đồ án hp xử lý nước cấp thiết kế tính toán hệ thống xử lý nước mặt cấp nước cho khu dân cư công suất 12000m3

Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (716.59 KB, 81 trang )

Trang 2<div class="page_container" data-page="2">

MỤC LỤC

PHẦN MỞ ĐẦU...3

CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀ NƯỚC CẤP VÀ CÁC BIỆN PHÁP XỬ LÝ NƯỚC MẶT...4

1.1.TỔNG QUAN VỀ CHẤT LƯỢNG NƯỚC...4

1.1.1 Tính chất lý học của nước...4

1.1.2 Tính chất hóa học của nước...4

1.1.3 Các chỉ tiêu vi sinh...6

1.2 CHẤT LƯỢNG NƯỚC CẤP CHO ĂN UỐNG VÀ SINH HOẠT...6

1.3 TỔNG QUAN VỀ CÁC PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ NƯỚC...8

1.3.1 Phương pháp hóa lý...8

1.3.2 Biện pháp hóa học...9

1.3.3 Biện pháp cơ học...12

CHƯƠNG 2 ĐỀ XUẤT PHƯƠNG ÁN XỬ LÝ VÀ TÍNH TỐN CƠNG TRÌNH ĐƠN VỊ...20

2.1. CHẤT LƯỢNG NƯỚC NGUỒN VÀ SO SÁNH QCVN 02/2009 byt cột I...20

2.2. ĐỀ XUẤT DÂY CHUYỀN CÔNG NGHỆ...21

2.3 THUYẾT MINH DÂY CHUYỀN CƠNG NGHỆ...23

2.4. TÍNH TỐN CÁC CƠNG TRÌNH ĐƠN VỊ...24

Tài liệu tham khảo:...51

Tài liệu Việt Nam...51

</div>Trang 3<div class="page_container" data-page="3">

PHẦN MỞ ĐẦU

 Đặt vấn đề

Với nhu cầu sử dụng nước trong khu vực ngày càng cao, mà nguồnnước ngầm ngày càng cạn kiệt do người dân sử dụng một cách tự phát vàthiếu ý thức. Chính vì vậy biện pháp tối ưu để giải quyết vấn đề này là cầnphải tìm ra nguồn nước có dự trữ dồi dào. Nguồn nước mặt song là lựa chọnđầu tiên để xử lý dung cho mục đích cấp nước cho sinh hoạt và sản xuất.

Cấp nước là một ngành thuộc cơ sở hạ tầng kỹ thuật đơ thị, giữ vai trịquan trọng đối với hoạt động sản xuất và sinh hoạt của xã hội. Trong nhữngnăm qua cùng với quá trình phát triển kinh tế xã hội, nhu cầu sử dụng nướcsạch ngày một tang lên nhất là tại các dô thị. Để đáp ứng nhu cầu sử dụngnước sạch, nhiều dự án mở rộng và xây dựng mới các nhà máy xử lý nướccấp đxa và đang được đầu tư với nhiều quy mơ và cơng suất khác nhau.

Vì vậy, Đồ án “ Thiết kế,tính tốn hệ thống xử lý nước mặt cấp nướccho khu dân cư công suất 12000m3” là phù hợp với nhu cầu.

 Mục tiêu đồ án :

Chọn hệ thống xử lý nước mặt đạt tiêu chuẩn Việt Nam QCVN 02:2009 BYTTính tốn, thiết kế tồn bộ các cơng trình đơn vị và cơng trình phụ trợ trongphương án chọn để đảm bảo đúng công suất được đặt ra.

 Phương pháp thực hiện:

hiểu thành phần, tính chất nguồn nước thô và các số liệu cần thiếtkhác.

nước cấp cho khu dân cư qua các tài liệu chuyên ngành và các cơngnghệ hiện đang áp dụng tại Việt Nam.

có và đề xuất công nghệ xử lý nước thải phù hợp.

trình đơn vị trong hệ thống xử lý nước cấp, dự tốn chi phí xây dựng,vận hành trạm xử lý.Phương pháp đồ họa: Dùng phần mềm AutoCadđể mô tả kiến trúc các cơng trình đơn vị trong hệ thống xử lý nướccấp.

Thuyết minh

lý nước, so sánh 2 sơ đồ dây chuyền và chọn 1 sơ đồ

</div>Trang 4<div class="page_container" data-page="4">

- Tính tốn thiết kế các cơng trình trong sơ đồ đã chọn

Bản vẽ:

-2 bản vẽ chi tiết ( bể lắng, bể lọc)

</div>Trang 5<div class="page_container" data-page="5">

CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀ NƯỚC CẤP VÀ CÁC BIỆN PHÁP XỬ LÝNƯỚC MẶT

1.1.TỔNG QUAN VỀ CHẤT LƯỢNG NƯỚC

1.1.1Tính chất lý học của nước

Nhiệt độ của nước có ảnh hưởng trực tiếp đến q trình xử lí nước. Sự thay đổinhiệt độ của nước phụ thuộc vào từng loại nguồn nước. Nhiệt độ của nguồn nướcmặt dao động rất lớn (từ 4 - 400C) phụ thuộc vào thời tiết và độ sâu nguồn nước.

