Xử lý nước thải thiên nhiên

§å ¸n xö lý n−íc thiªn nhiªn GVHD: PGS.TS NguyÔn V¨n TÝn Svth:NguyÔn Thanh Giang - Líp-51mn1 - MSSV:6179. 1 thuyÕt minh §å ¸n m«n häc xö lý n−íc thiªn nhiªn ----------------------------------- PhÇn I Lùa chän d©y chuyÒn c«ng nghÖ C¸c chØ tiªu chÊt l−îng n−íc nguån tr−íc khi xö lý: - to n−íc: 20oC - §é mμu theo thang Coban: 60 - §é kiÒm toμn phÇn: 2,43 mg®l/l - §é cøng Cacbonat: 2,43mg®l/l - §é cøng toμn phÇn: 3,67 mg®l/l - §é oxy ho¸ pemanganat: 11 mg/l - §é pH: 7.4 - Hμm l−îng s¾t toμn phÇn: 0,25 mg/l - Hμm l−îng Fe2+: 0,22 mg/l - Hμm l−îng §ång Cutp = 1,2 mg/l - Hμm l−îng Ch× Pbtp = 0,02 mg/l - Hμm l−îng oxy hoμ tan: 6 mg/l - Hμm l−îng cÆn l¬ löng: Cmax= 800 mg/l, Cmin= 100 mg/l, CTB= 700 mg/l - Hμm l−îng c¸c ion trong n−íc: . Cation: Na+= 46 mg/l Ca2+= 60,12 mg/l Mg2+= 8,19 mg/l . Anion: HCO3 - = 148 mg/l SO4 2-= 75 mg/l SiO3 2-= 0,7 mg/l Cl-=71 mg/l - Hμm l−îng c¸c hîp chÊt chøa Nit¬: NH4 += 1,5 mg/l NO2 -= 1,2 mg/l NO3 -= 1 mg/l §å ¸n xö lý n−íc thiªn nhiªn GVHD: PGS.TS NguyÔn V¨n TÝn Svth:NguyÔn Thanh Giang - Líp-51mn1 - MSSV:6179. 2 - Hμm l−îng H2S= 0,16 mg/l - ChØ sè E.Coli: 980 con/l I. X¸c ®Þnh c¸c chØ tiªu cßn thiÕu. 1. Tæng hµm l−îng muèi hoµ tan X¸c ®Þnh dùa vμo c«ng thøc: P = ∑M+ + ∑A- + 1,4 [Fe2+] + 0,5[HCO3-] + 0,13[SiO32-] Trong ®ã: + ∑M+: Tæng hçn hîp c¸c ion d−¬ng trong n−íc nguån kh«ng kÓ Fe2+ ∑M+ = [Na+] + [Ca2+] + [Mg2+] + [NH4+] = 46 + 60,12 + 8,19 + 1,5 = 115,81 (mg/l) + ∑A-: Tæng hμm l−îng c¸c ion ©m kh«ng kÓ HCO3-, SiO3- ∑ A-= [SO42-] +[Cl-] + [NO2-] + [NO3-] = 75 + 71 + 1,2 + 1 = 148,2 (mg/l) ⇒ P = 115,81 + 148,2 + 1,4.0,22 + 0,5.148 + 0,13.0,7 P = 338,409 (mg/l) 2. Hµm l−îng CO2 hoµ tan L−îng CO2 hoμ tan cã trong n−íc nguån phô thuéc vμo P, t 0, Ki, pH vμ ®−îc x¸c ®Þnh theo biÓu ®å Langlier Víi: b P =348,409 (mg/l) a c t0 =200C Ki = 2,43 (mg/l) pH = 7,4 t P Ki pH CO2 Tra biÓu ®å ta x¸c ®Þnh ®−îc hμm l−îng [CO2] hoμ tan lμ 8,5 (mg/l) II.§¸nh gi¸ chÊt l−îng n−íc nguån Tr−íc tiªn, cÇn kiÓm tra ®é chÝnh x¸c cña c¸c chØ tiªu cho tr−íc: - §é kiÒm toμn phÇn KiTP = [OH -] + [HCO3 -] + [CO3 2-] (mg®l/l) V× ®é pH = 7,4 ⇒ [OH-] rÊt nhá cã thÓ coi b»ng kh«ng MÆt kh¸c, pH = 7,4 < 8,4 ⇒ trong n−íc cã CO2 vμ HCO3-, kh«ng tån t¹i CO32- nªn coi [CO32-] = 0 §å ¸n xö lý n−íc thiªn nhiªn GVHD: PGS.TS NguyÔn V¨n TÝn Svth:NguyÔn Thanh Giang - Líp-51mn1 - MSSV:6179. 3 ⇒ KiTP = 0 + 148/61 + 0 = 2,43 (mg®l/l) - §é cøng toμn phÇn: CTP = 04,20 ]2[ +Ca + 16,12 ]2[ +Mg = 04,20 12,60 + 16,12 19,8 = 3,67 (mg®l/l) - §é cøng Cacbonat: Ck = 61 ]3[ −HCO = 02,61 148 = 2,43 (mg®l/l) Nh− vËy ta thÊy ®é kiÒm toμn phÇn b»ng ®é cøng Cacbonat. KiTP, CTP, Ck ®−îc x¸c ®Þnh lμ ®óng. - §¸nh gi¸ chÊt l−îng n−íc nguån. - So s¸nh víi tiªu chuÈn chÊt l−îng n−íc mÆt, ta thÊy nguån n−íc nμy thuéc tieu chuÈn nguån n−íc lo¹i B cã thÓ dïng lμm nguån cÊp n−íc cho c¸c tr¹m xö lý n−íc cÊp cho ¨n uèng vμ sinh ho¹t. - So s¸nh c¸c chØ tiªu víi tiªu chuÈn chÊt l−îng n−íc cÊp cho ¨n uèng vμ sinh ho¹t, ta thÊy c¸c chØ tiªu nh− ®é mμu, ®é oxy ho¸, hμm l−îng cÆn l¬ löng, hμm l−îng ch× ,hμm l−îng ®ång ,®é cøng, hμm l−îng c¸c hîp chÊt chøa Nit¬, H2S, chØ sè E.Coli lín vμ cÇn ph¶i ®−îc xö lý. - N−íc nguån cã hμm l−îng c¸c hîp chÊt chøa Nit¬, H2S lín CÇn tiÕn hμnh clo ho¸ s¬ bé tr−íc khi ®−a n−íc vμo c«ng tr×nh xö lý - §é oxiho¸ permanganate KMnO4 = 11 (mg/l) > 0,15.Fe 2+ + 3 v× ta thÊy r»ng: 0,15.Fe2+ +3 = 0,15.0,22 + 3 = 3,033 (mg/l) nªn ph¶i khö n−íc th« b»ng clo ho¸ s¬ bé tr−íc khi ®−a vμo xö lý víi liÒu l−îng clo dïng ®Ó clo ho¸ s¬ bé tÝnh theo c«ng thøc: LCl = 6×[NH4+] + 1,5×[NO2-] + 3 (mg/l) = 6×1,5 + 1,5×1,2 + 3 = 12,33 (mg/l) - Hμm l−îng cÆn vμ ®é mμu lín h¬n c¸c chØ tiªu chÊt l−îng n−íc cÊp cho sinh ho¹t nªn ph¶i lμm trong n−íc vμ khö mμu b»ng phÌn - §é cøng toμn phÇn cña n−íc CTP= 3,67 (mg®l/l) . Ta ph¶i dïng phÌn ®Ó keo tô c¸c b«ng cÆn . Tuy nhiªn, khi cho phÌn vμo, ®é cøng sÏ gi¶m nªn kh«ng cÇn ph¶i tÝnh to¸n. - §é pH = 7,4 thuéc kho¶ng 6,5 ®Õn 8,5 nªn ®¹t tiªu chuÈn n−íc cÊp cho sinh ho¹t - Hμm l−îng cÆn l¬ löng ë møc cao v−ît qu¸ yªu cÇu cho phÐp nªn ph¶i dïng phÌn nh«m Al2(SO4)3 ®Ó keo tô c¸c cÆn bÈn trong n−íc §å ¸n xö lý n−íc thiªn nhiªn GVHD: PGS.TS NguyÔn V¨n TÝn Svth:NguyÔn Thanh Giang - Líp-51mn1 - MSSV:6179. 4 - Hμm l−îng ®ång vμ ch× v−ît møc cho phÐp nªn ph¶i xö lý - C¸c chØ tiªu Na+, Ca2+, Mg2+ n»m trong giíi h¹n cho phÐp - ChØ sè E.Coli = 980 (con/l)>TC lμ 0 (con/l) nªn xö lý b»ng Clo - C«ng suÊt tr¹m Q = 15000 (m3/ng®) ,Ta lùa chän bÓ l¾ng ngang vμ bÓ läc nhanh cho d©y chuyÒn c«ng nghÖ xö lý n−íc - Do cã dïng phÌn vμ v«i nªn trong d©y chuyÒn c«ng nghÖ ph¶i cã thªm c«ng tr×nh trén vμ ph¶n øng. Víi tr¹m cã c«ng suÊt nh− trªn ta dïng ng¨n ph¶n øng v¸ch ng¨n ,cã h×nh ch÷ nhËt trªn mÆt b»ng x©y kÕt hîp víi bÓ l¾ng ngang vμ bÓ trén ®øng lμ hîp lý III. S¬ bé chän ®©y chuyÒn c«ng nghÖ C¸c yÕu tè ¶nh h−ëng ®Õn viÖc lùa chän d©y chuyÒn c«ng nghÖ. - Lo¹i nguån n−íc vμ chÊt l−îng nguån n−íc - Yªu cÇu chÊt l−îng n−íc cña ®èi t−îng sö dông So s¸nh chÊt l−îng n−íc nguån víi yªu cÇu cÊp n−íc ®Ó cã biÖn ph¸p xö lý - §iÒu kiÖn kinh tÕ kü thuËt - §iÒu kiÖn ®Þa ph−¬ng Tõ nh÷ng ®iÒu ®· ph©n tÝch ë trªn, s¬ bé ta chän d©y chuyÒn c«ng nghÖ xö lý n−íc mÆt cho tr¹m xö lý cã c«ng suÊt 15000m3/ng® nh− sau: n−íc th« bÓ trén ®øng bÓ ph¶n v¸ch ng¨n l¾ng ngang läc nhanh bÓ chøa n−íc s¹ch khö trïngclo s¬ bé IV.X¸c ®Þnh liÒu luîng ho¸ chÊt sÏ ®−a vµo n−íc 1. X¸c ®Þnh l−îng Clo ho¸ s¬ bé - L−îng Clo ®Ó khö NH4+, NO2-: §å ¸n xö lý n−íc thiªn nhiªn GVHD: PGS.TS NguyÔn V¨n TÝn Svth:NguyÔn Thanh Giang - Líp-51mn1 - MSSV:6179. 