Đồ án Tính toán thiết kế trạm xử lý nước cấp khu dân cư mở rộng, thành phố Ninh Bình, tỉnh Ninh Bình, công suất 15000m3/ngày đêm

t để. Hàm lượng cặn còn lại trong nước sau khi qua bể lọc phải đạt tiêu chuẩn cho phép. Sau một thời gian làm việc, lớp vật liệu lọc bị chít lại làm tốc độ lọc giảm dần. Để khôi phục lại khả năng làm việc của lọc, phải thổi rửa bể lọc bằng nước hoặc gió, nước kết hợp để loại bỏ cặn bẩn ra khỏi lớp vật liệu lọc. Bể lọc luôn luôn phải hoàn nguyên. Chính vì vậy quá trình lọc nước được đặc trưng ởi hai thông số cơ bản là: tốc độ lọc và chu kì lọc. Phân loại bể lọc Theo tốc độ: Bể lọc chậm: có tốc độ lọc 1-0.5m/h Bể lọc nhanh: vận tốc lọc 5-15m/h Bể lọc cao tốc: vận tốc lọc 33-100 m/h Theo chế độ làm việc: Bể lọc trọng lực: hở, không áp Bể lọc có áp lực: lọc kín 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 lọc đưa sang bể chứa. Bể lọc chậm có dạng hình chữ nhật hoặc vuông, bề rộng mỗi ngăn của bể không 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 bể thường 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 phía dưới và dân dần lên, nhầm dồn hết không khí ra khỏi lớp cát lọc. Khi mực nước dâng lên trên mặt lớp cát lọc từ 20 ÷ 30 cm thìu ngừng lại và mở van cho nước nguồn vào bể đến ngang cao độ thiết kế. Mở van điều chỉnh tốc độ lọc và điều chỉnh cho bể lọc làm việc đúng tốc độ tính toán. Trong quá trình làm việc, tổn thất qua bể lọc tăng dần lên, hàng ngày phải điều chỉnh van thu nước một vài lần để đảm bảo tốc độ lọc ổn định. Khi tổn thất áp lực 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 chiều và bể lọ 2 chiều. Trong bể lọc một chiều gồm 1 lớp vật liệu lọc hoặc hai hay nhiều lớp vật 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 chứa nước sạch. Khi rửa: Nước rửa do bơm hoặc đài nước cung cấp, qua hệ thống phân phối nước rửa lọc, qua lớp sỏi đỡ , lớp vật liệu lọc và kéo theo cặn bẩn tràn vào máng thu nước 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 sau khi 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 là phụ thuộc vào khoảng thời gian giữa 2 lần rửa bể. Chu kì công tác của bể lọc dài hay ngắn 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 toàn giống bể lọc nhanh phổ thông. Bể này chỉ khác bể lọc nhanh phổ thông là có 2 lớp vật liệu 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 đó sức chứa cặn bẩn của bể lắng lên từ 2 ÷ 2,5 lần so với bể lọc nhanh phổ thông. Vì vậy có 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 lẫn nhau. Do đó chỉ dùng biện pháp rửa nước thuần túy để rửa bể lọc nhanh 2 lớp vật liệu lọc. Bể lọc sơ bộ Bể lọc sơ bộ còn được gọi là bể lọc phá được sử dụng để làm sạch nước sơ bộ trước khi làm sạch triệt để trong bể lọc chậm. Bể lọc sơ bộ có nguyên tắc làm việc giống như bể lọc nhanh phỏ thông. Số bể lọc sơ bộ trong 1 trạm không được nhỏ hơn 2. Bể lọc áp lực Bể lọc áp lực là một loại bể lọc nhanh kín, thường được chế tạo bằng thép có dạng hình trụ đứng ( cho công suất nhỏ) và hình trụ ngang ( cho công suất lớn). Bể lọc áp lực được sử dụng trong dây chuyền xử lí nước mặt có dùng chất phản ứng khi hàm lượng cặn của nước nguồn đến 50mg/l độ màu đến 80o với công suất trạm xử lý đến 3000m3/ngàyđêm, hay dùng trong dây truyền khử sắt khi dùng ezecto thu khí với công suất nhỏ hơn 500m3/ngàyđêm và dùng máy nén khí cho công suất bất kì. Do bể làm việc dưới áp lực, nên nước cần xử lý được đưa trực tiếp từ trạm bơm cấp I vào bể, rồi đưa trực tiếp vào mạng lưới không cần trạm bơm cấp II. Bể lọc áp lực có thể chế tạo sẵn trong xưởng. Khi không có điều kiện chế tạo sẵn có thể dùng thép tấm hàn, ống thép … để chế tạo bể. Nước được đưa vào bể qua 1 phễu bố trí ở đỉnh bể, qua lớp cát lọc, lớp đỡ vào hệ thống thu nước trong, đi vào đáy bể và phát vào mạng lưới. Khi rửa bể, nước từ đường ống áp lực chảy ngược từ dưới lên trên qua lớp cát lọc và qua phễu thu, chảy theo ống thoát nước rửa xuống mương thoát nước dưới sàn. Bể lọc tiếp xúc Bể lọc tiếp xúc được sử dụng trong dây truyền công nghệ xử lí nước mặt có dùng chất phản ứng đối với nguồn nước có hàm lượng cặn đến 150 mg/l, độ màu đến 150o (thường là nước hồ) với công suất bất kì hoặc khử sắt trong nước ngầm cho trạm xử lí có công suất đến 10.000 m3/ngàyđêm Khi dùng bể lọc tiếp xúc, dây chuyền công nghệ xử lý nước mặt sẽ không cần có bể phản ứng và bể lắng. Hỗn hợp nước phèn sau khi qua bể trộn vào thẳng bể lọc tiếp xúc, còn dây chuyền khử sắt sẽ không cần co bể lắng tiếp xúc, nước ngầm sau khi qua dàn mưa hoặc thung quạt gió vào thảng bể lọc tiếp xúc. Trong bể lọc tiếp xúc, quá trình lọc xảy ra theo chiều từ dưới lên trên. Nước đã pha phèn theo ống dẫn nước vào bể qua hệ thống phân phối nước lọc, qua lớp cát lọc rồi tràn vào máng thu nước và theo đường ống dẫn nước sạch sang bể chứa. Bể lọc tiếp xúc có thể làm việc với tốc độ không đổi trong suốt một chu kì làm việc hoặc với tốc độ lọc thay đổi giảm dần đến cuối chu kì sao cho tốc độ lọc trung bình phải bằng tốc độ lọc tính toán. Ưu điểm của bể lọc tiếp xúc: Khả năng chứa cặn cao, chu kì làm việc kéo dài. Đơn giản hóa dây truyền công nghệ xử lí. Nhược điểm: tốc độ lọc bị hạn chế nên diện tích bể lọc lớn. Hệ thống phân phối hay bị tắt, nhất lad trường hợp nước chứa nhiều sinh vật và phù du rong tảo. Một số dây chuyền xử lý nước mặt hiện có tại Việt Nam Nhà máy xử lý nước Thủ Đức Phèn, vôi Bể Lọc nhanh Bể lắng ngang Bể hòa tan thức cấp Phản ứng cơ khí Nước Sông Đồng Nai Trạm bơm cấp 1 Ngăn tiếp nhận Bể hòa tan Clo, flo Mạng lưới Bể chứa Trạm bơm cấp 2 Bể lọc nhanh Clo Bể chứa Trạm bơm cấp 2 Mạng lưới Bể trộn đứng Bể lăng Lamen Trạm bơm cấp 1 Sông Đồng Nai Ngăn tiếp nhận Phản ứng đứng Phèn, vôi Nhà máy xử lý nước BOO Thủ Đức Nhà máy xử lý nước Tam Hiệp Clo Vôi Phèn, vôi Bể trộn vách ngăn Sông Sài Gòn Ngăn tiếp nhận Trạm bơm cấp 1 Bể lắng đáy phẳng có tầng cặn lơ lửng Bể phản ứng cơ khí Bể chứa Bể lọc Aquazur Trạm bơm cấp 2 Mang lưới