tính toán và thiết kê hệ thống xử ly nước mặt công suất 3 500m3h

tính toán và thiết kê hệ thống xử ly nước mặt công suất 3 500m3h loại nước nguồn , yêu cầu , công suất , độ đục , ph , chỉ ssô vẽ cad yêu cầu thiết kế , tính toán vẽ cà sơ đồ mặt bằng chi tiết tính toan hoàn thuện sơ đồ

M C L C ỤC LỤC ỤC LỤC

MỤC LỤC 1

DANH M ỤC BẢNG BIỂU 2

LỜI MỞ ĐẦU 3

Phần I: Lựa chọn dây chuyền công nghệ 4

1 Sơ bộ lựa chọn dây chuyền công nghệ: 4

2 Đánh giá công nghệ đề xuất 7

3 Thuyết minh sơ đồ công nghệ 8

Phần II: Tính toán các công trình chính trong dây chuyền 9

1 Tính toán song chắn rác 9

2 Tính toán các công trình chuẩn bị hóa chất 10

3 Tính toán công trình chuẩn bị dung dịch Clo 13

4 Tính toán bể lắng đứng kết hợp với ngăn phản ứng hình trụ 14

4.1 Tính toán ngăn phản ứng hình trụ 14

5 Tính toán bể lọc nhanh 18

6 Tính toán bể chứa nớc sạch 28

7 Tính toán bể lắng nớc rửa lọc và bơm tuần hoàn nớc rửa lọc: 28

8 Tính toán hồ cô đặc, nén và phơi khô bùn 30

9 TíNH TOáN MặT BằNG TRạM Xử Lý 31

PHẦN III: Kết luận và kiến nghị 32

Danh mục tài liệu tham khảo 33

Lời cảm ơn 34

DANH MỤC BẢNG BIỂUBảng2.1: Bảng tính toán chi tiết các thông số của song chắn rác 9 Bảng 2.2: Bảng tính toán các thông số của công trình chuẩn bị dung dịch phèn 13 Bảng 2.3: Bảng tính toán chi tiết công trình chuẩn bị dung dịch Clo 14 Bảng2.4: Bảng tính toán chi tiết các thông số của bể lắng đứng kết hợp ngăn phản ứng hình trụ 18 Bảng 2.5 Bảng tính toán chi tiết các thông số của bể lọc nhanh 27 Bảng2.6 Bảng tính toán chi tiết các thông số của bể chứa nớc sạch 28 Bảng2.7: Bảng tính toán chi tiết các thông số của bể lắng nớc rửa lọc và bơm tuần hoàn nớc rửa lọc 29 Bảng2.8: Bảng tính toán chi tiết thông số hồ cô đặc, nén và phơi khô bùn 31

LỜI MỞ ĐẦU

Xó hội ngày càng phỏt triển, đời sống con người ngày càng đi lờn Song hànhvới những sự phỏt triển đú là những vấn nạn, những ảnh hưởng mà chớnh con ngườitạo ra để đỏp ứng nhu cầu sống Một trong những vấn nạn mà cả thế giới đang vụ cựngquan tõm và cựng nhau gỏnh vỏc đú là vấn nạn về mụi trường

Con người sống được cần phải ăn, ở, mặc, hớt thở khụng khớ trong lành…Những điềukiện thiết yếu đú của cuộc sống là do mụi trường cung cấp

Hiện nay, do con người ngày càng đụng lờn; do sự phỏt triển cụng nghiệp tạo ranhiều khớ thải, nước thải; do sự tàn phỏ rừng v.v… khiến cho mụi trường đang bị ụnhiễm nặng nề, ảnh hưởng khụng tốt đến sức khoẻ và cuộc sống của con người Đểđảm bảo sự phỏt triển bền vững, chỳng ta cần phải giữ gỡn và bảo vệ mụi trường.Cần phải núi rằng, tương lai của chỳng ta chắc chắn sẽ rất đen tối nếu khụng cúnhững can thiệp đỳng mức của tất cả chỳng ta ễ nhiễm mụi trường cú thể xảy ra bất

cứ lỳc nào và bất cứ nơi đõu, sinh mạng của hàng tỉ người sẽ bị cướp đi bất cứ lỳc nàokhi cú sự đột biến từ mụi trường xảy ra Và như vậy một mụi trường sạch, trong lànhcho cuộc sống của chỳng ta sẽ là một khỏi niệm thật xa xỉ