5 LCl = 6NH4 + + 1,5NO2 - +3 = 6.1,5 + 1,5.1,2 + 3 = 12,33 (mg/l) - L−îng Clo ®Ó oxi ho¸: LCl = 0,5[O2] =0,5.6 = 3 (mg/l) - L−îng Clo ®Ó khö H2S: LCl = 0,47[H2S] =0,47.0,16 =0,0752 (mg/l) VËy ∑ LCl = 15,4052 (mg/l) 2. X¸c ®Þnh liÒu l−îng phÌn Lp - Lo¹i phÌn ®−îc sö dông lμ phÌn nh«m Al2(SO4)3 kh«. §−a phÌn vμo ®Ó xö lý n−íc ®ôc vμ ®é mμu - LiÒu l−îng phÌn ®Ó xö lý n−íc ®ôc ®−îc x¸c ®Þnh theo hμm l−îng cÆn l¬ löng. TÝnh to¸n víi C = 800 (mg/l), tra b¶ng vμ chän gi¸ trÞ thÝch hîp ta ®−îc: L1p = 60 (mg/l) - LiÒu l−îng phÌn ®Ó xö lý ®é mμu cña n−íc ®−îc x¸c ®Þnh theo ®é mμu M: L2p = 4 M = 4 60 = 30,98 (mg/l) So s¸nh ta thÊy Lp 2>Lp 1 nªn lÊy Lp = 60 (mg/l) ®Ó xö lý n−íc - KiÓm tra ®é kiÒm cña n−íc theo yªu cÇu keo tô: - Khi cho phÌn vμo n−íc, pH cña n−íc sÏ gi¶m. §èi víi phÌn Al, gi¸ trÞ pH thÝch hîp ®Ó qu¸ tr×nh keo tô x¶y ra ®¹t hiÖu qu¶ tõ 5,5 ®Õn 7,5. - Gi¶ sö, cÇn ph¶i kiÒm ho¸ n−íc ®Ó n©ng pH lªn gi¸ trÞ phï hîp víi yªu cÇu xö lý th× l−îng kiÒm ®−îc tÝnh lμ. Lk = ek.( pe Lp - Kio + 0,5 ). C 100 (mg/l) Trong ®ã: Lp, ep : LiÒu l−îng vμ ®−¬ng l−îng phÌn ®−a vμo trong n−íc Lp = 60 (mg/l) ep ((Al2(SO4)3) = 57 (mg®l/l) ek: §−¬ng l−îng kiÒm, chän chÊt kiÒm ho¸ lμ CaO nªn ek = 28 (mg®l/l) Kio : §é kiÒm cña n−íc nguån, Kio = 2,43 (mg®l/l) C: Nång ®é CaO trong s¶n phÈm sö dông, C = 80% 0,5: §é kiÒm dù tr÷ §å ¸n xö lý n−íc thiªn nhiªn GVHD: PGS.TS NguyÔn V¨n TÝn Svth:NguyÔn Thanh Giang - Líp-51mn1 - MSSV:6179. 6 ⇒ Lk = 28.( 57 60 - 2,43 +0,5). 80 100 = -30,70 < 0 Nh− vËy ®é kiÒm cña n−íc ®¶m b¶o keo tô, kh«ng cÇn ph¶i kiÒm ho¸. V. X¸c ®Þnh c¸c chØ tiªu c¬ b¶n cña n−íc sau xö lý Sau khi ®−a phÌn vμo trong n−íc mμ kh«ng cÇn kiÒm ho¸, n−íc sau xö lý cã ®é pH vμ Ki sÏ gi¶m cßn CO2 vμ hμm l−îng cÆn l¬ löng sÏ t¨ng. - §é kiÒm Ki* - §é kiÒm Ki * ®−îc x¸c ®Þnh b»ng c«ng thøc: Ki * = Kio - ep Lp (mg®l/l) Trong ®ã: Kio : §é kiÒm cña n−íc nguån, Kio = 2,43 (mg®l/l) Lp, ep : LiÒu l−îng vμ ®−¬ng l−îng phÌn: Lp = 60 (mg/l) vμ ep = 57 (mg®l/l) ⇒ Ki* = 2,43 - 57 60 = 1,38 (mg®l/l) - Hµm l−îng CO2 hoµ tan - Hμm l−îng CO2 hoμ tan ®−îc x¸c ®Þnh b»ng c«ng thøc: CO2 * = CO2 0 + 44 ep Lp = 8,5 + 44. 57 60 = 54,82 (mg/l) 3. §é pH* - X¸c ®Þnh b»ng c¸ch tra biÓu ®å, dùa vμo (t0, P, K*i, CO2) Ta cã t0 = 200C, P = 348,409 (mg/l) , K*i = 1,38 (mg®l/l) , CO2 = 54,82 (mg/l) ⇒ pH*= 6,4 4. X¸c ®Þnh §é ph ë tr¹ng th¸i c©n b»ng b·o hoµ ( pHs ) - §é ph ë tr¹ng th¸i c©n b»ng b·o hoμ pHs ®−îc x¸c ®Þnh theo hμm sè: pHs = f1(t o) - f2(Ca 2+) -f3(K * i) + f4(P) Trong ®ã ta cã: * to =200C. Tra biÓu ®å ®−îc f1(to) = 2,1 * Ca2+ = 60,12 (mg/l). Tra biÓu ®å ®−îc f2(Ca2+) = 1,75 * Ki * =1,38 (mg®l/l). Tra biÓu ®å ®−îc f3(K*i) = 1,1 * P=348,09 (mg/l). Tra biÓu ®å ®−îc f4(P) = 8,82 ⇒ pHs = 2,1-1,75-1,1+8,82 = 8,07 §å ¸n xö lý n−íc thiªn nhiªn GVHD: PGS.TS NguyÔn V¨n TÝn Svth:NguyÔn Thanh Giang - Líp-51mn1 - MSSV:6179. 7 5. KiÓm ra ®é æn ®Þnh cña n−íc sau khi keo tô - ChØ sè æn ®Þnh cña n−íc ®−îc x¸c ®Þnh theo c«ng thøc: I = pH* -pHs = 6,4-8,07 = -1,16 < 0 ⇒N−íc cã tÝnh x©m thùc, ph¶i æn ®Þnh n−íc b»ng v«i. L−îng v«i ®−îc tÝnh theo hμm l−îng CaO trong tr−êng hîp pH*<pHs<8,4 lμ: Lv = ev. β .Ki*. Cv 100 (mg/l) Trong ®ã: ev: §−¬ng l−îng v«i, ev =28 (mg®l/l) β : HÖ sè phô thuéc pH* vμ I Tra biÓu ®å ta cã β = 0,9 Ki * : §é kiÒm cña n−íc sau xö lý Cv : §é tinh khiÕt cña v«i, Cv = 80% ⇒ Lv = 28.1,1.1,38. 