công nghệ xử lí nước cấp tính toán thiết kế hệ thống xử lý nước công suất 20000m3ngđ

Khoa Công nghệ Sinh học và Môi trường

CHƯƠNG 1 : MỞ ĐẦU 1

1.1.Giới Thiệu Chung: 1

1.2 Mục Đích Và Yêu Cầu Thiết Kế Xử Lí Nước 1

1.2.1 Mục Đích : 1

1.2.2 Yêu Cầu : 1

1.2.3.CƠ SỞ TÍNH TOÁN: 3

1.2.4 Tổng Quan Về Các Chỉ Tiêu Dùng Nước Và Quá Trình Xử Lý Nước 3

CHƯƠNG 2 : PHƯƠNG PHÁP XỬ LÍ VÀ LỰA CHỌN DCCNXLN 9

2.1.Phương pháp xử lí nước : 9

3.Lựa chọn dây chuyền công nghệ 20

3.1.CHẤT LƯỢNG NƯỚC NGUỒN VÀ SO SÁNH TCVN VÀ TCXD 20

3.2ĐỀ XUẤT DÂY CHUYỀN CÔNG NGHỆ 21

3.2.2 THUYẾT MINH SƠ ĐỒ CÔNG NGHỆ 25

CHƯƠNG 3 : Tính Toán Các Công Trình Đơn Vị 25

1 Lưới chắn rác 25

2.Song chắn rác 26

2.Tính toán ngăn thu, ngăn hút 28

3.XÁC ĐỊNH LIỀU LƯỢNG HÓA CHẤT ĐƯA VÀO 30

BỂ LỌC NHANH 50

BỂ CHỨA NƯỚC SẠCH 58

TÍNH TOÁN KHỬ TRÙNG BẰNG CLO 59

SÂN PHƠI BÙN 60

BỐ TRÍ MẶT BẰNG TRẠM XỬ LÝ NƯỚC CẤP 64

CHƯƠNG 4 : KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 64

1 Kết Luận 65

2.Kiến Nghị : 65

CHƯƠNG 1 : MỞ ĐẦU

1.1.Giới Thiệu Chung:

Nước không thể thiếu đối với cuộc sống của con người và nước đóng vai trò rất quantrọng trong quá trình hình thành cuộc sống trên trái đất Nước tham gia tích cực vàocác phản ứng lý , hóa , sự hình thành và tích lũy chất hữu cơ , là dung môi của rấtnhiều chất và đóng vai trò dẫn đường cho các muối đi vào cơ thể Nước dùng để phụcvụ cho nhiều mục đích khác nhau nhằm tạo ra các sản phẩm phát triển kinh tế , nângcao đời sống vật chất và tinh thần của người dân.

Hệ thống cấp nước đang rất được nhà nước quan tâm , đang có kế hoạch phát triển lâudài và bền vững.

Cùng với quá trỉnh đô thị hóa , kỹ thuật cấp nước ngày càng phát triển do nhu cầudùng nước của người dân ngày càng tăng lên.

1.2 Mục Đích Và Yêu Cầu Thiết Kế Xử Lí Nước1.2.1 Mục Đích :

Để hoàn thành và nắm vững môn học “Xử lý nước cấp“,song song với việc họclý thuyết ở trên lớp ,sinh viên phải thực hiện đồ án “lựa chọn thiết kế dây chuyền côngnghệ”.

Qua việc thiết kế đồ án sinh viên sẽ hiểu được kỹ hơn phần lý thuyết đã học đồng thờibiết vận dụng sáng tao lý thuyết và thực tế sản xuất Đồ án môn học bước đầu giúpcho sinh viên làm quen và tôn trọng các tiêu chuẩn, quy phạm hiện hành của nhà nướctrong thiết kế công trình.giúp sinh viên có kỹ năng và lựa chon dây chuyền công nghệmột cách hợp lý trong việc xử lý nước cấp.

1.2.2 Yêu Cầu :

Công xuất : 20000 m3/ngđ

Độ đục : 45 NPU Độ màu : 20 TCU

Hàm lượng cặn : 200 mg/l PH : 7,25

Độ cứng toàn phần : 2,89mgđl/l Độ cứng tạm thời : 2,76mgđl/l Độ cứng vĩnh cữu : 0,13mgđl/l

Độ kiềm : 2,76mgđl/l O2(KMNO4) : 1,8mg/l Độ dẫn điện : 434µm/cm HCO3- : 168,49mg/l CL¯ : 7,09mg/l SO4²¯ : 6,5mg/l NO2¯ : 0,017mg/l NO3¯ : 3,75mg/l PO4³¯ : 0,08mg/l Ca2+ : 46,13mg/l Mg2+ : 7,15mg/l Fets : 0,2mg/l

Mn2+ : 0,05mg/l NH4+ : 0,02mg/l SIO3²¯ : 1,02mg/l

Coliorm : 4×10²MNP/100ml

Yêu cầu thiết kế trạm xử lý nước cấp theo yêu cầu sau:

- Lựa chọn sơ đồ dây chuyền công nghệ xử lý nước

- Tính toán các công trình trong dây chuyền công nghệ xử lý- Lựa chọn và bố trí mặt bằng trạm xử lý

- Bản vẽ yêu cầu thể hiện :

+ Một bản vẽ A1 thể hiện 2 phương án sơ đồ DCCN

+ Một bản vẽ A1 thể hiện sơ đồ cao trình công nghệ phương án chọn+ Một bản vẽ A1 thể hiện mặt bằng trạm xử lý tỷ lệ 1/200

+ Một bản vẽ A1 thể hiện chi tiết cấu tạo bể lắng , tỷ lệ 1/100 + Một bản vẽ A1 thể hiện chi tiết cấu tạo bể lọc , tỷ lệ 1/100

1.2.3.CƠ SỞ TÍNH TOÁN:

- Dựa vào kết quả phân tích hóa nước mẫu sông mà thấy giáo hướng dẫn

cho để làm số liệu cơ bản cho tính toán.