Nớc cũng vậy, là nhu cầu thiết yếu đối với mọi sinh vật trên trái đất Không có

n-ớc cuộc sống không thể tồn tại Nhu cầu dùng nn-ớc của con ngời là từ 100-150l/ ngày

đêm cho các hoạt động bình thờng cha kể đến hoạt động sản xuất

Nớc cấp dùng cho nhu cầu ăn uống, vệ sinh và các hoạt động giải trí, ngoài ra,

n-ớc còn sử dụng cho các hoạt động khác nh : cứu hỏa, tới tiêu và hầu hết mọi ngànhcông nghiệp đều cần sử dụng đến nguồn nguyên liệu này trong sản xuất Do đó, n ớcsạch là vô cùng cần thiết đối với cuộc sống của con ngời

Vỡ vậy khụng phải ai khỏc mà chớnh chỳng ta phải đứng lờn chung tay gỏnh vỏc

và bảo vệ mụi trường sống của chớnh mỡnh

Phần I Lựa chọn dây chuyền công nghệ

I.Dựa theo tiêu chuẩn vệ sinh nớc ăn uống và các chỉ tiêu chất lợng nớc

- pH = 6,6 thuộc khoảng 6,0 đến 8,5 nên đạt tiêu chuẩn nớc cấp cho sinh hoạt

- Hàm lợng cặn lơ lửng lớn nên dùng phèn nhôm Al2(SO4)3 để keo tụ

- Hàm lợng sắt, NH4 , Mangan đều đạt tiêu chuẩn nên không cần xử lý

1 Sơ bộ lựa chọn dây chuyền công nghệ:

Các yếu tố ảnh hởng đến dây chuyền công nghệ :

- Loại nguồn nớc và chất lợng nớc nguồn

- Yêu cầu chất lợng nớc của ngới sử dụng

- Yêu cầu chất lợng nớc cấp đặt ra

- Điều kiện kinh tế kỹ thuật

- Điều kiện địa phơng

Có hai phơng án đợc đa ra:

Sông

M ơng

SCR

Trạm bơm cấp 1

BÓ l¾ng ngangBÓ läc chËm

BÓ hßa trén

Hå L¾ngCÆn

CÆn

Níc tuÇn hoµn

BÓ chøa níc

Tr¹m b¬m cÊp2

Níc röa

läc

Clo láng

-Thiết kế gọn nhỏ, diện tích xây dựng không nhiều.

-Thuận tiện trong việc xả bùn

-Phù hợp với yêu cầu thiết kế của tiêu chuẩn xây dựng

Nhợc điểm:

-Chi phí xây dựng tốn kém

-Hiệu quả xử lý không cao bằng bể lắng ngang

Bể lọc nhanh: là loại bể lọc nhanh một chiều, dòng nớc lọc đi từ trên xuống dới, có mộtlớp vật liệu lọc là cát thạch anh và là lọc trọng lực

Ưu điểm:

-Tốc độ lọc lớn gấp vài chục lần so với bể lọc chậm

-Do tốc độ lọc nhanh ( từ 6-15 m/h) nên diện tích xây dựng bể nhỏ và do cơ giới hóa công tác rửa lọc nên làm giảm nhẹ công tác quản lý và nó đã trở thành loại bể lọc cơ bản, đợc sử dụng phổ biến trong các trạm cấp nớc trên thế giới hiện nay

-Khó khăn trong việc cơ giới hóa và tự động hóa quá trình rửa lọc

Từ những lập luận trên thì phơng án 1 có nhiều u điểm hơn nên em chọn phơng án này để tính toán.

