thuyết minh Đồ án môn học xử lý nớc thiên nhiên ****** Phần I Lựa chọn dây chuyền công nghệ I Xác định tiêu thiếu: Tổng hàm lợng muối hoà tan Xác định dựa vào công thøc: P = ∑ M+ + ∑ A- + 1,4 [Fe2+] + 0,5[HCO3-] + 0,13[SiO32-] Trong ®ã: + ∑ M+: Tổng hỗn hợp ion dơng nớc nguồn không kÓ Fe2+ ∑ M+ = [Na+] + [Ca2+] + [Mg2+] + [NH4+] = 46 + 60,12 + 8,19 + 1,5 = 115,81 (mg/l) + A-: Tổng hàm lợng ion âm không kể HCO3-, SiO3 A-= [SO42-] +[Cl-] + [NO2-] + [NO3-] = 75 + 71 + 1,2 + = 148,2 (mg/l) ⇒ P = 115,81 + 148,2 + 1,4x0,22 + 0,5x148 + 0,13x0,7 = 338,409 P = 338,409 (mg/l) Hàm lợng CO2 hoà tan Đợc xác định theo biểu đồ Langelier, từ giá trị tham sè ®· biÕt: to = 20oC, P = 338,409 mg/l, Ki = 2,43 mg®l/l, pH = 6,8 ⇒ [CO2] = 35 mg/l II Đánh giá chất lợng nớc nguồn Trớc tiên, cần kiểm tra độ xác tiêu cho trớc: - Độ kiềm toàn phần KiTP = [OH-] + [HCO3-] + [CO32-] (mgđl/l) Vì pH = 7,4 ⇒ [OH-] rÊt nhá cã thÓ coi b»ng Mặt khác, pH = 6,8 < 8,4 nớc có CO2 HCO3-, CO32- nên [CO32-] = ⇒ KiTP = + 148 + = 2,43 (mgđl/l) 61,02 CTP = = Độ cứng toàn phần [Ca 2+ ] [ Mg 2+ ] + 20,04 12,16 60,12 8,19 + = + 0,67 = 3,67 (mgđl/l) 20,04 12,16 - Độ cứng Cacbonat: Ck = [ HCO3−] 148 = = 2,43 (mg®l/l) 61,02 61,02 KiTP, CTP, Ck đợc xác định So sánh tiêu chất lợng nớc nguồn với Tiêu chuẩn vệ sinh nớc ăn uống (TC 1329/2002/BYT/QD) Tiêu Nớc TT Tên tiêu Phơng án chuẩn nguồn Cặn lơ lửng (mg/l) 800 Dùng phèn Độ mầu (cobalt ) 15 40 Dïng phÌn Colifom tỉng sè 980 Xư lý clo (con/100ml) Độ oxy hoá 1,2 pemanganat (mg/l) Độ pH 6.5-8.5 6.8 2+ Hàm lợng sắt Fe 0.5 0,22 (mg/l) Hàm lợng H2S (mg/l) 0.05 0,16 Xö lý b»ng clo NH4+ (mg/l) 1.5 1,5 NO2- (mg/l) 1,2 10 NO3 (mg/l) 50 211 SO4 (mg/l) 250 75 12 Cl (mg/l) 250 71 + 13 Na (mg/l) 200 46 2+ 14 Cu (mg/l) 15 Pb (mg/l) 0.01 0.02 • Đánh giá chất lợng nớc nguồn: - So sánh với tiêu chuẩn chất lợng nớc mặt, ta thấy nguồn nớc dùng làm nguồn cấp cho trạm xử lý nớc cấp cho ăn uống sinh hoạt - So sánh tiêu với tiêu chuẩn chất lợng nớc cấp cho ăn uống sinh hoạt, ta thấy tiêu nh độ màu, hàm lợng cặn lơ lửng, độ cứng, hàm lợng hợp chất chứa nitơ, H2S, số E.Coli lớn cần đợc xử lý -Nớc nguồn có hàm lợng hợp chất chứa nitơ, H2S lớn Cần tiến hành Clo hoá sơ trớc đa nớc vào công trình xử lý - Hàm lợng cặn độ màu lớn tiêu chất lợng nớc cấp cho sinh hoạt nên phải làm nớc khử màu phèn - pH = 6,8 thuộc khoảng 6,5 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 ®Ĩ keo tơ - ChØ sè E.Coli = 980 con/100ml >TC(Lp2 nên lấy Lp =60 mg/l ®Ĩ xư lý níc * KiĨm tra ®é kiềm nớc theo yêu cầu keo tụ: Khi cho phèn vào nớc, pH giảm Đối với phèn Al, giá trị pH thích hợp để trình keo tụ xảy đạt hiệu từ 5,5 đến 7,5 Giả sử, cần phải kiềm hoá nớc để nâng pH lên giá trị phù hợp với yêu cầu xử lý, lợng kiềm ®ỵc tÝnh: Lp Lk = ek.