Clo Nhận xét: Nói chung các dây chuyền xử lý nước mặt nêu trên đều có các hạng mục như bể trộn, bể phản ứng để tạo các bông keo, bể lắng để lắng các hạt lơ lửng và các bông cặn đã hình thành trong nước, bể trong để lọc loại nhỏ các hạt cặn có kích thước nhỏ không giữ lại được ở bể lắng, bể chứa cũng tiến hành châm hóa chất khử trùng vi sinh. CHƯƠNG 4: ĐỀ XUẤT VÀ LỰA CHỌN CÔNG NGHỆ XỬ LÝ NƯỚC CẤP CHO KHU DÂN CƯ MỞ RỘNG THÀNH PHỐ NINH BÌNH 4.1 Tính toán lưu lượng trạm xử lý Lưu lượng nước cấp cho sinh hoạt trung bình ngày = (m3/ ngđ) Trong đó: qtc: Tiêu chuẩn dùng nước: qtc = 120 l/người ngày đêm (TCXDVN 33:2006) N: Số dân cư được cấp nước: N = 111500 người ( Quy hoạch tổng thể phát triển hệ thống đô thị tỉnh Ninh Bình đến năm 2020 của Hội Kiến Trúc Sư Ninh Bình Công Ty Tư Vấn Hữu Hạn Quy Hoạch Kiến Trúc Xây Dựng ). f: Tỷ lệ dân số đđược cấp nước : f = 90% Lưu lượng nước cấp cho sinh hoạt ngày lớn nhất (m3/ ngđ) : hệ số dùng nước không điều hòa ngày: = 1.2 Lưu lượng nước cấp phục vụ công cộng ( tưới cây, rửa đường, cứu hỏa …) Qcc = 10%. Qsh = 10% x 14450.4 = 1445.04 (m3/ngày) Lưu lượng nước cấp cho công nghiệp dịch vụ trong đô thị: Qdv = 10%. Qsh = 10% x 14450.4 = 1445.04 (m3/ngày) Lưu lượng nước cấp cho khu công nghiệp: Qcn = 40%.Qsh = 40% x 14450.4 =5780.16 (m3/ngày) Lưu lượng nước thất thoát Qtt = 20%.( Qsh + Qcc + Qdv + Qcn ) = 20% x (14450.4+1445.04+1445.04+5780.16) = 4624.128 (m3/ngày) Lưu lượng nước cho yêu cầu riêng trạm xử lý. Qtxl = 8%. ( Qsh + Qcc + Qdv + Qcn + Qtt) = 8% x (14450.4+1445.04+1445.04+5780.16+4624.128) = 2219.581 (m3/ngày) Lưu lượng nước cần thiết thành phố QT = Qsh + Qcc + Qdv + Qcn + Qtt + Qtxl = 14450.4 + 1445.04 + 1445.04 + 5780 + 4624.13 + 2219.58 = 29964.35 (m3/ngày) Hiện tại thành phố đã có một trạm xử lý nước cấp công suất 20.000 m3/ngày, nên cần thiết xây dựng thêm một nhà máy xử lý nước cấp có công suất 15.000 (m3/ngày) = 625 (m3/h) = 0.1736 (m3/s) Đề xuất dây chuyền công nghệ xử lý Chất lượng nước nguồn Theo kết quả thí nghiệm của Viện Khoa Học Và Công Nghệ Việt Nam Viện Công Nghệ Hóa Học. Thực hiện ngày 19/9/2010 thì nước sông Đáy có chất lượng như sau: Bảng 4.1 : Kết quả thí nghiệm chất lượng nước sông Đáy STT Nội dung Đơn vị Chất lượng QCVN 01:2009/ BYT Chi tiêu cần xử lý 1 Độ đục NTU 4 ≤ 2 X 2 pH 7.2 6.5 – 8.5 3 Độ mặn Cl- mg/l 19.2 ≤ 250 4 Độ cứng mg/l CaCO3 117 ≤ 214.32 5 Độ màu Pt-Co 9 ≤ 15 6 Thành phần lơ lửng mg/l 9 0 X 7 Độ kiềm toàn phần mgđl/l 2.31 8 Độ ôxy hóa mg O2/l 6.8 ≤ 2 X 9 Nhiệt độ oC 23.5 10 Hàm lượng sắt toàn phần mg/l 0.131 ≤ 0.3 11 Fe2+ mg/l 0.12 ≤ 0.3 12 Fe3+ mg/l 0.011 ≤ 0.3 13 Na+ mg/l 10.26 ≤ 50 14 Ca2+ mg/l 50 ≤ 100 15 Mg2+ mg/l 10 16 NO2- mg/l 0 17 NO3- mg/l 5 18 NH4+ mg/l 0 19 HCO3- mg/l 141.2 20 SO42- mg/l 7.04 21 PO43- mg/l 0.01 22 H2S mg/l 0 2324 SiO2- mg/l 5.76 Dựa vào chỉ tiêu trên thì chất lượng nước nguồn rất tốt, có 3 chỉ tiêu cần xử lý là độ đục và độ oxy hóa và thành phần lơ lửng. Lựa chọn