy khuấy. Bể xây dựng bằng gạch. Bộ phận khuấy trộn gồm: động cơ điện, bộ phận chuyển động và cánh khuấy kiểu cánh phẳng. Dung tích bể hoà trộn: Wh = (m3) Trong đó: +Q: công suất trạm, Q=3800 m3/ngđ=158,3m3/h +Lp : liều lượng phèn cho vào nước. Lp=200(mg/l) =200 g/ m3 +bh : nồng độ dung dịch trong bể hoà, bh=10%. + :khối lượng riêng của dung dịch (ở đây là nước). =1 T/m3 +n:số giờ giữa hai lần pha chế, phụ thuộc Q Q=3300m3/ngđ -> n=16 giờ. Chọn bốn bể hoà trộn, dung tích bể: 1,25 m3 *Dung tích bể tiêu thụ: +Wh: dung tích bể hoà trộn, Wh= 1,25 m3 +bh=10% +btt:nồng độ dung dịch trong bể tiêu thụ, btt=5% Chọn bốn bể tiêu thụ, có dung tích là 2,5 m3 *Xác định đường kính bể, cánh khuấy, công suất động cơ: Bể hòa tan phèn: thiết kế hình tròn, đường kính bể lấy bằng chiều cao của bể d=h Chọn số vòng quay cánh quạt là 40 vòng/phút Chiều dài phần cánh quạt lấy bằng 0,4 đường kính bể (Quy phạm = 0,4 -0,45d) L=0,4d = 0,4.1,16 = 0,46 m = 46 cm Chiều dài toàn phần cánh quạt là 0,92 m Diện tích mỗi cánh quạt thiết kế cho 0,1-0,2 m2 cho 1,25m3 dung dịch trong bể Chiều rộng mỗi cánh quạt Công suất động cơ : Lấy bằng 1 kw Bể hòa tiêu thụ: thiết kế hình tròn, đường kính bể lấy bằng chiều cao của bể d=h Chọn số vòng quay cánh quạt là 20 vòng/phút Chiều dài phần cánh quạt lấy bằng 0,4 đường kính bể (Quy phạm = 0,4 -0,45d) L=0,4d = 0,4.1,5 = 0,6 m = 60 cm Chiều dài toàn phần cánh quạt là 1,2 m Diện tích mỗi cánh quạt thiết kế cho 0,1-0,2 m2 cho 2,5m3 dung dịch trong bể Chiều rộng mỗi cánh quạt Công suất động cơ : Lấy bằng 0,5 kw 2.Bể pha chế dung dịch vôi sữa Dung tích bể pha vôi sữa xác định theo công thức: +Q: công suất trạm, Q=3800 m3/ngđ =158,3m3/h +n: số giờ giữa 2 lần pha vôi, n=16 h +Lv: liều lượng vôi, Lv=14,9 (mg/l) +bv:Nồng độ vôi, bv=5% + : tỉ trọng vôi, =1 T/m3 Kích thước bể hòa tan và bể tiêu thụ chứa vôi chọn là: tiết diện phần hình trụ Thiết kế bể trộn bằng máy trộn cánh quạt. Bể xây hình tròn, đường kính bằng chiều cao công tác Chọn số vòng quay cánh quạt là 40 vòng/phút Chiều dài phần cánh quạt lấy bằng 0,45 đường kính bể (Quy phạm = 0,4 -0,45d) L=0,45d = 0,45.1,1 = 0,5 m = 50 cm Chiều dài toàn phần cánh quạt là 1 m Diện tích mỗi cánh quạt thiết kế cho 0,1-0,2 m2 cho 1m3 dung dịch trong bể Chiều rộng mỗi cánh quạt Công suất động cơ : Lấy bằng 1,1 kw Dung dịch vôi sữa được cho vào sau bể lọc tiếp xúc. 3.Thiết bị định lượng a). Thiết bị định lượng phèn: Sử dụng bơm định lượng Lượng dung dịch phèn 5 % cần dùng cho một giờ là: Chọn máy bơm định lượng kiểu màng có công suất thay đổi từ 