( e - Kio + ) p 100 C (mg/l) Trong ®ã: Lp, ep : liều lợng đơng lợng phèn đa vào níc Lp = 60 mg/l, ep ((Al2(SO4)3) = 57 mg®l/l, ek: đơng lợng kiềm, chọn chất kiềm hoá CaO nên ek = 28 mgđl/l Kio : độ kiềm níc ngn, Kio = 2,43 mg®l/l C: tØ lƯ CaO nguyên chất sản phẩm sử dụng, C = 80% 1: độ kiềm dự trữ Lk = 28x( 100 60 - 2,43 +1)x = -13,21 < 57 80 Nh độ kiềm nớc đảm bảo keo tụ, không cần phải kiềm hoá V Xác định tiêu nớc sau xử lý: Sau đa phèn vào nớc mà không cần kiềm hoá, nớc sau xử lý có pH, Ki giảm, CO2 cặn lơ lửng C tăng Độ kiềm Ki* Ki* = Kio - Lp (mg®l/l) ep Kio : ®é kiỊm cđa níc ngn, Kio = 2,43 mg®l/l Lp, ep : liều lợng phèn không ngậm nớc đơng lợng phèn: Lp = 60 mg/l, ep = 57 ⇒ Ki* = 2,43 - 60 = 1,377 (mg®l/l) >  kÕt luận không cần 57 kiềm hoá nh Hàm lợng CO2 CO2* = CO20 + 44 Lp ep 60 =81,316 (mg/l) 57 = 35 + 44 Độ pH* Xác định cách tra biểu đồ Langelier, dùa vµo (t0, P, K*i, CO2) Ta cã t0 = 20 0C, P = 338,409 mg/l, K*i = 1,377 mgđl/l, CO2* = 81,316 mg/l pH*=6,2 Xác định ph trạng thái cân bÃo hoà (pHs ) Đợc xác định theo hàm số: pHs = f1(to) - f2(Ca2+) -f3(K*i) + f4(P) số đợc tra theo hình 6.1 (TCVN 33-2006) *to =20 0C Tra biểu đồ ®ỵc f1(to)=2,1 *Ca2+ = 60,12 mg/l Tra biĨu ®å ®ỵc f2(Ca2+) =1,78 *Ki* = 1,3771mgđl/l Tra biểu đồ đợc f3(K*i)=1,12 *P = 338,409 mg/l Tra biểu đồ đợc f4(P)=8,82 pHs = 2,1 - 1,78 - 1,12 + 8,82 = 8,02 pHS = 8,02 Kiểm độ ổn định nớc sau keo tụ Chỉ số ổn định cđa níc: J = pH* -pHs = 6,2 – 8,02 = -1,82 < ⇒ Níc cã tÝnh x©m thùc, phải ổn định nớc vôi Lợng vôi đợc tính theo hàm lợng CaO trờng hợp pH*(= 6,6) < pHs(= 8,02) < 8,4 lµ: Lv = ev β Ki* 100 (mg/l) Cv Trong đó: ev: đơng lợng vôi, ev = 28 mg®l/l β : hƯ sè phơ thc pH* Tra biểu đồ hình 6.4 (TCVN 33-2006) ta có =1,5 Ki* : ®é kiỊm cđa níc tríc xử lý ổn định Cv : độ tinh khiết v«i, Cv = 80% ⇒ Lv = 28.0,95.1,377 100 = 80 47,785 (mg/l) LV = 47,785mg/l hàm lợng cặn lín nhÊt sau xư lÝ Cmax* = Cmaxo + K Lp ep + 0,25M + Lv K: độ phèn.Với phèn loại B, K = 1,1 Cmaxo : hàm lợng cặn ban đầu Cmax* = 800 + 1,1 x 60 57 + 0,25 x 40 + 47,785 = 858,94 (mg/l) bểtrộn lọc nhanh clo bểp/u xoáy +lắ ng ® øng BCNS v«i clo n íc ngn phÌ n Thiết kế dây chuyền công nghệ: Phần II Tính toán công trình dây chuyền Ta lần lợt tính toán công trình cho dây chuyền công nghệ thiết kế 1.Bể hoà phèn: Có nhiệm vụ hoà tan phèn cục lắng cặn bẩn Trạm có công suất nhỏ Q = 2500 m3/ngđ Dùng bể hoà phèn khuấy trộn thiết bị giới sử dụng cánh khuấy Bể xây dựng gạch ã Dung tích bể hoà phèn: Q.n.Lp (m3) 10000.bh ã Wh= Trong đó: +Q: công suất trạm, Q = 2500 m3/ngđ = 104,16m3/h +Lp : liều lợng phèn cho vào nớc Lp = 60(g/m3) +bh : nồng độ dung dịch bể hoà, bh=15% + : khối lợng riêng dung dÞch phÌn Cã thĨ coi γ = T/m3 (TCXDVN 33:2006) +n :số hai lần pha chế, phơ thc Q Q = 2500 m3/ng®  Chän n = 24 giê (TCXDVN 33:2006) ⇒ Wh = Chän 104,16.24.60 1(m ) 10000.15.1 bể hoà phèn hình trơ cã ®êng kÝnh : D =0,8m; H=1m r: chiỊu dàI cánh khuấy r =(0,40,45)D chọn r =0,35m số vòng quay :20-30 vòng/phút *Dung tích bể tiêu thụ: Wtt = Wh.bh btt + Wh: dung tÝch bĨ hoµ trén, Wh=1 m3 + bh=15% +btt:nồng độ dung dịch bể tiêu thô, btt=5% ⇒ Wtt = 1.15 = 3(m ) Chọn bể tiêu thụ Do bể hoà phÌn cã kÝch thíc nhá nªn ta sÏ bè trÝ bể hoà phèn nằm bể tiêu thụ Khi bĨ tiªu thơ cã dung tÝch m KÝch thíc bĨ tiªu thơ: (1,5 x 1,5 x 1,8) m 2.Bể pha chế dung dịch vôi sữa Bểhòa vôi BĨtiªu thơ khÝnÐn 11 10 12 Cặn vôi ống xả cặn ống xả cặn Dung tích bể pha vôi sữa xác định theo công thức: Wv = + + + + + Q.n.Lv 10000 bv. Q: công suất trạm, Q = 104,16 m3/h n: số lần pha vôi, n = 24 h Lv: liều lợng vôi, Lv = 47,785 (mg/l) bv: Nồng độ vôi sữa, bv = 5% =1 T/m3 ∂ : tØ träng v«i, ∂ Wv = 104,16.24.47,785 = 2,4(m ) 10000.5.1 ThiÕt kÕ bÓ khuấy trộn máy trộn cánh quạt, tích bể : Wbể = 1,2(m3) Bể xây hình trụ có đáy hình tròn, đờng kính chiều cao công tác: Wv 1,2.4 d =3 =3 ≈ 1,2( m)  Chän kÝch thíc bĨ : d = 1,2 m Hb = 1,2 m - Chän sè vòng quay cánh quạt 40 vòng/phút - Chọn chiều dài cánh quạt lcq = 0,5 (m) 3.Thiết bị định lợng a) Thiết bị định lợng phèn: Dùng bơm định lợng để bơm dung dịch phèn công tác vào bể hoà trộn 10 Do công suất trạm nhỏ nên số bể lọc đợc chọn theo cấu tạo N = *Kiểm tra lại tốc độ lọc tăng cờng đóng bể để rửa sửa chữa vtc = vbt N = 6,5 x = 8,67 (m/h) N − N1 −1 vtc = 8,67 m/h < vtccf = ÷ 9,5 m/h  DiƯn tÝch bĨ läc lµ : f =  KÝch thíc mét bÓ läc: F 16,314 = ≈ m2 N - Chän kÝch thíc bĨ lµ : L x B = 2m x 2m *ChiỊu cao x©y dùng bĨ läc Chiều cao xây dựng bể lọc đợc xác định theo c«ng thøc: Hxd = hk + hS + hd + hl +hn + hBV h® :ChiỊu cao líp sái ®ì (m).Lấy chiều dày lớp đỡ cho cỡ hạt d = – 10 mm vµ d = – mm 150 mm lớp hđ = x 0,15 m = 0,3 m (röa b»ng giã nớc kết hợp) hv :Chiều dày lớp vật liệu lọc hv = 1,4 m hn :ChiỊu cao líp níc trªn líp vËt liƯu läc (m) LÊy hn=2m (quy ph¹m :hn ≥ m) (TCXDVN 33:2006) hBV = 0,5 (m) hK hS : Chiều cao hầm phân phối nớc: hK = (m) : ChiỊu dµy sµn chơp läc, hS = 0,1 (m) => Hxd = 1+ 0,1+ 0,3 + 1,4 + + 0,5 = 5,3 m ⇒ Hxd = 5,3 m hP :Chiều cao phụ kể đến việc dâng níc ®ãng bĨ ®Ĩ rưa W F W: khèi lỵng níc tÝch l thêi gian rưa läc ( phót) LÊy hP = W= = 6.Q 6.104,16 = =2,604 m3 60.N 60.4 F : diƯn tÝch tỉng cộng công trình tích luỹ (3 bể = 12m ) => hP = 2,604 = 0,217 (m) 12 18  hP = 0,217 < hBV =0,5m =>níc kh«ng bị tràn *Tính toán máng thu nớc rửa lọc gió nớc kết hợp - Chọn độ dốc đáy máng phía máng tập trung i = 0,01 Mỗi bể bố trí Nmáng = máng thu Khoảng cách từ tâm máng đến tờng : (m) < 1,5 (m) Lu lợng nớc rửa bể lọc là: qr = F1bì W (l/s) Trong đó: - W: Cờng ®é níc rưa läc, W = 14 (l/s.m2) - F1b: DiƯn tÝch cđa mét bĨ: F1b = 4(m2) ⇒ qr = 14 × = 56 (l/s) = 0,056 (m3/s) Do bể bố trí máng thu nên lu lợng nớc vào máng là: qm = 0,056 (m3/s) - Chọn máng có tiết diện năm cạnh, đáy hình tam giác, ta tính toán máng dạng Chiều rộng máng Đợc tính theo công thức: Bm = K ì qm2 (1,57+ a) Trong đó: - qm = 0,056 (m3/s) - a: Tû sè gi÷a chiều cao hình chữ nhật nửa chiều rộng máng, a = 1,5 (TCXDVN 33:2006 1ữ 1,5) - K: hệ số phụ thuộc vào hình dạng máng, với máng có tiết diện cạnh lấy K = 2,1 (TCXDVN 33:2006) ⇒ Bm= 2,1× ( 0,056) (1,57+ 1,5) ≈ 0,3 (m) Bm = 0,3 m Chiều cao phần máng chữ nhật 1,5ì Bm 1,5ì 0,3 H1 = = = 0,23 (m) 2 