- Dựa vào các tiêu chuẩn, quy chuẩn Việt Nam đang thực thi để tính toán

cho phù hợp nhất cụ thể như TCXDVN 33:2006 , Quy chuẩn nước cấpcho sinh hoạt và ăn uống QCVN 01:2009/BYT

- Dựa vào các thông tin tham khảo trên mạng internet, sách chuyên ngành

cụ thể như “ Giáo trình Trịnh Xuân Lai ( 2004), Xử lý nước cấp cho sinh

hoạt và công nghiệp, NXB Xây dựng, HN ” ; “ Giáo trình Nguyễn ThịHồng (2003), Xử lý nước cấp, NXB Xây dựng, HN ”

- So sánh ưu nhược điểm của các phương án từ đó phân tích lựa chọn ra

phương án tối ưu nhất đảm bảo hiệu quả kinh tế và kỹ thuật.

1.2.4 Tổng Quan Về Các Chỉ Tiêu Dùng Nước Và Quá Trình Xử Lý Nước 1.2.4.1.Chỉ tiêu vật lý của nước:

môi trường và khí hậu Nhiệt độ có ảnh hưởng trực tiếp đếnquá trình xử lý nước Sự thay đổi của nước phụ thuộc vàotừng loại nguồn nước.Nước mặt dao động từ 4 – 40 độ C.

cơ , các chất keo sắt , nước thải công nghiêp……Thườngnước ao ,hồ có độ màu cao.

muối khoáng hòa tan , các nước thảo công nghiệp chảyvào.Nước có mùi tanh , mùi móc, vị chua , vị đắng…

hữu cơ hay vô cơ không hòa tan hay keo có nguồn gốc khácnhau Nguyên nhân gây ra ô nhiễm nước mặt là do sự tồntại các loại bùn , axit silic…….các loại keo hữu cơ , vi sinhvật , phù du có trong nước Độ đục được đo bằng máy somàu quang học dựa trên cơ sở sự thay đổi cường độ ánhsáng khi đi qua nước mẫu.Đơn vị là NTU.

một đơn vị thể tích nước nguồn qua giấy lọc rồi đem sấykhô ở nhiệt độ 105-110 độ C Hàm lượng cặn là một trongnhững chỉ tiêu cơ bản để chọn biện pháp xử lý đối vớinguồn nước mặt

1.2.4.2 Chỉ tiêu hóa học của nước :

trị PH khác nhau,

 PH <7 nước có tính axit PH>7 nước có tính kiềm

thiết để oxy hóa các hợp chất hữu cơ có trongnước Độ oxy hóa của nước nguồn càng cao thì nước bịnhiễm bẩn và chứa nhiều vi sinh trùng.

 Các hợp chất hữu cơ : Quá trình phân hủy các chất hữucơ tạo ra amomiac , nitric ,nitrat , trong tự nhiên , trongcác chất thài , trong các nguồn phân bón mà con ngườitrực tiếp hay gián tiếp đưa vào nguồn nước.Do đó cáchợp chất này thường được xem là chất chỉ thị để nhậnbiết mức độ nhiễm bẩn của nguồn nước.

hoặc nước thải trong nguồn chủ yếulà NH4 (nước nguy hiểm)

 Nước chứa chủ yếu NO2 thì nước đãbị ô nhiễm trong thời gian dàihơn(nước ít nguy hiểm hơn)

hóa đã kết thúc(nước ít nguy hiểm)

bẩn bởi rác và hợp chất hữu cơ trong quá trình phânhủy , giải phóng ion PO4³¯ có thể tồn tại dưới dạngHPO4³¯ ,H3PO4³¯,PO4³¯

 Hàm Lượng Sắt: Sắt tồn tại dạng sắt 2 và Sắt 3

trong nước nguồn ở dạng mangan (II), nhưng vớihàm lượng nhỏ hơn sắt rất nhiều Tuy vậy với hàmlượng mangan > 0,05 mg/l đã gây ra các tác hại choviệc sử dụng và vận chuyển nước như sắt Côngnghệ khử mangan thường kết hợp với khử sắt trongnước.

thâm nhập vào nước qua sự hòa tan các muốikhoáng hoặc bọ ảnh hưởng từ quá trình nhiễm mặncác tầng chứa nước ngầm hay ở đoạn sông gầnbiển Việc dùng nước có hàm lượng clorua cao cóthể gây ra mắc bệnh về thận Ngoài ra, nước chứanhiều clorua có tính xâm thực đối với bê tông.

1.2.5.Quá Trình Xử Lí Nước

Trong quá trình xử lí nước cấp , cần phải thực hiện các bước sau:

 Biện pháp cơ học : dùng trong các công trình làm sạch như: songchắn rác , lưới chắn rác, bể lắng , bể lọc

 Biện pháp hóa học : dùng hóa chất vào nước để xử lí nước như :dùng phèn làm chất keo tụ , dùng vôi kiềm hóa nước , cho clovào để khử trùng

 Biện pháp lí học : dùng các tia vật lí để khử trùng nước như tia tửngoại , sóng siêu âm

Trên thực tế để xử lí nguồn nước nào đó đạt hiệu quả kinh tế cao thì phảikết hợp cả ba phương pháp trên.

1.2.5.1 Hồ chứa và lắng sơ bộ

Chức năng của hồ chứa và lắng sơ bộ nước mặt là tạo điều kiện thuậnlợi cho khả năng tự làm sạch : lắng bớt cặng lơ lửng , giảm lượng vitrùng do tác động của điều kiện môi trường , thực hiện các phản ứng oxyhóa do tác dụng của oxy hòa tan trong nước , và điều hòa lưu lượng giữadòng chảy từ nguồn vào và lưu lượng tiêu thụ do trạm bơm nước mặtbơm.

1.2.5.2 Song chắn rác và lưới chắn

Được đặt ở cửa dẫn nước vào công trình thu làm nhiệm vụ loại trừ vậtnổi , vật trôi lơ lửng trong dòng nước để bảo vệ các thiết bị và nâng caohiệu quả lảm sạch của công trình xử lí.