80 100 = 53,13 (mg/l) 6. Hµm l−îng cÆn lín nhÊt sau xö Lý - Hμm l−îng cÆn lín nhÊt sau khi xö lý ®−îc x¸c ®Þnh b»ng c«ng thøc: Cmax * = Cmax o + K. p p e L + 0,25M + Lv Trong ®ã: K: §é s¹ch cña phÌn. Víi phÌn lo¹i B, K = 1 ⇒ Cmax* = 800+1. 57 60 +0,25.60+53,13 = 869,2 (mg/l) ⇒ Tõ nh÷ng tÝnh to¸n trªn vµ xÐt ®Õn ®iÒu kiÖn kinh tÕ ta ®i ®Õn viÖc lùa chän d©y chuyÒn c«ng nghÖ xö lý nguån n−íc mÆt khai th¸c ®−îc nh− sau: §å ¸n xö lý n−íc thiªn nhiªn GVHD: PGS.TS NguyÔn V¨n TÝn Svth:NguyÔn Thanh Giang - Líp-51mn1 - MSSV:6179. 8 n−íc th« clo s¬ bé bÓ trén ®øng bÓ ph¶n øng v¸ch ng¨n l¾ng ngang läc nhanh bÓ chøa n−íc s¹ch khö trïngphÌn + v«i PhÇn II TÝnh to¸n c¸c c«ng tr×nh trong d©y chuyÒn ViÖc tÝnh to¸n c¸c c«ng tr×nh cho d©y chuyÒn c«ng nghÖ thiÕt kÕ trªn.Lμ viÖc tÝnh to¸n chi tiÕt tõng c«ng tr×nh ®Ó ta cã thÓ biÕt ®−îc kh¸i qu¸t kinh tÕ cô thÓ h¬n ®Ó cã thÓ x©y dùng ®−îc. 1).BÓ hoµ phÌn: - Cã nhiÖm vô hoμ tan phÌn côc vμ l¾ng cÆn bÈn.Tr¹m cã c«ng suÊt kh«ng lín 2900 (m3/ng®) Dïng bÓ hoμ phÌn khuÊy trén b»ng c¬ khÝ.§Ó hoμ tan phÌn d¹ng h¹t cã kÝch th−íc nhá h¬n 20mm BÓ x©y dùng b»ng g¹ch vμ cã h×nh trßn. BÓ nμy võa lμm nhiÖm vô hoμ tan phÌn võa lμm bÓ tiªu thô. N−íc pha phÌn B¬m ®Þnh l−îng èng dÉn vμo bÓ trén X¶ cÆn §éng c¬ Ng¨n hoμ tan phÌn + Ng¨n dung dÞch tiªu thô §å ¸n xö lý n−íc thiªn nhiªn GVHD: PGS.TS NguyÔn V¨n TÝn Svth:NguyÔn Thanh Giang - Líp-51mn1 - MSSV:6179. 9 3625.10,25.60 3,84( ) 10000.10.1h W m⇒ = ≈ γ..1000 .. hb LpnQ Dung tÝch bÓ hoμ trén: - Wh = (m 3/h) Trong ®ã ta cã: + Q: c«ng suÊt tr¹m, Q=15000 (m3/ng®) = 625 (m3/h) + Lp : liÒu l−îng phÌn cho vμo n−íc. Lp = 60 (g/m 3) + bh : nång ®é dung dÞch trong bÓ hoμ, bh=15% + γ :khèi l−îng riªng cña dung dÞch (ë ®©y lμ n−íc) γ =1(T/m3) +n:sè giê gi÷a hai lÇn pha chÕ, phô thuéc Q Q = 15000 (m3/ng®) => n=10,25 (giê) Chän hai bÓ hoμ trén, mét bÓ c«ng t¸c vμ mét bÓ dù tr÷. KÝch th−íc bÓ : d = 1 (m) vμ chiÒu cao h = 1,3 (m) ¾ ThiÕt kÕ chän lo¹i m¸y khuÊy cho bÓ hoμ trén phÌn - Sè vßng quay cña c¸nh qu¹t lÊy n = 35 (vßng/phót) - ChiÒu dμi c¸nh qu¹t tÝnh tõ trôc quay lÊy b»ng l = 0,4.1 = 0,4 (m) - DiÖn tÝch c¸nh qu¹t lÊy b»ng 0,4 m2 trong bÓ hoμ phÌn 1. Tõ viÖc chän c¸c th«ng sè cña bÓ hoμ phÌn .Ta chän lo¹i ®éng c¬ dïng cho m¸y khuÊy cã c«ng suÊt lμ: N = 0,5η ρ .h.n3.d4.z (Kw) Trong ®ã : ρ : Träng l−îng thÓ tÝch cña dung dÞch ®−îc khuÊy trén ( LÊy ρ = 0,003794(kg/m3)) h : ChiÒu cao c¸nh qu¹t (LÊy h = 0,25 (m)) n : Sè vßng quay cña c¸nh qu¹t trong 1 gi©y (LÊy n = 0,58 (vßng)) d : §−êng kÝnh cña vßng trßn do ®Çu c¸nh qu¹t tao ra khi quay (LÊy d = 2 (m)) z : Sè c¸nh qu¹t trªn trôc m¸y khuÊy (LÊy z = 4 (c¸nh)) η : HÖ sè h÷u Ých cña c¬ cÊu truyÒn ®éng (LÊy η = 0,01 ) VËy : N = 0,5. 01,0 003794,0 .0,25.0,583.24.4 = 0,59 (kW) 2).BÓ pha chÕ dung dÞch v«i s÷a - BÓ pha dung dÞch v«i cã nhiÖm vô khuÊy trén ®ång ®Òu v«i ®· t«i ë bÓ t«i thμnh s÷a v«i ®Ó cã thÓ dÔ dμng hoμ tan vμo n−íc ë trong bÓ trén §å ¸n xö lý n−íc thiªn nhiªn GVHD: PGS.TS NguyÔn V¨n TÝn Svth:NguyÔn Thanh Giang - Líp-51mn1 - MSSV:6179. 