Trớc khi đa lên bể lắng đứng, hóa chất và nớc nguồn đợc qua thiết bị trộn tĩnh

có rãnh xoắn Nớc và hóa chất keo tụ đợc trộn đều với nhau trong ngăn phản ứng xoáy hình trụ Ngăn phản ứng xoáy hình trụ có chức năng hoàn thành quá trình keo tụ, tạo

điều kiện thuận lợi cho quá trình tiếp xúc và kết dính giữa các hạt keo và cặn bẩn trongnớc để tạo nên những bông cặn đủ lớn và đợc giữ lại trong bể lắng Tiếp theo nớc đợc

đa sang vùng lắng của bể lắng đứng Tại đây, các bông cặn đợc tách ra khỏi nớc nhờ quá trình lắng trọng lực

Phần các hạt cặn cha lắng đợc ở bể lắng sẽ tiếp tục đợc loại bỏ hoàn toàn khỏi nớc nhờ bể lọc nhanh trọng lực Sau một thời gian làm việc, lớp vật liệu lọc bị trít lại, làm tốc độ lọc giảm Để phục hồi lại khả năng làm việc của bể lọc, phải tiến hành rủa lọc để loại bỏ cặn bẩn Cặn từ bể lắng và bể lọc đợc chuyển đến bể lắng rửa lọc Bể lắng rửa lọc làm nhiệm vụ chứa cặn thải, lắng trong nớc sau đó lại trở lại bể lắng đứng

để tiếp tục xử lý, bùn loãng đợc chuyển sang hồ nén bùn, sau khi bùn đợc cô đặc, bùn khô định kỳ đợc đa đến nơi khác phục vụ cho nông nghiệp

Giai đoạn cuối cùng của quá trình xử lý nớc là khử trùng, để loại bỏ hoàn toàn

vi sinh vật có trong nớc, đáp ứng chất lợng nớc đầu ra châm thêm hóa chất khử trùng vào nguồn nớc Hóa chất khử trung đợc dùng là Clo dạng lỏng cùng với nớc lọc tạo thành dung dịch đợc đi qua thiết bị trộn tĩnh trớc khi vào bể chứa nớc sạch, bể chứa bêntrong có các vách ngăn Tại đây, hóa chất khử trùng và nớc lại đợc hòa trộn đều thêm lẫn và nớc sạch đợc phân phối ra mạng lới cấp nớc nhờ trạm bơm cấp 2

Phần II Tính toán các công trình chính trong dây

chuyền

1 Tính toán song chắn rác.

Song chắn rác gồm các thanh thép có tiếp diện tròn đờng kính 8mm đặt song song nhau, cách nhau một khoảng a=50mm Song chắn rác phải phù hợp với hình dạng cửa thu nớc Hình dạng song chắn rác là hình chữ nhật

- Diện tích công tác của song chắn rác đợc tính nh sau : [1-21]

8 50

0405 , 0

 (m2)Thiết kế 1 ngăn thu diện tích song chắn rác  s = 0,16 (m2)

2 Tính toán các công trình chuẩn bị hóa chất.

Tính toán công trình chuẩn bị dung dịch phèn

a) Tính toán liều lợng phèn

Dùng phèn và chất keo tụ để xử lý nớc có độ đục và chất rắn lơ lửng

Căn cứ vào hàm lợng cặn tính toán của nớc nguồn là 290mg/l, lấy liều lợng phèn nhômkhông chứa nớc cần thiết theo bảng 6.3 – TCXDVN 33:2006 là 40 mg/l=40g/m3.Liều lợng phèn cần thiết sử dụng trong 1 ngày:

Lp1 Pp.Q.1000=40.3500.103=140.106 mg/ngđ=140kg/ngđ

Liều lợng phèn thực tế cần thiết sử dụng trong 1 giờ

Lp2  Lp 5 , 83kg/h

24

140 24

1





Liều lợng phèn thực tế cần thiết sử dụng trong 1 tháng

.

h b

Pp n Q

(m3)Trong đó:

 : Khối lợng riêng của dung dịch (tấn/m3),  =1 tấn/m3

Loại phèn sử dụng để làm keo tụ là phèn nhôm Al2(SO4)3 không chứa nớc

Vậy dung tích bể phèn là :

W1=

24 1 5 10000

40 12 3500

.d2 h  d3

Diện tích mỗi cánh quạt thiết kế là 0,2 m2 cánh quạt/1m3 phèn trong bể (QP: 0,1-0,2