1.2.5.3 Quá trình làm thoáng

Hòa tan oxy từ không khí vào nước để oxy hóa sắt , mangan có hóa trị(ÌÌ) thành sắt (ÌÌÌ) và thành mangan(ÌV) tạo thành các hợp chất Fe(OH)3, Mn(OH)4 kết tủa để lắng và khói nước bắng quá trình lắng , lọc Ngoài ra quá trình làm thoáng còn làm tăng hàm lượng oxy hóa hòa tantrong nước để thực hiện dễ dàng các quá trình oxy hóa chất hữu cơ trongquá trình khử mùi , màu của nước

Có hai phương pháp làm thoáng:

thành màng mỏng trong không khí ở các dàn làm thoáng tự nhiênhay trong các thùng kín rồi thổi không khí vào thùng như cácgiàn làm thoáng cưỡng bức.

thành các bọt nhỏ theo dàn phân phối đặt ở đáy bể chứa nước ,các bọt khí nổi lên , nước được làm thoáng.

đầu tiên.

1.2.5.4.Clo hóa sơ bộ

Là quá trình cho clo vào nước trong giai đoạn trước khi nước đi vàobể lắng và bể lọc , tác dụng của quá trình này là:

 Kéo dài thời gian tiếp xúc để tiệt trùng khi nguồn nước bị ônhiễm.

hóa mangan hòa tan để tạo thành các kết tủa tương ứng.

 Trung hòa amoniac thành cloramin có tính chất tiệt trùng kéodài.

Ngoài ra clo hóa sơ bộ còn có tác dụng ngăn chặn sự phát triểnrong rêu trong bể phản ứng tạo bông cặn và bể lắng

Quá trình khuấy trộn hóa chất

Mục đích là tạo ra điều kiện phân tán nhanh và đều hóa chất vào toàn bộkhối lượng nước cần xử lí vì phản ứng thủy phân tạo nhân keo tụ diễn ra rất

nhanh ,nếu không trộn đều và trộn kéo dài thì sẽ không tạo ra được các nhân keo tụ đủ, chắc ,và đều trong thể tích nước , hiệu quả lắng sẽ kém và tiêu tốn hóa chất nhiềuhơn.

Bảng số liệu :Chất lượng nước cấp sinh hoạt theo 01:2009 BYT

TTTên chỉ tiêuĐơn vị tínhGiới hạn tối đa

CHƯƠNG 2 : PHƯƠNG PHÁP XỬ LÍ VÀ LỰA CHỌN DCCNXLN

Lắng nước là giai đoạn là sạch sơ bộ trước khi đưa nươc vào bể lọc để hoànthành quá trình làm trong nước Quá trình lắng xảy ra rất phức tạp, có thể tóm tắt là:

 Lắng ở trạng thái động ( nước luôn chuyển động)

Trường hợp lắng nước có dùng chất keo tụ, quỹ đạo chuyển động của cac hạtcặn là những đường cong có bán kính cong nhỏ hơn so với trường hợp lắng khôngdùng chất keo tụ Càng xa điểm xuất phát, kích thước hạt càng tăng lên do quá trình

va chạm, kết dính Do đó tốc độ lắng cũng tăng lên So với lắng không keo tụ, lắng cókeo tụ có hiệu quả lắng co hơn nhiều.

 Bể lắng ngang

Là loại nước chuyển động theo chiều ngang

Có kích thước hình chữ nhật, làm bằng bê tông cốt thép.Sử dụng khi công suất lớn hơn 300m3/ngàyđêm.

Cấu tạo bể lắng ngang: bộ phận phân phối nước vào bể; vùng lắng cặn; hệthống thu nước đã lắng; hệ thống thu nước xã cặn.

Có 2 loại bể lắng ngang: bể lắng ngang thu nước ở cuối và bể lắng ngang thunước đều trên bề mặt.

Khi sử dụng nước có dùng chất keo tụ, tức là trong nước có các hạt cặn kếtdính, thì ngoài các hạt cặn có tốc độ rơi bân đầu lớn hơn tốc độ rơi của dòng nướclắng xuống được, còn các hạt cặn khác cũng lắng xuống được.

Nguyên nhân là do quá trình các hạt cặn có tốc độ rơi nhỏ hơn tốc độ dòngnước bị đẩy lên trên, chúng đã kết dính lại với nhau và tăng dần kích thước, cho đếnkhi có tốc độ rơi lớn hơn tốc độ chuyển động của dòng nước sẽ rơi xuống Như vậylắng keo tụ trong bể lắng đứng có hiệu quả lắng cao hơn nhiều so với lắng tự nhiên.

 Bể lắng trong có lớp cặn lơ lửng

Nước cần xử lí sau khi đã trộn đều với chất phản ứng ở bể trộn ( không qua bểphản ứng) đi theo đường ống dẫn nước vào, qua hệ thống phân phối với tốc độ thíchhợp vào ngăn lắng

Khi đi qua lớp cặn ở trạng thái lơ lửng, các hạt cặn tự nhiên có trong nước sẽva chạm và kết dính với các hạt cặn lơ lửng và được giữ lại Kết quả nước được làmtrong.

Thông thường ở lắng trong, tầng cặn lơ lửng gồm 2 ngăn: ngăn lắng và ngănchứa nén cặn Lớp nước ở phía trên tầng cặn lơ lửng gọi là tầng bảo vệ Nếu không cótầng bảo vệ, lớp cặn lơ lửng sẽ bị cuốn theo dòng nước qua máng tràn làm giảm hiệuquả lắng cặn

Mặc khác để bể lắng trong làm việc được tốt, nước đưa vào bể phải có lưulượng và nhiệt độ ổn định

Ngoài ra nước trước khi đưa vào bể lắng trong phải qua ngăn tách khí Nếukhông trong quá trình chuyển động từ dưới lên trên, các bọt khí sẽ kéo theo các hạtcặn tràn vào máng thu nước trong làm giảm chất lượng nước sau lắng.

Bể lắng trong có ưu điểm là không cần xây dựng bể phản ứng, bởi vì quá trìnhphản ứng và tạo bông kết tủa xảy ra trong điều kiện keo tụ tiếp xúc, ngay trong lớpcặn lơ lửng của bể lắng

Hiệu quả xử lý cao hơn các bể lắng khác và tốn diện tích xây dựng hơn.Nhưng bể lắng trong có kết cấu phức tạp, chế độ quản lí chặc chẽ, đòi hỏi công trìnhlàm việc liên tục suốt ngày đêm và rất nhạy cảm với dao động lưu lượng và nhiệt độcủa nước.

