Đang tải... (xem toàn văn)
3.1.Nhiệm vụLượng hóa chất chiếm lượng rất nhỏ so với lượng nước cần xử lý, mặt khác phản ứng của chúng lại xảy ra rất nhanh ngay sau khi tiếp xúc với nước. Vì vậy cần phải khuấy trộn để phân phối nhanh và đều hóa chất ngay sau khi cho chúng vào nước, nhằm đưa ra các phần tử hóa chất vào trạng thái phân tán đều trong môi trường nước khi phản ứng xảy ra, đồng thời tạo điều kiện tiếp xúc tốt nhất giữa chúng với các phần tử tham gia phản ứng, việc này thực hiện bằng cách khuấy trộn để tạo ra dòng chảy rối trong nước để hạt hiệu quá xử lý cao nhất.3.2.Tính toánKích thước bểChọn: Bể trộn cơ khí trònThời gian khuấy: 40sGradient tốc độ 800 s1(Tính toán các công trình xử lý và phân phối nước cấp Trịnh Xuân Lai, trang 164)Password trong tài liệu
MỤC LỤC I/ TỔNG QUAN: 1/ Sông Vàm Cỏ Đông: Sông Vàm Cỏ Đông chi lưu sông Vàm Cỏ, thuộc hệ thống sông Đồng Nai Sông Vàm Cỏ Đông bắt nguồn tư vùng đồi núi bên lãnh thổ Campuchia chảy vào Việt Nam xã Biên Giới, huyện Châu Thành, Tây Ninh, qua huyện Bến Cầu, Hòa Thành, Gò Dầu, Trảng Đồ án môn học Xử lý nước cấp GVHD: TS Đặng Viết Hùng Bàng (đều thuộc Tây Ninh).Và vào địa phận tỉnh Long An qua huyện Đức Hòa,Đức Huệ,Bến Lức,Cần Đước kết hợp với sông Vàm Cỏ Tây tạo nên sông Vàm Cỏ biển Đông.Sông Vàm Cỏ Đông có số chi lưu có sông Nhật Tảo Sông có chiều dài 280 km phần lãnh thổ Việt Nam dài 150 km.Lưu vực sông rộng 8.500 km² lưu lượng 96 m³/s.[1] Tại Tây Ninh, Vàm Cỏ Đông chảy từ phía tây bắc hướng Bến Cầu có cảng Bến Kéo qua Gò Dầu Hạ, xuôi hướng đông nam chảy qua thị trấn Bến Lức tỉnh Long An Sông Vàm Cỏ Đông sông Vàm Cỏ Tây hợp lưu lại (tại Tân Trụ) thành sông Vàm Cỏ Vì có nhiều nhánh sông nhỏ Vàm Cỏ Đông nên thuận tiện cho việc lưu thông đường thủy để vận chuyển hàng hóa từ nơi Tây Ninh hay ngược lại từ Tây Ninh đến nơi khác (chủ yếu tỉnh Đồng sông Cửu Long), điển hình cảng Bến Kéo (huyện Hòa Thành) tấp nập Đây nơi xảy nhiều trận đánh ác liệt chiến tranh Trong chiến chống Pháp, nghĩa quân Nguyễn Trung Trực huy trận đánh đốt tàu Hy Vọng thực dân Pháp vàm Nhựt Tảo Trong chiến tranh Việt Nam, nơi diễn nhiều trận đánh ác liệt 1.1/ Địa hình địa mạo: Địa hình rõ rệt di chuyển từ ranh giới Tây Ninh cửa sông Soài Rạp Cục bên khu vực có chênh lệch địa hình rõ: gò đất xám nho cao chen lẫn vạt đất phù sa đất phèn trũng thấp cánh đồng Đức Huệ Nhìn tổng thể tiểu vực đánh đơn vị chung đồng ngập lụt ( flood plain), thực tế chi làm tiểu hệ sinh thái: Đồng lụt, đê ven sông, đồng thủy triều, vùng cửa sông Các huyện, thị lưu vực nghiên cứu có địa hình tương