28 , 0 1 l

S 2

1

cq

cq

0,23mống xả cặn và ống xả kiệt có đờng kính là 150mm (QP: 100-200mm)

Chọn hai bể hòa trộn đặt trong trạm, một bể làm việc còn một bể chờ, bảo dỡng

c) Tớnh bể trộn vỏch ngăn ngang cú cửa thu hẹp

- Bể trộn vỏch ngăn ngang cú cấu tạo như một cỏi mỏng hỡnh chữ nhật Trong

mỏng đặt 3 vỏch ngăn cú cửa thu hẹp Vỏch đầu và cuối cú cửa thu hẹp ở giữa Vỏch giữa cú cửa thu hẹp ở 2 bờn Nhờ cú cấu tạo cửa thu hẹp so le như vậy mà tạo nờn chuyển động xoỏy cần thiết làm cho dung dịch chất phản ứng trộn đều với nước Bể trộn cú vỏch ngăn ngang ỏp dụng thớch hợp cho cỏc trạm xử lý cú cụng suất vừa và nhỏ Tốc độ nước chảy tràn trong mỏng vm ≥ 0,6 m/s Tốc độ nước qua cửa thu hẹp vh

= 1m/s

- Cụng suất trạm xử lý : Q = 3500m3/ngđ = 145,8 m3/h = 0,0405 m3/s

- Diện tích máng: 0 , 193 ( )

6 , 0

116 ,

m vm

193 , 0 fm

m

- Tổn thất áp lực qua cửa thu hẹp : lấy h = 0,13

- Kích thước của cửa thu hẹp

- Cửa vách giữa : gồm 2 cửa, diện tích 1 cửa là

fc2 = 0 , 02025 ( )

1 2

0405 , 0 2

2

m v

Q





- Chiều cao lớp nước sau vách ngăn giữa: h2 = 0,5 + 0,13 = 0,63 m

- Nếu lấy khoảng cách của mép trên cửa thu hẹp với bề mặt của lớp nước trên

nó là 0,13m (Quy phạm là 0,1-0,5m) thì chiều cao của cửa thu hẹp ở ngăn giữa là:

hc2 = 0,63 – 0,13 = 0,5m

-Chiều rộng cửa : bc2 = 0 , 116 ( )

5 , 0

058 , 0

m



- Cửa thu hẹp ở vách ngăn đầu và cuối:

Mỗi vách ngăn có 1 cửa, diện tích cửa là

fc1,3 = 0 , 0405 ( )

1

0405 ,

m v

- Khoảng cách giữa các đỉnh cửa thu hẹp và mặt nước trên nó lấy 0,3m

- Chiều cao cửa thu hẹp 3: hc

116 , 0

3

3





-Chiều cao lớp nước sau vách ngăn đầu: h1 = 0,5 + 0,13 + 0,13 = 0,76m

Lấy khoảng cách đỉnh cửa thu hẹp và mặt nước là 0,13m

116 , 0 1

116,6 (kg/h)

qphèn = 116,6 (kg/h) tơng đơng với 116,6 (l/h)

Vậy chọn 3 máy bơm định lợng phèn, 2 máy bơm làm việc, 1 máy bơm dự phòng cóthông số kỹ thuật :q=150 (l/h)

e) Tính toán kho dữ trữ hóa chất phèn nhôm

Hóa chất dùng trong xử lý nớc phải đợc dự trữ đảm bảo có thể sử dụng liên tục ợng hóa chất dự trữ đủ cho 1 tháng tiêu thụ Kho dự trữ hóa chất phảI khô ráo, có mái che Diện tích sàn khi có thể tích theo [2-36]

L-Fkho=

o

k h G P

T P Q

10000



(m2)Trong đó :

Q: công suất trạm xử lý (m3/ngày)

P:liều lợng hóa chất tính toán (g/m3)

T:thời gian giữu hóa chất trong kho (ngày)

 : hệ số tính đến diện tích đi lại và thao tác trong kho,  =1,3

G0: khối lợng riêng của hóa chất (tấn/m3) ( thờng lấy 1,1 tấn/m3)