công nghệ Trong nước nguồn có độ đục lớn phương pháp xử lý là keo tụ và hóa chất sử dụng là phèn nhôm. Hiện tại nước nguồn có độ pH đạt tiêu chuẩn nhưng trong quá trình cho hóa chất vào để keo tụ pH sẽ thay đổi ta sẽ cho vôi vào để ổn định pH trong qua trình xử lý và đồng thời ổn định nước. Sau khi cho hóa chất ta cần bể trộn để trộn hóa chất và nước hòa tan vào nhau. Sau khi trộn ta cần khoản thời gian để hóa chất và nước phản ứng để tạo bông cặn, khi có bông cặn sẽ được lắng ở bể lắng các hạt cặn lớn để làm sạch sơ bộ trước khi qua bể lọc để làm trong nước triệt để. Sau đó nước được giữ trữ nước tại bể chứa nhưng trước khi qua bể nước ta cho hóa chất Clo để tiến hành khử trùng nước để tiêu diệt hoàn toàn các vi trùng gây bệnh. Sơ đồ công nghệ 1 sử dụng bể phản ứng và bể lắng ngang Nước + Phèn Vôi sữa Bể hòa trộn vôi Bể hòa trộn phèn Bể tiêu thụ vôi Bể tiêu thụ vôi Bể tiêu thụ phèn Bể tiêu thụ phèn Sông Đáy Trạm bơm cấp I Bể trộn đứng Bể phản ứng có lớp cặn lơ lửng Bể lắng ngang Bể lọc nhanh 2 lớp vật liệu lọc Bể chứa nước sạch Trạm bơm cấp II Khử trùng bằng Clo Mạng lưới cấp nước Sơ đồ công nghệ 2 sử dụng bể lắng trong có lớp cặn lơ lửng. Vôi sữa Nước + Phèn Bể hòa trộn vôi Bể hòa trộn phèn Sông Đáy Trạm bơm cấp I Bể trộn đứng Bể lắng trong có lớp cặn lơ lửng Trạm bơm cấp II Mạng lưới cấp nước Bể lọc nhanh 2 lớp vật liệu lọc Bể chứa nước sạch Khử trùng bằng Clo Bể hòa tan vôi Bể hòa tan vôi Bể tiêu thụ phèn Bể tiêu thụ phèn Ưu điểm của từng công nghệ: Công nghệ 1 sử dụng bể phản ứng có lớp cặn lơ lửng- bể lắng ngang: do bể lắng ngang sử dụng hệ thống thu nước bề mặt nên ở bể phản ứng xử dụng bể phản ứng có lớp cặn lơ lửng : được sử dụng rất nhiều trong các nhà máy xử lý nước của nước ta hiện nay vì bể hoạt động ổn định, quy trình quản lý vận hành đơn giản. Công nghệ 2 sử dụng bể lắng trong có lớp cặn lơ lửng: có ưu điểm không cần xây bể phản ứng bởi vì quá trình phản ứng và tạo bông kết tủa xảy ra trong điều kiện keo tụ tiếp xúc, ngay trong lớp cặn lơ lửng của bể lắng. Nhưng bể lắng trong có kết cấu phức tạp, chế độ quản lý chặc chẽ, đòi hỏi công trình làm việc liên tục suốt ngày đêm và rất nhạy cảm với sự dao động lưu lượng và nhiệt độ của nước.Vì để bể lắng trong làm việc tốt thì nước đưa vào bể phải có nhiệt độ và lưu lượng ổn định. Yêu cầu đội ngũ vận hành có kỹ thuật và tay nghề rất cao. => Trên cơ sở so sánh trên ta chọn sơ đồ công nghệ dùng bể phản ứng có lớp cặn lơ lửng và bể lắng ngang để đơn giản trong quá trình vạn hành nhưng hiệu quả xử lý của 2 công nghệ tương đương nhau. Các chỉ tiêu còn thiếu của nước nguồn 4.3.1 Tổng hàm lượng muối P (mg/l) P = å Me+ + å Ae- + 1,4[Fe2+] + 0,5[HCO3-] + 0,13[SiO2-] Trong đó: åMe+: Tổng hàm lượng các ion (+), không kể Fe2+ (mg/l). åAe-: Tổng hàm lượng các ion (-), không kể HCO3-, SiO2-(mg/l). Ta có: åMe+ = [NH4+] + [Mg2+] + [Ca2+] + [Na+] + [Fe3+] = 0 + 0 + 83 + 10,26 + 0,011 = 93,271 (mg/l). åAe- = [NO3-] + [NO2-] + [SO42-] + [Cl-] + [PO43-] = 5 + 0 + 7,04 + 19.2+ 0,01 = 31.25( mg/l) P = 93,271 + 31.25 + 1,4x0,12 + 0,5x224,08 +0,13x5.76 = 237.48 mg/l 4.3.2 Hàm lượng (CO2)0 hòa tan tự do + Nhiệt độ của nước : t0 = 23.5 0C + Tổng hàm lượng muối: P = 237.48 mg/l + pH : pH = 7.2 + Độ kiềm toàn phần : ko = 2.31 mgđl/l Từ ko , pH, P, to ta dựa vào toán đđồ hình 6-2 TCXDVN 33:2006 ta xác định được hàm lượng (CO2)0 tự do: (CO2)0 = 13 mg/l. 4.3.3 Kiểm tra độ kiềm, đô cứng toàn phần 4.3.3.1 Kiểm tra độ kiềm 4.3.3.2 Kiểm tra độ cứng toàn phần: Chương 5: TÍNH TOÁN CÁC CÔNG TRÌNH ĐƠN VỊ 5.1 Tính toán liều lượng hóa chất cần dùng. 5.1.1 Xác định liều lượng phèn Dp Ta có độ đục của nước là 4 NTU => Hàm lượng cặn C = 0.62 x 4 +10.7 = 13.18 mg/l tra bảng 6.3 TCXDVN 33:2006 ta có liều lượng phèn cần đưa vào để xử lý là Dp = 35 mg/l. Từ độ màu M = 9 Pt-Co ta tính được liều lượng phèn cần đưa vào xử lý: Dp = 4 = 4 = 12 (mg/l) So sánh 2 giá trị theo 2 cách xác định trên ta chọn Dp = 35mg/l. 5.1.2 Xác định mức độ kiềm hóa Lượng vôi đưa vào để kiềm hoá theo công thức: DK (mgCaO/l) Trong đó: + DP : Liều lượng phèn lớn nhất trong thời gian kiềm hóa Dp = 35mg/l + e : Đương lượng của phèn (không chứa nước) tính bằng mgđl/l. Dùng phèn nhôm Al2(SO)3 => e = 57 mgđl/l. +K: Đương lượng gam của chất kiềm hóa. Đối với vôi ( theo CaO) => K = 28 + k0: độ kiềm của nước nguồn tính bằng (mgđl/l). K0 = 4 (mgđl/l) (mgCaO/l) Dk < 0 không cần phải kiềm hoá . 5.1.3. Kiểm tra sự ổn định của nước sau khi keo tụ bằng phèn. Sau khi cho phèn vào độ kiềm và độ pH đều giảm, nên nước có thể có khả năng xâm thực. Vì vậy ta cần phải kiểm tra lại chỉ số ổn định J của nước theo công thức sau: J = pHo - pHs Trong đó: + pHo: độ pH của nước sau khi đưa phèn vào. pHo xác định dựa vào toán đđồ hình 6-2 TCXDVN 33:2006 Độ kiềm của nước sau khi pha phèn k1 (mgđl/l) (mgđl/l) Lượng axit cacbonic tự do trong nước sau khi pha phèn (mg/l) + Nhiệt độ của nước : t0 = 23.5 0C + Tổng hàm lượng muối: P = 237.48 (mg/l) + Hàm lượng (Co2)1 : (Co2)1 = 40.02 (mg/l) + Độ kiềm toàn phần : k1 = 3.39 (mgđl/l) Từ k1 , (Co2)1, P, to ta dựa vào toán đđồ hình 6-2 TCXDVN 33:2006 ta xác định được pHo : pHo = 6.85 mg/l. + pHs : độ pH của nước sau khi đã bão hòa Cacbonat đến trang thái cân bằng: pHs = f1(t) - f2(Ca2+) - f3(k1) + f4(P ) Trong đó: f1(t0): là hàm số của nhiệt độ theo to f2(Ca2+): là hàm số của nồng độ ion Ca2+ f3(k1): là hàm số của độ kiềm sau khi pha phèn k1 f4(P ): là hàm số của tổng hàm lượng muối P Dựa vào hình 6-1: Đồ thị để xác định pH của nước đã bão hòa Canxi Cacbonat ta xác định được. t0 =23.50C => f1(t0) = 2.03 [Ca2+] = 83 (mg/l) => f2(Ca2+) = 1.82 k1 = 3.39 (mgđl/l) => f3(k1) = 1.6 P = 237.48 (mg/l) => f4(P ) = 8.785 => pHs = 2.03 - 1.82 - 1,6 + 8,785 = 7.395 => J = 6.85 - 7.395 = - 0.545 J < 0 chứng tỏ nước nguồn có tính xâm thực nên cần phải tạo lớp bảo vệ bằng Cacbonat ở mặt trong thành ống bằng kiềm hóa nước. Ta sẽ dùng vôi để tiến