Đang tải... (xem toàn văn)
đồ án môn học thiết kế trạm xử lí nước cấp công suất 8500 m3 /ng.đ
Đồ án môn học “ Thiết Kế Trạm Xử Lí Nước Cấp Công Suất 8500 m 3 /ng.đ” Phần I LỰA CHỌN DÂY CHUYỀN CÔNG NGHỆ I. Xác định các chỉ tiêu còn lại trong nhiệm vụ thiết kế. 1. Tổng hàm lượng muối hòa tan. Xác định dựa vào công thức sau: [ ] [ ] [ ] −−+−+ ++++= ∑ ∑ 2 33 2 13,05,04,1MeP SiOHCOFeAe Trong đó: + ∑ + Me : Tổng các ion dương có trong nước nguồn, trừ Fe 2+ [ ] [ ] [ ] [ ] )/(48,962,12316,1212,60 4 22 lmgNHNaMgCaMe =+++=+++= +++++ ∑ + ∑ − Ae : Tổng các ion âm có trong nước nguồn, trừ HCO 3 - và SiO 3 2- [ ] [ ] [ ] [ ] )/(8,1038,014557 32 2 4 lmgNONOClSOAe =+++=+++= −−−−− ∑ )/(153,2935,0.13,0185.5,022,0.4,18,10348,96 lmgP =++++=⇒ Vậy tổng hàm lượng muối hòa tan là 293,153 (mg/l) 2. Hàm lượng CO 2 hòa tan trong nước nguồn. Được xác định theo biểu đồ Langelier, từ các giá trị cho biết: 1 Đồ án môn học “ Thiết Kế Trạm Xử Lí Nước Cấp Công Suất 8500 m 3 /ng.đ” + Độ kiềm toàn phần K i = 3,03 (mgđl/l) + Hàm lượng muối hòa tan P = 293,153 (mg/l) + Độ pH = 7,5 + Nhiệt độ nước nguồn t 0 = 21 ( 0 C) ⇒ [CO 2 ] = 9,3 (mg/l) 3. Xác định và kiểm tra độ kiềm toàn phần và độ cứng. - Độ kiềm toàn phần: K iTP = [OH - ] + [HCO 3 - ] + [CO 3 2- ] (mgđl/l) Vì pH = 7,5 ⇒ [OH - ] rất nhỏ coi như bằng 0 Mặt khác, ta có pH = 7,5 < 8,4 ⇒ trong nước có CO 2 và HCO 3 - , không có CO 3 2- , nên [CO 3 2- ] = 0 ⇒ K iTP = 0 + 185/61 +0 = 0,03 (mgđl/l) - Độ cứng toàn phần: C TP = 04,20 ][ 2 + Ca + 16,12 ][ 2+ Mg = 04,20 12,60 + 16,12 16,12 = 4 (mgđl/l) - Độ cứng Cacbonat: C k = 61 ][ 3 − HCO = 61 185 = 3,03 (mgđl/l) ⇒ K iTP , C TP , C k số liệu tính toán được xác định đúng. II. Đánh giá chất lượng nước nguồn. Dựa vào quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về chất lượng nước ăn uống (QCVN 01: 2009/BYT) 1. Chỉ số Pecmanganat = 2 (mg/l ) 2. Hàm lượng Sắt tổng số (Fe 2+ + Fe 3+ ) = 0,3 (mg/l) 3. Hàm lượng Hydro sunfur = 0,05 (mg/l) 4. Coliform tổng số = 0 (vi khuẩn/100ml) - So sánh với quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về chất lượng nước ăn uống (QCVN 01: 2009/BYT), ta thấy các chỉ tiêu như: độ màu, độ oxy hóa, hàm lượng căn lơ lửng, 2 Đồ án môn học “ Thiết Kế Trạm Xử Lí Nước Cấp Công Suất 8500 m 3 /ng.