ChiÒu cao máng H2 = H1 + 0,5ì Bm = 0,23 + × 0,3 = 0,38 (m) ChiỊu cao toàn máng Hm = H2 + m (m) 19 Trong đó: m chiều dày đáy máng, lấy δm = 0,1 (m) Do ®ã Hm = 0,1 + 0,38 = 0,48 (m) Hm = 0,48 m KiÓm tra khoảng cách từ bề mặt lớp vật liệu lọc tới mép máng thu nớc đợc xác định theo công thức: Hìe h= + 0,3 (m) 100 Trong đó: - e : Độ trơng nở vật liệu lọc rưa, e = 30% - H: ChiỊu cao líp vËt liƯu läc (m) 1,4× 30 => h = + 0,3 (m) = 0,72 (m) 100 Vì máng dốc phía máng tập trung với độ dốc 0,01, máng dài (m) nên chiều cao máng phía máng tập trung là: 0,48 + 2x0,01 = 0,5 (m) Khoảng cách từ đáy máng thu tới đáy máng tập trung nớc đợc xác định theo công thức sau: h = 1,73ì q2m + 0,2 (m) g.∆2 Trong ®ã: - qm : Lu lợng nớc chảy vào máng tập trung nớc; qm = 0,056 ( m3/s) ∆ : ChiỊu réng cđa máng tập trung, Theo quy phạm >=0,6m, - chọn Attm = 0,6(m) - g : Gia tèc träng trêng, g = 9,81 m/ s2 VËy: h = 1,73× 0,056 9,81× 0,72 + 0,2 = 0,49 (m) ⇒ lÊy h = 0,5 m ∆ = 0,6 m *TÝnh to¸n hệ thống rửa lọc: Bể đợc sử dụng hệ thống phân phối nớc trở lực lớn sàn chụp lọc Rửa lọc gió nớc kết hợp Quy trình rửa bể: - Đầu tiên, ngng cấp nớc vào bể 20 - Khởi động máy sục khí nén, với cờng độ 18 (l/s.m2), cho khí nén sục vòng 1-2 - Cung cÊp níc rưa läc víi cêng độ 2,5 (l/s.m2), kết hợp với sục khí vòng - KÕt thóc sơc khÝ, rưa níc víi cờng độ (l/s.m2) vòng phút - Cung cấp nớc vào bể tiếp tục trình lọc xả nớc lọc đầu Tính toán số chụp lọc Sử dụng loại chụp lọc đuôi dài, loại chụp lọc có khe rộng (mm) Sơ chọn 40 chụp lọc m sàn công tác, tổng sè chơp läc mét bĨ lµ: N = 40 × F1b = 40 × = 160 (c¸i) Bè trí 13 hàng chụp lọc, hàng 13 tỉng céng 169 c¸i Sau pha rưa giã + níc đồng thời, cờng độ rửa nớc tuý W = (l/s.m2) Lu lợng nớc qua chụp läc lµ: q = W = = 0,2 (l/s) = 2,0 × N 40 10-4 (m3/s) LÊy diƯn tÝch khe chụp lọc 0,6% tổng diện tích sàn công 0,6 t¸c, tỉng diƯn tÝch khe chơp läc mét bĨ = = 0,024 (m2) 100 0,024 DiƯn tÝch khe hë cđa mét chơp läc lµ: f1 khe = = 1,3 × 10-4 169 (m2) VËn tèc níc qua khe chụp lọc là: q × 10 -4 VK = f = = 1,54 (m/s) đảm bảo 1,3 ì 10-4 khe theo quy phạm không nhỏ 1,5 m/s (TCXDVN 33:2006) Vậy chọn 40 chụp lọc 1m bể, khoảng cách tâm chụp lọc theo chiều ngang chiều dọc bể 15 (cm) => 200- 15.12 khoảng cách từ tờng tới tâm chụp lọc gần : = 10cm Tỉn thÊt qua hƯ thèng ph©n phèi b»ng chụp lọc là: V 2K hPP = (m) 2ì µ 21 Trong ®ã : - VK : VËn tèc níc qua chơp läc; VK = 1,5 (m/s) µ : Hệ số lu lợng chụp lọc, dùng chụp lọc có khe hở nên =0,5 - g : Gia tèc träng trêng, g = 9,81 (m/s2) 1,542 hPP = = 0,484 (m) 2× 9,81× 0,52 hPP = 0,484 m Tính toán đờng ống kỹ thuật • §êng èng dÉn níc rưa läc Níc rưa bĨ lọc đợc lấy từ bể chứa nớc Lu lợng nớc cần thiết để rửa bể lọc: qr = 3,6.f.W (m3/h) Trong ®ã: f: diƯn tÝch bĨ, f = m2 W: cêng ®é níc rưa, W = l/s.m2  qr = 3,6 x x = 115,2 (m3/h) = 0,032 (m3/s) qr = 0,032 m3/s Đờng kính ống dẫn nớc rửa lọc đợc xác định theo c«ng thøc: 4.qr dr = (m) π Vr Trong ®ã: - Vr: VËn tèc níc ®êng èng, Vr = (m/s) => dr = 