25 – 1600l/h, áp lực 6 atm. b). Thiết bị định lượng vôi: Sử dụng máy bơm định lượng vôi; Lưu lượng vối sữa 5 % cần phải đưa vào trong một giờ là: Chọn máy bơm định lượng kiểu màng có công suất thay đổi từ 25 – 1600l/h, áp lực 6 atm. 4.Kho dự trữ hoá chất Kho dùng để dự trữ hoá chất đủ cho 1-2 tháng tiêu thụ Diện tích sàn kho: +Q=3800 m3/ngđ +P: liều lượng hoá chất tính toán(g/m3) +T: thời gian dự trữ hoá chất trong kho T= 40 ngày +a: hệ số kể đến diện tích đi lại và thao tác trong kho a=1,3 +Pk: độ tinh khiết của hoá chất +h: chiều cao cho phép của lớp hoá chất +G0: Khôí lượng riêng của hoá chất, G0=1,1 T/m3 *Tính cho kho phèn: *Tính cho kho vôi: *Tổng diện tích: F=F1+F2=24(m2) Lấy tổng diện tích kho là 24 (m2) Thiết kế kho rộng 4m dài 6m, kho xây xung quanh và lợp mái chống mưa, và bụi có cửa thông hơi thoáng gió. 5.Bể trộn đứng -Công suất thiết kế: Q=3800 m3/ngđ=158,3(m3/h) = 0.0439(m3/s) -Thời gian khuấy trộn: t=1,5phút -Diện tích tiết diện ngang ở phần trên bể tính với vận tốc v1 = 25mm/s = 0,025m/s Mặt bằng phần trên của bể có dạng hình vuông thì chiều dài mỗi cạnh là : a = = 1,32 m - Diện tích đáy dưới bể tính với vận tốc đi vào v2 = 1,1m/s Kích thước cạnh là: b= = 0,2m -Chọn góc nón α = 40˚ thì chiều cao tầng đáy: Thể tích phần hình tháp dưới: Thể tích toàn phần của bể với thời gian lưu nước trong bể là 1,5 phút sẽ là -Dung tích phần trên: W1=W-W2=4- 1,1=2,9(m3) Chiều cao phần trên của bể -Chiều cao trước mặt nước đến đáy tấm che của bể (chiều cao bảo vệ), lấy h3=0,4 m Chiều cao toàn phần của bể: Hb=h1+h2+h3=1,65+1,6+0,4=3,65 (m) Dự kiến thu nước bằng máng vòng có lỗ ngập trong nước. Nước chảy trong máng đến chỗ ống dẫn nước ra khỏi bể theo hai hướng ngược chiều nhau, do đó Lưu lượng của máng là: Diện tích tiết diện máng với tốc độ nước chảy trong máng vm=0,6 m/s sẽ là: Chọn chiều rộng máng là bm=0,16 m ta có chiều cao lớp nước tính toán của máng là Độ dốc của máng về phía ống tháo nước ra lấy bằng 0,02 tổng diện tích các lỗ ngập thu nước ở thành máng với tốc độ nước chảy qua lỗ là 1m/s ; Ta có tổng diện tích các lỗ là : Do đó ta có độ dốc 1000i=0,76 Chọn đường kính lỗ dl=30mm thì diện tích mỗi lỗ là: fl =0,0007 m2 Tổng số lỗ là : Các lỗ được bố trí ngập trong nước 70mm (tính đến tâm lỗ), chu vi phía trong của máng là : Pm =4.a=4.1,24= 4,96m Khoảng cách giữa các tâm lỗ Khoảng cách giữa các lỗ: =e - dl=0,08-0,03=0,05 m Với Q=43,98l/s chọn ống dẫn sang bể lọc có d =250mm có v =0,81 m/s (thỏa mãn quyphạm 0,8- 1 m/s) 6 .bộ phận tách khí Bộ phận tách khí được bố trí kết hợp với