10 3625.10,25.53,13 6,8( ) 10000.5.1v W m= = 3 3 .4 6,8.4 2,0( )vWd mπ π⇒ = = ≈ ∂= ..10000 .. v v v b LnQW GÇu ®−a v«i tõ thïng t«i vμo èng n−íc s¹ch ®Õn M¸y khuÊy B¬m ®Þnh l−îng èng dÉn sang bÓ trén èng x¶ cÆn - Dung tÝch bÓ pha víi s÷a v«i x¸c ®Þnh theo c«ng thøc: + Q : C«ng suÊt tr¹m, Q = 625 (m3/h) + n : Sè giê gi÷a 2 lÇn pha v«i, n =10.25 h + Lv : LiÒu l−îng v«i, Lv = 53,13 (mg/l) + bv : Nång ®é v«i, bv =5% + ∂ : TØ träng v«i vμ lÊy ∂ = 1 (T/m3) - ThiÕt kÕ bÓ khuÊy tiÖn b»ng m¸y tiÖn c¸nh qu¹t.BÓ x©y h×nh trßn, ®−êng kÝnh b»ng chiÒu cao c«ng t¸c X©y dùng 2 bÓ , mét bÓ c«ng t¸c vμ mét bÓ dù tr÷ Chän sè vßng quay c¸nh qu¹t lμ 40 vßng/phót ChiÒu dμi cña c¸nh qu¹t lÊy b»ng 0,45d l = 0,45d = 0,45.2 = 0,9(m) ChiÒu dμi toμn phÇn cña c¸nh c¸nh qu¹t lμ: 1,8 (m) DiÖn tÝch c¸nh qu¹t ®−îc thiÕt kÕ lμ: f = 0,15.6,8 = 1,02 (m2) §å ¸n xö lý n−íc thiªn nhiªn GVHD: PGS.TS NguyÔn V¨n TÝn Svth:NguyÔn Thanh Giang - Líp-51mn1 - MSSV:6179. 11 . 15000.60 0,9( ) 1000000 1000000 pQ L T= = 900.100 0,15( / ) 7.24.3600 q l s= = )( ...10000 ... 2m GhP TPQ F ok kho α= 2 1 15000.60.45.1,3 23,93( ) 10000.100.2.1,1 F m= = 800.100 0,13( / ) 7.24.3600 q l s= = ChiÒu réng cña c¸nh qu¹t lμ b = 1,02 2.1,8 = 0,28 (m) 3).ThiÕt bÞ ®Þnh l−îng a) ThiÕt bÞ ®Þnh l−îng phÌn: - Dïng b¬m ®Þnh l−îng ®Ó b¬m dung dÞch phÌn c«ng t¸c vμo bÓ hoμ trén L−îng phÌn cÇn dïng cho mét ngμy lμ: B¬m ®Þnh l−îng ph¶i b¬m dung dÞch phÌn c«ng t¸c7% ¾ L−u l−îng b¬m: b)ThiÕt bÞ ®Þnh l−îng v«i: -Sö dông thiÕt bÞ b¬m ®Þnh l−îng b¬m v«i s÷a tØ lÖ víi l−u l−îng n−íc xö lý vμo bÓ hoμ trén L−îng v«i cÇn dïng cho mét ngμy lμ: 1000000 .LpQ = 15000.53,13 1000000 = 0,8( )T B¬m ®Þnh l−îng ph¶i b¬m v«i s÷a c«ng t¸c 5% ¾ L−u l−îng b¬m: 4).Kho dù tr÷ ho¸ chÊt - Kho dïng ®Ó dù tr÷ ho¸ chÊt ®ñ cho 1-2 th¸ng tiªu thô DiÖn tÝch sμn kho: + Q = 15000 m3/ng® + P : liÒu l−îng ho¸ chÊt tÝnh to¸n (g/m3) + T : thêi gian dù tr÷ ho¸ chÊt trong kho T= 45 (ngμy) + α : hÖ sè kÓ ®Õn diÖn tÝch ®i l¹i vμ thao t¸c trong kho α=1,3 + Pk: ®é tinh khiÕt cña ho¸ chÊt + h : chiÒu cao cho phÐp cña líp ho¸ chÊt + G0: Kh«Ý l−îng riªng cña ho¸ chÊt, G0 = 1,1 (T/m3) *TÝnh cho kho phÌn: *TÝnh cho kho v«i: §å ¸n xö lý n−íc thiªn nhiªn GVHD: PGS.TS NguyÔn V¨n TÝn Svth:NguyÔn Thanh Giang - Líp-51mn1 - MSSV:6179. 12 2 2 15000.53,13.45.1,3 35,32( ) 10000.80.1,5.1,1 F m= = 2 1 1 1,76 0,27 40cot cot 2 2 2 2 oa ah g gα− −= = 1 2,05( )h m⇒ ≈ *Tæng diÖn tÝch: F = F1+F2 =59,25(m 2) 5). BÓ trén ®øng - C«ng suÊt thiÕt kÕ: Q=625m3/h=0,174 (m3/s) - Thêi gian n−íc l−u l¹i trong bÓ: t = 2’ - Sè bÓ thiÕt kÕ: lÊy N = 2 bÓ, mçi bÓ cã Q = 312,5 m3/h = 0,087 m3/s - ThÓ tÝch mçi bÓ: 3. 312,5.2 5, 2( ) 60. 60.2b Q tW m N = = = - DiÖn tÝch ®¸y d−íi bÓ tÝnh víi v1 = 1,2m/s 2 1 1 0,087 0,0725( ) 1, 2 QF m v = = = - DiÖn tÝch ®¸y trªn bÓ tÝnh víi vËn tèc v2 = 28mm/s = 0,028m/s 2 2 2 0,087 3,1( ) 0,028 QF m v = = = v1 :vËn tèc n−íc d©ng ë phÇn d−íi v2: vËn tèc n−íc d©ng ë phÇn trªn - Ta x©y dùng bÓ bª t«ng cèt thÐp vu«ng, kÝch th−íc bÓ: a1 = 1 0,0725 0,27F = ≈ m a 2 = 2 3,1 1,76F = ≈ m - ChiÒu cao tÇng ®¸y: - Dung tÝch phÇn d−íi : 31 1 1 2 1 2 1 1( . ) 2,05(0,0725 3,1 0,0725.3,1) 2,5 3 3 W h F F F F m= + + = + + = - Dung tÝch phÇn trªn : W2 = W – W1 =5,2–2,5, = 2,7 m 3. - ChiÒu cao phÇn trªn : h2 = 2 2 2,7 0,87 3,1 W m F = ≈ - ChiÒu cao tr−íc mÆt n−íc ®Õn ®¸y tÊm che cña bÓ (chiÒu cao b¶o vÖ), lÊy h3=0,5 m ¾ ChiÒu cao toμn phÇn cña bÓ: Hb=h1+h2+h3=2,05+ 0,87+ 0,5 = 3,42 (m). TÝnh kÝch th−íc m¸ng thu n−íc : - VËn tèc n−íc ch¶y vμo m¸ng lÊy v3 = 0,8 m/s. §å ¸n xö lý n−íc thiªn nhiªn GVHD: PGS.TS NguyÔn V¨n TÝn Svth:NguyÔn Thanh Giang - Líp-51mn1 - MSSV:6179. 13 - L−u l−îng n−íc ch¶y qua m¸ng Q = 0,087m3/s. Î DiÖn tÝch m¸ng Sm = 2 3 0,087 0,11 0,8 Q m v = = Î KÝch th−íc m¸ng a x b = 55x20 mm èng dÉn phÌn èng dÉn v «i èng dÉn n−íc nguån èng x¶ èng ®−a n−íc s ang bÓ ph¶n øng M ¸ng t hu n−íc 40 ®é 6) BÓ l¾ng ngang: Ta tÝnh víi bÓ l¾ng ngang dïng ®Ó l¾ng cÆn cã keo tô. Ta chän tèc ®é l¾ng tÝnh to¸n u0=0,6 mm/s ®Ó ®¹t hiÖu qu¶ l¾ng R=98%, tiªu chuÈn n−íc ra cã ®é ®ôc ≤ 2NTU ≈4mg/l. Dù tÝnh thiÕt kÕ hai bÓ l¾ng víi c«ng suÊt cña nhμ m¸y lμ Q=625 m3/h= 0,174m3/s a) TÝnh to¸n kÝch th−íc bÓ : - Sè bÓ l¾ng ngang chän lμ N=2 bÓ - DiÖn tÝch mÆt b»ng cña mçi bÓ : F= 0 625 . 2.2,16 Q N u = = 144,68 m2. (u0 = 0,6 mm/s = 2,16 m/h) - Ta chän ph−îng ph¸p cμo cÆn c¬ khÝ víi hÖ thèng cμo ®Æt trªn dÇm cÇu ch¹y, kÝch th−íc bÓ chän B x L = 5 x 30 m, ®¶m b¶o tû sè 30 6 5 L B = = >5. - Chän chiÒu cao vïng l¾ng H =1,8m, ®¶m b¶o tû sè 30 16,67 1,8 L H = = >15. §å ¸n xö lý n−íc thiªn nhiªn GVHD: PGS.TS NguyÔn V¨n TÝn Svth:NguyÔn Thanh Giang - Líp-51mn1 - MSSV:6179. 14 - VËn tèc dßng ch¶y ngang trong bÓ : v0 = 625 . . 2.5.1,8 Q N B H = =34,72 m/h = 9,64 mm/s. Î v0<vS = 16,3 mm/s ®¶m b¶o kh«ng x¶y ra hiÖn t−îng xãi cÆn. ) KiÓm tra c¸c chØ sè thñy lùc cña bÓ : + ChØ sè Reynold Re = v Rv .0 . B¸n kÝnh thñy lùc R = . 5.1,8 2. 5 2.1,8 B H B H =+ + = 1,05m. §é nhít ®éng häc : ν = 1,31.10-6 m2/s, víi t=100C. Î Re = 2 6 0,964.10 .1,05 1,31.10 − − =7727<10000 + ChØ sè Froud : Fr = 2 2 2 0 (0,964.10 ) . 9,81.1,05 v g R − = = 0,902.10-5 <10-5 Nh− vËy ta thÊy kÝch th−íc bÓ tÝnh to¸n nh− trªn kh«ng ®¶m b¶o ®iÒu kiÖn æn ®Þnh dßng, lμm gi¶m hiÖu qu¶ cña qu¸ tr×nh l¾ng. §Ó t¨ng chuÈn sè Froud ta gi¶m chiÒu cao vïng l¾ng, chän H=1,5m. Ta cã - VËn tèc dßng ch¶y ngang trong bÓ : v0 = 625 . 2.5.1,5 Q B H = =41,67 m/h = 11,57 mm/s. Î R = . 5.1,5 2. 5 2.1,5 B H B H =+ + = 0,94m. Î Re = 2 6 1,157.10 .0,94 1,31.10 − − =8302<10000 Î Fr = 2 2 2 0 (1,157.10 ) . 