hành kiềm hóa nước. 5.1.4 Lượng vôi (Dv) pha thêm vào để đưa nước về trạng thái ổn định (J=0) Dựa vào bảng 6.20 TCXDVN 33:2006 ta có: J Dv = x k1 : là hệ số xác định theo đồ thị hình 6-4:biểu đồ để xác định hệ số theo nồng độ kiềm TCXDVN 33:2006. Ta có |J| = 0.545 và pHo = 6.85 mg/l. => = 0.15 => Dv = 0.15 x 3.39 = 0.5085 (mgđl/l) Ta chuyển đổi Dv thành đơn vị trọng lượng kỹ thuật D’v (mg/l): (mg/l) Trong đó e: đương lượng của hoạt chất trong kiềm mg/mgđl. Đối với vôi tính theo CaO, e=28. Ck : hàm lượng hoạt chất trong sản phẩm kỹ thuật Ck = 80% 5.1.5 Hàm lượng cặn lớn nhất sau khi đưa hóa chất vào Cmax = C0max + 0.25 . M + Kp . Dp + D’v (mg/l) Trong đó: + C0max: hàm lượng cặn ban đầu trong nước, C0max = 13.18 mg/l. + M : độ màu của nước nguồn, M = 9 Pt-Co. + Kp : là hệ số ứng với từng loại phèn, với phèn nhôm sạch, Kp = 0.55 + Dp : liều lượng phèn đưa vào nước, Dp = 35mg/l + D’v : liều lượng vôi đưa vào nước, D’v = 17.703 (mg/l). Cmax = 13.18 + 0.25 x 9 + 0.55 x 35 + 17.703 = 52.4 (mg/l) 5.2 Tính toán các công trình trong dây chuyền công nghệ 5.2.1 Thiết bị hòa tan, tiêu thụ và định lượng phèn Trước khi cho vào bể trộn đứng, phèn phải được hòa thành dung dịch trong bể hòa tan và bể tiêu thụ nhằm điều chỉnh đến nồng độ thích hợp (5%), rồi được dẫn vào bể trộn đứng hòa trộn đều với nước cần xử lý. 5.2.1.1 . Bể hòa tan phèn Kích thước bể hòa tan : Dung tích bể hòa tan : Trong đó: Q : Lưu lượng nước xử lý (m3/h), Q = 15000 m3/ngày = 625 m3/h. Dp : Liều lượng phèn cần thiết lớn nhất (g/m3), Dp = 35 mg/L = 35g/m3. n : Thời gian giữa hai lần hòa trộn (giờ). Công suất của trạm xử lý Q = 15000 m3/ngày => n = 8 giờ. bh : Nồng độ dung dịch phèn trong thùng hòa tan (%) (qui phạm 10 – 17%). Chọn bh = 10% tính theo sản phẩm không ngậm nước. : Khối lượng riêng của dung dịch phèn (T/m3), . Ta thiết kế 1 bể hòa tan phèn Bể hòa tan có tiết diện hình tròn đường kính D = 1.4 m gồm 2 phần : phần trên hình trụ, bên dưới hình chóp có góc tâm 600, bề rộng đáy a = 0,2m. Đáy bể đặt ống xả cặn D = 150mm. Chiều cao phần hình trụ : Chiều cao phần hình chóp : Chiều cao dự trữ : Hdt = 0,3m (qui phạm 0,3 – 0,4m ). Tổng chiều cao bể hòa tan : H = Ht + Hdt + Hch = 1.2 + 0,3 + 1 = 2.5 (m). Thể tích xây dựng của bể : Các thông số thiết kế bể hòa tan : (chiều cao bảo vệ là 0,3m) STT Thông số Đơn vị Kích thước 1 Số lượng bể 1 2 Chiều cao m 2.5 3 Đường kính m 1,4 4 Thể tích m3 2.1 Khuấy trộn bằng máy trộn cánh quạt Chọn số vòng quay cánh quạt là 30 vòng/phút (TCXDVN 33:2006 qui định 20 – 30 vòng/phút). Chọn chiều dài cánh quạt bằng 0,45 đường kính bể (qui phạm : 0,4 – 0,45). Chiều dài cánh quạt : Chiều dài toàn phần của cánh quạt : Diện tích mỗi cánh quạt thiết kế 0,15 m2 cánh quạt/1m3 vôi sữa trong bể (qui phạm 0,1 – 0,2m2) : Chiều rộng mỗi cánh quạt : . Công suất động cơ để quay cánh quạt : Trong đó : : trọng lượng thể tích của dung dịch được khuấy trộn. . hq : chiều cao cánh quạt, hq = bq = 00107m n : số vòng quay của cánh quạt trong 1 giờ, n = 30 v/phút = 0.5v/s. d : đường kính của vòng tròn do đầu cánh quạt tạo ra khi quay. d = Lq = 1.26 m. z : số cánh quạt trên trục máy khuấy, z = 4. : hệ số hữu ích của cơ cấu truyền động, . Chọn động cơ có công suất 100W. 5.2.1.2 . Bể tiêu thụ phèn Kích thước bể tiêu thụ phèn : Dung tích bể tiêu thụ : Trong đó: Wp1: Dung tích bể hòa trộn Wp1 = 1.8 m3. bh : Nồng độ dung dịch phèn trong thùng hòa tan (%) (qui phạm 10 – 17%). Chọn bh = 10% tính theo sản phẩm không ngậm nước. bt : Nồng độ dung dịch trong bể tiêu thụ bt = 5% (qui phạm 4 – 10%). Số bể tiêu thụ không được nhỏ hơn 2 => ta thiết kế 2 bể, mỗi bể có dung tích Wp2 = 1.8 (m3) Bể tiêu thụ có tiết diện hình tròn đường kính D = 1,4m, gồm 2 phần : phần trên hình trụ, bên dưới hình chóp có góc tâm 600, bề rộng đáy a = 0,2m. Đáy bể đặt ống xả cặn D = 150mm. Chiều cao phần hình trụ : Chiều cao phần hình chóp : Chiều cao dự trữ : Hdt = 0,3m (qui phạm 0,3 – 0,4m ). Tổng chiều cao bể tiêu thụ : H = Ht + Hdt + Hch = 1.2 + 0,3 + 1 = 2.5(m). Thể tích xây dựng của bể : Các thông số thiết kế bể tiê thụ phèn : (chiều cao bảo vệ là 0,3m) STT Thông số Đơn vị Kích thước 1 Số lượng bể 2 2 Chiều cao m 2.2 3 Đường kính m 1,4 4 Thể tích m3 2.1 Khuấy trộn bằng máy trộn cánh quạt : Chọn số vòng quay cánh quạt là 40 vòng/phút (TCXDVN 33:2006 qui định > 40 vòng/phút). Chọn chiều dài cánh quạt bằng 0,45 đường kính bể (qui phạm : 0,4 – 0,45). Chiều dài cánh quạt : Chiều dài toàn phần của cánh quạt: Diện tích mỗi cánh quạt thiết kế 0,15 m2 cánh quạt/1m3 vôi sữa trong bể (qui phạm 0,1 – 0,2m2) : Chiều rộng mỗi cánh quạt : . Công suất động cơ để quay cánh quạt : Trong đó : : trọng lượng thể tích của dung dịch được khuấy trộn. . hq : chiều cao cánh quạt, hq = bq = 0,107m. n : số vòng quay của cánh quạt trong 1 giờ, n = 40 v/phút = (40/60)v/s. d : đường kính của vòng tròn do đầu cánh quạt tạo ra khi quay. d = Lq = 0,126m. z : số cánh quạt trên trục máy khuấy, z = 4. : hệ số hữu ích của cơ cấu truyền động, . Chọn động cơ có công suất 200W. 5.2.1.3 . Chọn bơm định lượng phèn Lưu lượng dung dịch phèn b = 5% cần thiết đưa vào nước trong 1 giờ : Cột áp bơm : H = 100m. Công suất bơm : qb : lưu lượng bơm, qb = 1.22.10-4 m3/s. : khối lượng riêng của dung dịch, g : gia tốc trọng trường, g = 9,81 m/s2. H : cột áp bơm, H = 100m. : hiệu suất chung của bơm = 0,72 – 0,93. Chọn h= 0,8. Chọn máy bơm định lượng kiểu màng, loại chịu được axit có lưu lượng thay đổi từ 10 – 30l/h, công suất bơm 0.15kW. Trong trạm bố trí 2 máy, một làm việc 1 dự phòng. Bể hòa trộn thiết kế có tường đáy nghiêng so với mặt phẳng ngang 450. Đường kính ống xả cặn của bể hòa phèn là D = 150 (mm). Sàn đỡ phèn trong bẻ hòa trộn phải đặt ghi để có thể tháo gỡ được. Khe hở giữa các ghi là 15 (mm). Bể tiêu thụ thiết kế đáy có độ dốc 0.005 về phía ống xã. Đường kính của ống xã cặn của bể tiêu thụ D = 100(mm) Mặt trong bể hòa trộn và tiêu thụ phải được