Đồ án Xây dựng quy trình xử lý nước ngầm phục vụ dân cư khu Xuân Thành, huyện Xuân Lộc

trí có quan hệ thủy lực với nhau. 2.4.2Công trình xử lý sắt, mangan Các phương pháp khử sắt, mangan trong nước ngầm Khử sắt,mangan bằng phương pháp làm thoáng Sắt, Mangan trong nước thường tồn tại ở dạng Fe2+, Mn2+ vì vậy muốn loại chúng ra khỏi nước cần oxy hóa chúng thành muối Fe3+, Mn4+ ở dạng ít tan rối dùng phương pháp lắng, lọc dể giữ chúng lại và loại chúng ra khỏi nước. Muốn oxy hóa Fe2+ thành Fe3+, Mn2+ thành Mn4+ người ta thường sử dụng phương pháp làm thoáng tự nhiên hay cưỡng bức (các dàn mưa hay quạt gió). Thực chất của phương pháp làm thoáng là làm giàu oxy cho nước, tạo điều kiện cho Fe2+ oxy hoá thành Fe3+ sau đó Fe3+ thực hiện quá trình thủy phân để tạo thành hợp chất ít tan Fe(OH)3,Mn2+ thành MnO2 rồi dùng bể lọc để giữ lại. Khử sắt,mangan bằng phương pháp dùng hóa chất Khử sắt,mangan bằng chất oxy hóa mạnh Các chất oxy mạnh thường dùng để khử sắt là: Cl2, KMnO4, O3…So sánh với phương pháp khử sắt bằng làm thoáng ta thấy, dùng chất oxy hóa mạnh phản ứng xảy ra nhanh hơn, pH môi trường thấp hơn (pH<6). Nếu trong nước có tồn tại các hợp chất như: H2S, NH3 thì chúng sẽ ảnh hưởng lớn đến quá trình khử sắt,mangan. Các phương pháp khác để khử sắt và mangan Khử sắt,mangan bằng phương pháp trao đổi ion Việc sử dụng phương pháp trao đổi ion khử sắt và mangan cũng tương đối thông dụng. Do hai nguyên tố này có hóa trị hai nên dễ dàng bị hấp phụ bởi các vật liệu trao đổi ion. Khó khăn của phương pháp này là nếu sắt và mangan bị oxy hóa bởi oxy thì nó sẽ bám lên các vật liệu trao đổi ion và mất tác dụng của chúng. Vì vậy việc kiểm soát hàm lượng oxy hòa tan trong nước vào hệ thống trao đối ion là rất quan trọng. Khử sắt bằng phương pháp điện phân Dùng các cực âm bằng sắt, nhôm cùng cac cực dương bằng đồng mạ niken và dùng điện cực hình ống trụ hay hình sợi thay cho tấm điện cực phẳng. Phương pháp dùng muối polyphotphat Polyphotphat có thể tạo nên các kết tủa sắt và mangan rất nhanh và hiệu quả. Polyphotphat được hòa trộn với liều lượng khoảng gấp 2 lần nồng độ của sắt và mangan. Tuy nhiên phương pháp dùng muối polyphotphat sẽ không thích hợp cho các nguồn nước có hàm lượng sắt và mangan vượt quá 1 mg/l. 3.4.3 Các phương pháp làm mềm nước Quá trình làm mềm nước (khử độ cứng) có thể thực hiện bằng cách tạo kết tủa không tan hoặc bằng phương pháp trao đổi ion. Quá trình làm mềm nước cũng có thể kết hợp với quá trình khử khoáng bằng cách sử dụng màng bán thấm. Màng lọc bán thấm áp suất thấp có thể được dùng cho việc làm mềm nước có TDS thấp. Phương pháp làm mềm bằng kết tủa Tác nhân làm mềm nước thường sử dụng là vôi hoặc soda. Sự lựa chọn tác nhân này hay tác nhân kia là phụ thuộc vào chất lượng nguồn nước và tính toán kinh tế. Khi độ kiềm cacbonat chiếm ưu thế, quá trình làm mềm có thể thực hiện bằng cách tăng pH và cả CaCO3 , Mg(OH)2 đều kết tủa. Khi độ kiềm cacbonat quá thấp, hàm lượng cacbonat phải được bổ sung bằng bột soda. Các phản ứng chính: CO2 + Ca(OH)2 = CaCO3 + H2O Ca(HCO3) + Ca(OH)2 = 2CaCO3 + H2O Mg(HCO3)2 + 2Ca(OH)2 = Mg(OH)2 + 2Ca(CO3) + H2O MgSO4 + Ca(OH)2 = Mg(OH)2 + CaSO4 Quá trình làm mềm nước bằng vôi – soda Khi độ kiềm cacbonat không đủ để phản ứng với vôi thì cần phải cung cấp từ nguồn bên ngoài, thông thường sử dung soda bột Na2CO3. Phương trình phản ứng: CaSO4 + Na2CO3 = CaCO3 + Na2SO4 Quá trình làm mềm bằng xút Xút cũng được sử dụng khi độ cứng cacbonat không đủ để phản ứng với vôi. Sự lựa chọn giữa soda bột và xút không chỉ phụ thuộc vào lý do kinh tế mà còn phụ thuộc vào các yếu tố như vận hành dễ dàng hệ thống xử lý và hàm lượng magiê trong nguồn nước. Các phản ứng: CO2 + 2NaOH = Na2CO3 + H2O Ca(HCO3)2 + 2NaOH = CaCO3 + Na2CO3 +2H2O Mg(HCO3)2 + 2NaOH = Mg(OH)2 + Na2CO3 + H2O MgSO4 + 2NaOH = Mg(OH)2 + Na2SO4 CaSO4 + Na2CO3 = CaCO3 + Na2SO4 3.4.4 Khử trùng Về nguyên lý các quá trình khử trùng có thể thực hiện bằng phương pháp vật lý hoặc phương pháp hóa học. Phương pháp vật lý Phương pháp nhiệt: khi đun sôi nước ở 100 oc đa số các vi sinh vật bị tiêu diệt. Tuy nhiên có một số vi sinh vật khi nhiệt độ cao liền chuyển sang dạng bào tử với lớp bảo vệ vững chắc. Để tiêu diệt nhóm vi khuẩn này cần đun sôi nước đến 120 oc. Phương pháp nhiệt tuy đơn giản nhưng tốn năng lượng và thiết bị nên thường áp dụng ở quy mô nhỏ. Phương pháp UV: tia UV (tia cực tím) có khả năng tiêu diệt hầu hết các vi sinh vật. Trong kỹ thuật, khi lưu lượng nước cần khử trùng nhỏ, có thể sử dụng các thiết bị khử trùng bằng tia UV. Cơ cấu chính của thiết bị là các đèn bức xạ, tia tử ngoại đặt trong dòng chảy của nước. Hiệu quả của phương pháp này chỉ đạt được hoàn toàn khi trong nước không có chất hữu cơ và cặn lơ lửng. Phương pháp siêu âm: Dòng siêu âm với cường độ từ 2w/cm2 trở đi trong khoảng thời gian trên 5 phút có khả năng tiêu diệt toàn bộ vi sinh vật trong nước. Phương pháp lọc: Đại bộ phận vi sinh vật trong nước có kích thước từ 1-2 micromet. Nếu đem lọc nước qua lớp lọc có kích thước khe rỗng nhỏ hơn 1 micromet có thể loại trừ được đa số vi khuẩn. Lớp lọc thường dùng các tấm sành, sứ, xốp với khe rỗng cực nhỏ. Dùng phương pháp này nước phải có hàm lượng cặn nhỏ hơn 2 mg/l. Khử trùng bằng phương pháp vật lý có ưu điểm cơ bản không làm thay đổi tính chất lý hóa của nước không gây nên các hậu quả phụ. Tuy nhiên do hiệu suất thấp nên thường chỉ áp dụng ở quy mô nhỏ với các điều kiện kinh tế kỹ thuật cho phép. Phương pháp hóa học: Cở sở của phương pháp hóa học là sử dụng các chất oxy hóa mạnh để oxy hóa men của tế bào vi sinh và tiêu diệt chúng. Các hóa chất thường dùng là Clo, Brôm, Iốt, Ozôn, Kalipemanganat. a. Khử trùng bằng Clo và các hợp chất của nó Clo là một chất oxy hóa mạnh ở bất cứ dạng nào dù là nguyên chất hay hợp chất khi tác dụng với nước đều tạo ra phân tử axit hypoclorit có tác dụng khử trùng nước mặt. Tốc độ của quá trình khử trùng tăng khi nồng độ của chất khử trùng và nhiệt độ trong nước tăng, đồng thời phụ thuộc vào dạng không phân ly của chất khử trùngvì quá trình khuếch tán trong vỏ tế bào xảy ra nhanh hơn trong quá trình phân ly. Tốc độ khử trùng bị chậm rất nhiều khi trong nước có các chất hữu cơ, cặn lơ lửng và các chất khử khác. Khi