Đang tải... (xem toàn văn)
Luận Văn: Thiết kế, lựa chọn công nghệ xử lý nước
th uyết minh I. Lựa chọn công nghệ xử lý nớc1. Xác định các chỉ tiêu còn lại trong nhiệm vụ thiết kế và đánh giá mức độ chính xác các chỉ tiêu nguồn nớca. Tổng hàm l ợng muối Tổng hàm lợng muối trong nớc nguồn đợc tính theo công thức sau: P=Trong đó: - : Tổng hàm lợng các ion dơng - : Tổng hàm lợng các ion âmTa có: =153,1 hay: (mg/l) hay: =9,135Ae Nh vậy: P = 153,1+ 135,9 + 1,4ì 5+ 0,5ì317,1 + 0,13 ì2,18 P = 454,83 (mg/l) b. Xác định l ợng CO 2 tự do có trong n ớc nguồn Lợng CO2 tự do có trong nớc nguồn phụ thuộc vào P, t0, Ki, PH và đợc xác định theo biểu đồ LanglierVới:P =454,83 (mg/l) t0 =220CPH = 7,6Ki0 = 5,2 (mg/l) Tra biểu đồ ta xác định đợc hàm lợng [CO2] tự do là 12 (mg/l) c. Kiểm tra độ Kiềm toàn phần Do PH = 7,6 nên độ Kiềm toàn phần của nớc chủ yếu là do [HCO3-], ta xác định đợc:Kitf 61,02 -][HCO3=5,2 (mg/l) Nh vậy độ Kiềm toàn phần bằng độ cứng Cacbonat = 4,56 (mg/l) nên số liệu tính toán là chính xác.1[ ] [ ] [ ]++++++232SiO0,13.HCO0,5.Fe1,4.AeMe[ ] [ ] [ ] [ ]++++++++=422NHMgNaCaMe09,4282,120+++=[ ] [ ] [ ] [ ]+++=3224NONOSOClAe1,01,0867,49+++=+MeAe1,153=+Me 2. Đánh giá chất lợng nguồn nớcDựa theo tiêu chuẩn vệ sinh nớc 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 lợng nớc nguồn ta thấy nguồn nớc sử dụng có các chỉ tiêu sau đây cha đảm bảo yêu cầu:1. Độ Oxy hoá Pemaganat = 4 (mgO2/l) > 2 (mgO2/l)2. Hàm lợng Fe2+ = 5(mg/l) > 0,5 (mg/l)3. Hàm lợng H2S = 0,1 (mg/l) > 0,05 (mg/l) 4. Hàm lợng Ca2+ = 120,2 (mg/l) > 100 (mg/l) 5. Hàm lợng cặn lơ lửng = 8 (mg/l) > 3 (mg/l) 6. Chỉ số Ecôli = 720 (con) >2 0 (con)3. Sơ bộ lựa chọn dây chuyền công nghệDo hàm lợng Fe2+ = 5(mg/l), công suất trạm Q = 12500 (m3/ngđ) nên để xử lý sắt ta dùng phơng pháp làm thoáng tự nhiên.a. Kiểm tra xem tr ớc khi xử lý có phải Clo hoá sơ bộ hay không Ta phải Clo hoá sơ bộ trong 2 trờng hợp sau:- [O2]0 > 0,15ì[Fe2+] + 3- Nớc nguồn có chứa NH3, NO2Do [O2] = 4 (mg/l) < 0,15ì[Fe2+] + 3 = 0,15ì5 + 3 = 3,75 (mg/l) nên truớc khi đa đến công trình làm thoánag ta cho clo hóa sơ bộvới lu lợng Clo là.Tuy nhiên, trong nớc nguồn có chứa NH3 (ở dạng NH4+) và NO2- nên ta phải Clo hoá dơ bộ. Liều lợng Clo dùng để Clo hoá sơ bộ tính theo công thức:LCl = 6,5ì[o2] =0,5.4=2 (mg/l) b. Xác định các chỉ tiêu sau khi làm thoáng Độ kiềm sau khi làm thoáng:Ki* = Ki0 0,036ì[Fe2+] Trong đó:- Ki0 : Độ kiềm của nớc nguồn = 5,2 (mg/l) Ki* = 5,2 - 0,036ì5 = 5,02 (mgđ g/l) Hàm lợng CO2 sau khi làm thoáng:CO2* = (1-a)ìCO20 + 1,6ì[Fe2+]Trong đó:- a : Hệ số kể đến hiệu quả khử CO2 bằng công trình làm thoáng. Chọn phơng pháp làm thoáng tự nhiên a = 0,5- CO20 : Hàm lợng khí Cácbonic tự do ở trong nớc nguồn = 12(mg/l) 2 CO2* = (1-0,5)ì12 + 1,6ì2 = 14 (mg/l) Độ PH của nớc sau khi làm thoáng:Từ biểu đồ quan hệ giữa PH, Ki, CO2,t0 ứng với các giá trị đã biết:Ki* = 5,02CO2* = 14 (mg/l) t0 = 22 0C P = 454,83(mg/l) Tra biểu đồ quan hệ giữa lợng PH, Ki, CO2 ,t0 ta có PH* = 7,5 Hàm lợng cặn sau khi làm thoáng:Hàm lợng cặn sau khi làm thoáng đợc tính theo công thức:C*max = C0max + 1,92ì[Fe2+] + 0,25M (mg/l) Trong đó:- C0max : Hàm lợng cặn lơ lửng lớn nhất trong nớc nguồn trớc khi làm thoáng = 12 (mg/l) - M : Độ mầu của nớc nguồn - tính theo độ Cobal C*max = 12 + 1,92ì5 + 0,25ì8= 23,6 (mg/l)Vì C*max > 20 (mg/l) và công suất trạm xử lý = 12500 (m3/ngđ) nên ta dùng bể lắng tiếp xúc ngang.c. Kiểm tra độ ổn định của n ớc sau khi làm thoáng Sau khi làm thoáng, độ PH trong nớc giảm nên nớc có khả năng mất ổn định, vì vậy ta phải kiểm tra độ ổn định của nớc. Độ ổn định của nớc đợc đặc trng bởi trị số bão hoà I xác định theo công thức sau:I= PH* - PHsTrong đó:- PH* : Độ PH của nớc sau khi làm thoáng, theo tính toán ở trên ta đã can- PH* = 7,5- PHs : Độ PH ở trạng thái cân bằng bão hoà CaCO3 của nớc sau khi khử Fe2+, đ-ợc xác định theo công thức sau:PHs =f1(t0)- f2(Ca2+)- f3(Ki*)+ f4(P)Trong đó:- f1(t0): Hàm số nhiệt độ của nớc sau khi khử sắt- f2(Ca2+): Hàm số nồng độ ion Ca2+ trong nớc sau khi khử sắt- f3(Ki*): Hàm số độ kiềm Ki* của nớc sau khi khử sắt- f4(P) : Hàm số tổng hàm lợng muối P của nớc sau khi khử sắtTra biểu đồ Langlier ta đợc:3 CloLàm thoáng nhân tạoLắng tiếp xúc ngangLọc nhanhKhử trùngNước nguồnBể chứa nước sạch - t0 = 22 0C => f1(t0) = 2,05- [Ca2+] = 120,2 (mg/l) => f2 (Ca2+) = 2,08- Ki* = 5,02 (mgđl/l) => f3(Ki*) = 1,71- P = 454,83 (mg/l) => f4(P) = 8,855Nh vậy, PHs = 2,05 2,08 1,71 + 8,855= 7,115 I = PH* PHs = 7,5 7,115 = 0,385Nhận thấy rằng I > 0 nên nick can tin lắnag cặn.Từ các tính toán nh trên ta chọn lựa các công trình chính trong dây chuyền:II. Tính toán công nghệ, cấu tạo và các công trình trong dây chuyền công nghệ1. Công trình làm thoáng tự nhiênĐể làm thoáng tự nhiên ta sử dụng giàn ma, sau đây ta sẽ đi tính giàn ma.a. Tính diện tích giàn m a Diện tích mặt bằng giàn ma đợc tính theo công thức:F =mqQ (m2) Trong đó:- Q: Công suất Trạm xử lý (m3/h) - qm: Cờng độ ma tính toán. Theo quy phạm ta có = 10 ữ 15 (m3/m2-h). Chọn qm = 12,5 (m3/m2-h) ta có:Theo thiết kế, Q = 12500 (m3/ngđ) = 520,8 (m3/h) F = 12,5520,8= 41,664 42 (m2)Thiết kế