phủ một lớp xi măng chống axit hoặc ốp gạch men chịu axit. Bơm dung dịch phèn phải dùng bơm chịu được axit hoặc Ejectơ Các đường ống dẫn phèn làm bằng vật liệu chịu axit. Bể hòa tan và tiêu thụ phèn phải đặt ở trong một phòng riêng có thông hơi tốt. 5.2.2 Thiết bị vôi tôi, pha chế sữa vôi và dung dịch vôi bão hòa Ta sử dụng vôi ở dạng vôi sữa, hòa vôi vào nước để dung dịch vôi sữa. Với liều lượng vôi cần đưa vào D’v = 17.703 (mg/l) = 17.703 (g/m3) => liều lượng vôi dùng trong một ngày: Mv = 17.703 x 15000 / 1000 = 266 kg/ngày. 5.2.2.1 Bể hòa trộn vôi Kích thước bể vôi sữa: Dung tích bể pha vôi : Trong đó : Q : lưu lượng nước tính toán, Q = 15000 ( m3/ngày) = 625 (m3/h) n : số giờ giữa 2 lần pha vôi, n = 8h D : liều lượng vôi cho vào nước, D = 17.703 mg/l. b2 : nồng độ vôi sữa, b2 = 5%. : khối lượng riêng của vôi sữa, . Ta thiết kế 1 thùng đựng vôi sữa. Bể pha vôi sữa có tiết diện hình tròn đường kính D = 1.8m, gồm 2 phần : phần trên hình trụ, bên dưới hình chóp có góc tâm 600, bề rộng đáy a = 0,2m. Đáy bể đặt ống xả cặn D = 150mm. Chiều cao phần hình trụ : Chiều cao phần hình chóp : Chiều cao dự trữ : Hdt = 0,3m (qui phạm 0,3 – 0,4m ). Tổng chiều cao bể pha vôi sữa:H = Ht + Hdt + Hch = 0.7 + 0.3 + 1.4 = 2.4 m Thể tích xây dựng của bể : Khuấy trộn bằng máy trộn cánh quạt: Chọn số vòng quay cánh quạt là 40 vòng/phút (TCXDVN 33:2006 qui định > 40 vòng/phút). Chọn chiều dài cánh quạt bằng 0.45 đường kính bể (qui phạm : 0.4 – 0.45). Chiều dài cánh quạt : Chiều dài toàn phần của cánh quạt : Diện tích mỗi cánh quạt thiết kế 0,15 m2 cánh quạt/1m3 vôi sữa trong bể (qui phạm 0,1 – 0,2m2) : Chiều rộng mỗi cánh quạt : . Công suất động cơ để quay cánh quạt : Trong đó : : trọng lượng thể tích của dung dịch được khuấy trộn. . hq : chiều cao cánh quạt, hq = bq = 0,083m. n : số vòng quay của cánh quạt trong 1 giờ, n = 40 v/phút = (40/60)v/s. d : đường kính của vòng tròn do đầu cánh quạt tạo ra khi quay. d = Lq = 1.62m. z: số cánh quạt trên trục máy khuấy, z = 4. : hệ số hữu ích của cơ cấu truyền động, . Chọn động cơ có công suất 500W. 5.2.2.2 Bể tiêu thụ vôi Kích thước bể tiêu thụ vôi : Dung tích bể tiêu thụ : Trong đó: Wv1: Dung tích bể hòa trộn Wp1 = 1.8 m3. bh : Nồng độ dung dịch vôi trong thùng hòa tan (%) (qui phạm 10 – 17%). Chọn bh =10% bt : Nồng độ dung dịch trong bể tiêu thụ bt = 5% (qui phạm 4 – 10%). Số bể tiêu thụ 2 bể. Bể tiêu thụ có tiết diện hình tròn đường kính D = 1,6m, gồm 2 phần : phần trên hình trụ, bên dưới hình chóp có góc tâm 600, bề rộng đáy a = 0,2m. Đáy bể đặt ống xả cặn D = 150mm. Chiều cao phần hình trụ : Chiều cao phần hình chóp : Chiều cao dự trữ : Hdt = 0,3m (qui phạm 0,3 – 0,4m ). Tổng chiều cao bể tiêu thụ : H = Ht + Hdt + Hch = 0,9 + 1.2 + 0,3 = 2.4(m). Thể tích xây dựng của bể : Các thông số thiết kế bể tiê thụ vôi : (chiều cao bảo vệ là 0,3m) STT Thông số Đơn vị Kích thước 1 Số lượng bể 2 2 Chiều cao m 2.4 3 Đường kính m 1,6 4 Thể tích m3 1.81