9,81.0,94 v g R − = = 1,45.10-5 >10-5 VËy kÝch th−íc mçi bÓ ®−îc chän lμ BxLxH = 5x30x1,5m kÝch th−íc nμy ®¶m b¶o c¸c ®iÒu kiÖn thñy lùc vÒ dßng ch¶y, vÒ ®iÒu kiÖn æn ®Þnh dßng vμ phï hîp víi c«ng suÊt thiÕt kÕ cña nhμ m¸y. b) TÝnh to¸n tÊm ph©n phèi n−íc vµo bÓ : §Ó kh«ng g©y ra hiÖn t−îng ng¾n dßng, kh«ng t¹o ra c¸c vïng n−íc chÕt vμ c¸c vïng xo¸y nhá lμm gi¶m hiÖu qu¶ l¾ng th× mét ®iÒu kiÖn quan träng cÇn ®−îc ®Æt ra lμ n−íc ®i vμo bÓ l¾ng cÇn ®−îc ph©n phèi ®Òu trªn toμn bé mÆt c¾t ngang cña bÓ. BiÖn ph¸p hiÖu qu¶ nhÊt ®Ó t¹o ra sù ph©n phèi ®Òu vËn tèc lμ dïng c¸c tÊm ph©n phèi khoan lç. - TÊm ch¾n ®Æt c¸ch cöa ph©n phèi n−íc vμo 1,5m. - KÝch th−íc tÊm ch¾n b»ng kÝch th−íc ngang cña bÓ BxH = 5x1,5m. - §Ó c¸c b«ng cÆn kh«ng bÞ ph¸ vì, ®−êng kÝnh lç ®−îc chän trong kho¶ng 0,075-0,2m, vμ vËn tèc n−íc qua lç tõ 0,2-0,3m/s. Ta chän ®−êng kÝnh lç d =10cm = 0,1m, vËn tèc n−íc qua lç v=0,3m/s. - Tæng diÖn tÝch lç cÇn thiÕt trªn mçi t−êng ch¾n : 0,174 2. 2.0,3 QF v = =∑ = 0,29m3. - Tæng sè lç cÇn thiÕt trªn mçi tÊm ch¾n : §å ¸n xö lý n−íc thiªn nhiªn GVHD: PGS.TS NguyÔn V¨n TÝn Svth:NguyÔn Thanh Giang - Líp-51mn1 - MSSV:6179. 15 n = 2 2 ( ).4 0,29.4 3,14. 3,14.0,1 F d =∑ =37 lç. - Ta bè trÝ theo chiÒu H 4 hμng lç, kho¶ng c¸ch gi÷a c¸c hμng lÊy 0,300m, theo chiÒu L bè trÝ 10 hμng lç víi kho¶ng c¸ch gi÷a c¸c hμng lÊy 0,455m, nh− vËy ta cã tæng céng 40 lç. ) §ång thêi ®Ó t¹o hiÖu qña cho viÖc ph©n phèi ®Òu n−íc vμo bÓ l¾ng th× mçi bÓ ta bè trÝ 4 cöa lÊy n−íc tõ m−¬ng dÉn chung vμo. c) TÝnh to¸n m¸ng thu n−íc ®· l¾ng : M¸ng thu n−íc ®−îc tÝnh to¸n sao cho n−íc thu vμo m¸ng ®¹t chÊt l−îng tèt nhÊt. - Tæng chiÒu dμi m¸ng : L > 0 0,174 5 . 5.1,5.0,0006 Q H u = = 38,67 m (lÊy L= 40m) - Tæng chiÒu dμi m¸ng cho mçi bÓ lμ 20m. - Ta ®Æt mçi bÓ 4 m¸ng thu n−íc, mçi m¸ng dµi 5 m. - KiÓm tra t¶i träng thu n−íc trªn 1m dμi mÐp m¸ng : q= 174 2. 2.40 Q L = = 2,175 l/s.m dμi q < 3 l/s.m ®¶m b¶o yªu cÇu - Kho¶ng c¸ch gi÷a c¸c t©m m¸ng lμ : 0,83m. - 2 m¸ng ph¶i t¶i mét l−u l−îng 0,174 0,087 2 = m3/s, mçi m¸ng ph¶i t¶i mét l−u l−îng lμ 0,087 2 =0,0435 m3/s, lÊy vËn tèc n−íc dÉn trong mçi m¸ng lμ 0,3m/s ta sÏ cã tiÕt diÖn mçi m¸ng lμ 0,0435 0,145 0,3 = m2(lÊy trßn lμ 0,15 m2) chän kÝch th−íc tiÕt diÖn ngang cña m¸ng lμ bxh = 15x10cm. - C¸c r·nh thu n−íc mçi bªn mÐp m¸ng ta bè trÝ d¹ng r¨ng c−a, víi gãc cña ch÷ V lμ 900 . ChiÒu dμi mÐp m¸ng cña mçi m¸ng lμ 20m, t¶i träng n−íc thu 1m dμi mÐp m¸ng lμ §å ¸n xö lý n−íc thiªn nhiªn GVHD: PGS.TS NguyÔn V¨n TÝn Svth:NguyÔn Thanh Giang - Líp-51mn1 - MSSV:6179. 16 q= 0,052 0,0026 20 = m3/s. Ta chän kho¶ng c¸ch gi÷a c¸c ®Ønh r¨ng trªn 1m dμi lμ 20cm, tøc trªn 1m dμi sÏ cã 5 r¨ng thu n−íc, l−u l−îng n−íc thu trªn mçi r¨ng lμ q0= 2 5 .4,1 5 003,0 h= =6.10-4m, Î chiÒu cao mçi r¨ng lμ hR=4,49 cm, ta chän hR=5 cm. 7) BÓ ph¶n øng v¸ch ng¨n: 5000 30000 1000 11750 i = 2% 1500 500 BÓ l¾ng ngang 150 150 150 5090 100 m¸ng thu nuíc 200 150 §å ¸n xö lý n−íc thiªn nhiªn GVHD: PGS.TS NguyÔn V¨n TÝn Svth:NguyÔn Thanh Giang - Líp-51mn1 - MSSV:6179. 17 - ChiÒu réng bÓ l¾ng ngang (®· tÝnh ë phÇn 6): B = 5m -ChiÒu réng bÓ ph¶n øng lÊy b»ng chiÒu réng bÓ l¾ng ngang: B = 5m - Sè bÓ ph¶n øng lÊy b»ng sè bÓ l¾ng ngang N = 2 bÓ. - Tèc ®é n−íc ch¶y trong hμnh lang gi÷a c¸c v¸ch ng¨n lÊy v = 0,2m/s - Dung tÝch mçi bÓ ph¶n øng: Wb = ).