hai giàn ma, diện tích mỗi thùng là: f = 242= 21 (m2)4 Thiết kế mỗi ngăn giàn ma với a = 6 (m) b = a f = 3,5 (m).Vậy mỗi ngăn giàn ma đợc thiết kế = 6ì 3,5 (m) Tổng diện tích bề mặt tiếp xúc cần thiết xác định nh sau: Ftx = tb2COKGìTrong đó:- G : Lợng CO2 tự do cần khử (kg/h) đợc tính nh sau:Để tính tóan lợng co2 cần khử ta tính nớc sau khi làm thoáng khử CO2 tự do đến giới hạn tại PH=7,5 .Trong tờng hợp tính tóan của chúng ta nớc sau khi làm thoáng đã đạt PH=7,5 nh vậy đã đạt tiêu chuẩn =>không cần bố trí lớp vật liệu tiếp xúc , chỉ cần phân bố 1 sàn đập và thu nứơc.Sơ đồ:Cl20,81b. Tính giàn ống phun m a Q = NQtrạm = 2520,8 = 260,4 (m3/h) Chọn cống chínhChọn vận tốc nớc chảy trong giàn ống chính là V = 1 (m/s) ta có:Q = ì V = 4d2ì V d = VQ4ìì = 36003,140,424ìì 6 = 0,3035 (m)Ta lấy dchính = 0,31(m) = 310 (mm) 5 3005406000540300350075751675153150 150153 Chọn ống nhánhVận tốc đảm bảo trong khoảng 1,2 ữ 2 (m/s)Thiết kế 22 ống nhánh, đờng kính mỗi ống là nhánh = 50 (mm), lu lợng nhánh là:Qnhánh = 36002260,4ì2 = 3,288ì 10-3 (m3/s)Diện tích ngang ống nhánh là: = 4d2 = 4(0,05)3,142ì = 1,9625ì 10-3 (m2) Vn = Q = 1,96253,288 = 1,68 (m/s) thoả mãn điều kiện.Khoảng cách giữa các ống nhánh là:x = 1020,3-6 ì = 0,54 (m)Trên các ống nhánh đục các lỗ 10 thành 2 hàng hớng xuống dới và nghiêng so với phơng nằm ngang một góc 450. Diện tích một lỗ là:F1lỗ = 4d2 = 4(0,01)3,142ì = 7,85ì 10-5 (m2)Mặt khác, theo quy phạm ta có: chính cốnglỗFF = 0,25 ữ 0,5. Lấy tỷ số = 0,5 ta có: Fống chính = 4d2 = 4(0,3)3,142ì = 0,07065(m2) Flỗ = 0,5ì 0,07065 = 0,035325 (m2)S lỗ phải khoan là:6 n = lỗlỗF18Fì = 3-107,8520,035325ìì2 = 20 (lỗ) Mỗi hàng đục 10 lỗ, khi đó khoảng cách giữa các lỗ là: R = 91504-1675 ì = 152,78 (mm)Sơ đồ giàn ma đợc bố trí nh trên.2. Tính toán bể lắng tiếp xúc nganga. Diện tích bể lắngDùng bể lắng ngang thu nớc ở cuối bể, diện tích mặt bằng bể là:F = ìì0u3,6Q (m2) Q : Công suất trạm , Q = 520,8 (m3/s) = 30V-uutb00 (1) là hệ số kể đến ảnh hởng của dòng chảy rối trong vùng lắng.Trong đó:- u0 : Tốc độ lắng cặn, lấy bằng 0,35 (mm/s)- Vtb : Vận tốc trung bình chuyển động ngang của dòng nớc. Vtb = Kìu0Với K: hệ số phụ thuộc vào tỷ số chiều dài và chiều cao của bể lắng. Chọn HL = 15 K = 10Vtb = 10ì 0,35 = 3,5 (mm/s). thay lại công thức (1) ta có: = 303,5-0,350,35 = 1,5Nh vậy, F = 1,50,353,6520,8ìì =620 (m2)b. Chiều rộng bể lắngChiều rộng của bể lắng đợc tính theo công thức:B = HNV3,6QtbìììTrong đó:- H: Chiều cao vùng lắng, H = 2,5 (m)- N: Số bể lắng, lấy N = 2 bể.Khi đó:B = 2,523,53,6520,8ììì =8,267 (m)7 Chia mỗi bể thành 2 ngăn, chiều rộng của một ngăn là bn = 2B = 28,267 = 4,134 (m)2,4 (m)Thỏa mãnc. Chiều dài bể lắngTheo cách chọn nh trên, chiều dài bể lắng là:L = NBF.