Pk: độ tinh khiết của hóa chất (%)

h: chiều cao cho phép của lớp hóa chất (m) ( phèn nhôm cục, h=2m)

Vậy :

Fkho= 100003500.40.100.30.2.1.1,3,1= 2,48(m2)

Nhà hóa chất bố trí thêm khoang hòa trộn hóa chất, khoang đặt máy bơm

định lợng nên diện tích kho chứa hóa chất là 15 m2 Kích thớc kho chứa hóa chất : a.b = 5m.3m

Lắp các thiết bị an toàn: rửa mắt, trung hòa toàn bộ cơ thể khi bị nhiễm phèn

Bảng 2.2: Bảng tính toán các thông số của công trình chuẩn bị dung dịch phèn.

3 Tính toán công trình chuẩn bị dung dịch Clo

Lợng Clo cần dùng trong 1 giờ:

216

 (l)Chọn bình Clo loại 50Kg, số lợng bình Clo dùng trong 1 tháng là 4 bình

Lắp đặt hệ thống Clorator công suất 0-0,4 kg/h để phục vụ cho việc khử trùng của

hệ thống bao gồm:

-Thiết bị Clorator (0-0,4 kg/h) 2 bộ

-Bơm kỹ thuật Q=200l/h, H=50m 1 bộ

b) Tính toán nhà chứa Clo

Phòng Clo đợc xây dựng làm 2 gian riêng biệt cuối hớng gió với kích thớc:

1 gian đặt Clorator, 1 gian đặt bình Clo lỏng Các gian có cửa thoát dự phòng riêng.Phía bên ngoài nhà Clo có bố trí vòi rửa cho công nhân sau khi vận hành

Nhà Clo có khối tích 4m.3m.3m=36 m2

Bảng 2.3: Bảng tính toán chi tiết công trình chuẩn bị dung dịch Clo

4 Tính toán bể lắng đứng kết hợp với ngăn phản ứng hình trụ

4.1 Tính toán ngăn phản ứng hình trụ

Diện tích ngắn phản ứng đặt trong bể đợc xác định theo [1-35]

f=

N H

T Q

60

.

(m2)Trong đó:

t: thời gian lu nớc trong ngăn phản ứng (phút) t=18 phút( QP: 15-20 phút)

H:Chiều cao ngăn phản ứng lấy bằng 0,9 chiều cao vùng lắng (m) Chọn chiều cao vùng lắng là 5m ( QP: 2,6-5 m) H=0,9.5=4,5 m

N: Số bể lắng (bể) Chọn N=3

f=

3 5 , 4 60

18 8 , 145



24 , 3 4

=2,03 mChọn đờng kính ngăn phản ứng là 2m

Miệng phun đặt cách thành buồng phản ứng : 0,2.d=0,2.2=0,4 m

Đờng kính miệng phun:[2-49]

df= 1,13

f

b V

q

.

Trong đó:

 : Hệ số lu lợng đối với miệng phun hình nón có góc nhọn  =25oC thì  =0,908

qb= lu lợng nớc đi vào mỗi bể ( m3/s)

3 86400

3500

0,013 m3/sChọn df= 90 mm

Vậy :

2

09 , 0 908 , 0

013 , 0 13 , 1

2,26 m/s(QP: 2-3 m/s)

Chiều dài miệng phun: [2-49]

2

25 cot 45 2 cot 2

0C g g

013 , 0 13 , 1

Q

tt 6 , 3

 : Hệ số kể đến việc sử dụng dung tích bể Chọn  =1,3 ( QP 1,3-1,5)

Ta có:

3 45 , 0 6 , 3

8 , 145

3 ,

 (m3/s)Chọn đờng kính ống dẫn nớc vào bể, D1=150 mm

Vận tốc nớc chảy trong ống:

15,0

013,0.4

4

2 2

Thời gian làm việc giữa 2 lần xả cặn đợc xác định theo [2-85]

T=

) (

.

max C C

Wc: Dung tích phần chứa nén cặn của bể [2-85]

hn: Chiều cao phần hình nón chứa cặn (m)