cho Clo vào nước xảy ra các phản ứng sau: Cl2 + H2O = HOCl + HCl. Hoặc ở dạng phương trình phân ly: Cl2 + H2O = 2H+ + OCl- + Cl- Khi sử dụng Clorua vôi làm chất sát trùng phản ứng sẽ là: Ca(OCl)2 + H2O = CaO + 2HOCl 2HOCl = 2H+ + 2OCl- Khi pH tăng, nồng độ HOCl giảm làm cho hiệu quả khử trùng cũng giảm đi tương ứng. Để quá trình khử trùng nước bằng Clo có hiệu quả cao nhất nên tiến hành khi nước có độ pH thấp, trước khi xử lý ổn định nước. Khi trong nước có muối amoni, amoniac hay các hợp chất hữu cơ có chứa nhóm amoni thì axit hypoclorit tham gia vào phản ứng với chúng tạo thành monocloramin và đicloramin: HClO + NH3 = NH2Cl + H2O HClO + NH2Cl = NHCl2 + H2O HOCl + NHCl2 = NCl3 + H2O Đồng thời khả năng diệt trùng bị giảm đi. Khả năng diệt trùng của monocloramin thấp hơn của đicloramin 2 đến 3 lần. Để đảm bảo cho quá trình khử trùng đạt hiệu quả tốt, sau khi khử trùng cần giữ lại trong nước một lượng clo dư thích hợp. Với các hệ thống cấp nước sinh hoạt lượng clo dư thường từ 0,2-0,3 mg/l để chống sự tái nhiễm bẩn trong mạng lưới đường ống phân phối hoặc nơi tiêu thụ. b.Khử trùng nước bằng Iốt: Iốt là chất oxy hóa mạnh và thường được dùng để khử trùng nước ở các bể bơi. Là chất khó hòa tan nên Iốt được dùng ở dạng dung dịch bão hòa. Độ hòa tan của Iốt phụ thuộc vào nhiệt độ nước. Ở 0oc đọ hòa tan của Iốt là 100mg/l, ở 20oc là 300mg/l. Khi độ pH của nước nhỏ hơn 7 liều lượng Iốt sử dụng lấy từ 0,3-1 mg/l. Nếu sử dụng liều lượng cao hơn 1,2 mg/l sẽ làm cho nước có mùi vị Iốt. c.Khử trùng nước bằng ion các kim loại nặng: Với nồng độ rất nhỏ của ion kim loại nặng có thể tiêu diệt được các loại sinh vật và rêu tảo sống trong nước. Diệt trùng bằng ion kim loại nặng đòi hỏi thời gian tiếp xúc lớn. Tuy nhiên không thể nâng cao nồng độ kim loại nặng để giảm thời gian diệt trùng vì khi đó sẽ ảnh hưởng đến sức khỏe của người sử dụng nước. d.khử trùng nước bằng ozôn Hiện nay khử trùng nước bằng ozôn đang phát triển mạnh trên thế giới. Khi cho Ozôn vào nước, nó phá hủy không chỉ các men và cả vi sinh chất của tế bào. Với vi khuẩn bào tử ozôn có tác dụng mạnh hơn Clo 300-800 lần. Đồng thời ozôn còn oxy hóa các hợp chất hữu cơ gây ra màu, mùi vị của nước. Tuy nhiên ozôn rất độc đối với con người. Trong nước nó phân hủy rất nhanh thành oxy phân tử và nguyên tử. Tốc độ phân hủy tăng nhanh khi nồng độ muối, pH và nhiệt độ muối tăng. Ozôn được sản xuất tại các nhà máy nước bằng các thiết bị đặc biệt, hoạt động theo nguyên lý phóng điện qua không khí. Chương 3: CƠ SỞ LỰA CHỌN QUI TRÌNH XỬ LÝ 3.1 Thành phần tính chất nước ngầm 3.1.1 Khái niệm Nước ngầm( nước dưới đất) là nước được hình thành do nước mưa thấm qua các lớp đất đá trong lòng đất và được giữ lại ở các tầng chứa nước bên dưới bề mặt đất ở các độ sâu khác nhau. 3.1.2 Phân loại Có 2 loại: -Nước ngầm tầng nông (còn gọi là nước ngầm mạch nông) có độ sâu từ 3m đến 10m, nằm trong các tầng đất thổ nhưỡng và thường là nước ngầm không có áp. Nước ngầm tầng nông thường có trữ lượng nhỏ và có khả năng nhiễm bẩn lớn bởi các chất ô nhiễm từ tầng bề mặt thấm xuống. -Nước ngầm tầng sâu chứa trong các tầng chứa nước ở độ sâu trên 40m. Nước ngầm tầng sâu thường có chất lượng tốt hơn, trữ lượng phong phú hơn và ít chịu ảnh hưởng bởi các mùa trong năm. Một số dạng nước ngầm tầng sâu là nước ngầm có áp, có thể tự phun lên bề mặt khi sử dụng các giếng khoan. 