đối phẳng ( Trừ huyện Đức Hòa) Cao độ cao nhất: +1,3 m Cao độ thấp nhất: +0,4 m Cao độ trung bình: +0,8 m Riêng huyện Đức Hòa thuộc vùng cao có địa hình tương đối phức tạp 1.2/ Địa chất thổ nhưỡng: Mặc dù biên ngang lưu vực hẹp dài nên nằm hai đơn vị trầm tích: Pleistocene Holocene Quá trình phong hóa xầy tác động mạnh trầm tích Pleistocene để hình thành nhiều nhóm đất xám, đặc biệt đất xám bạc màu điển hình cho mức độ thoái hóa đất nghiêm trọng tác động canh tác nông nghiệp liên tục nhiều năm tác động rửa trôi mưa địa hình tương đối cao Trầm tích Holocene phát triển hình thành đất phù sa ven sông chạy dọc theo hai bên sông Vàm Cỏ Đông sông Vàm Cỏ; đồng thủy triều nằm vạt đất ven sông đa dạng hơn, đặc biệt đất phèn 1.3/ Chế độ thủy văn: Long An tỉnh có hệ thống sông ngòi, kênh rạch chằn chịt, hệ thống sông ngòi nguốn cung cấp nước cho dân cư dọc theo hai bên bờ sông, sông Vàm Cỏ Đông (VCĐ), sông lớn chảy địa phận tỉnh Long Am với nhánh sông sông VCĐ sông Vàm Cỏ Tây (VCT), đay đầu mối giao thông quan trọng vùng SVTH: Bùi Thế Hiển Trang Đồ án môn học Xử lý nước cấp GVHD: TS Đặng Viết Hùng Sông VCĐ chịu ảnh hưởng bán nhật triều không đều, tượng tích nước giai đoạn triều lên rút nước giai đoạn triều cường, tháo nước giai đoạn triều kém.Khi mưa lớn, mùa lũ lúc với triều cường gây ngập lụt gián đoạn Do đoạn sông VCĐ huyện Bến Lức có long sông rộng, độ dốc nhỏ nên thủy triều ảnh hưởng mạnh quanh năm, tháng mùa lũ Hầu quanh năm nước sông bị nhiễm mặn, tháng mùa khô 1.3/ Khí hậu: Thuộc khí hậu nhiệt đới gió mùa với mùa mưa nắng rõ rệt: mùa mưa tháng đến tháng 11, mùa khô bắt đầu tử tháng 12 đến tháng năm sau Lưu lượng nước mưa ảnh hưởng lớn đến chất lượng nước sông VCĐ Lưu lượng nước mưa lớn khả tự làm hòa tan chất bẩn nước cao, ô nhiễm nguồn nước giảm Nhiệt độ yếu tố quan trọng ảnh hưởng lớn đến khả tự xử lý ô nhiễm nguồn nước Nhiệt độ cao kéo theo khả tự xử lý chất bẩn nước cao ngược lại Do chất bẩn có khả tiếp xúc với ánh nắng mặt trời, làm tăng lượng oxy hòa tan nước, tạo điều kiện thuận lợi cho vi sinh vật thủy sinh cần dưỡng khí, thúc đẩy trình tự làm nguồn nước 2/ Đặc điểm nguồn nước sông: 2.1/ Nước mặt: Tài nguyên nước mặt nước ta tương đối phong phú, chiếm khoảng 2% tổng lượng dòng chảy sông giới, diện tích đất liền nước ta chiếm 1,35% giới Tuy nhiên đặc điểm quan trọng tài nguyên nước mặt biến đổi mạnh mẽ theo thời gian (dao động năm phân phối không năm) phân phối không hệ thống sông vùng Đặc biệt không vùng lưu vực sông, lượng nước cần dùng gấp vài lần tổng lượng nước cung cấp, tức vượt