=2.267,8620 =37,5 (m)=15HChọn hai vách ngăn đặt cách tờng 1,5 (m). Sử dụng phơng pháp cặn trợt về phía đầu bể (hố thu cặn đặt ở phía đầu bể).d. Tính hệ thống phân phối n ớc vào bể Để phân phối và thu nớc đều trên toàn bộ diện tích bề mặt bể lắng ta đặt các vách ngăn có đục lỗ ở đầu và cuối bể.Thiết kế hàng lôc cuối cùng nằm cao hơn mức cặn tính toán là 0,3 (m) theo quy phạm là 0,3ữ0,5 (m).Đặt vách ngăn phân phối nớc vào bể cách đầu bể một khoảng 1,5 (m). Diện tích của vách ngăn phân phối nớc vào bể là:Fngăn = bnì (H0 0,3) = 4,2ì (2,5 0,3) = 9,24 (m2) Lu lợng nớc tính toán qua mỗi ngăn của bể là:qn =2,02,0520,8ì= 130,2 (m3/h) = 0,0362 (m3/s)Diện tích cần thiết của các lỗ ở vách ngăn phân phối nớc vào là:flỗ 1 = lỗ1Vnq= 0,30,0362 = 0,12 (m2) Diện tích cần thiết của các lỗ ở vách ngăn thu nớc ở cuối bể là:flỗ 2 = lỗ2Vnq= 0,50,0362 = 0,0724 (m2) Lấy đờng kính lỗ ở vách ngăn phân phối thứ nhất d1 = 0,06 (m), diện tích một lỗ là f1lỗ = 0,00283 (m2) Tổng số lỗ ở vách ngăn thứ nhất là:n1 = 1lỗflỗ1F = 0,002830,12= 43 (lỗ) chọn 44(lỗ) Lấy đờng kính lỗ ở vách ngăn thu nớc d2 = 0,05 (m), diện tích một lỗ là f1lỗ = 0,00196 (m2) Tổng số lỗ ở vách ngăn thứ nhất là:n1 = 1lỗflỗ2F = 0,001960,0724= 37 (lỗ) chọn 38(lỗ) 8 e. Tính diện tích vùng chứa cặn Thể tích vùng chứa cặn đợc tính toán theo công thức:W0 = ( )cm - McQTììN (m3)Trong đó:- T: Thời gian giữa hai lần xả cặn, do hàm lợng cặn nhỏ nên lấy T = 12 (giờ)- Q: Lu lợng nớc vào bể lắng, Q = 520,8 (m3/h)- m: Hàm lợng cặn trong nớc sau khi lắng, m = 10 (mg/l)-c: Nồng độ trung bình của cặn nén sau thời gian T, lấy c = 7500 (g/m3)- Mc: Tổng hàm lợng cặn trong nớc đa vào bể lắng, Mc = 23,6 (mg/l) W0 = ( )7500210 - 23,6ìì 8,52012 = 5,67 (m3)f. Chiều cao vùng chứa và nén cặnDiện tích mặt bằnag 1 bể F1b=NF=2620=310(m2)Chiều cao vùng chứa và nén cặn đợc tính theo công thức:hc = FW0= 31067,5 = 0,018 (m)g. Chiều cao bể lắngChiều cao bể lắng đợc xác định theo công thức:Hbể = HL + hc + hbảo vệTrong đó:- HL : Chiều cao vùng lắng nớc, HL =2,5 (m)- hbảo vệ : Chiều cao bảo vệ, lấy = 0,5 (m)- hc : Chiều cao tầng cặn Hbể = 2,5 + 0,018 + 0,5 = 3,018 (m)Tổng chiều dàI bể lắnag kể cả 2 ngăn phân phối nớc Lb=37,5+2.1,5=40,5(m) 91,5 m1,5 mi = 0,03 3. Tính bể lọc nhanh trọng lựcBể lọc đợc tính toán với 2 chế độ làm việc là bình thờng và tăng cờng.Dùng vật liệu lọc là cát thạch anh với các thông số tính toán: dmax = 1,6 (mm) dmin = 0,7 (mm) dtơng đơng =0,8 ữ1,0 (mm)Hệ số dãn nở tơng đối e = 30%, hệ số không đồng nhất k = 2,0. Chiều dày lớp vật liệu lọc = 1,2 (m)Hệ thống phân phối nớc lọc là hệ thống phân phối trở lực lớn bằng chụp lọc đầu có khe hở. Tổng diện tích phân phối lấy bằng 0,8% diện tích công tác của bể lọc (theo quy phạm là 0,8 ữ 1,0 m). Ph ơng pháp rửa lọc: Gió nớc kết hợp. Chế độ rửa lọc nh sau: Bơm không khí với cờng độ 18 (l/s.m2) thổi trong 2 phút sau đó kết hợp khí và nớc với cờng độ nớc 2,5 (l/s.m2) sao cho cát không bị trôi vào máng thu n-ớc rửa trong vòng 5 phút. Cuối cùng ngừng bơm không khí và tiếp tục rửa nớc thuần tuý với cờng độ 12 (l/s.m2) trong 5 phút. 10 [...]... địa lý của trạm xử lý gần khu vực sản xuất Clo nên chọn số bình Clo dự trữ trong trạm đủ dùng trong 30 ngày Lợng clo dùng cho 30 ngày là : QCl2 = 30ì 41,28 = 1238,4 (kg) Clo lỏng có tỷ trọng riêng là 1,43 (kg/l) nên tổng lợng dung dịch Clo là: QlỏngCl2 = 1238,4 1,43 = 866 (l) Chọn 3 bình clo loại 400 (l), 2 bình hoạt động và một bình để dự trữ 23 Chọn thiết bị định lợng clo loại PC5, 2 Clorator có công. .. Vậy chọn lu lợng nớc tuần hoàn qth = 10 (m3/h) b Thể tích bể điều hoà lu lợng nớc rửa Thể tích bể điều hoà nớc rửa đợc tính theo công thức: V = nì Vr1 bể nì qthì t = 2ì 4,35ì 19,36 2ì 10ì 1 = 148,43 (m3) (chọn thời gian giữa hai lần rửa các bể kế tiếp nhau là t = 1 giờ) Thiết kế bể tròn cao 3,5 (m), đờng kính bể 7,35 (m), diện tích mặt bằng 42,4 (m2) 6.Tính toán bể chứa nớc sạch cho trạm xử lý Thiết. .. 5 mặt cắt ngang 1 cát; 2 đan bê tông cốt thép; 3 đầu lọc; 4 máng thu nuớc rửa lọc 5 Kênh cấp nuớc trộn khí để lọc và thau rửa; 6 máng xả bùn Đường ống dẫn nước thô tới bể lọc Dẫn nước lọc về bể chứa nước sạch Đường ống dẫn nước sạch rửa lọc ống xả nước rửa lọc a Sơ bộ tính toán chu kỳ lọc Thực tế độ rỗng của lớp cát lọc thờng bằng 0,41 ữ 0,42, lấy 0,41 Chiều dày lớp cát lọc lấy bằng 1,2 (m) Vận tốc... chứa Sơ bộ chọn bằng 100 (m) Theo tính toán ở trên ta có lu lợng nớc chảy trong ống Q = 0,1446 ( m3/s), đờng kính ống Dchung = 400 (mm) - Tra bảng ta có 1000 i = 4,64 100 = 0,464 (m) 1000 hCB : Tổn thất áp lực cục bộ trên van khoá, sơ bộ chọn hCB = 0,3 (m) hdd = i ì L = 4,64 ì - Vậy h = 0,464+ 0,3 = 0,764 (m) 18 f Tính toán chọn bơm rửa lọc áp lực cần thiết của bơm rửa lọc đợc tính theo công thức:... của sân phơi là 0,36 + 0,22 + 0,3 = 0,88 (m) 21 Thiết kế 2 sân phơi bùn có chiều dày 0,9 (m), chiều dài bằng 3 lần chiều rộng, diện tích mỗi sân 75 (m2), kích thớc:15ì 5 (m2) 5.Tính toán bể điều hoà và bơm tuần hoàn nớc rửa lọc a Lu lợng tuần hoàn Để đảm bảo khi bơm tuần hoàn làm việc gián đoạn, không ảnh hỏng đén chế độ thuỷ W lực của các công trình xử lý, qth phải nằm trong khoảng < qth < 5%Qtrạm 24... 