(.60 . m N tQ Trong ®ã: + Q: c«ng suÊt tr¹m, Q = 625 m3/h + t : thêi gian ph¶n øng, t = 20’ ⇒ Wb = 3625.20 104( )60.2 m= - DiÖn tÝch bÒ mÆt bÓ: Fb = ).( 2m H W b b - Hb: chiÒu cao bÓ. LÊy Hb = 2 m Æ Fb = 2104 52( )2 m= - ChiÒu dμi bÓ ph¶n øng : Æ L = 52 10,4 5 bF m B = = -Chän sè hμnh lang lμ n = 8 hμnh lang Tõ c«ng thøc: L = n.b + (n-1). δ Víi δ : chiÒu réng cña v¸ch ng¨n (t−êng bª t«ng cèt thÐp). LÊyδ = 0,15m ÆChiÒu réng mçi hμnh lang: b = ( 1). 10,4 (8 1).0,15 1,17( ) 8 B n m n δ− − − −= ≈ VËy sè lÇn dßng n−íc ®æi chiÒu lμ m =9 lÇn. Tæn thÊt ¸p lùc qua bÓ ph¶n øng : h = 0,15* v 2 *m = 0,15*0,2 2 *9= 0,054 (m. 8. bÓ läc nhanh träng lùc - BÓ läc ®−îc tÝnh to¸n víi 2 chÕ ®é lμm viÖc lμ b×nh th−êng vμ t¨ng c−êng. Dïng bÓ läc nhanh 1 líp vËt liÖu läc lμ c¸t th¹ch anh víi c¸c th«ng sè tÝnh to¸n lÊy theo TCXDVN 33- 2006 9 dmax = 1,6 (mm) 9 dmin = 0,7 (mm) 9 d10 =0,75 ÷ 0,8 (mm) 9 hÖ sè kh«ng ®ång nhÊt K=1,3-1,5 9 chiÒu dµy cña líp vËt liÖu =1,3-1,5m 9 tèc ®é läc ë chÕ ®é lµm viÖc b×nh th−êng = 6- 8 m/h §å ¸n xö lý n−íc thiªn nhiªn GVHD: PGS.TS NguyÔn V¨n TÝn Svth:NguyÔn Thanh Giang - Líp-51mn1 - MSSV:6179. 18 9 tèc ®é lµm viÖc ë chÕ ®é t¨ng c−êng = 7 - 9,5 m/h LÊy chiÒu dμy líp vËt liÖu läc hl= 1,3 (m) HÖ thèng ph©n phèi n−íc läc lμ hÖ thèng ph©n phèi b»ng chôp läc lo¹i ®u«i dμi, cã khe hë. Tæng diÖn tÝch ph©n phèi lÊy b»ng 0,6% diÖn tÝch c«ng t¸c cña bÓ läc (theo quy ph¹m lµ 0,6 ÷ 1,0 %). - S¬ bé tÝnh to¸n chu kú läc: §é rçng cña líp c¸t läc lÊy b»ng 0.41 ChiÒu dμy líp c¸t läc lÊy b»ng 1.3 (m) Khi ®ã thÓ tÝch chøa cÆn cña 1 m3 c¸t läc lμ: V= 4 1 × 0.41 × 1 = 0.1025 (m3) Träng l−îng cÆn trong 1 m3 vËt liÖu läclμ: Träng l−îng cÆn chiÕm 2,5% thÓ tÝch chøa cÆn, tøc lμ G = 25 kg/m3 × 0,1025 m3 = 2,56 (kg) Tèc ®é läc ë chÕ ®é lμm viÖc b×nh th−êng vläc = 6,5 (m/h), líp c¸t dμy 1.3 (m), mçi khèi c¸t 1 giê ph¶i gi÷ l¹i ®−îc: 7 × 10 = 70 (g) hay b»ng 0.07 (kG) §Ó ®¶m b¶o chÊt l−îng n−íc, chu kú läc lμ: TchÊt l−îng = 0.07 2.56 ≈ 36(giê) LÊy chu kú läc T ≤ TchÊt l−îng nªn lÊy T= 24 (giê), tøc lμ 1 (ngµy). ¾ Tæng diÖn tÝch bÓ läc cña tr¹m xö lý : F = btbt vattWvT Q ...6,3. 21 −− Trong ®ã: Q: C«ng suÊt cña TXL, Q = 15000 m3/ng® T :Thêi gian lμm viÖc cña 1 tr¹m trong mét ngμy ®ªm , lÊy T = 24h vbt :VËn tèc läc tÝnh to¸n ë chÕ ®é lμm viÖc b×nh th−êng (m/h) a : Sè lÇn röa mçi bÓ trong 1ngμy ®ªm ë chÕ ®é lμm viÖc b×nh th−êng, lÊy a = 2 lÇn. W :C−êng ®é röa läc (l/s_m2). d10 = 0,78 -0,8 Tra b¶ng 6.13 (TCXDVN 33:2006) => ®é në t−¬ng ®èi cña vËt liÖu läc lμ 30%. C−êng ®é röa bÓ läc W = 14-16 (l/s_m2). Thêi gian röa bÓ t = 5-6 phót. W= 14(l/s_m2). t1 :Thêi gian röa läc (giê). t1 = 6 phót = 0,1 giê (TCXDVN 33:2006) t2 :Thêi gian ngõng bÓ läc ®Ó röa ,t2 = 0,35 giê (TCXDVN 33:2006) →F = 15000 24 6,5 3,6 14 0,1 2 0,35 6,5x x x x x− − ≈102,5 (m 2) -Sè bÓ läc cÇn thiÕt: §å ¸n xö lý n−íc thiªn nhiªn GVHD: PGS.TS NguyÔn V¨n TÝn Svth:NguyÔn Thanh Giang - Líp-51mn1 - MSSV:6179. 19 N = 0,5 F = 0,5 102,5 = 5(bÓ) §Ó