Bể lắng trong chỉ sử dụng cho các trạm xử lý có công suất đến 3000m3/ngàyđêm

 Bể lắng li tâm

Nước cần xử lí theo ống trung tâm vào giữa ngăn phân phối , rồi được phânphối vào vùng lắng Trong vùng lắng nước chuyển động chậm dần từ tâm bể ra ngoài.Ở đây cặn được lắng xuống đáy, nước trong thì được thu vào máng vòng và theođường ống sang bể lọc.

Bể lắng li tâm có dạng hình tròn, đường kính có thể tư 5m trở lên Bể lắng litâm thường được sử dụng sơ lắng các nguồn nước có hàm lượng cặn cao ( lớn hơn

2000mg/l) với công suất lớn hơn howcj bằng 30.000 m3/ngàyđêm và có hoặc khôngdùng chất keo tụ.

Bể lắng li tâm là loại trung gian giữ bể lắng ngang và bể lắng đứng Nước từvùng lắng chuyển động từ trong ra ngoài và từ dưới lên trên So với một số kiểu bểlắng khác, bể lắng li tâm có một số ưu điểm sau: nhờ có thiết bị gạt bùn, nên đáy bể cóđộ dốc nhỏ hơn so với bể lắng đứng ( 5 ÷ 8%), do đó chiều cao công tác bể nhỏ (1,5 ÷3,5 m) nên thích hợp xây dựng ở những khu vực có mực nước ngầm cao.

Bể vừa làm việc vừa xả cặn liên tục nên khi xả cặn bể vẫn làm việc bìnhthường Nhưng bể lắng li tâm có kết quả lắng cặn kém hơn so với các bể lắng khác dobể có đường kính lớn, tốc độ dòng nước chuyển động chậm dần từ trong ra ngoài, ởvùng trong do tốc độ lớn, cặn khó lắng đôi khi xuất hiện chuyển động khối.

Mặc khác nước trong chỉ có thể thu vào bằng hệ thống máng vong xung quanhbể nên thu nước khó đều Ngoài ra hệ thống gạt bùn cấu tạo phức tạp và làm việctrong điều kiện ẩm ướt nên chống bị hư hỏng.

2.2.2 Phương pháp lọc :

cuối cùng để làm trong nước triệt để Hàm lượng cặn còntrong nước sau khi qua lọc phải đạt tiêu chuẩn cho phép(nhò hơn hoặc bằng 3mg/l)

 Phân loại bể lọc

 Theo đặc điểm vật liệu lọc chia ra:Vật liệu lọc dạng hạt

Lưới lọcMàng lọc

Bể lọc chậm: có tốc độ lọc 1-0.5m/hBể lọc nhanh: vận tốc lọc 2-15m/hBể lọc cực nhanh: vận tốc lọc >25 m/h

Bể lọc trọng lực: hở, không ápBể lọc có áp lực: lọc kín

 Theo độ lớn của hạt vật liệu lọc chia ra:Bể lọc hạt bé : d<0,4mm

Bể lọc hạt trung bình : d<0,4-0,8mm Các loại bể lọc

 Bể lọc chậm

Nước từ máng phân phối di vào bể qua lớp cát lọc vận tốc rất nhỏ ( 0.1 - 0.5 m/h) Lớp cát lọc được đỏ trên lớp sỏi đỡ, dưới lớp sỏi đỡ là hệ thống thu nước đã lọcđưa sang bể chứa.

Bể lọc chậm có dạng hình chữ nhật hoặc vuông, bề rộng mỗi ngăn của bểkhông được lớn hơn 6m và bề dày không lớn hơn 60m.

Số bể lọc không được ít hơn 2

Bể lọc chậm có thể xây bằng gạch hoặc làm bằng bê tông cốt thép Đáy bểthường có độ đốc 5% về phía xả đáy.

Trước khi cho bể vào làm việc phải đưa nước vào bể qua ống thu nước ở phíadưới và dân dần lên, nhầm dồn hết không khí ra khỏi lớp cát lọc Khi mực nước dânglên trên mặt lớp cát lọc từ 20 ÷ 30 cm thìu ngừng lại và mở van cho nước nguồn vàobể đến ngang cao độ thiết kế

Mở van điều chỉnh tốc độ lọc và điều chỉnh cho bể lọc làm việc đúng tốc độtính toán Trong quá trình làm việc, tổn thất qua bể lọc tăng dần lên, hàng ngày phảiđiều chỉnh van thu nước một vài lần để đảm bảo tốc độ lọc ổn định Khi tổn thất áplực đạt đến trị số giới hạn ( 1÷2m) thì ngừng vận hành để rửa lọc.

 Bể lọc nhanh

Theo nguyên tắc cấu tạo và hoạt động, bể lọc nhanh bbao gồm bể lọc một chiềuvà bể lọ 2 chiều Trong bể lọc một chiều gồm 1 lớp vật liệu lọc hoặc hai hay nhiều lớpvật liệu lọc

Khi lọc: nước được được dẫn từ bể lắng sang, qua máng phân phối vào bể lọc,qua lớp vật liệu ọc, lớp sỏi đỡ vào hệ thống thu nước trong và được đưa vào bể chứanước sạch.

Khi rửa: Nước rửa do bơm hoặc đài nước cung cấp, qua hệ thống phân phốinước rửa lọc, qua lớp sỏi đỡ , lớp vật liệu lọc và kéo theo cặn bẩn tràn vào máng thunước rửa, thu về máng tập trung, rồi được xả ra ngoaig theo mương thoát nước.