bể trộn ở ngay sau như hình vẽ. Thể tích ngăn tách khí tính với thời gian lưu nước là t=1,5 phút=90 giây Q=3800 m3/ngđ=158,3(m3/h) = 0.044(m3/s) sẽ là: W=Q.t =0,044.90=3,96 m3 Chiều dài ngăn là 2,5m, chiều rộng là 0,7m Ta có vận tốc nước đi xuống là: Như vậy là đảm bảo Chiều cao ngăn tách khí là ống dẫn nước từ bể trộn sang đặt ngập trong ngăn tách khí với khoảng cách 100mm tính từ miệng ống đến mực nước trongngăn tách khí 7 .bể lọc tiếp xúc Tổng diện tích bể lọc của trạm xử lý : F = Trong đó: Q = 3800m3/ngđ .Công suất của TXL. T : Thời gian làm việc của 1 trạm trong một ngày đêm (giờ). T = 16h vbt :Vận tốc lọc tính toán ở chế độ làm việc bình thường (m/h) Tra bảng với bể lọc, tra bảng à vbt = 4,5m/h. a :Số lần rửa mỗi bể trong 1ngđ ở chế độ làm việc bình thường, lấy a = 1 lần. W :Cường độ rửa lọc (l/s_m2).Tra bảng :W = 18 (l/s_m2) t1 :Thời gian rửa lọc (giờ). t1 = 6 ' = 0,1 giờ t2 :Thời gian ngừng bể lọc để rửa ,t2 = 0,33 giờ đF = ằ 60 (m2) Số bể lọc cần thiết: N = 0,5= 0,5=4(bể) *Kiểm tra lại tốc độ lọc tăng cường khi đóng một bể để rửa hoặc sửa chữa. vtc = vbt. (m/h) N1 :Số bể lọc ngừng để sửa chữa :N1 = 1 vtc = 6m/h ≤ vtccf = 6m/h Diện tích 1 bể lọc là : f = F/N = 60/4 =15 m2 Chọn kích thước bể là : L x B = 4X3,75m = 15m2 Chiều cao toàn phần của bể lọc tiếp xúc : H = hđ + hv + hn + hp (m) Trong đó: hđ :Chiều cao lớp sỏi đỡ (m).Tra bảng hđ = 0,3 m hv :Chiều dày lớp vật liệu lọc. hv = 1,2 m hn :Chiều cao lớp nước trên lớp vật liệu lọc (m):hn ³ 2 m.Lấy hn=2m hP :Chiều cao phụ kể đến việc dâng nước khi đóng 1 bể để rửa. hP = 0,5m đH = 0,3 + 1,2 + 2 + 0,5 = 4 m Tính toán máng phân phối nước lọc và thu nước rửa lọc Bể có chiều dài là 4m, do đó chọn mỗi bể bố trí 2 máng thu Khoảng cách giữa các tâm máng là 2 (m) < 2,2 (m) Khoảng cách từ tâm máng đến tường là 1 (m) < 1,5 (m) Lưu lượng nước rửa một bể lọc là: qr = F1b´ W (l/s) Trong đó: W: Cường độ nước rửa lọc, W = 18 (l/s.m2) F1b: Diện tích của một bể: F1b = 15 (m2) ị qr = 18´ 15 = 270 (l/s) = 0,27 (m3/s) Do một bể bố trí 2 máng thu nên lưu lượng nước đi vào mỗi máng là: q1m = =0,135 (m3/s) Chọn máng hình tam giác, ta đi tính toán máng dạng này. Chiều rộng của máng Được tính theo công thức: Bm = K ´ Trong đó: qm : Đã tính toán ở trên = 0,135 (m3/s) a: Tỷ số giữa chiều cao hình chữ nhật và một nửa chiều rộng máng, a = 1,5 (quy phạm là 1á1,5) K: hệ số phụ thuộc vào hình dạng của máng, với máng có tiết diện đáy hình tam giác ta lấy K = 2,1 ị Bm= 2,1´ ằ 0,5 (m) Chiều cao của phần máng chữ nhật H1 = = = 0,325 (m) Chiều cao của máng H2 = H1 + 0,5´ Bm = 0,325 + ´ 0,5 = 0,575 (m) Chiều cao toàn bộ máng Hm = H2 + dm (m) Trong đó: dm là chiều dày đáy máng, lấy dm = 0,1 (m) Do đó Hm = 0,1 + 0,575 = 0,675 (m) Kiểm tra khoảng cách từ bề mặt lớp vật liệu lọc tới mép trên của máng thu nước được xác định theo công thức: h = + 0,25 (m) Trong đó: e : Độ trương nở của vật liệu lọc khi rửa, e = 30% H: Chiều cao lớp vật liệu lọc (m) => h = + 0,25 (m) = 0,61 (m) Theo quy phạm, khoảng cách giữa đáy dưới cùng của máng dẫn nước rửa phải nằm cao hơn lớp vật liệu lọc tối thiểu là 0,07 (m). Chiều cao toàn phần của máng thu nước rửa là: Hm = 0,6 (m) . Vì máng dốc về phía máng tập trung 0,01, máng dài 4 (m) nên chiều cao máng ở phía máng tập trung là: 0,6 + 0,04 = 0,64 (m) Do đó khoảng cách giữa mép trên lớp vật liệu lọc đến mép dưới cùng của máng thu DHm phải lấy bằng: DHm = 0,64 + 0,07 = 0,71 (m) Nước rửa lọc từ máng thu tràn vào máng tập trung nước. Khoảng cách từ đáy máng thu tới đáy mương tập trung nước được xác định theo công thức sau: hm = 1,75´ + 0,2 (m) Trong đó: qm : Lưu lượng nước chảy vào máng tập trung nước; qm =qr = 0,126 ( m3/s) Bttm: Chiều rộng của máng tập trung , Theo quy phạm, chọn Bttm = 0,7 (m) g : Gia tốc trọng trường, g = 9,81 m/ s2 Vậy: hm = 1,75´ + 0,2 (m) ị hm = 0,46 (m) Chọn vận tốc nước chảy trong mương khi rửa lọc là 0,8 (m /s) Tiết diện ướt của mương khi rửa là: Fmương = ( m2) Fmương == 0,16 ( m2) Chiều cao nước trong mương tập trung khi rửa là: h = = = 0,23 (m) Theo TTVN 33.85 đáy ống thu nước sạch ít nhất phải cách mực nước trong mương khi rửa là 0,3m, vậy ta phải bố trí ống thu nước sạch có cốt đáy ống cách đáy mương một khoảng 0,5 (m) . Tính toán hệ thống rửa lọc Bể được sử dụng hệ thống phân phối nước trở lực lớn là sàn chụp lọc. Rửa lọc bằng gió và nước kết hợp. Quy trình rửa bể: Đầu tiên, ngưng cấp nước vào bể. Khởi động máy sục khí nén, với cường độ 18 (l/s.m2), cho khí nén sục trong vòng 2 phút. Cung cấp nước rửa lọc với cường độ 2,5 (l/s.m2), kết hợp với sục khí trong vòng 6 phút. Kết thúc sục khí, rửa nước với cường độ 6 (l/s.m2) trong vòng 5 phút. Cung cấp nước vào bể tiếp tục quá trình lọc và xả nước lọc đầu. Tính toán các đường ống kỹ thuật Đường ống dẫn nước rửa lọc Lưu lượng nước cần thiết để rửa 1 bể lọc: Qr = 3,6.f.W (m3/h) f: diện tích 1 bể, f = 15m2 W: cường độ nước rửa, W =18l/s.m2 à Qr = 3,6.15.18 = 972(m3/h) = 0,27 (m3/s) Ta chọn đường kính ống là 400mm, v = 1,98 (m/s), (nằm trong giới hạn cho phép ≤ 2 m/s). Lấy khoảng cách giữa cá ống nhánh là 0,28 m(Quy phạm cho phép là 0,25 - 