0,07 Lấy chu kỳ lọc nhỏ hơn Tchất lợng bằng 48 (giờ), tức là 2 (ngày) b Tổng diện tích mặt bằng của bể Tổng diện tích mặt bằng của bể đợc xác định theo công thức: Q F = T ì V - 3,6 ì W ì t - a ì t ì V (m2) bt 1 2 bt Trong đó: - Q: Công suất trạm xử lý, Q = 12500 (m3/ngđ) - Vbt : Vận tốc ở chế độ làm việc bình thờng, tra theo bảng lấy Vbt = 7 (m/h) - n : Số lần rửa bể lọc trong một ngày đêm ở chế độ... 2000 Lớp vật liệu lọc 760 5500 1200 200 100 Lớp vật liệu đỡ Sàn chụp lọc 1000 Hầm thu nước 4 Tính toán sân phơi vật liệu lọc Số lợng bùn tích lại ở bể lắng sau một ngày đợc tính theo công thức: Q ì (C - C ) 1 2 (kg) G1 = 1000 Trong đó: - G1: Trọng lợng cặn khô tích lại ở bể lắng sau một ngày, (kg) - Q: Lợng nớc xử lý, Q = 12500 (m3/ngđ) - C2 : Hàm lợng cặn trong nớc đi ra khỏi bể lắng, lấy bằng 10 (g/m3)... chụp lọc này có khe rộng 1 (mm) Sơ bộ chọn 50 chụp lọc trên 1 (m2) sàn công tác, tổng số chụp lọc trong một bể là: N = 50ì F1b = 50ì 19,36= 968 (cái) Sau pha rửa gió nớc đồng thời, cờng độ rửa nớc thuần tuý là W = 12 (l/s.m2) W 12 Lu lợng nớc đi qua một chụp lọc là: q = = = 0,24 (l/s) = 2,4ì 10-4 (m3/s) N 50 Lấy diện tích khe chụp lọc bằng 0,8% tổng diện tích sàn công tác, tổng diện tích khe chụp lọc... trong nớc là: Vậy nên C1 = 23,6 (mg/l) 12500 ì (23,6 - 10) G1 = = 170 (kg) 1000 Số lợng bùn tích lại ở bể lọc sau một ngày đợc tính theo công thức: Q ì (C - C ) 1 2 (kg) G2 = 1000 Trong đó: - G2: Trọng lợng cặn khô tích lại ở bể lọc sau một ngày, (kg) - Q: Lợng nớc xử lý, Q = 12500 (m3/ngđ) 20 - C2 : Hàm lợng cặn trong nớc đi ra khỏi bể lọc, lấy bằng 3 (g/m3) (tiêu chuẩn là không nhỏ hơn 3 g/m3) - C1... tới đáy mơng tập trung nớc đợc xác định theo công thức sau: hm = 1,75ì 3 q2m + 0,2 (m) g ì B2 m Trong đó: - qm : Lu lợng nớc chảy vào máng tập trung nớc; qm =qr = 0,271 ( m3/s) - Bttm: Chiều rộng của máng tập trung , Theo quy phạm, chọn Bttm = 0,7 (m) - g : Gia tốc trọng trờng, g = 9,81 m/ s2 Vậy: hm = 1,75ì 3 0,2712 9,81 ì 0,7 2 + 0,2 (m) hm = 0,63 (m) Chọn vận tốc nớc chảy trong mơng khi rửa lọc . nh trên ta chọn lựa các công trình chính trong dây chuyền:II. Tính toán công nghệ, cấu tạo và các công trình trong dây chuyền công nghệ1 . Công trình. (con) >2 0 (con)3. Sơ bộ lựa chọn dây chuyền công nghệDo hàm lợng Fe2+ = 5(mg/l), công suất trạm Q = 12500 (m3/ngđ) nên để xử lý sắt ta dùng phơng pháp