xa ngưỡng lượng nước cần có để trì sinh thái mà nguồn nước chỗ để cung cấp cho sinh hoạt sản xuất Một số thành phần tính chất có nước mặt: - Có nhiều chất hòa tan, chủ yếu oxy có ý nghĩa quan trọng - Độ đục cao - Nhiệt độ thành phần không ổn định, thay đổi theo mùa - Hóa chất hòa tan dạng ion phân tử, có nguồn gốc hữu có vô - Các vi sinh vật, vi trùng, vi rút,… Nước mặt nguồn nước tụ nhiên gần gữi với người mà nước mặt nguồn nước dễ bị ô nhiễm Ngày nguồn nước bề mặt bào đáp ứng chất lượng tối thiểu cho nhu cầu sinh hoạt hoạt động công nghiệp mà không cần xử lý trước đưa vào sử dụng Do hàm lượng cao chất hữu có hại cho sức khỏe có nhiều vi sinh vật có khả gây bệnh,… thiết phải khử trùng nước cấp dung cho mục đích sinh hoạt Ngoài yếu tố địa hình, thời tiết,… yếu tố khách quan gây ảnh hưởng đến chất lượng nước mặt, phải xét đến yếu tố khác chủ quan tác động người trực tiếp hay gián tiếp vào trình gây ô nhiễm môi trường nước mặt SVTH: Bùi Thế Hiển Trang Đồ án môn học Xử lý nước cấp GVHD: TS Đặng Viết Hùng Bảng – Một số đặc điểm khác nước ngầm nước mặt Thông số Nước ngầm Nước mặt Nhiệt độ Tương đối ổn định Chất rắn lơ lửng Rất thấp, Chất khoáng hòa tan Ít thay đổi, cao so cới nước mặt Hàm lượng Fe2+, Mn2+ Thường xuyên có nước Khí CO2 hòa tan Khí O2 hòa tan Có nồng độ cao Thường không tồn Khí NH3 Thường có Thay đổi theo mùa Thường cao thay đổi theo mùa Thay đổi tùy thuộc chất lượng đất, lượng mưa Rất thấp, có nước sát đáy hồ Rất thấp Gần bão hòa Có nguồn nước bị nhiễm bẩn Không có Khí H2S SiO2 Thường có Thường có nồng độ cao, bị nhiễm Có nồng độ trung bình phân bón hóa học 2.2/ Một số tiêu cần quan tâm: 2.2.1 SS (solid solved - chất rắn lơ lửng) Chất rắn lơ lửng nói riêng tổng chất rắn nói chung có ảnh hưởng đến chất lượng nước nhiều phương diện Hàm lượng chất rắn hoà tan nước thấp làm hạn chế sinh trưởng ngăn cản sống thuỷ sinh Hàm lượng chất rắn hoà tan nước cao thường có vị Hàm lượng chất rắn lơ lửng nước cao gây nên cảm quan không tốt cho nhiều mục đích sử dụng; ví dụ làm giảm khả truyền ánh sáng nước, ảnh hưởng đến trình quang hợp nước, gây cạn kiệt tầng ô xy nước nên ảnh hưởng đến đời sống thuỷ sinh cá, tôm Chất rắn lơ lửng làm tắc nghẽn mang cá, cản trở hô hấp dẫn tới làm giảm khả sinh trưởng cá, ngăn cản phát triển trứng ấu trùng Phân biệt chất rắn lơ lửng nước để kiểm soát hoạt động sinh học, đánh giá trình xử lý vật lý nước thải, đánh giá phù hợp nước thải với tiêu chuẩn giới hạn cho phép 2.2.2 DO (dyssolved oxygen - ô xy hoà tan nước) Ô xy có mặt nước mặt hoà tan từ ô xy không khí, mặt