4.0,032 = 0,14 (m) Ta chọn đờng kính ống dr = 150mm, Hệ thống cấp khí Cờng độ rửa gió t lµ: W = 18 (l/s.m2) VËn tèc cđa giã ống là: V = 20 (m/s) (quy phạm 15 ữ 20 m/s) Lu lợng gió cung cấp cho bể là: qgió = Wì F1b = 18 × = 72 (l/s) = 0,072 (m3/s) §êng kÝnh èng dÉn giã chÝnh: 4.q giã = dd = π V 4.0,072 = 0,067 (m) π 20 22 Chän èng dẫn gió có đờng kính là: Dkhí = 75mm ã §êng èng thu níc s¹ch tíi bĨ chøa : * èng tõ mét bĨ èng thu níc s¹ch chung tải lu lợng là: 2500x1000 qô = = 7,23 l/s =0,00723 m3/s 24x3600x4 - LÊy vËn tèc èng lµ v=1,2 m/s ⇒ D= x0,00723 = 0,096 (m) π 1,2  Chän ®êng kÝnh èng d = 100mm - §Ĩ tiÕt kiƯm èng, sư dơng èng dÉn chung có đờng kính tăng dần sau thu nớc từ bể lọc * Khi thu nớc từ bể lọc đờng ống chung phải tải lu lợng là: 2.q« = x 0,00723 = 0,01446 m3/s - LÊy vËn tèc èng lµ v=1,2 m/s ⇒ D= 4.0,01446 = 0,123 (m) π 1,2  Chän ®êng kÝnh èng Dchung = 125 mm * Khi thu níc tõ bĨ lọc đờng ống chung phải tải lu lợng là: 4.qô = x 0,00723 = 0,02892 m3/s - LÊy vËn tèc èng lµ v=1,2 m/s ⇒ D= 4.0,02892 = 0,175 (m) π 1,2  Chän ®êng kÝnh èng Dchung = 175 mm ã Đờng ống xả rửa lọc: Lợng nớc xả lợng nớc cấp cho rửa lọc Lấy đờng kính ống xả rửa lọc đờng kính ống cấp nớc rửa lọc Dxả = 150 mm ã Đờng ống xả nớc lọc đầu Lấy đờng kính ống xả nớc lọc đầu đờng kính ống thu níc sau läc D=100  TÝnh to¸n tỉng tỉn thấ t áp lực rửa bể lọc ã Tổng tổn thất qua sàn chụp lọc Theo tính toán là: hpp = 0,484 (m) ã Tổng tổn thất qua lớp vật liệu đỡ hđỡ = 0,22ì Lđỡì W (m) 23 Trong đó: - Lđỡ :Chiều dày lớp sỏi ®ì dµy = 0,3 (m) W : Cêng ®é níc rửa lọc = (l/s.m2) Vậy hđỡ = 0,22 ì 0,3 ì = 0,528 (m) ã Tổn thất áp lùc bªn líp vËt liƯu läc hVLL = ( a+ b ì W) ì hL Trong đó: a,b thông số phụ thuộc đờng kính tơng đơng líp - vËt liƯu läc, víi dt® = 0,75 - 0,8 (mm) => a = 0,76; b = 0,017 - hL : ChiỊu cao líp vËt liƯu läc hL = 1,4 (m) VËy hVLL = ( 0,76 + 0,017 × 8) ì 1,4 = 1,25 (m) ã Tổng tổn thất đờng ống dẫn nớc rửa lọc Tính với èng: ∑h = hdd + ∑hCB Trong ®ã: - hdd: Tổn thất chiều dài ống từ trạm bơm nớc rửa đến bể chứa - Sơ chọn chiều dài đờng ống 100 (m) Theo tính toán ta có lu lợng nớc chảy ống qr = 0,032 m3/s = 115,2 m3/h, ®êng kÝnh èng D=150 (mm) Tra b¶ng tÝnh thủ lùc ta cã i = 1,5m/100m hdd = i × L = 100m× ∑hCB VËy 1,5 = 1,5(m) 100 : Tỉn thÊt ¸p lùc cơc bé van khoá, sơ chọn hCB = 0,3 (m) ∑h = 1,5 + 0,3 = 1,8 (m)  TÝnh toán chọn bơm rửa lọc áp lực cần thiết bơm rửa lọc đợc tính theo công thức: hB = ∆h +∑hr+∑hdt + hdl (m) Trong ®ã: - ∆h : Độ chênh lệch hình học mực nớc thấp bể chứa nớc tới cao độ máng thu nớc, đợc tính theo công thức: h = h1 + hK + hS + h® + hl + ∆Hm + Hm 24 h1 : độ chênh cốt MĐ trạm xử lí cao độ MNTN bể chứa, lÊy ∆h1 = -0,5m Víi hK : ChiỊu cao hÇm ph©n phèi níc: hK = (m) hS : ChiỊu dày sàn chụp lọc, hS = 0,1 (m) hđ : ChiỊu cao líp vËt liƯu ®ì; h® =0,3 (m) hl : ChiỊu cao líp vËt liƯu läc; hl = 1,4 (m) Hm : Khoảng cách từ mép máng phân phối đến lớp vật liệu lọc, Hm = 0,72 (m) Hm : ChiỊu cao m¸ng thu níc rưa läc; Hm = 0,48 (m) => ∆h = -0,5 + + 0,1 + 0,3 + 1,4 + 0,72+ 0,48 = 3,5 (m) - ∑hr : Tỉng tỉn thÊt ¸p lùc rưa läc: ∑hr = hPP + hVLL+ h®ì (m) Theo tính toán ta có: hr = 0,484 + 1,25 + 0,528 = 2,262 (m) - ∑h: Tæng tổn thất đờng ống dẫn nớc rửa lọc: h = 1,8 (m) - hdt : áp lực dự trữ để phá vỡ kết cấu ban đầu hạt vật liÖu läc, lÊy hdt = (m) => hB= 3,5 + 2,262 + 1,8 + = 9,562 (m) §Ĩ tiƯn cho tÝnh to¸n, lÊy hB = 10 (m) VËy chän b¬m níc rưa läc cã Qr = 0,056 ( m3/s) áp lực Hr = 10 (m) 25 Máng thu n í c rưa läc èng x¶ n íc rưa läc C¸t läc èng dÉn n íc rưa läc Sỏi đỡ Hệthống phân phối n c rửa lọc ống xả n ớc lọc đầu bể chứa nớc s¹ch ThiÕt kÕ bĨ chøa níc s¹ch cã dung tÝch = 20% Q trạm dung tích bể: 20 × 2500 = 500 (m3) 100 ThiÕt kÕ bÓ vuông, bể có dung tích 250 m với chiều cao Wbể = bể (m) 250 = 62,5 (m2) Vậy kích thớc bể có kích thớc đáy : x 8m = 64 (m2) KÝch thíc mét bĨ : 8m x 8m x 4m - Tỉng chiỊu cao cđa bĨ lµ : HB = HNB + Hbv Trong ®ã : Hbv :ChiỊu cao b¶o vƯ ,lÊy Hbv = 0,5m HB = + 0,5 = 4,5 m HB = 4,5 m DiÖn tÝch bể là: F1bể = 10 Tính toán sân phơi bùn 26 - Số lợng bùn tích lại bể lắng sau ngày đợc tính theo công Q × (C - C ) (kg) thøc: G1 = 1000 Trong đó: - G1: Trọng lợng cặn khô tích lại bể lắng sau ngày, (kg) - Q: Lợng nớc xử lý, Q = 2500 (m3/ngđ) - C2 : Hàm lợng cặn nớc khỏi bể lắng, lấy 10 (g/m3) - C1 : Hàm lợng cặn nớc vào bể lắng, là: C1 = 858,94 (mg/l) 2500ì (858,94 - 10) Vậy nên G1 = = 2122,35 (kg) 1000 - Sè lỵng bïn tÝch lại bể lọc sau ngày đợc tính theo công thức: G2 = Q ì (C - C ) 1000 (kg) Trong ®ã: - G2: Träng lợng cặn khô tích lại bể lọc sau ngày, (kg) - Q: Lợng nớc xử lý, Q = 2500 (m3/ngđ) - C2 : Hàm lợng cặn nớc ®i khái bĨ läc, lÊy b»ng (g/m3) (tiªu chuẩn không lớn g/m3) (TCXDVN 33:2006) - C1 : Hàm lợng cặn nớc vào bể lọc, lấy lợng cặn khỏi bể lắng, C1 = 10 (g/m3) (TCXDVN 33:2006) 2500× (10- 3) VËy nên G2 = = 17,5 (kg) 1000 Vậy tổng lợng cặn khô trung bình xả ngày G = G1 + G2= 2122,35 + 17,5 = 2139,85 (kg) Tính sân phơi bùn có khả giữ bùn lại vòng tháng Lợng bùn khô tạo thành sau tháng là: Gnén = 2139,85 ì 30 = 64195,5 (kg) Thiết kế sân phơi hình chữ nhật có tổng diện tích 250 (m2) Kích thớc sân 10 x 12,5 (mxm) Sau phơi, bùn đạt đến độ ẩm 90% nên khối lợng bùn khô sau phơi là: gkhô = 64195,5 30 ì 100 = 213985 (kg) = 214 tÊn 27 LÊy tû träng bïn độ ẩm 90% 1,3 (t/m 3), thể tích bùn khô là: g 214 khô Vkhô = = = 164,61 (m3) γ 1,3 kh« ChiỊu cao bïn kh« sân là: V 164,61 hkhô = khô = = 0,658 (m) 250 F LÊy chiỊu cao dù tr÷ = 0,242 (m), chiều dày lớp sỏi đáy h sỏi = 0,3 (m) chiều cao thành chắn sân phơi h sân = 0,658+ 0,242 + 0,3 = 1,2(m) hsân = 1,2 m 11 Tính toán bể điều hoà bơm tuần hoàn n ớc rửa lọc Lu lợng tuần hoàn : Để đảm bảo bơm tuần hoàn làm việc không ảnh hỏng đén chế độ thuỷ lực công trình xử lý, q th phải nằm khoảng W < qth < 24 5%Qtrạm ì 104,16 = 5,2 (m3/h) 100 Lợng nớc rửa lọc ngày Có 5%Qtrạm = Do rửa gió níc ®ång thêi, pha rưa giã níc víi cêng ®é 2,5 (l/s.m2) phót, pha sau rưa níc víi