3.1.3 Đặc tính chung của nước ngầm -Độ đục thấp. -PH thường khá thấp (3-4) -Nhiệt độ và thành phần hóa học tương đối ổn định -Không có ôxy hòa tan nhưng có chứa nhiều khí: CO2, H2S…. -Chứa nhiều khoáng chất hòa tan chủ yếu là sắt, mangan, canxi, magiê, flo. -Không có sự hiện diện của vi sinh vật. Một số nơi nước ngầm còn có độ cứng khá cao, đôi khi còn bị nhiễm nitrat, nhiễm mặn, asen… 3.1.4 Đặc tính của nguồn nước tại Xuân Lộc pH: 6,8 Độ oxy hóa: 0,4 Độ cứng tòan phần: 8 (mg/l) Nitrit: 0 Nitrat: 0 Sắt tổng: 8mg/l Amoni: 0 3.2 Các công nghệ trong và ngoài nước 3.2.1 Các nghiên cứu trong nước Một số quy trình xử lý nước ngầm có hàm lượng sắt cao: 3.2.2 Các nghiên cứu ngoài nước Qui trình xử lý nước ngầm của City of Hamilton (USA) Quy trình xử lý nước ngầm tại Town of Normal Quy trình làm mềm nước (USA) 3.3 Các quy trình xử lý nước ngầm tiêu biểu tại Khu Xuân Thành Qui trình 1: Lắng nước rửa lọc Xả cặn Tiếp xúc khử trùng Lọc làm thoáng Nước ngầm cấp nước Nguồn nước bơm từ giếng lên được đưa qua công trình làm thoáng ngằm mục đích khử sắt và mangan có trong nguồn nước. Sau đó nước được tiếp tục đưa qua bể lọc để làm trong – khử màu nước, sau công đoạn lọc nước được dẫn vào bể tiếp xúc khử trùng và đưa vào mạng lưới cấp nước. Lượng nước rửa lọc sẽ được dẫn qua bể lắng nước rửa lọc , theo chu kì cặn được xả ra ngoài. Ưu điểm: quy trình đơn giản, vốn đầu tư thấp, thích hợp cho những nguồn nước ngầm tương đối sạch. Nhược điểm: tuy nhiên quy trình trên chỉ sử dụng cho nguồn nước ngầm có chất lượng loại A, đối với các nguồn nước nhiễm sắt cao thì khi áp dụng quy trình trên chất lượng nước ra sẽ không đảm bảo chất lượng. Qui trình 2: phèn Keo tụ tạo bông Trộn Tiếp xúc khử trùng Lọc Lắng Clo nước ngầm cấp nước Xả cặn ra hồ nén cặn Lắng nước rửa lọc Nước bơm từ giếng lên được vào bể trộn, dung dịch phèn cũng được đưa vào bể để tiến hành quá trình trộn. Sau đó nước được đưa qua bể keo tụ tạo bông, tiếp tục qua bể lắng, bể lọc và cuối cùng nước được đưa vào bể tiếp xúc khử trùng nhằm ổn định nước trước khi đưa vào mạng lưới cấp nước. Cặn từ bể lắng theo đường ống ra hồ nén cặn. Nước từ quá trình rửa lọc được đưa qua bể lắng nước rửa lọc, lượng nước sau khi lắng được tuần hoàn trở lại vào bể keo tụ tạo bông. Ưu điểm: hiệu quả khủ sắt cao, tận dụng được lượng nước rửa lọc, vận hành đơn giản Nhược điểm: chi phí xây dựng cao, chỉ thích hợp cho nguồn nước ngầm có chất lượng nước đạt tiêu chuẩn loại B Qui trình 3: dùng xử lý nước ngầm có hàm lượng sắt cao ( 4 – 10 mg/l) phèn Clo Bể ổn định nước Hồ chứa nước rửa Làm thoáng Lắng Lọc Nước cấp ngầm nước Xả cặn ` Nước bơm từ giếng lên được đưa qua hệ thống làm thoáng tự nhiên bằng dàn mưa. Tiếp tục nước được đưa qua bể lắng cùng với dung dịch phèn, sau công đoạn này hàm lượng sắt trong nước giảm từ 60 – 75 %. Sau đó nước được đưa qua bể lọc với mục