sinh từ phản ứng tổng hợp quang hoá tảo thực vật sống nước Các yếu tố ảnh hưởng đến hoà tan ô xy vào nước nhiệt độ, áp suất khí quyển, dòng chảy, địa điểm, địa hình Giá trị DO nước phụ thuộc vào tính chất vật lý, hoá học hoạt động sinh học xảy Phân tích DO cho ta đánh giá mức độ ô nhiễm nước kiểm tra trình xử lý nước thải Các sông hồ có hàm lượng DO cao coi khoẻ mạnh có nhiều loài sinh vật sống Khi DO nước thấp làm giảm khả sinh trưởng động vật thuỷ sinh, chí làm biến gây chết số loài DO giảm đột ngột Nguyên nhân làm giảm DO nước việc xả nước thải công nghiệp, nước mưa tràn lôi kéo chất thải nông nghiệp chứa nhiều chất hữu cơ, rụng vào nguồn tiếp nhận Vi sinh vật sử dụng ô xy để tiêu thụ chất hữu làm cho lượng ô xy giảm 2.2.3 COD (Chemical oxygen Demand - nhu cầu ô xy hoá học) COD lượng ô xy cần thiết cho trình ô xy hoá hoàn toàn chất hữu có nước thành CO2 H2O COD tiêu chuẩn quan trọng để đánh giá mức độ ô nhiễm nước (nước thải, nước mặt, nước sinh hoạt) cho biết hàm lượng chất hữu có nước Hàm lượng COD nước cao chứng tỏ nguồn nước có nhiều chất hữu gây ô nhiễm SVTH: Bùi Thế Hiển Trang Đồ án môn học Xử lý nước cấp GVHD: TS Đặng Viết Hùng 2.2.4 BOD (Biochemical oxygen Demand:nhu cầu ô xy sinh hoá) BOD lượng ô xy (thể gam miligam O2 theo đơn vị thể tích) cần cho vi sinh vật tiêu thụ để ô xy hoá sinh học chất hữu bóng tối điều kiện tiêu chuẩn nhiệt độ thời gian Như BOD phản ánh lượng chất hữu dễ bị phân huỷ sinh học có mẫu nước Thông số BOD có tầm quan trọng thực tế sở để thiết kế vận hành trạm xử lý nước thải; giá trị BOD lớn có nghĩa mức độ ô nhiễm hữu cao Vì giá trị BOD phụ thuộc vào nhiệt độ thời gian ổn định nên việc xác định BOD cần tiến hành điều kiện tiêu chuẩn, ví dụ nhiệt độ 200oC thời gian ổn định nhiệt ngày (BOD520) 2.2.5 pH pH thông số quan trọng sử dụng thường xuyên dùng để đánh giá mức độ ô nhiễm nguồn nước, chất lượng nước thải, đánh giá độ cứng nước, keo tụ, khả ăn mòn Vì việc xét nghiệm pH để hoàn chỉnh chất lượng nước cho phù hợp với yêu cầu kỹ thuật cho khâu quản lý quan trọng, đảm bảo chất lượng cho người sử dụng Khi số pH < nước có môi trường axít; pH > nước có môi trường kiềm, điều thể ảnh hưởng hoá chất xâm nhập vào môi trường nước Giá trị pH thấp hay cao có ảnh hưởng nguy hại đến thuỷ sinh 2.2.6 Phosphat Phosphat chất dinh dưỡng cho phát triển rong tảo Nồng độ phosphat nguồn nước không bị ô nhiễm thường (NTU) - coliform : 24000 > 50 (MPN/100 ml) - Sắt tổng cộng: 0.8 > 0.5 (mg/l) Do để xử lí đạt chuẩn ta lựa chọn công nghệ sau: SVTH: Bùi Thế Hiển Trang 10 Đồ án môn học