Sau khi rửa, nước được đưa vào bể đến mực nước thiết kế, rồi cho bể làm việc.Do cát mới rửa chưa được sắp xếp lại, độ rỗng lớn, nên chất lượng nước lọc ngay saukhi rửa chưa đảm bảo, phải xả lọc đầu, không đưa ngay vào bể chứa

Hiệu quả làm việc của bể lọc phụ thuộc vào chu kì công tác của bể lọc, tức làphụ thuộc vào khoảng thời gian giữa 2 lần rửa bể Chu kì công tác của bể lọc dài hayngắn phụ thuộc vào bể chứa Thời gian xả nước lọc đàu quy định là 10 phút

 Bể lọc nhanh 2 lớp

Bể lọc nhanh 2 lớp, có nguyên tắc làm việc, cấu tạo và tính toán hoàn toàngiống bể lọc nhanh phổ thông Bể này chỉ khác bể lọc nhanh phổ thông là có 2 lớp vậtliệu lọc: lớp phía dưới là cát thạch anh, lớp phía trên là lớp than Angtraxit.

Nhờ có lớp vật liệu lọc phía trên có cỡ hạt lớn hơn nên độ rỗng lớn hơn Do đósức chứa cặn bẩn của bể lắng lên từ 2 ÷ 2,5 lần so với bể lọc nhanh phổ thông Vì vậycó thể tăng tốc độ lọc của bể và kéo dài chu kì làm việc của bể.

Tuy nhiên khi rửa bể lọc 2 lớp vật liệu lọc thì cát và than rất dễ xáo trộn lẫnnhau Do đó chỉ dùng biện pháp rửa nước thuần túy để rửa bể lọc nhanh 2 lớp vật liệulọc

Tạo ra các nhân tố có khả năng kết dính làm bẩn nước ở dạng hòa tan hay lơlửng tạo thành các bông cặn có khả nắng lắng được trong các bể lắng hay kết dính trênbề mặt của lớp vật liệu lọc với tốc độ nhanh và đạt hiệu quả kinh tế cao.

Áp dụng :người ta cho vào nước các chất phản ứng thích hợp như : phèn nhômAl2(SO4)3; phốn sắt FeSO4 hoặc FeCl3 Các loại phèn này được đưa vào nước dướidạng dung dịch hoà tan.

2.2.4.Phương pháp flo hóa : Khi cấp nước sinh hoạt và ăn uống

có hàm lượng flo > 0,5mg/l thì cần phải thêm flo vào nước Để flo hóa dùng các hóachất như sau :silic florua ,natri ,flo natri ,,,,,,.

2.2.5.Phương pháp khử trùng nước:

Là khâu quan trọng trong quá trình xử lí nước cấp sinh hoạt và ăn uống Saucác quá trình xử lí , nhất là sau quá trình lọc thì phần lớn các vi trùng đã bị giữ lại ,song để tiêu diệt hoàn toàn các vi trùng gây bệnh thì phải tiến hành khử trùng nước.

Các quá trình khử trùng:

Clo là một chất oxi hóa mạnh ở bất cứ dạng nào Khi Clo tác dụng với nước tạothành axit hypoclorit (HOCl) có tác dụng diệt trùng mạnh Khi cho Clo vào nước, chấtdiệt trùng sẽ khuếch tán xuyên qua vỏ tế bào vi sinh vaatjvaf gây phản ứng với menbên trong của tế bào, làm phá hoại quá trình trao đổi chất dẫn đến vi sinh vật bị tiêudiệt.

Khi cho Clo vào nước, phản ứng diễn ra như sau:

Hoặc có thể ở dạng phương trình phân li:

-Khi sử dụng Clorua vôi, phản ứng diễn ra nư sau:

-pH của nước cang cao, hiệu quả khử trùng bằng Clo cang giảm.

Khi khử trùng bằng Clo, mà trong nước có chứa pheenol, để ngăn chặn mùiClophenol, phải đặt thiết bị để cho khí amoniac vào nước Amoniac phải được bảoquản trong bình hoặc thùng đặt tại kho tiêu thụ

Thiết bị amoniac hóa được bố trí trong buồng riêng, cách li với buồng định liềulượng Clo và phải được trang bị cơ gới hóa để di chuyển các bình và thùng.

Ôzôn là 1 chất khí có màu ánh tím ít hòa tan trong nước và rất độc hại đối vớicon người Ở trong nước, ôzôn phân hủy rất nhanh thành ỗi phân tử và nguyên tử.Ôzôn có tính hoạt hóa mạnh hơm Clo, nên khả năng diệt trùng mạnh hơn Clo rất nhiềulần.

Lượng ozon cần thiết cho vào nước không lớn Thời gian tiếp xúc rất ngắn (5phút), không gây mùi khó chịu cho nước kể cả khi trong nước có phenol.

 Khử trùng nước bằng tia tử ngoại

Tia tử ngoại hay còn gọi là tia cực tím, là các tia có bước sóng ngắn có tácdụng diệt trùng rất mạnh.

Dùng các đèn bức xạ tử ngoại, đặt trong dòng chảy của nước Các tia cực tímphát ra sẽ tác dụng lên các phân tử protit của tế bào vi sinh vật, phá vỡ cấu trúc và mấtkhả năng trao đỏi chất, vì thế chúng bị tiêu diệt Hiệu quả khử trùng chit đạt được triệtđể khi trong nước không co các chất hữu cơ và cặn lơ lửng.

Tuy nhiên, nhóm vi khuẩn này chiếm tỉ lệ rất nhỏ Phương pháp đung sôi nướctuy đơn giản, nhưng tốn nhiên liệu và cồng kềnh, nên chỉ dùng trong quy mô gianđình.

Ion bac thể tiêu diệt phần lớn vi trùng có trong nước Với hàm lượng 2-10ion g/l đã có tác dụng diệt trùng Tuy nhiên, hạn chế của phương pháp này là : nếu trongnước có độ màu cao, có chất hữu cơ, có nhiều loại muối … thì ion bạc không phát huyđược khả năng diệt trùng.

2.2.6 Tính ổn định của nước:

Là quá trình khử tính xâm thực của nước đồng thời cấy lên mặt trong thành ốplớp màng bảo vệ để cách ly không cho nước tiếp xúc trực tiếp với vật liệu làm ống Tác dụng của lớp màng bảo vệ này là để chống gỉ cho ống thép và các phụ tùng trênđưởng ống Hóa chất thường dùng để ổn định nước là :natri , soda ,vôi , silicat…

2.2.7 Làm mềm nước

Là phương pháp hóa học :

Nước có độ cứng cao thường gây nên nhiều tác hại cho người sử dụng làm lãngphí xà phòng và các chất tẩy, tạo ra cặn kết bám bên trong đường ống, thiết bị côngnghiệp làm giảm khả năng hoạt động và tuổi thọ của chúng.