đ” hàm lượng các hợp chất chứa nitơ, hydro sunfur, chỉ số Coliform lớn cần phải được xử lý. - Vì nước nguồn có chứa hàm lượng các hợp chất chứa nitơ: NH 4 + , NO 3 - , NO 2 - , và H 2 S. Do đó cần phải tiến hành clo hóa sơ bộ trước khi đưa nước vào công trình xử lý. + Độ oxy hóa pemanganat = 13 > 0,15.Fe 2+ + 3 = 0,15.0,22+3 = 3,033 ⇒ nên phải khử bằng clo. + Hàm lượng cặn và độ màu lớn hơn chỉ tiêu cho phép của chất lượng nước cấp cho sinh hoạt nên phải làm trong nước và khử màu bằng phèn hoặc than antraxit. + Độ cứng toàn phần của nước C TP = 4 (mgđl/l), khi cho phèn vào thì độ cứng sẽ giảm, do đó không cần tính. + pH = 7,5 thỏa mãn điều kiện 6,5 đến 8,5 đạt quy chuẩn. + Hàm lượng cặn lơ lửng lớn nên dùng phèn nhôm Al 2 (SO 4 ) 3 để keo tụ. + Các chỉ tiêu Na + , Ca 2+ , Mg 2+ nằm trong giới hạn cho phép. +Chỉ số Coliform tổng số = 1200 lớn hơn giới hạn cho phép nên cần xử lý bằng clo. III. Sơ đồ dây chuyền xử lý. - Các yếu tố ảnh hưởng đến việc lựa chọn dây chuyền xử lý: + Loại nguồn nước xử lý và chất lượng nguồn nước. + Yêu cầu chất lượng nguồn 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. ⇒ Từ những điều kiện phân tích trên, ta chọn sơ đồ dây chuyền công nghệ xử lý nước mặt cho trạm có công suất Q = 8500 (m 3 /ng.đ) Thiết kế dây chuyền công nghệ 3 Bể trộn đứng Bể p/u vách ngăng Bể Lắng ngang Bể lọc nhanh BCNS Nước nguồn Phèn+ vôi Clo hóa sơ bộ Khử trừng Clo Đồ án môn học “ Thiết Kế Trạm Xử Lí Nước Cấp Công Suất 8500 m 3 /ng.đ” IV. Xác định liều lượng hóa chất đưa vào nước. 1. Xác định lượng clo hóa sơ bộ. - Lượng clo để khử NH 4 + , NO 2 - : L Cl = 6NH 4 + + 1,5NO 2 - +3 = 6.1,2 + 1,5.1 +3 = 11,7 (mg/l) - Lượng clo để oxy hóa khi [O 2 ] > 0,5 . [Fe 2+ ] + 3. L Cl = 0,5[O 2 ] = 0,5.13 = 6,5 (mg/l) - Lượng clo để khử H 2 S: theo tiêu chuẩn (TCXD 33 : 2006, phục lục 11, trang 227, có quy định: 2,1mg Clo thì khử được 1 mg H 2 S. Vậy để khử 0,16 mg/l H 2 S, thì cần lượng Clo là: L Cl = 2,1[H 2 S] = 2,1.0,16 = 0,336 (mg/l) ⇒ ∑ L Cl = 18,6 (mg/l) 2. Xác định liều lượng phèn L p . * Loại phèn được sử dụng là phèn nhôm Al 2 (SO 4 ) 3 khô. Mục đích là xử lý nước đục (đặc trưng bởi hàm lượng cặn lơ lửng), độ màu. - Liều lượng phèn dùng để xử lý nước đục xác định theo hàm lượng cặn lơ lửng, (tra theo: TCXDVN 33 : 2006, Bảng 6.3. Liều lượng phèn để xử lý nước, trang 42,43) Với hàm lượng cặn lơ lửng ban đầu C max = 680 (mg/l), tra bảng và nội suy ta được: L P tr = 53,97 (mg/l) - Liều lượng phèn để xử lý độ màu của nước được xác định theo độ màu M: 91,213044 === ML tt p (mg/l) ⇒ So sánh ta thấy L P tr > L p tt nên ta lấy L p = 53,97 (mg/l) để xử lý 4 Đồ án môn học “ Thiết Kế Trạm Xử Lí Nước Cấp Công Suất 8500 m 3 /ng.