Xử lý nước cấp GVHD: TS Đặng Viết Hùng Wv = Q × n × Pk 10000 × bv × γ , Trong đó: Wv : dung tích bể pha vôi sữa, m3 Q : lưu lượng nước tính toán (m3/h), Q = 83,16 m3/h n : số hai lần pha vôi (Theo quy phạm ÷ 12 giờ), lấy n = Pk : liều lượng vôi cho vào nước (mg/l) Pk = 8.35 mg/l bv : nồng độ vôi sữa (5 %) γ γ : khối lượng riêng vôi sữa, tấn/m3 = tấn/m3 (Xử lý nước cấp – Nguyễn Ngọc Dung, trang 30) ⇒ Wv = Q × n × Pk 83,16 × × 8,35 = = 0,111 m 10000 × bv × γ 10000 × × Tại trạm bố trí hai bể, làm việc, dự phòng Dung dịch vôi % bể tiêu thụ định lượng với lưu lượng không đổi bơm định lượng để đưa vào bể trộn đứng, tương tự ta bố trí hai bơm định lượng hai bể • Thiết bị khuấy trộn vôi sữa Bể khuấy trộn máy trộn cánh quạt; dung tích bể pha vôi sữa tính toán Wv = 0,111 m3 Bể thiết kế hình tròn, đường kính bể phai lấy chiều cao công tác bể d = h, chiều cao xây dựngcủa bể h + 0,4 m (theo Quy phạm chiều cao an toàn bể lấy 0,3 ÷ 0,5 m) π d h π d Wv = = 4 Vậy đường kính bể: d =3 Wv × 0,111 × = = 0,376 m π 3.14 Chọn số vòng quay cánh quạt 60 vòng/phút (Quy phạm ≥ 40 vòng/phút), chiều dài cánh quạt lấy 0,4 đường kính bể (Quy phạm = 0,4 ÷ 0,45d) lcq = 0,4 × d = 0,4 × 0,376 = 0,1504 m Chiều dài toàn phần cánh quạt: SVTH: Bùi Thế Hiển 0,1504 × = 0,3 m Trang 21 Đồ án môn học Xử lý nước cấp GVHD: TS Đặng Viết Hùng Diện tích cánh quạt thiệt kế 0.15 m2 cánh quạt/1m3 vôi sữa bể (Quy phạm = 0.1 ÷ 0.2 m ) fcq = 0.15 × Wv = 0,15 × 0,111 = 0.017 m2 Chiều rộng cánh quạt: f cq 0,017 bcq = = = 0,06 m lcq × 0,1504 Năng lượng khuấy trộn cần thiết: P = k ρ n Dkh5 , Trong đó: P : lượng khuấy trộn cần thiết, W k : hệ số sức cản nước, phụ thuộc kiểu cánh khuấy, k = 1.08 với cánh khuấy kiểu phẳng hai cánh ρ : khối lượng riêng dung dịch, ρ = 1000 kg/m3 n : số vòng quay giây, n = 60/60 vòng/giây Dkh : đường kính cánh khuấy, Dkh = 2lcq = × 0,1504 =0,3 m 60 ⇒ P = k × ρ × n × Dkh5 = 1,08 × 1,000 × × 0,35 = 2,6244W 60 Công suất động cơ: N= P 2,6244 = = 0,004 HP η 0.8 × 746 Chọn công suất động HP Tính toán ống dẫn nước Theo TCXD 33:2006 chọn vận tốc nước vào bể m/s 0,8 m/s • Vận tốc nước vào: • Tiết diện ngang ống vào: • Đường kính ống vào: SVTH: Bùi Thế Hiển Trang 22 Đồ án môn học Xử lý nước cấp GVHD: TS Đặng Viết Hùng • Vận tốc nước ra: • Tiết diện ngang ống ra: • Đường kính ống ra: Chọn ống PVC, đường kính ống vào 180 mm 4.Bể keo tụ - tạo bông: 4.1.Nhiệm vụ: Nước hóa chất phản ứng sau hòa trộn bể trộn sau chảy qua bể phản ứng Bể phản ứng có chức hoàn thành trình keo tụ, tạo điều kiện thuận lợi cho trình tiếp xúc kết dính hạt keo cặn