0,3 m) Ta có số ống nhánh của 1 bể lọc là : m = ống nhánh Lưu lượng nước nửa lọc chảy trong môi ống nhánh là:,8 l/s Chọn đường kính ống nhánh là: 75mm bằng thép, thì tốc độ chảy trong ống nhánh là: m/s, (nằm trong giới hạn cho phép 1,8 - 2 m/s) Với ống chính có đường kính là 400mm, do đó ta có diện tích là: Ω = m2 Ta có tổng diện tích lỗ lấy bằng 35% diện tích tiết diện ngang của ống (Quy phạm cho phép là 30 - 35%). Do đó ta có tổng diện tích lỗ là: ω = 0,35 . 0,1256 = 0,044 m2 Chọn lỗ có đường kính là 12mm (quy phạm cho phép là 10-12 mm), diện tích 1 lỗ là: m2 Tổng số lỗ là: lỗ Số lỗ trên mỗi ống nháh là: =16 lỗ Trên mỗi ống nhánh, các lỗ xếp thành 2 hành so le nhau, hướng xuống phía dưới và nghiêng 45˚ so với mặt phẳng nằm ngang. Số lỗ trên mỗi hàng là 8 lỗ. Khoảng cách giữa các lỗ là: (0,422 là đường kính ngoài của ống gió chính (m)). Chọn 1 ống thoát khí Ф32mm đặt cuối ống chính. Hệ thống cấp khí Cường độ rửa gió thuần tuý là: W = 18 (l/s.m2) Vận tốc của gió trong ống là: V = 18 (m/s) (quy phạm là 15 á 20 m/s) ị Lưu lượng gió cung cấp cho một bể là: qgió = W´ F1b = 18 ´ 14= 252 (l/s) = 0,252 (m3/s) Đường kính ống dẫn gió chính: dgio = = = 0,13 (m) Chọn ống dẫn gió có đường kính là: 150mm Số ống gió nhánh cũng lấy bằng 25 Lượng gió trong một ống nhánh là : (m3/s) Đường kính ống gió nhánh là : dgio ===0,026 m =26 mm Với ống chính có đường kính là 150mm, do đó ta có diện tích là: Ω = m2 Ta có tổng diện tích lỗ lấy bằng 40% diện tích tiết diện ngang của ống (Quy phạm cho phép là 35 - 40%). Do đó ta có tổng diện tích lỗ là: ω = 0,4 . 0,01767 = 0,0071 m2 Chọn lỗ có đường kính là 3mm (quy phạm cho phép là 2- 5 mm), diện tích 1 lỗ là: 1 m2 Tổng số lỗ là: lỗ Số lỗ trên mỗi ống nháh là: =40 lỗ Trên mỗi ống nhánh, các lỗ xếp thành 2 hành so le nhau, hướng xuống phía dưới và nghiêng 45˚ so với trục thẳng đứng. Số lỗ trên mỗi hàng là 20 lỗ. Khoảng cách giữa các lỗ là: (0,17 là đường kính ngoài của ống gió chính (m)). Đường ống thu nước sạch tới bể chứa : Sử dụng 2 đường ống thu nước từ bể trộn về bể lọc tiếp xúc . Đường ống được đặt ở dưới và nghiêng thấp khi ra khỏi khối bể lọc. ống từ một bể ra ống thu nước sạch chung tải 1 lưu lượng là 9,55 l/s àchọn đường kính ống 75mm. Đường ống chung sẽ nhận lưu lượng tăng dần, do đó đường kính ống cũng tăng dần. Cụ thể: tại bể lọc đầu tiên, ống tải lưu lượng 1 bể = 9,55 l/s à chọn đường kính 75mm. đến bể lọc thứ 2, ống nhận lưu lượng = 9,55.2 = 19,1 l/s à chọn đường kính 125mm đến bể lọc thứ 3, ống nhận lưu lượng = 9,55.3 = 28,6 l/s à chọn đường