Làm mềm nước thực chất là quá trình xử lý giảm hàm lượng canxi và magie nhằm hạđộ cứng của nước xuống đến mức cho phép.

Các phương pháp làm mềm nước phổ biến:

Mg(HCO3)2 -> MgCO3 + CO2 + H2OKhi tiếp tục tăng nhiệt độ thì MgCO3 bị thủy phân:

Như vậy khi đun nóng nước, độ cứng ccbonat sẽ giảm đi đáng kể Nếu kết hợpxử lý hóa chất với đun nóng, bông cặn tạo ra có kích thước lớn và lắng nhanh dođộ nhớt của nước giảm, đồng thời giảm được lượng hóa chất cần sử dụng.

Làm mềm nước bằng đun nóng thường chỉ áp dụng cho các hệ thống cấp nướcnóng công nghiệp như nước nồi hơi vì kết hợp sử dụng nhiệt lượng nhiệt dư củanồi hơi Các công trình làm mềm bao gồm: pha chế, và định lượng hóa chất, thiếtbị đung nống nước, bể lắng và bể lọc.

 Phương pháp hóa học:

Phương pháp khử độ cứng cacbonat bằng vôi, được áp dụng khi cần phảigiảm cả độ cứng và độ kiềm của nước.

Khi cho vôi vào nước, các phản ứng xảy ra theo trình tự sau:

Để kiểm tra hiệu quả của trình làm mềm bằng vôi, chỉ cần xác định giátrị pH sau khi pha vôi vào nước Phản ứng sẽ diễn ra triệt để khi đã đạtđến sự cân bằng bão hòa CaCO3 và Mg(OH)2 trong nước Tương ứngvới trạng thái bão hòa đó, độ ổn định của nước phải được thể hiện ở mộtgiá trị pHo nào đó Tại trạng thái bão hòa tự nhiên ứng với pHs của

nước, tốc độ phản ứng lắng cặn diễn ra rất chậm Để tăng tốc độ lên, cầnphải có một lượng dư ion OH biểu thị bằng giá trị pH Như vậy giá trịpHo sẽ có được biểu thị bằng công thức:

Trong đó

pHo: độ pH bão hòa của nước ở cuối quá trình làm mềm

pHs: có thể xác định bằng phương pháp Langlier để đánh giá độ ổn địnhcủa nước

Phương Pháp trao đổi ion

 Khi tổng hàm lượng các ion Mg2+ và Ca2+ lớn hơn tổng hàm lượng cácion HCO3- và CO32+ nếu sử dụng vôi được đọ cứng magie, nhưng độcứng toàn phần không giảm Để khắc phục điều này, cho thêm sođa vàonước các phản ứng sẽ là:

 Và

Như vậy ion CO32- của sođa đã thay thế ion của các axit mạnh tạo raCaCO3 kết tủa.

 Phương PhápHấp phụ:

Hấp phụ là quá trình tập trung chất lên bề mặt phân chia pha và gọi la hấp phụbề mặt Khi phân tử các chất bị hấp phụ đi sâu và trong lòng chất hấp phụ, người tagọi quá trình này là sự hấp phụ

Trong quá trình hấp phụ có tỏa ra một nhiệt lượng gọi là nhiệp hấp phụ Bề mặtcàng lớn tức lòa độ xốp chất hấp phụ càng cao thì nhiệt hấp phụ tỏa ra cang lớn.

Bản chất của quá trình hấp phụ: hấp phụ các chất hòa tan là kết quả của sựchuyển phân tử của những chất có từ nước vào bề mặt chất hấp phụ dưới tác dụng củatrường bề mặt Trường lực bề mặt gồm có:

+ Hydrat hóa các phân tử chất tan, tức là tac dụng tương hỗ giữa cácphân tử chất rắn hòa tan với những phân tử nước.

+ Tác dụng tương hỗ giữa các phân tử chất rắn bị hấp phụ thì đầu tiên sẽloại được các phân tử trên bề mặt chất rắn.

Các phương pháp hấp phụ: Hấp phụ vật lí

 Hấp phụ hóa học3.Lựa chọn dây chuyền công nghệ

3.1.CHẤT LƯỢNG NƯỚC NGUỒN VÀ SO SÁNH TCVN VÀ TCXD

Nguồn nước: Nước mặt

Đánhgiá

- So sánh các chỉ tiêu với tiêu chuẩn chất lượng nước cấp cho ăn uống và sinh

hoạt(QCVN 02:2009/BYT), ta thấy các chỉ tiêu như hàm lượng cặn, độ đục, độmàu, và hàm lượng vi sinh vật ( Coliform ) cần được xử lý.

- Hàm lượng cặn và độ màu lớn hơn chỉ tiêu chất lượng nước cấp cho sinh hoạt

nên phải làm trong nước và khử trùng (sử dụng keo tụ bằng phèn và khử trùngbăng clo)

- Có thể dùng phèn nhôm Al2(SO4)3 để keo tụ các cặn lơ lửng vì khi sử dụngphèn sắt phản ứng trong nước sinh ra khí HCl là khí độc, khó khăn cho côngtác hòa trộn và quản lý, yêu cầu kỹ thuật chô công tác hòa trộn phèn cao Phènsắt II (FeSO4) gây khó khăn và tốn kém trong quản lý vì phải kiềm hóa nước đểđưa pH >8 mới đảm bảo điều kiện oxy hóa sắt hóa trị II thành hóa trị III bằngoxy của không khí Phèn FeCl3 khi cho vào nước tạo ra Fe(OH)2 chỉ keo tụ khipH>9-9.5, trong khi đó Fe(OH)3 keo tụ ở pH>3,5 vì thế lại phải tiếp tục oxyhóa sắt hóa trị II thành sắt hóa trị III → tốn kém Còn việc sử dụng phèn nhômAl2(SO4)3 hiệu quả keo tụ cao ở ngưỡng pH rộng từ 5,5 -7,5 Giá thành sản suấtphèn nhôm rẻ hơn phèn sắt.