bẩn nước để tạo thành cặn đủ lớn, để giữ lại bể lắng Nguyên lý làm việc bể trình tạo kết tủa diễn nhờ xáo trộn dòng nước bể biện pháp khí.Bộ phận bể cánh khuấy, cánh khuấy thường có dạng phẳng, đặt đối xứng qua trục quay 4.2 Tính toán: Kích thước cánh tính với tỉ lệ tổng diện tích cánh với mặt cắt ngang bể 15-20% Các cánh khuấy lắp vào trục quay tạo thành guồng khuấy.Mỗi ngăn đặt guồng khuấy.Tốc độ quay guồng lấy từ 3-5 vòng/phút.Lấy tốc độ lớn cho ngăn đầu giảm dần ngăn sau.Nhờ điều chỉnh tốc độ khuấy trộn tạo điều kiện thuận lợi cho cặn tạo thành ngày lớn Chọn bể tạo khuấy trộn cánh guồng, trục ngang, dòng chảy ngang Dung tích bể tính theo công thức sau: m3 Trong đó: Q-Lưu lượng cần xử lý Q = 83,16 m3/h t - thời gian lưu nước bể, chọn t = 30 phút ( qui phạm 10-30 phút) (tham khảo Nguyễn Ngọc Dung, trang 62) Xây dựng ngăn phản ứng(3 buồng phản ứng) Chọn kích thước chiều rộng chiều cao ngăn là: h = b = 2m Tiết diên ngang ngăn: SVTH: Bùi Thế Hiển Trang 23 Đồ án môn học Xử lý nước cấp GVHD: TS Đặng Viết Hùng f = h×b = 2 = m2 Chiều dài bể: m Chọn chiều dài bể 10,5 m Chiều dài ngăn: l = L/3 = 10,5/3 = 3,5 m Các ngăn ngăn cách với vách hướng dòng theo phương thẳng đứng Dung tích ngăn: x x 3,5 = 14 m3 2 4.2.1Tính toán cánh guồng Cấu tạo guồng khuấy gồm trục quay bốn cánh khuấy đặt đối xứng qua trục, toàn đặt theo phương ngang Tổng diện tích cánh lấy 17% diện tích mặt cắt ngang bể (qui phạm: 15-20%) (Nguồn: Sách “Xử lí nước cấp” – Nguyễn Ngọc Dung, trang 62) fc = f x 0,17 = x 0,17 = 0,68 m2 Diện tích cánh là: fc/4 = 0,68 /4 =0,17 m2 Chọn chiều dài cánh là: lcánh = 1,5m Nên chiều rộng cánh là: bcánh = 0,17/1,5 = 0,12 m Các cánh đặt khoảng cách tính từ mép đến tâm trục quay là: R1 = 0,8 m R2 = 0,55m Chọn tốc độ quay guồng khuấy ngăn đầu vòng/phút, ngăn vòng/phút, ngăn cuối vòng/phút Tốc độ chuyển động cánh khuấy so với mặt nước 75% vận tốc thân đầu cánh • Đối với ngăn thứ nhất: n= vòng/phút Bản thứ nhất: R = 0,8m SVTH: Bùi Thế Hiển Trang 24 Đồ án môn học Xử lý nước cấp GVHD: TS Đặng Viết Hùng v1 = 0, 75.vk = 2π R.n.0, 75 × 3,14 × 0,8 × × 0, 75 = = 0,3768 60 60 m/s Bản thứ hai: R = 0,55m v2 = 0, 75.vk = 2π R.n.0, 75 × 3,14 × 0,55 × × 0, 75 = = 0, 259 60 60 m/s Công suất cần thiết để quay cánh khuấy: N = 51.C F ( v13 + v23 ) nên C = 1,25 ( Sách tính toán công trình xử lý phân phối nước cấp-Trịnh Xuân Lai, trang 176) N = 51×1, 25 × 0,823 × (0,37683 + 0, 2593 ) = 3,723 → W Năng lượng tiêu hao cho việc khuấy trộn 1m3 nước: Z= N 3, 723 = = 0, 461 W 8, 08 (W/m3) G = 10 × Z 0, 461 = 10 × = 70, 787 µ 0,0092