Chiều cao phần hình nón chứa cặn [2-85]

hn =

) 90 (

2 , 0 8

0 0

6 , 4

Cn: Hàm lợng cặn nớc nguồn (mg/l); Cn=290 (mg/l)

P: liều lợng phèn tính theo sản phẩm không ngậm nớc (mg/l); P=25g/m3=25mg/l.K:Hệ số phụ thuộc vào độ tinh khiết của phèn sử dụng; chọn K=1,0 (Phèn nhôm sạch)M:Độ màu của nớc nguồn (TCU); M=12 TCU

V: Liều lợng vôi kiềm hóa nớc (mg/l)

Cmax= 290+25.1+0,25.12=318 (mg/l)Vậy :

 12 ) 318 (

8 , 145

8000 3 79

42,5 (h)Thời gian làm việc giữa hai lần xả cặn của mỗi bể lắng

t=T/3=14,16 (h)Lợng nớc dùng cho việc xả cặn bể lắng tính bằng phần trăm lợng nớc xử lý:

.

.

T Q

N W

K p c

Kp: Hệ số pha loãng cặn bằng 1,2-1,15 Lấy Kp=1,15

5 , 42 8 , 145

3 79 15 , 1

4,39%

Lợng nớc dùng cho việc xả cặn bể lắng tính bằng phần trăm lợng nớc xử lý của mỗi bể lắng:

p=P/3=1,46%

Để thu nớc đã lắng, dùng hệ thống máng vòng chảy tràn xung quanh thành bể Nớc

chảy theo hai chiều, vận tốc nớc chảy trong máng là 0,6m/s (QP: 0,5-0,6 m/s) nên diện tích mặt cắt ngang của máng vòng là : [2-87]

6 , 0 2

013 , 0

2 v

q b

0,011 m2

Thiết kế máng có tiết diện : 0,1.0,11 m

Chiều cao toàn phần của bể lắng đứng:

dmin dmax dtd Hệ số không Chiều dày

mm mm mm đồng nhất k VLLMột lớp vật

Q F

Q: công suất trạm 3.500 m3/ngđ

T: thời gian làm việc của một trạm trong một ngày đêm 24h

vbt: Vận tốc lọc tính toán ở chế độ làm việc bình thờng ( m/h), lấy là 5 m/h

a: Số lần rửa lọc mỗi bể trong 1 ngày đêm ở chế độ làm việc bình thờng

(a = 1 - 4), lấy a = 2

W: Cờng độ rửa lọc, W= 12-14 (l/s.m2) lấy W= 13 (l/s.m2) Điều 6.115 và 6.124

t1: Thời gian rửa lọc lấy t1 =6 phút = 0,1 h Điều 6.115 và 6.124

t2: Thời gian ngừng bể lọc để rửa lấy 0,35 h (TCVN 33- 2006) Điều 6.102

5 35 , 0 2 1 , 0 2 13 6 , 3 5 24

1 3

3 5

 = 7,5 (m/h) Vận tốc tăng cờng nằm trong giớ hạn cho phép 6-7,5 (m/h)  đảm bảo

3500

= 0,013 (m3 /s)Chọn đờng kính ống dẫn nớc từ bể lắng sang bể lọc, D1 = 125 mm

D

125 , 0 14 , 3

01 , 0 4

=1,05(m/s)( V1 = 1,07 m/s nằm trong giới hạn cho phép 0,8-1,2m/s)

Chiều cao toàn phần của bể lọc nhanh:

H = Hd + Hl + Hh + Hs + Hn + Hbv

Trong đó:

Hd: Chiều cao lớp sỏi đỡ = 0,7m có d =1-2 mm để ngăn cát chui vào và phân phối nớc theo chiều ngang đều và xa hơn

Hl: Chiều cao lớp vật liệu lọc lấy là 0,8m

Hh: Chiều cao hầm thu nớc lấy bằng 0,5m

Hs: Chiều dày sàn chụp lọc = 0,1 m

Hn: Chiều cao lớp nớc trên vật liệu lọc = 2m

Hbv: Chiều cao bảo vệ = 0,5 m

Vậy: chiều cao bể lọc là H = 4,6 m