đ” * Kiểm tra độ kiềm của nước theo yêu cầu keo tụ: Khi cho phèn vào nước, pH giảm. Đối với phèn nhôm, giá trị pH thích hợp để quá trình keo tụ xảy ra đạt hiệu quả từ 5,5 ÷ 7,5. Giả sử, cần kiềm hóa nước để nâng pH lên giá trị phù hợp với yêu cầu xử lý, lượng kiềm được tính: C K e L eL i P p kk 100 .1. 0 +−= (mg/l) Trong đó: + L p : liều lượng phèn đưa vào trong nước = 53,97 (mg/l) + e p : đương lượng phèn, phèn Al 2 (SO 4 ) 3 = 57 (mgđl/l) + e k : đương lượng của chất kiềm hóa chọn là CaO = 28 (mgđl/l) + K io : độ kiềm của nước nguồn = 3,03 (mgđl/l) + C: nồng độ CaO tỷ lệ chất kiềm hóa nguyên chất có trong sản phẩm CaO là 80% + 1: Độ kiềm dự phòng của nước (mgđl/l) 91,37 80 100 103,3 57 97,53 28 −= +−=⇒ k L <0 ⇒ Độ kiềm của nước đủ để đảm bảo keo tụ, không cần phải kiềm hóa. V. Xác định các chỉ tiêu cơ bản của nước sau khi xử lý. Sau khi dùng phèn để xử lý nước mà không cần kiềm hóa, nước sau xử lý có pH, K i , giảm, CO 2 và hàm lượng cặn lơ lửng tăng. 1. Xác định độ kiềm K i * . p p ioi e L KK −= * (mgđl/l) Trong đó: 5 Đồ án môn học “ Thiết Kế Trạm Xử Lí Nước Cấp Công Suất 8500 m 3 /ng.đ” + K io = 3,03 (mgđl/l): là độ kiềm của nước nguồn. + L p = 53,97 (mgđl/l): liều lượng phèn đưa vào xử lý nước. + e p = 57 (mgđl/l): đương lượng phèn. 08,2 57 97,53 03,3 * =−=⇒ i K (mgđl/l) 2. Xác định hàm lương CO 2 . [ ] 96,50 57 97,53 443,9.44 0 2 * 2 =+=+= p p e L COCO (mg/l) 3. Xác định độ pH * . Được xác định theo biểu đồ Langelier, từ các giá trị cho biết: + Độ kiềm toàn phần K i * = 2,08 (mgđl/l) + Hàm lượng muối hòa tan P = 293,153 (mg/l) + Hàm lượng CO 2 * = 50,96 (mg/l) + Nhiệt độ nước nguồn t 0 = 21 ( 0 C) ⇒ pH * = 6,59 4. Xác định pH ở trạng thái cân bằng bão hòa (pH s ). Xác định theo hàm số sau: )()()()( 4 * 3 2 21 PfKfCaftfpH i o s +−−= + + t o = 21 ( o C), tra biểu đồ ta được f 1 (t o ) = 2,08 + Ca 2+ = 60,12 (mg/l). tra biểu đồ ta được f 2 (Ca 2+ ) = 1,69 + K i * = 2,08 (mgđl/l), tra biểu đồ ta được f 3 (K * i ) = 1,32 + P = 293,153 (mg/l), tra biểu đồ ta được f 4 (P) = 8,835 ⇒ pH s = 2,08 -1,69 - 1,32 + 8,835 = 7,905 5. Kiểm tra độ ổn định của nước sau khi keo tụ. Chỉ số ổn định của nước: I = pH * - pH s = 6,59 – 7,905 = - 1,315 < 0 ⇒ Nước có tính xâm thực, cần phải ổn định nước bằng vôi. Hàm lượng vôi được tính theo hàm lượng CaO trong trường hợp pH * <pH s <8,4 là: 6 Đồ án môn học “ Thiết Kế Trạm Xử Lí Nước Cấp Công Suất 8500 m 3 /ng.đ” v ivv C KeL 100 * β = (mg/l) Trong đó: + e v = 28 (mgđl/l): là đương lượng vôi CaO. + β : hệ số phụ thuộc pH * và I, tra biểu đồ ta có β = 0,6 + K i * = 2,08 (mgđl/l): độ kiềm của nước sau khi xử lý. + C v = 80%: độ tinh khiết của CaO ⇒ L v = 28.0,6.2,08. 