đích loại trừ những cặn các hạt cặn nhỏ không lắng được trong bể lắng. Sau quá trình lọc nước được đưa vào bể ổn định nước, dung dịch clo được đưa vào trên đường ống dẫn đến bể ổn định nước nhằm khử trùng. Nước rửa lọc được đẫn đén hồ chứa nước rửa, tại đây quá trình lắng xảy ra. Cặn thu được từ bể lắng và hồ chứa nước rửa được xả ra ngoài. Ưu điểm: chất lượng nước đầu ra tốt đủ tiêu chuẩn đưa vào mạng lưới cấp nước, thích hợp cho nguồn nước ngầm có hàm lượng sắt cao. Nhược điểm: chi phí xây dựng và vận hành cao, thích hợp với nguồn nước ngầm có chất lượng tương đối tốt, đối với những nguồn nước có chất lượng đầu vào đạt tiêu chuẩn loại B thì quy trình trên không đảm bảo được chất lượng nước đầu ra. Do tính chất nước ngầm tại khu Xuân Thành nên quy trình 3 thích hợp nhất cho xây dựng nhà máy. 3.4 Tính toán thiết kế các công trình đơn vị 3.4.1Giàn mưa Nhiệm vụ: Khử CO2 trong nước Làm giàu oxy trong nước tạo điều kiện khử Fe2+ thành Fe3+ Chọn cường độ tưới q=10m3/m2h, diện tích bề mặt cho dàn mưa là: Trong đó Q: công suất trạm xử lý (m3/ngày) qm: cường độ tưới (m3/m2h) Chọn diện tích mặt bằng cho dàn mưa là dài x rộng = 4 x 1 m. chia thành hai ngăn, mỗi ngăn có kích thước dài x rộng = 2 x 1 m. Việc chia ngăn nhằm tạo điều kiện thuận lợi cho quá trình vệ sinh hay sửa chữa dàn mưa. Số sàn tung: 3. Khoảng cách giữa các sàn tung càng lớn thì thời gian tiếp xúc với không khí càng lớn và cũng rất thuận tiện cho việc vệ sinh sàn tung. Chiều cao hiệu quả đối với giàn mưa theo tài liệu tham khảo là 2 m, vậy ta chọn khoảng cách giữa các sàn tung là 0,7 m Chiều cao phần làm thoáng là: 0,7 x 3 = 2,1 m Đường kính lỗ cũng như số lỗ trên một sàn tung: việc chọn đường kính lỗ và số lỗ ảnh hưởng rất lớn đến quá trình làm thoáng. Chọn đường kính lỗ d=14 mm và bước lỗ 50 mm. Chọn sàn tung là các tấm inox có kích thước 1x1m. Cần sử dụng 4 tấm inox cho một sàn tung. Trên mỗi tấm inox khoảng 20 x 20 = 400 lỗ. Hệ thống thu, thoát khí, ngăn nước: ta bố trí hệ thống cửa chớp làm bằng bê tông cốt thép. Góc nghiêng giữa các chớp với mặt phẳng ngang là 450, khoảng cách giữa hai cửa chớp kế tiếp là 200 mm, cửa chớp được bố trí xung quanh trên toàn bộ chiều cao giàn mưa, nơi có bề mặt tiếp xúc với không khí. Các cửa chớp được xây dựng cách mép ngoài của sàn tung 0,6 m, khoảng cách này dùng làm lối đi xung quanh khi tiến hành vệ sinh giàn mưa. Sàn thu nước: được đặt dưới đáy giàn mưa, có độ dốc 0,02 về phía ống dẫn nước sau khi làm thoáng. Sàn thu được làm bằng bêtông cốt thép. Hệ thống thu nước và xả cặn: ống thu đặt ở mặt đáy sàn thu nước, cao hơn mặt đáy sàn 0,2 m nhằm ngăn cặn bẩn không theo dòng nước vào các công trình sau.vận tốc dòng nước theo quy phạm từ 1-1,5 m/s, chọn vận tốc này là 1m/s.diện tích ống dẫn nước là: Đường kính ống dẫn : Chọn ống có đường kính 120 mm. Kiểm tra lại vận tốc nước chảy : Ống xả cặn: bố trí mỗi ngăn có một ống xả cặn theo quy phạm đường kính ống từ 100-200 mm, ống này đặt sát sàn để thu cặn và xả nước khi làm vệ sinh giàn mưa,. Chọn ống xả cặn là ống PVC có đường kính là 100 mm, mỗi ngăn đặt một ống xả cặn ở giữa ngăn và