- Hàm lượng sắt nhỏ hàm lượng cặn rất lớn nên sơ đồ công nghệ phải lựa chọn

đảm bảo yêu cầu loại bỏ cặn là chủ yếu ngoài ra còn loại bỏ sắt và một số chitiết khác.

- Trong quá trình xử lý hàm lượng cặn và độ đục của xử lý nước mặt sẽ xử lý

được hàm lường Fe2+ có trong nguồn nước.

- Vi để tiêu diệt hết vi khuẩn gây bệnh và khử trùng đường ống ta phải có khâu

khử trùng bằng Clo.

Như vậy : Sơ đồ công nghệ xử lý nước được lựa chọn cần phải đảm bảo

yêu cầu xử lý hàm lượng cặn , độ màu, độ đục và khử trùng.

3.2ĐỀ XUẤT DÂY CHUYỀN CÔNG NGHỆ

Căn cứ vào chất lượng nước nguồn, có thể đưa ra 2 phương án lựa chọn sơ đồ dâychuyền công nghệ cho việc thiết kế trạm xử lý nước như sau:

PHƯƠNG ÁN 1:

Trạm bơmcấp 1

Phèn, vôi

CLO

PHƯƠNG ÁN 2:

Nguồn tiếpnhận

Bể chứa nước sạchTrạm bơm cấp

Bể trộnđứng

Bể phản ứng cóvách ngăn

Bể lắng li tâmPhèn

, vôi

Bể lọcnhanh

Trạm bơm cấp 2Clo

Phân tích ưu nhược điểm: 2 phương án

Phương án 1Phương án 2

Bể phản ứng có lớp cặn lơ lửng:được chia thành nhiều ngăn

dọc, đáy có tiết diện hình phễuvới các vách ngăn ngang, nhằmmục đích tạo dòng nước đi lênđều, để giữ cho lớp cặn lơ lửngđược ổn định

- cấu tạo đơn giản, không cầnmáy móc cơ khí, không tốnchiều cao xây dựng

Bể lắng ngang

-Được sử dụng trong các trạmxử lí có công suất >3000m3/ngày đêm đối với trường hợpxử lí nước có dùng phèn

-Bể lắng ngang thu nước đềutrên bề mặt thường kết hợp vớibể phản ứng có lớp cặn lơ lửng.

Bể phản ứng vách ngăn

Nguyên lí cấu tạo cơ bản của bể là dùngcác vách ngăn để tạo ra sự đổi chiều liêntục của dòng nước Bể có ưu điểm là đơngiản trong xây dựng và quản lí vận hành

Bể lắng ly tâm

-Bể lắng dùng lực ly tâm tác dụng lên hạtcặn, tốc độ chuyển động của các hạt cặntheo hướng từ tâm quay ra ngoài sẽ lớnhơn rất nhiều so với vận tốc lắng tự do củahạt cặn trong khối nước tĩnh, do đó các hạtcặn có thể tách ra khỏi nước bằng các thiếtbị ly tâm hay xiclon thủy lực.

-có hiệu quả lắng cao Nhược

-Bể phản ứng vách ngăn

khối lượng xây dựng lớn do có nhiều váchngăn và bể phải có đủ chiều cao để thoảmãn tổn thất áp lực trong toàn bể.

-Bể lắng ly tâm

cấu tạo phức tạp, quản lý khó khăn

=> Trên cơ sở so sánh trên ta chọn sơ đồ công nghệ dùng bể phản ứng có lớp cặnlơ lửng và bể lắng ngang để đơn giản trong quá trình vận hành nhưng hiệu quả xửlý của 2 công nghệ tương đương nhau Vì vậy chọn phương án 1.

3.2.2 THUYẾT MINH SƠ ĐỒ CÔNG NGHỆ

- Nước được bơm lên trạm bơm cấp 1, đi qua song chắn rác để cản lại nhữngvật trôi nổi trong nước Sau đó nước được bơm lên bể trộn đứng.

- Tại bể trộn nước sẽ tiếp xúc với hóa chất phèn để tạo kết tủa Nhờ có bể trộnmà hóa chất được phân phối nhanh và đều trong nước, nhằm đạt hiệu quả xử lý caonhất.

- Sau khi nước được tạo bông cặn ở bể trộn sẽ được dẫn đến bể phản ứng Tạiđây các bông cặn tạo thành các bông cặn lớn hơn Sau đó các bông cặn sẽ được lắngở bể lắng ngang

- Tiếp theo nước được đưa vào bể lọc nhanh Những hạt cặn còn sót lại sau quátrình lắng sẽ được giữ lại trong lớp vật liệu lọc, còn nước sẽ được đưa sang các côngtrình xử lý tiếp theo.

- Nước rửa lọc được đưa vào bể lắng nước rửa lọc, tại đây các cặn lắng đượclắng và đưa sang bể nén bùn, phần nước được đưa vào hệ thống thoát nước chungcủa khu vực.

- Nước sau khi làm sạch cặn lắng thì được khử trùng bằng clo để làm tiêu diệtvi khuẩn và vi trùng trước khi đưa vào sử dụng.

- Sau khi khử trùng nước được đưa vào bể chứa Sau đó nước được cung cấp ramạng lưới sử dụng nước qua trạm bơm cấp 2 để đáp ứng nhu cầu của người dân.

CHƯƠNG 3 : Tính Toán Các Công Trình Đơn Vị

Trạm bơm cấp 1:

1.Lưới chắn rác

Đầu họng thu đặt lưới chắn rác để loại trừ vật nổi có kích thước lớn , cóđường kính từ 1-2mm , mắt lưới 5mm x 5mm

Diện tích lưới chắn rác được tính theo công thức :

Q : lưu lượng tính toán (m³/s) , với công suất là 20000m³/ngđ = 0,23 m³/s

: vận tốc nước chảy qua lưới chắn rác :0,2-0,4 m/s (theo TCXD 33-2006) Ta chọn V = 0,4 m/s

: hệ số co hẹp của dây thép , được tính theo công thức :

Với a : kích thước mắt lưới = 5mm

C : đường kính dây thép đan lưới = 1,5 mm

n: Số lượng cửa đặt lưới chắn rác , ta chọn n =2 dựa vào ngăn thu nước ,mỗi ngăn bố trí 1 song chắn rác và 1 lưới chắn rác.