80 100 = 43,68 (mg/l) * Kiểm tra xem ta có thêm Sôđa vào hay không: Ta có [ ] +⋅= K CO d K 22 7,0 2 , mgđl/l Trong đó: + [ ] 2 CO : Nồng độ CO 2 sau khi xử lý, [ ] 2 CO = 50,96 mg/l + K: Độ kiềm nước sau khi xử lý, k = 2,08 mgđl/l 7,308,2 22 96,50 7,0 =+⋅=⇒ K d mgđl/l = 129,5 mg/l Vậy: D K = 43,68 < d k = 129,5 ⇒ Xử lý ổn định nước bằng vôi, không dùng thêm Sô đa. 6. Hàm lượng cặn lớn nhất sau khi xử lý. C max * = C max o + K. p p e L + 0,25M + L v Trong đó: K: độ sạch của phèn, với phèn loại B, K = 1 ⇒ C max * = 680 + 1. 57 97,53 + 0,25 + 43,68 = 724,88 (mg/l) 7 Đồ án môn học “ Thiết Kế Trạm Xử Lí Nước Cấp Công Suất 8500 m 3 /ng.đ” Phần II TÍNH TOÁN CẤU TẠO CÁC CÔNG TRÌNH TRONG DÂY CHUYỀN XỬ LÝ 1. Bể hòa trộn phèn. Có nhiệm vụ hòa tan phèn và lắng cặn bẩn. Đối với trạm xử lý có công suất từ 5000 ÷ 20000 (m 3 /ng.đ) có thể hòa trộn phèn trong bể bằng máy khuấy hoặc bơm tuần hoàn. Trong dây chuyền công nghệ này ta chọn bể trộn phèn khuấy trộn bằng cơ khí. Bể được xây dựng bằng gạch và hình tròn. Bể này vừa làm nhiệm vụ hòa trộn phèn và vừa làm bể tiêu thụ 8 Đồ án môn học “ Thiết Kế Trạm Xử Lí Nước Cấp Công Suất 8500 m 3 /ng.đ” * Dung tích bể hòa trộn tính theo công thức (6-3), TCXDVN 33 : 2006, trang 46: γ 10000 1 b b pnq W = (m 3 ) Trong đó: + q = 8500 (m 3 /ng.đ) = 351,16 (m 3 /h): Lưu lượng nước xử lý. + p = 53,97 (mg/l) = 53,97 (g/m 3 ): Liều lượng hóa chất (phèn) dự tính cho vào nước. + n: Số giờ giữa 2 lần hòa tan (pha chế) đối với trạm có công suất: 1200 – 10000 (m 3 /ng.đ) thì n = 12 (h). + b b : Nồng độ dung dịch hóa chất trong thùng hòa trộn tính bằng %, lấy theo TCXDVN 33 : 2006 , mục 6.20, trang 47, ta chọn b b = 10 % + γ = 1 (T/m 3 ) Khối lượng riêng của dung dịch (ở đây là nước). 294,2 1.10.10000 97,53.12.16,354 1 ==⇒ W (m 3 ) ⇒ Chọn 2 bể hòa trộn, một bể công tác và một bể dự phòng. 9 Hình 1. Bể hòa trộn phèn Đồ án môn học “ Thiết Kế Trạm Xử Lí Nước Cấp Công Suất 8500 m 3 /ng.đ” ⇒ Kích thước mỗi bể: đường kính bể d = 1 (m), chiều cao bể h = 1,5 (m) ⇒ Lựa chọn mấy khuấy cho bể hòa trộn phèn: Số vòng quay của cánh quạt lấy theo TCXDVN 33 : 2006 , mục 6.22, trang 47, ta chọn n = 30 (vòng/phút) Chiều dài cánh quạt khuấy tính từ trục quay lấy bằng 0,4 ÷ 0,45 bể rộng của bể, ta chon l = 0,4 . 