sát sàn thu nước, phía đáy thấp. toàn giàn mưa có 2 ống xả. Hệ thống phân phối nước: chọn mỗi giàn mưa có một ống dẫn nước chính có đường kính 80 mm, vận tốc trong ống dẫn nước chính là: Trên mỗi giàn mưa ta bố trí một ông phân phối nước chính có chiều dài bằng chiều rộng giàn mưa. Chọn vận tốc nước chảy trong ống là 1,2 m/s. Đường kính ống phân phối chính là: Chọn đường kính ống phân phối chính là 90 mm, kiểm tra lại vận tốc nước chảy trong ống : Chọn khoảng cách giữa cách ống nhánh là 300 mm (theo quy pạhm khoảng cách này được lấy từ 250-300 mm). số ống nhánh trên một ống phân phối chính sẽ là: Chọn vận tốc nước trong ống phân phối nhánh là 2 m/s ( theo quy phạm vận tốc này lấy từ 1,8-2 m/s). Lượng nước vào ống nhánh là: Như vậy đường kính ống nhánh là: Chọn ống nhánh đường kính 21 mm. Kiểm tra lại vận tốc nước trong các ống nhánh: Tổng diện tích lỗ trên các ống nhánh theo quy phạm chọn từ 30-35 % diện tích tiết diện ngang của ống chính, chọn tỷ lệ này là 30 %, tổng diện tích lỗ phun là: Tổng diện tích lỗ 0,3x S ống nhánh Chọn đuờng kính lỗ phun mưa là 10 mm ( theo quy phạm đượng kính này từ 10-12 mm). số lỗ phun mưa trên một ống nhánh là: Số lỗ= tổng diện tích lỗ/diện tích một lỗ (lỗ) Các lỗ được bố trí thành hai hàng so le nhau ở hai bên thành ống nhánh. Ngoài ra ta còn bố trí hai vòi nước và ống cao su ở hai đầu giàn mưa cách giàn mưa 1m. Kiểm tra thời gian làm thoáng của nước: thời gian làm thoáng nước tính sơ bộ theo thời gian nươc rơi trên toàn bộ chiều cao của giàn mưa (bỏ qua thời gian nước đọng lại trên sàn tung): Tổn thất áp lực qua giàn mưa: do nước rơi tự do trên giàn mưa nên chọn sơ bộ tổn thất thủy lực của nước qua giàn là 0,5 m. 3.4.2 THIẾT BỊ TRỘN Sử dụng thiết bị trộn ống dẫn Nhiệm vụ: đưa các phần tử hóa chất vào trạng thái phân tán dều trong môi trường nước. Hóa chất được cho vào trong đường ống dẫn sang bể lắng. Sau điểm cho hóa chất thay một đoạn ống dẫn nước nguồn đến bể lắng bằng đoạn ống có đường kính nhỏ hơn, vận tốc dòng nước 1,5 (m/s), theo quy phạm vận tốc này từ 1,2-1,5 (m/s). Chiều dài đoạn ống trộn tính theo tổn thất áp lực bằng 0,4 m. ta có diện tich mặt cắt ngang ống trộn là: Đường kính đoạn ống trộn là: Chọn đường kính d= 100 mm Kiểm tra lại vận tốc ta có: <1,5 (nằm trong giới hạn cho phép) 3.4.2 BỂ LẮNG NGANG Nhiệm vụ Lắng đọng cặn sinh ra trong các phản ứng, cặn vôi, cặn tạo ra trong quá trình oxy hóa sắt và mangan. Tăng thời gian để các phản ứng oxy xảy ra hoàn toàn. Cấu tạo: bể lắng ngang thu nước ở cuối. Nguyên lý hoạt động: nước được phân phối vào đầu bể lắng sau đó đi qua các lỗ trên vách ngăn và chảy qua vùng lắng, tại đây các phản ứng oxy hóa tiếp tục xảy ra và tạo kết tủa rồi lắng xuống đáy bể. Nước sau khi từ đầu bể đến cuối bể sẽ đi qua các lỗ thu trên ống thu nước bề mặt và các máng thu nước ở cuối dẫn vào mương thu nước và phân phối nước đi vào các bể lọc. Cặn lắng được xả ra ngoài theo định kỳ bằng áp lực thủy tĩnh qua dàn ống thu xả cặn. Dung tích bể lắng Trong đó, Q: công suất xử lý của trạm (m3/h) T: thời gian lưu nước trong bể (h). Chọn T = 2h. Chọn chiều cao vùng lắng H = 