Vậy diện tích lưới chắn rác :

Gọi H là chiều cao , B là chiều rộng : B x H , chọn B = 0,9 , H =0,9Bề dày của lưới chắn rác là : 100mm

Lưới chắn rác được đặt trước cửa thu nước vào và ngăn hút.

2.Song chắn ráca Song chắn rác

Song chắn rác được đặt ở đầu bể , bao gồm các thanh thép có tiết diện trònđường kính d = 10mm đặt song song nhau tại cửa thu nước của bể thu, cách nhau mộtkhoảng a= 40 - 50 mm, chọn 40mm Song chắn rác được nâng lên hạ xuống nhờ ròngrọc máy Hai bên song có thanh trượt để thuận tiện cho quản lý và sử dụng

Hình dạng song chắn rác cần phù hợp với hình dạng cửa thu nước Hình dạngcủa song chắn rác có thể là hình chữ nhật, hình vuông hoặc hình tròn.

Diện tích công tác của song chắn rác được xác định theo công thức:(TCVN33-2006)

+ Q: lưu lượng tính toán của công trình (m3/s) Q=0.23 (m3/s)+ v: vận tốc nước chảy qua song chắn (m/s)

Theo TCVN 33-06 vận tốc này nên lấy trong khoảng 0.2÷0.4 m/s Khi sôngnước đục và thu nước dùng ống tự chảy nên chọn vận tốc này nhỏ Chọn v =0.4m/s

+ K1: Hệ số co hẹp do các thanh thép, tính theo công thức: ada

+ a: Khoảng cách giữa các thanh thép chọn a = 40mm+ d: Đường kính thanh thép Chọn d= 10

+ K2: Hệ số co hẹp do rác bám vào song Thường lấy K2 = 1.25

+ K3: Hệ số kể đến ảnh hưởng hình dạng của thanh thép, tiết diện tròn lấy K3 =1.1; tiết diện hcn lấy K3 = 1.25

+ n: số cửa thu nước n = 2

1    

b Tổn thất cục bộ trong song chắn rác

- β: Hệ số hình dạng β = 1,25

- k : Hệ số dự trữ, k = 3

gv

2.Tính toán ngăn thu, ngăn hút

Trong ngăn thu bố trí song chắn rác, thang lên xuống, thiết bị tẩy rửa

Trong ngăn hút bố trí lưới chắn rác, ống hút của máy bơm cấp 1, thang lên xuống,thiết bị tẩy rửa.

a Tính toán ngăn thu.

Chiều rộng ngăn thu xác định theo công thức: Bt = B + 2.e (m)

Trong đó:

B : chiều rộng song chắn rác, B = 0,54 m.

e : khoảng cách từ mép song đến tường bể thu, lấy e = 0.1 m.=> Bt = 0,54 + 2x0,15 = 0.84 (m) => Chọn Bt = 1 (m)Chọn chiều dài bể thu Lt= 2.5m.

Đơnvị

Tiêu chuẩn: Dh = 300÷800; vh = 0.8÷1.5 m/s (TCXD 33-2006)Chọn Dh = 550mm, ống thép tương ứng ta có:

Bảng các kích thước thiết kế ngăn thu – ngăn hút

Ngăn thuNgăn hút

3.XÁC ĐỊNH LIỀU LƯỢNG HÓA CHẤT ĐƯA VÀO.1.Liều lượng phèn keo tụ.

Do nước vừa có độ đục vừa có độ màu nên theo Bộ xây dựng (2006)TCXDVN 33:2006 tính toàn liều lượng phèn thêm vào theo các phương ándưới đây.

2 Tính lưu lượng phèn nhôm để xử lý độ màu:

- Loại phèn sử dụng là phèn nhôm Al2(SO4)3 khô Đưa phèn vào để xử lý độmàu:

Liều lượng phèn để xử lý độ màu của nước đươc xác định theo độ màu M:

Trong đó: Lp : là hàm lượng phèn tính theo sản phẩm không chứa nước (mg/l)

M : là độ màu của nguồn nước tính theo thang độ màu Pt- Co

3 Liều lượng phèn để xử lý hàm lượng cặn là:

TCVN 33- 2006 ta được LP2= (3040) ta lấy Lp= 35 mg/l

So sánh 2 giá trị theo hai cách xác định trên, chọn giá trị lớn hơn nên Lp=LP2= 35 mg/l

 Tính toán bệ trộn phèn, bể tiêu thụ phènTính toán dựa trên các thông số sau:

- Q = 20000( m³/ngđ) = 0.23 (m³/s)

Bể hòa trộn được xây dựng bằng bê tông cốt thép , bể phải được thiết kế vớitường đáy nghiêng một góc 45º so với mặt phẳng nằm ngang.

Quá trình hòa tan phèn kéo dài từ 2-3 giờ , sau đó tắt khí nén để dung dịchphèn lắng trong 2-3 giờ nữa rồi mới đưa sang bể tiêu thụ.

 Dung tích bể trộn phèn:

=3,9 m3 = 3900(l) (6.19 trang34-TCXD 33-2006)

Trong đó:

- Q: Lưu lượng nước xử lý (m3/h) Q = 20000 m3/ngđ = 833.33 m3/h- PAl: Liều lượng hoá chất dự tính cho vào nước (g/m3)

- n: Số giờ giữa 2 lần hoà tan , chọn n = 12 h (6,19 ,trang 34 TCVN33:2006)

- Chiều cao dự trữ : Hdt = 0,3m (qui phạm 0,3 – 0,4m ).

- Tổng chiều cao bể hòa tan : H = Ht + Hdt + Hch = 2,5 + 0,3 + 1 = 3,8 (m).

Bảng :Các thông số thiết kế bể hòa tan