1 = 0,4 (m) Diện tích bản cánh khuấy lấy bằng 0,1 ÷ 0,2 (m 2 /1m 3 ) dung tích bể, ta lấy bằng 0,23 (m 2 ) Chú ý: Tra theo giáo trình xử lý nước cấp, TS. Nguyễn Ngọc Dung, trang 23, nxb xây dựng, 2010 ⇒ Loại động cơ dùng cho máy khuấy có công suất: zdnhN 5,0 43 η ρ = (KW) Trong đó: + ρ: Trọng lượng thể tích dung dịch khuấy trộn , lấy ρ = 0,003794(kg/m 3 ) + η: Hệ số hữu dụng của động cơ =0,01 + n: Số vòng quay của cánh quạt trong 1 giây, lấy n = 0,5 (vòng/s) + d: Đường kính của vòng tròn do đầu cánh quạt tạo ra khi quay, lấy d = 2 (m) + z: Số cánh quạt trên trục vòng quay, z = 4 + h: Chiều cao cánh quạt, lấy h = 0,25 m 38,0425,025,0 01,0 003794,0 5,0 43 =⋅⋅⋅⋅⋅=⇒ N kW 2. Bể pha chế dung dich vôi. 10 [...]... nước xử lý (m 3/h), Q = 8500 (m3/ ng.đ) =354,17 (m3/ h) = 0,0984 (m3/ s) + t: Thời gian lưu nước trong bể 1,5 - 2 phút khi trộn vôi và phèn, chọn 2 phút +N: Số bể chọn thiết kế Chọn N = 2 ⇒ Công suất nước xử lý của mỗi bể là: Q1be = 177,08 m3/ h = 0,0492 m3/ s 14 Đồ án môn học “ Thiết Kế Trạm Xử Lí Nước Cấp Công Suất 8500 m3/ ng.đ” ⇒ Wb = 354,17.2 = 6 (m3) 60.2 2 Diện tích phần trên bể, với vận tốc v1... ≈ 20 m2 Hb 3 c Diện tích một ô của bể phản ứng được tính theo công thưc sau: f = Q , m2 3600 ⋅ v Trong đó: 17 Đồ án môn học “ Thiết Kế Trạm Xử Lí Nước Cấp Công Suất 8500 m3/ ng.đ” + Q: Lưu lượng nước xử lý m3/ h, Q = 8500 m3/ ng.đ = 0,0984 m3/ s + v: Vận tốc dòng chảy nước dọc theo hành lang, lấy bằng 0,2 m/s (khoảng 0,2 – 0,3 m/s) ⇒ f = 8500 = 0,5 m2 24 ⋅ 3600 ⋅ 0,2 d Số ô trong một bể là: n= Fb 20... sạch có cốt đáy máng cách đáy máng tập trung một khoảng = (0,64 + 0,2 = 0,84 m) 7 Tính toán hệ thống rửa lọc 30 Đồ án môn học “ Thiết Kế Trạm Xử Lí Nước Cấp Công Suất 8500 m3/ ng.đ” Bể được thiết kế sử dụng hệ thống phân phối nước có chụp lọc Rửa lọc bằng gió và nước kết hợp a Quy trình rửa bể lọc: (Theo TCXDVN 33 : 2006, điều 6.123, trang 75), ta có: - Đầu tiên ta ngưng cung cấp nước vào bể lọc -... mỗi máng là: q1m = q r 0,231 = = 0,1155 (m3/ s) 2 2 27 Đồ án môn học “ Thiết Kế Trạm Xử Lí Nước Cấp Công Suất 8500 m3/ ng.đ” - Chọn máng thu nước rửa lọc có tiết diện 5 cạnh, đáy hình tam giác, ta tính toán các thông số sau cho máng dạng này: a Chiều rộng của máng được tính theo công thức (6 – 25), (TCXDVN 33 : 2006, điều 6.117, trang 73) Bm = K ⋅ 5 2 qm (1,57 + a ) 3 (m) Trong đó: + qm: Lưu lượng nước. .. thoát nước chọn ống cấp nước bằng thép (TOCT 110704-63), ta tra được D = 200mm, nội suy ta được v = 1,44 m/s, thỏa mãn TCXDVN 33 : 2006, điều 6.56, trang 53, quy định vận tốc vào bể v = 1 – 1,5 m/s) 15 Đồ án môn học “ Thiết Kế Trạm Xử Lí Nước Cấp Công Suất 8500 m3/ ng.