3 m (theo quy phạm chiều cao này từ 2-3,5 m). Diện tích mặt bằng bể lắng: Chọn hệ thống xử lý gồm một bể lắng chia thành hai ngăn lắng, mỗi ngăn xem như một bể lắng nhỏ. Chọn chiều rộng bể lắng là 4 m, chiều rộng mỗi ngăn lắng là 2 m (theo quy phạm chiều rộng này lấy không quá 6 m). Chiều dài của bể lắng là: Chọn chiều dài bể lắng 7m Tính lại thời gian lưu nước trong bể lắng. Đầu bể lắng thiết kế một tường chắn để phân phối dòng nước vào bể. Tường này cách đầu bể 1,5 m. Trên tường phân phối đục các lỗ, tổng diện tích các lỗ phụ thuộc vào vận tốc nước qua lỗ. Theo quy phạm vận tốc này 0,2- 0,3 m/s, chọn vận tốc nước là 0,2 m/s. Tổng diện tích các lỗ phân phối trong một bể lắng là: Tổng Slưu lượng nước vào bể/vận tốc nước Chọn lỗ hình vuông kích thước 50 x 50 mm. Tổng số lỗ trên một vách phân phối trong ngăn lắng là: Tổng số lỗ = tổng diện tích lỗ/kích thước một lỗ (lỗ) Chọn số lỗ phân phối trên vách phân phối trong ngăn lắng là 11 lỗ Kiểm tra lại vận tốc nước chảy qua lỗ: V = lưu lượng vào một bể/tổng diện tích lỗ Chiều cao hữu ích của vách phân phối chính bằng chiều cao vùng lắng trong bể. Diện tích hữu ích của vách phân phối nước vào là: 2 x 3 = 6 m2. Lỗ phân phối được bố trí cách chiều cao lớp cặn 0,3 m (theo quy phạm chiều cao này 0,3 -0,5m). Chọn chiều cao hàng lỗ dưới cùng cách cách lớp cặn 0,3 m, chiều cao vùng chứa cặn 1m. Vậy hàng lỗ dưới cùng cách đáy bể 1,3 m. Chiều dài làm việc của bể lắng là: Lbể = 7 – 1,3 = 5,7 (m) Chiều dài ống thu nước (m) Sử dụng một ống thu khoảng cách giữa ống và tường bể là 1m. Theo quy phạm vận tốc nước chảy trong ống thu 0,6 -0,8 m/s, chọn vận tốc nước bằng 0,8 m/s. Lưu lượng nước dùng tính đường kính ống thu lấy lớn hơn 30% lưu lượng tính toán. Lưu lượng nước chảy vào mỗi ống thu trong một ngăn lắng là: Q ống Đường kính ống thu nước: D ống thu Chọn đường kính ống 100mm kiểm tra lại vận tốc nước chảy trong ống thu: Trên các ống thu khoang lỗ đường kính d = 25 mm, vận tốc nước chảy qua lỗ 1m/s (chọn theo quy phạm).Tổng diện tích các lỗ trên một ống thu: S lỗ Tổng số lỗ trên một ống là: Tổng số lỗ= S lỗ/diện tích một lỗ(lỗ) Chọn số lỗ trên mỗi ống 12 lỗ, bố trí hai bên thành ống so le với nhau mỗi bên 6 ống. Khoảng cách giữa các lỗ: Tính chiều cao bể lắng Chiều cao từ mực nước đến sàn công tác là 0,3 m (theo quy phạm chiều cao này 0,3-0,5 m). Chọn phương pháp xả cặn bằng thủy lực, chọn chiều cao vùng chứa cặn 1m, chiều cao từ lớp cặn đến vùng lắng 0,3m. Chiều cao bể lắng là: H= HI + Hcc + Hct = 3 + 1,3 + 0,3 = 4,6 m Hệ thống thu xả cặn: sử dụng ống thu xả cặn đặt ở trung tâm bể lắng dọc theo chiều dài bể. Thể tích của cặn là: V cặn = 2 x 1 x 5,7 = 11,4 m3 Tính toán ống xả cặn sao cho lượng cặn cần xả là 60 % trong thời gian 30 phút. Lượng cặn cần phải xả bằng 0,6 x 11,4 = 6,84 m3 (0,0038 (m3/s)) Chọn vận tốc xả cặn trong ống xả 1 m/s. Đường kính ống xả cặn là: D xả cặn Chọn ống xả cặn loại ống PVC đường kính 70 mm, chiều dài 5,7 m. Chọn khoảng các giữa các lỗ xả cặn 500mm (theo quy phạm khoảng cách này 300-500 mm). Vậy số lỗ trên ống xả cặn là: (lỗ) Đáy bể lắng ngang có độ dốc theo chiều