cờng độ (l/s.m2) vòng 2,5 ì 60 × × 60 × ×F+ ×F nên thể tích nớc rửa bể là: Vrbể= 1000 1000 = 3,15xF (m3) Theo trªn ta cã chu kú rửa lọc ngày rửa bể nên lu lợng nớc rửa ngày: W = 3,15x4x4 = 50,4 (m3) W 50,4 ⇒ = = 2,1 (m3/h) 24 24 Vậy chọn lu lợng nớc tuần hoàn qth = 2,1 (m3/h) Thể tích bể điều hoà lu lợng nớc rửa Thể tích bể điều hoà nớc rửa đợc tính theo công thức: V =4 ì Vrbể × qth× t = 4× 3,15× − 4× 2,1× =42 (m3) (chọn thời gian hai lần rửa bể t = giờ) 28 -Vì bể điều hoà thu nớc xả lọc đầu ta thiết kế bể hình vuông có kích thớc axaxh = 4x4x3 (mxmxm) => V= 48m3 Bể đợc xây chìm dới đất cho mực nớc cao bể điều hoà thấp mực nớc mơng thu níc rưa läc tiÕn hµnh rưa bĨ läc - Số lợng bùn tích lại bể lọc sau ngày 17,5 kg, lu lợng tuần hoàn lại 50,4 m3 nên hàm lợng cặn nớc tuần hoàn : 17,5.106 Cth = = 347,2mg/l 50,4x10  Cth < Cmax* (347,2 mg/l < 858,94mg/l) nªn cho nớc từ bể điều hoà quay thẳng trộn bơm tuần hoàn.Tuy nhiên để giảm lợng cặn mà dây chuyền phải xử lý, thiết kế thêm hai bể lắng đứng để xử lý nớc rửa lọc trớc đa bể trộn 13 Tính toán kho chuẩn` bị clo Tính lợng Clo cần dùng: - Lợng Clo cần thiết xác định theo công thøc : qCl2 = Q.LCl 1000 (kg/h) Trong ®ã : Q :Công suất trạm ; Q = 2500m3/ngđ = 104,16 m3/h LCl :Lợng Clo cần thiết để khử trùng LCl = LClS¬ bé + LClKhư trïng LClS¬ bé =13,9 mg/l = 13,9 g/m3 LClKhử trùng :Lợng Clo dùng để khử trïng níc tríc dÉn níc vµo bĨ chøa níc sạch.Lấy theo tiêu chuẩn: Với nớc mặt LClKhử trùng = 3mg/l = 3g/m3 LCl = 13,9 + = 16,9 g/m3 - Lợng Clo khử trùng là: qClo = 104,16 x16,9 = 1,75(kg/h) 1000  Lỵng Clo tiêu thụ ngày đêm 1,76 x 24h = 42,24 kg/ngđ Trong tháng 42,24 x 30/1000 = 1,2672 T/tháng 29 Phần Iii Tính toán cao trình công nghệ Tính toán cao trình công nghệ dựa vào tổn thất công trình tổn thất đờng ống dẫn nớc tới công trình - Đảm bảo nớc trạm tự chảy - Lấy cốt mặt đất đáy bể lọc 0.00m - Bể lọc nhanh: - Từ cốt mặt đất bể läc = 0, chiỊu cao toµn bé bĨ läc = 5,3m Mực nớc bể cách thành bể 0,5m  Cèt mùc níc cao nhÊt bĨ läc: Z1 = 5,3 - 0,5 = 4,8 m - BÓ chøa níc s¹ch: Mùc níc cao nhÊt bĨ chøa níc s¹ch: Z2 = Z1 - hèngB.läc-BCNS - hB.läc Trong ®ã : Z2 :Cèt mùc níc cao nhÊt bĨ chứa nớc hốngB.lọc-BCNS :Tổn thất áp lực đờng ống dẫn từ bể lọc đến bể chứa nớc Cã thĨ lÊy s¬ bé hèngB.läc-BCNS = 0,8m hB.läc :Tỉn thÊt ¸p lùc néi bé bĨ läc hB.läc = m VËy Z1 = 4,8 – 0,8 – = m - Bể lắng đứng: Mực nớc cao bể lắng đứng là: Blang bloc Z3 = Z1 + h mang + hBlăng - Trong ®ã h Blang −bloc mang : Tỉn thÊt ¸p lùc máng dẫn từ bể lắng đến bể lọc Blang −bloc LÊy s¬ bé h ong = 1m (quy phạm từ 0,5 1m) hBlăng : Tổn thất nội bể lắng đựoc lấy sơ theo qui phạm 0,6m Vậy mực nớc cao bể lắng là: Z3 = 4,8 + + 0,6 = 6,4m - Bể phản ứng xoáy: Cốt mực nớc cao bể phản ứng là: Bpu blang Z4 = Z3 + h mang + hBpu Trong ®ã: Bpu blang h mang :Tổn thất áp lực máng dẫn từ bể phản ứng đến bể lắng Bpu blang Do bể phản ứng nằm bể lắng nên lấy h mang =0 hBpu : Tỉn thÊt ¸p lùc néi bé bĨ ph¶n øng ,lÊy b»ng 0,4m 30 VËy