kính 150 mm đến bể lọc thứ 4, ống nhận lưu lượng = 9,55.4 = 38,2 l/s à chọn đường kính 200 mm. Đường ống xả kiệt; Lấy đường kính ống là D75 (mm). Đường ống xả rửa lọc Lượng nước xả chính bằng lượng nước cấp cho rửa lọc. àQxả = 252 l/s Lấy đường kính ống bằng đường kính ống cấp nước rửa lọc là D 400 (mm). Tính toán tổng tổn thất áp lực khi rửa bể lọc Tổng tổn thất áp lực trong hệ thống phân phối bằng giàn ống khoan lỗ: Trong đó: v0 :Tốc độ nước chảy ở đầu ống chính; v0 =1,98 m/s Vn :Tốc độ nước chảy ở đầu ống nhánh ; vn =1,99 m/s g : Gia tốc trọng trường; g = 9,81 m/ s2 ξ : Hệ số sức cản; ξ = (kw , Tỉ số giữa tổng diện tích các lỗ trên ống và diện tích tiết diện ngang của ống chính, kw = 0,35 ) ξ = = =18,96 = 4 m Tổn thất áp lực qua lớp sỏi đỡ: hđỡ = 0,22´ Lđỡ´ W (m) Trong đó: Lđỡ :Chiều dày lớp sỏi đỡ dày = 0,2 (m) W : Cường độ nước rửa lọc =18 (l/s.m2) Vậy hđỡ = 0,22´ 0,2´ 18 = 0,792 (m) Tổn thất áp lực bên trong lớp vật liệu lọc hVLL = ( a+ b ´ W) ´ hL Trong đó: a,b là các thông số phụ thuộc đường kính tương đương của lớp vật liệu lọc, với dtđ = 0,9 - 1,4 (mm) => a = 0,84; b = 0,004 hL : Chiều cao lớp vật liệu lọc = 1,2 (m) Vậy hVLL = ( 0,84+ 0,004 ´ 18) ´ 1,2 = 1,1 (m) Tổng tổn thất trên đường ống dẫn nước rửa lọc Tính với 1 ống: ồh = hdd + ồhCB Trong đó: hdd: Tổn thất trên chiều dài ống từ trạm bơm nước rửa đến bể chứa. Sơ bộ chọn bằng 100 (m). Theo tính toán ở trên ta có lưu lượng nước chảy trong ống qr = 0,252 (m3/s), đường kính ống Dchung = 400 (mm). Tra bảng ta có 1000 i = 13,9 hdd = i ´ L = 13,9´ = 1,39 (m) ồhCB : Tổn thất áp lực cục bộ trên van khoá, sơ bộ chọn ồhCB = 0,5 (m) Vậy ồh = 0,5 + 1,39 = 1,89 (m) Vì có 2 đường ống nên ồh = 2.1,89 = 3,78 m Tính toán chọn bơm rửa lọc áp lực cần thiết của bơm rửa lọc được tính theo công thức: hB = Dh +ồhr+ồhdt + hdl (m) Trong đó: Dh : Độ chênh lệch hình học giữa mực nước thấp nhất trong bể chứa nước sạch tới cao độ máng thu nước, được tính theo công thức: Dh = Dh1 + hK + hS + hđ + hl + DHm + Hm Với Dh1 : độ chênh giữa cốt MĐ tại trạm xử lí và cao độ MNTN trong bể chứa, lấy Dh1 = -0,5m hK : Chiều cao hầm phân phối nước: hK = 1 (m) hđ : Chiều cao lớp vật liệu đỡ; hđ =0,2 (m) hl : Chiều cao lớp vật liệu lọc; hl = 1,2 (m) DHm : Khoảng cách từ mép dưới của máng phân phối đến lớp vật liệu lọc, DHm = 0,71 (m) Hm : Chiều cao máng thu nước rửa lọc; Hm = 0,6 (m) => Dh = -0,5 + 1 + 0,2 + 1,2 + 0,71+ 0,6 = 3,21 (m) ồhr : Tổng tổn thất áp lực khi rửa lọc: ồhr = hPP + hVLL+ hđ (m) Theo tính toán ở trên ta có: ồhr = 4 + 1 + 0,792 = 5,792 (m) ồh: Tổng tổn thất trên đường ống dẫn nước rửa lọc: ồh = 3,78 (m) hdt : áp lực dự trữ để phá vỡ kết cấu ban đầu của hạt vật liệu lọc, lấy hdt = 2 (m) Tóm lại: hB= 3,21 + 5,792 +3,78 + 2 = 14,782 (m) Để tiện cho tính toán, lấy hB = 15 (m). Vậy chọn bơm nước rửa lọc có Qr = 0,252 ( m3/s) và áp lực Hr = 15 (m) Ngoài ra chọn một máy bơm dự phòng. Chiều cao xây dựng bể lọc Chiều cao xây dựng bể lọc được xác định theo công thức: Hxd = hk + hS + hd + hl +hn + hBV Trong đó: hk , hS , hd , hl : là các hệ số đã được trình bày ở trên hBV = 0,5 (m) hn : chiều cao lớp nước trên vật liệu lọc 2 (m) Hxd = 1+ 0,1+ 0,2 + 1,2 + 2 + 0,5 ị Hxd = 5 (m) 8. bể chứa nước sạch Thiết kế bể chứa nước sạch có dung tích = 20% Qtrạm do đó dung tích bể: Wbể = ´ 3800 = 760 (m3) Thiết kế 2 bể vuông, mỗi bể có dung tích 380 (m3/ngđ) với chiều cao mỗi bể là 4 (m) Diện tích một bể là: F1bể = = 76 (m2) Vậy kích thước 1 bể là 8,7x8,7 ằ 76 (m2) - Tổng chiều cao của bể là : HB = HNB + Hbv Trong đó : Hbv :Chiều cao bảo vệ ,lấy Hbv = 0,5m HB = 5 + 0,5 = 5,5m 9. Tính toán kho chuẩn bị clo a) Tính lượng Clo cần dùng: - Lượng clo cần thiết trong một giờ xác định theo công thức : qCl2 = (kg/h) Trong đó : Q :Công suất trạm ; Q = 3800m3/ngđ = 158,3m3/h LCl :Lượng clo cần thiết để khử trùng LCl = LClSơ bộ + LClKhử trùng LClSơ bộ =14,85 mg/l = 14,85 g/m3 LClKhử trùng :Lượng clo dùng để khử trùng nước trước khi dẫn nước vào bể chứa nước sạch.Lấy theo tiêu chuẩn: Với nước mặt LClKhử trùng = 3mg/l = 3g/m3 LCl = 14,85 + 3 = 17,85 g/m3 - Lượng clo khử trùng trong 1 giờ là: qClo = = 2,82 (kg/h) àlượng clo tiêu thụ trong 1 ngđ là 68 kg/ngđ, trong 1 tháng là 2 T/tháng. b) Tính số Cloratơ - Cloratơ dùng để định lượng clo hơi vào nước - Chọn loại cloratơ chân không - Lượng clo tiêu thụ trong một ngày là : C = 68 kg - Dùng bình Clo lỏng có dung tích 200 (l) ,năng suất bốc hơi của Clo là S = 0,8 kg/h_m2 trong điều kiện bình thường. - Số lượng bình làm việc đồng thời là : = 3 bình - Số bình Cloratơ dự trữ là 2 bình. Mỗi bình được đặt lên một bàn cân. Phần Iii Tính toán cao trình công nghệ Tính toán cao trình công nghệ dựa vào tổn thất của từng công trình và tổn thất trên đường ống dẫn nước tới công trình đó. Đảm bảo nước trong trạm là tự chảy Lấy cốt mặt đất tại đáy bể lọc bằng 0.00m 1 - Bể lọc tiếp xúc: Từ cốt mặt đất tại bể lọc = 0, chiều cao toàn bộ bể lọc = 5,1m. Mực nước trong bể cách thành trên bể 0,5m à Cốt mực nước cao nhất trong bể lọc: Z2 = 5,1 - 0,5 = 4,6m. 2 - Bể chứa nước sạch: Mực nước cao nhất trong bể chứa nước sạch: Z1 = Z2 - hốngB.lọc-BC - hB.lọc Trong đó : Z1 :Cốt mực nước cao nhất trong bể chứa nước sạch hốngB.lọc-BC :Tổn thất áp lực trên đường ống dẫn từ bể lọc đến bể chứa nước sạch . Có thể lấy sơ bộ hốngB.lọc-BC = 1m hB.lọc :Tổn thất áp lực trong nội bộ bể lọc. hB.lọc = 2,5m Vậy Z1 = 4,6- 1- 2,5 = 1,1 m 3- Bể trộn: Cốt mực nước cao nhất trong bể trộn là: Z5 = Z4 + hBT_Bfư + hBT hBT_Bfư : tổn thất từ bể trộn đến bể phản ứng, hBT_Bfư = 0,4m hBT: tổn thất trong bể trộn, hBT = 0,3m à Z5 = 6,3 + 0,4 +0,3 = 7m. Phần IV Tính toán mặt bằng trạm xử lí 1. Diện tích trạm khử trùng : - Trạm khử trùng được đặt cuối hướng gió. - Diện tích trạm khử trùng lấy theo tiêu chuẩn là : - 3m2 cho một Cloratơ *Trạm có 7 Cloratơ làm việc và 2 Cloratơ dự trữ - 4m2 cho một cân bàn (có 7 cân bàn) Vậy tổng diện tích của trạm là : F = 9.3 + 7.4 = 55 m2 - Trạm được chia làm 2 gian : *Một gian chứa Cloratơ có diện tích :f1 = 27m2 *Một gian chứa bình Clo lỏng có diện tích :f2 = 28 m2 2. Diện tích sân phơi cát - Diện tích sân phơi phải đảm bảo phơi toàn bộ lượng cát trong các bể lọc ,chiều dày lớp cát phơi bằng 0,2m. - Thể tích khối cát 1 bể lọc bằng diện tích bể nhân với chiều dày lớp vật liệu lọc: VB = FB.HB = 29,16.1,2 = 35m3 - Diện tích sân phơi cát bằng thể tích khối cát chia chiều dày lớp cát phơi: S = = 175 m2 0,2 :Chiều dày lớp cát phơi (m). Chọn 2 sân phơi cát bố trí ở 2 bên bể lọc đ S1sân = = 87,5 m2 - Kích thước sân là : 3. Diện tích trạm bơm cấp II với công suất trạm là Q = 36000m3/ngđ ta lấy STBII = 150m2 4. Trạm biến thế - Lấy theo quy phạm .Kích thước (4 x 4)m = 16m2 5. Phòng bảo vệ - Trạm có Q =36000m3/ngđ lấy Sbv = 10m2 .Kích thước (5 x 2)m 6.Nhà hành chính S = 120m2 kích thước (6 x 20)m 7. Nhà cơ khí - kho - Lấy theo quy phạm S = 30m2.Kích thước là (6 x 5)m. Mặt bằng quy hoạch trạm xử lí được thể hiện trên hình vẽ. 8. Phòng thí nghiệm hoá nước Diện tích 42m2. Kích thước là (6 x 7)m. --------------------------------------------------------- Tính Toán xử lý nước sau lọc Mỗi ngày rửa 8 bể .Chu kỳ rửa 1 bể 24giờ Lượng cặn dược dữ lại 2 bể W=9000.(12-3)=81000 000 mg Nồng độ cặn trong nước rửa : C=W/V Lưu lượng nước rửa : V=2.6.12.60.33 Mỗi lần rửa lần lượt 2 bể = 285120 l C= 81000 000/285120 =284mg/l Do C=284 < C0=1900 mg/l .Vì vậy đưa nước quay lại bể trộn Dung tích bể điều hoà lượng nước rửa 2bể Chiều sâu lớp nước 3 m Diện tích bể F= 285,120/3 =10x10 m Tính Toán Sân Phơi Bùn Dung tích cặn trong một ngày 700 m3 Thòi gian tích cặn trong sân là 7ngày Chiều sâu sân phơI bùn 3 m Diện tích sân phơi :f= m2 =50x50 m ._.