dọc là 0,02 theo chiều ngược với chiều nước chảy và độ dốc ngang từ thành bể về phía ống thu cặn là 45o. Vận tốc trung bình của dòng nước trong bể lắng là: Thiết kế phần máng thu nước ở cuối bể lắng để phân phối nước vào bể lọc: máng này được xây dựng bằng bê tông cốt thép ở cuối bể lắng, ba ống thu nước cùng chảy vào một máng thu. Lưu lượng tính toán máng thu lấy hơn 30% lưu lượng xử lý Qtt Chọn vận tốc chảy vào máng thu là 0,6 m. Diện tích mặt cắt ngang máng thu là: Chọn máng có kích thước 0,12 x 0,12 m. Chiều cao từ sàn công tác đến mặt nước trong máng là 0,3m. Chọn tổn thất áp lực qua bể lắng là 0,5 m. 3.4.4 BỂ LỌC Nhiệm vụ Loại bỏ triệt để các cặn chưa lắng và không lắng được ở bể lắng Khử mangan nhờ lớp oxit mangan trên bề mặt cát lọc Dạng bể lọc: bể lọc nhanh Cấu tạo và nguyên lý làm việc Bể lọc nhanh thiết kế dưới đây sử dụng hai lớp vật liệu lọc là cát thạch anh và than antraxit có các thông số sau đây: Cát thạch anh: Đường kính hạt: d = 0,5-1,2 mm Đường kính tương đương: d td= 0,6-6,5 mm Hệ số không đồng nhất: k=1,5-1,7 Chiều dài của lớp vật liệu lọc: 800 mm Than antraxit: Đường kính hạt: d = 0,8 – 1,8 mm Đường kính tương đương: d td= 0,9 – 1,1 mm Hệ số không đồng nhất: k=1,5-1,7 Chiều dài của lớp vật liệu lọc: 400 mm Chọn tốc độ lọc: v= 7 m/h Chu kỳ lọc: 12h. Sử dụng biện pháp rửa lọc gió nước kết hợp. Khi lọc: nước được dẫn từ bể lắng sang, qua máng phân phối vào bể lọc, qua lớp vật liệu lọc, lớp sỏi đỡ vào hệ thống thu nước trong và đưa về bể chứa nước sạch. Khi rửa: nước rửa do bơm cung cấp, qua hệ thống phân phối nước rửa lọc, qua lớp sỏi đỡ, các lớp vật liệu lọc và kéo theo các cặn bẩn tràn vào máng thu nước rửa ở giữa chảy về cuối bể và xả ra ngoài theo mương thoát nước. Quá trình rửa được tiến hành đến khi nước rửa hết đục thì ngưng. 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 rửa chưa đảm bảo, phải xả nước lọc đầu, không đưa ngay vào bể chứa. Thời gian xả lọc đầu quy định là 10 phút. Tính toán số bể lọc và diện tích mỗi bể lọc Diện tích của các bể lọc: Trong đó: Q là công suất xử lý (m3/ngày. đêm) T: thời gian làm việc 24 h vbt: vận tốc làm việc bình thường 7 m/h a:số lần rửa bể trong một ngày đêm làm việc ở chế độ bình thường, a = 2 lần. W: cường độ nước rửa lọc 14 l/s.m2 t1: thời gian rửa lọc, thời gian rửa nước 7 phút t2: thời gian ngừng bể lọc để rửa, 30 phút = 0,5 h F Số bể lọc cần thiết: Chọn N=3 bể (N không được nhỏ hơn 3 để khi một bể ngưng làm việc thì vận tốc trong các bể còn lại không vượt quá 0,5 lần bình thường) Kiểm tra lại vận tốc lọc của hệ thống: Kiểm tra lại tốc độ lọc tăng cường với điều kiện đóng 1 bể để rửa Trong đó: vtc: tốc độ lọc tăng cường, m/h N1: số bể lọc ngừng làm việc để sửa chữa Nằm trong khoảng 8,5-12 m, đảm bảo Diện tích mỗi bể lọc là: F bể = Chọn kích thước bể là: 1,46 x 1,46 m Chiều cao toàn phần của bể lọc nhanh xác định theo công thức: H = hd + hv + hn + hp Trong đó: hp: chiều cao lớp bảo vệ của bể lọc (0,3 -0,5 m), lấy hp= 0,4(m) hd:chiều cao lớp sỏi đỡ, lấy hd = 0,4 (m) hn:chiều cao lớp nước trên lớp vật liệu lọc, lấy hn = 2 (m) hv: chiều dày lớp vật liệu lọc g