cèt mực nớc bể phản ứng là: Z4 = 6,4 + + 0,4 = 6,8m 5- BÓ trén: Cèt mùc níc cao nhÊt bĨ trén lµ: Z5 = Z4 + hBT_Bf + hBT hBT_Bf : tæn thÊt tõ bể trộn đến bể phản ứng, hBT_Bf = 0,2m hBT: tỉn thÊt bĨ trén, hBT = 0,2 m  Z5 = 6,8 + 0,2 +0,2 = 7,2 m 6- Bể điều hoà: Cốt mực nớc cao bể điều hoà là: Z6 = Zmángtt - h mángtt BĐh Trong đó: - Zmángtt : Mực nớc máng tập trung rửa lọc.Theo tính toán - Zmángtt = 0,36 m hòa.Lấy h - h : tổn thất từ máng tập trung đến bể điều = 0,5 m mángtt BĐH mángtt BĐH Vậy Z6 = 0,36 – 0,5 = - 0,14 m  LÊy tròn Z6 = - 0,2m phần iii tính toán diện tích mặt công trình phụ 1.Diện tích trạm pha chÕ clo DiƯn tÝch cđa tr¹m pha chÕ clo lÊy theo tiªu chuÈn : m2 cho mét clorator m2 cho cân bàn Vậy tổng diện tích trạm F = 2x3 + 2x4 = 14 m2 Số clorator hai loại có công suất 0,08 2,05 Kg/h Trạm đợc chia làm hai gian + gian chøa clorator cã diÖn tÝch f = m + gian chøa b×nh clo láng diƯn tÝch f = m 2.Tính diện tích sân phơi cát Diện tích sân phơi cát phải đảm bảo phơi chứa 10% toàn lợng cát có bể lọc (đối với bĨ läc nhanh cã chiỊu dµy 0,05m) Bè trÝ sân phơI cát cạnh bể lọc kích thớc sân : 3,5x4 m 3.Tính diện tích trạm bơm cấp hai Diện tích trạm bơm cấp hai lấy theo công suất trạm , với công suất trạm 2500 m3/ngđ ta lấy diện tích trạm bơm cấp hai 60 m2 4.Tính diện tích kho dự trữ nhà pha chế clo Diện tích kho dự trữ clo lấy theo tiêu chuẩn nhà công nghiệp kích thớc (4x6)m =>S = 24m2 Diện tÝch nhµ pha chÕ lÊy kÝch thíc: 3x6m =>S = 18m2 31 5.TÝnh diƯn tÝch tr¹m biÕn thÕ LÊy theo tiêu chuẩn Kích thớc (4x4) m S = 16m2 6.Phòng bảo vệ, nhà để xe Diện tích phòng bảo vệ lấy kích thớc mặt 3x4m =>S = 12m2 Diện tích nhà để xe lấy kích thớc mặt 4x10m =>S = 40m2 7.Xởng sửa chữa khí DiƯn tÝch xëng c¬ khÝ cã kÝch thíc (6x5)m =>S=30m2 8.Nhà nghỉ công nhân Nhà nghỉ có kích thớc (5x4) = 20 m2 9.Nhµ hµnh chÝnh Nhµ hµnh chÝnh cã kÝch thíc S = (4x15)m = 60m2 10.Nhµ thÝ nghiệm hoá nứơc kích thớc (4x6)m =>S =24m2 Tài liệu tham khảo Tài liệu giảng dạy môn học Xử lý nớc thiên nhiên PGS.TS Nguyễn Việt Anh Bộ môn Cấp thoát nớc - ĐH Xây dựng Hà Nội Tài liệu giảng dạy môn học Hoá nớc PGS.TS Nguyễn Việt Anh Bộ môn Cấp thoát nớc - ĐH Xây dựng Hà Nội Giáo trình Xử lý nớc cấp TS Nguyễn Ngọc Dung - ĐH Kiến trúc Hà Nội Giáo trình Xử lý nớc cấp cho sinh hoạt công nghiệp TS Trịnh Xuân Lai Tiêu chuẩn nghành TCVNXD 33:2006 ************************ 32 ... So sánh chất lợng nớc nguồn với yêu cầu cấp nớc để có biện pháp xử lý - Điều kiện kinh tế kỹ thuật - Điều kiện địa phơng Từ điều đà phân tích trên, sơ ta chọn DCCN xử lý nớc mặt cho trạm xử lý. .. =>nớc không bị tràn *Tính toán máng thu nớc rửa lọc gió nớc kết hợp - Chọn độ dốc đáy máng phía máng tập trung i = 0,01 Mỗi bể bố trí Nmáng = máng thu Khoảng cách từ tâm máng đến tờng : (m) < 1,5... 0,72 (m) 100 Vì máng dốc phía máng tập trung với độ dốc 0,01, máng dài (m) nên chiều cao máng phía máng tập trung là: 0,48 + 2x0,01 = 0,5 (m) Khoảng cách từ đáy máng thu tới đáy máng tập trung nớc