đ” ⇒ Đường kính ngoài của ống dẫn nước vào bể là D = 225 mm 11 Tính kích thước máng thu nước: Dự tính là máng thu nước là máng vòng... (T /m3) ⇒ Wv = 354,16.10.43,68 = 3,094 (m3) 10000.5.1 Thiết kế bể khuấy trộn vôi sữa bằng máy trộn cánh quạt Bể xây hình tròn, có đường kính bằng chiều cao công tác, (h = d) Ta có thể tích của bể: Wv = π d 2 h π d 2 = 4 4 - Đường kính của bể công tác: ⇒ d = 3 Wv 4 3 3,094.4 = = 1,58 (m) π π 11 Đồ án môn học “ Thiết Kế Trạm Xử Lí Nước Cấp Công Suất 8500 m3/ ng.đ” - Xây dựng 2 bể, trong đó một bể công. .. lắng cặn và chiều cao vùng lắng cặn L/H 0 =10 (tra theo bảng 10 – 1,trang 150, tính toán thiết kế các công trình trong hệ thống cấp nước sạch, TS Trịnh Xuân Lai, nxb khoa học và kỹ thuật, Hà Nội, 2003) K = 7,5; α = 1,33 19 Đồ án môn học “ Thiết Kế Trạm Xử Lí Nước Cấp Công Suất 8500 m3/ ng.đ” ⇒ Vận tốc trung bình dòng nước trong bể: vtb = K.U0 = 7,5.0,5 = 3,75 mm/s + H0: Chiều cao trung bình của vùng... theo công thức (4 – 54), trang 141, giáo trình xử lý nước cấp, TS Nguyễn Ngọc Dung, nxb Xây dựng, Hà Nội, 2010) 26 Đồ án môn học “ Thiết Kế Trạm Xử Lí Nước Cấp Công Suất 8500 m3/ ng.đ” H = hđ + hv + hn + h p (m) Trong đó: + hđ: Chiều cao lớp sỏi đỡ (m) (Là chiều cao tính từ đáy của bể lọc cho đến mặt trên của lớp vật liệu đỡ), (tra bảng 6.12, trang 70 – 71, TCXDVN 33 : 2006) Theo thiết kế, chọn công. .. Đồ án môn học “ Thiết Kế Trạm Xử Lí Nước Cấp Công Suất 8500 m3/ ng.đ” Hình 2 Bể khuấy trộn vôi sữa bằng máy trộn cách quạt - Dung tích bể pha vôi sữa xác định theo công thức Wv = Q.n.Lv (m3) 10000.bv γ Trong đó: + Q: Công suất trạm xử lý, Q = 354,16 (m3/ h) + n: Số giờ giữa 2 lần pha vôi, (6 ÷ 12)h, ta chọn n = 10 (h) + Lv: Liều... ≈ 0,6 (m) 28 Đồ án môn học “ Thiết Kế Trạm Xử Lí Nước Cấp Công Suất 8500 m3/ ng.đ” d Chiều cao toàn bộ máng: ⇒ H m = H 2 + δ m = 0,6 + 0,1 ≈ 0,7 (m) Trong đó: δ m : là chiều dày đáy máng lấy = 0,1 (m) * Khi tính toán phải đảm bảo khoảng cách từ bề mặt lớp vật liệu lọc tới lớp trên của máng thu nước khi rửa vật liệu lọc không bị trôi đi theo máng Khoảng cách này được xác định theo công thức (6-27), . trộn đ ng. 13 Đồ án m n học “ Thiết Kế Tr m Xử Lí Nước Cấp C ng Suất 8500 m 3 /ng. đ” Vì bể trộn đ ng thư ng áp d ng cho các tr m xử lý có c ng suất vừa và nhỏ. M t khác, bể trộn đ ng thư ng được. biết: 1 Đồ án m n học “ Thiết Kế Tr m Xử Lí Nước Cấp C ng Suất 8500 m 3 /ng. đ” + Độ ki m toàn phần K i = 3, 03 (mgđl/l) + H m lư ng muối hòa tan P = 2 93, 1 53 (mg/l) + Độ pH = 7,5 + Nhiệt độ nước. Đồ án m n học “ Thiết Kế Tr m Xử Lí Nước Cấp C ng Suất 8500 m 3 /ng. đ” Phần I LỰA CHỌN DÂY CHUYỀN C NG NGHỆ I. Xác định các chỉ tiêu còn lại trong nhi m vụ thiết kế. 1. T ng h m lư ng muối