Được xác định bằng cách lọc một đơn vị thể tích nước nguồn qua giấy lọc, rồiđem sấy khô ở nhiệt độ (105 - 1100oC). Hàm lượng cặn là một trong những chỉtiêu cơ bản để chọn biện pháp xử lí đối với các nguồn nước mặt. Hàm lượng cặncủa nước nguồn càng cao thì việc xử lí càng tốn kém và phức tạp.

Đơn vị đo độ màu thường dùng là Platin – Coban. Nước thiên nhiên thường cóđộ mầu thấp hơn 200PtCo. Độ màu biểu kiến trong nước thường do các chất lơlửng trong nước tạo ra và dễ dàng loại bỏ bằng phương pháp lọc. Trong khi đó, đểloại bỏ màu thực của nước (do các chất hòa tan tạo nên) phải dùng các biện pháphóa lý kết hợp.

Nước có mùi là do trong nước có các chất khí, các muối khống hồ tan, cáchợp chất hữu cơ và vi trùng, nước thải cơng nghiệp chảy vào, các hố chất hồ tan,…Nước có thể có mùi bùn, mùi mốc, mùi tanh, mùi cỏ lá, mùi clo, mùi phenol, …Vị mặn, vị chua, vị chát, vị đắng, … Độ đục thường được đo bằng máy so màuquang học dự trên cơ sở thay đổi cường độ ánh sáng khi đi qua lớp nước mẫu. Đơnvị đo độ đục xác định theo phương pháp này Là NTU (Nepheometric TurbidityUnit) 1NTU tương ứng 0.58 mg foomazin trong một lít nước.

Nước có độ dẫn điện kém. Nước tinh khiết ở 20oC có độ dẫn điện là 4.2 µS/m(tương ứng điện trở 23.8 mΩ/cm. Độ dẫn điện của nước tăng theo hàm lượng cácchất khống hịa tan trong nước và dao động theo nhiệt độ.

</div>Trang 6<div class="page_container" data-page="6">

1.1.2Tính chất hóa học của nước

PH là chỉ số đặc trưng cho nồng độ ion H+ có trong dung dịch, thường đượcdùng để biểu thị tính axit và tính kiềm của nước. Khi pH =7 nước có tính trung tínhpH <7 nước co tính axit pH >7 nước co tính kiềm Độ pH của nước có liên quan đếnsự hiện diện của một số kim loại và khí hịa tan trong nước. Ở độ pH<5, tùy thuộcvào điều kiện địa chất, trong một số nguồn nước có thể chứa sắt, mangan, nhơm ởdạng hịa tan và một số loại khí như CO2, H2S tồn tại ở dạng tự do trong nước.

Độ kiềm toàn phần là tổng hàm lượng của cá ion bicacbonat, cacbonat,hydroxyt và anion của các muối của các axit yếu. Do hàm lượng các muối này cótrong nước rất nhỏ nên có thể bỏ qua. Độ kiềm bicacbonat và cacbonat góp phần tạonên tính đệm cho dung dịch nước. Nguồn nước có tính đệm cao, nếu trong q trìnhxử lý có dùng thêm các hóa chất như phèn thì độ pH của nước cũng ít thay đổi nênsẽ tiết kiệm được các hóa chất dùng để điều chỉnh pH.

Độ cứng của nước là đại lượng biểu thị hàm lượng các ion canxi và magie cótrong nước.Nước có độ cứng cao gây trở ngại cho sinh hoạt và sản xuất: giặt quầnáo tốn xà phòng, nấu thức ăn lâu chín, gây đóng cặn nồi hơi, giảm chất lượng sảnphẩm, …

Là lượng oxy cần thiết để oxy hố hết các hợp chất hữu cơ có trong nước. Chỉtiêu oxy hoá là đại lượng để đánh giá sơ bộ mức độ nhiễm bẩn của nguồn nước. Độoxy hoá của nguồn nước càng cao, chứng tỏ nước bị nhiễm bẩn và chứa nhiều vitrùng.

làm cho nươc có vị mặn. Ion này thâm nhập vào nước qua sự hòa tan các muốikhống hoặc bọ ảnh hưởng từ q trình nhiễm mặn các tầng chứa nước ngầm hay ởđoạn sông gần biển. Việc dùng nước có hàm lượng clorua cao có thể gây ra mắcbệnh về thận. Ngoài ra, nước chứa nhiều clorua có tính xâm thực đối với bê tơng.

thường có trong nước có nguồn gốc khống chất hoặc nguồn gốc hữu cơ. Vớihàm lượng sunfat cao hơn 400 mg/l, có thể gay mất nước trong cơ thể và làm tháo

</div>Trang 7<div class="page_container" data-page="7">

ruột. Ngồi ra, nước có nhiều ion clorua và sunfat sẽ làm xâm thực bê tông.

Nước ngầm từ cá vùng đất chưa quặng apatit, đá alkalic, granit thường có hàmlượng florua cao đến 10mg/l. trong nước thiên nhiên, các hợp chất của florua khábền vững và khó loại bỏ trong q trình xử lý thơng thường. Ơ nồng độ thấp, từ 0.5mg/l dến 1mg/l, florua giúp bảo vệ men răng

Sắt tồn tại trong nước dưới dạng sắt (II) hoặc sắt (III). Trong nước ngầm, sắtthường tồn tại dưới dạng sắt (II) hoà tan của các muối bicacbonat, sunfat, clorua,đôi khi dưới dạng keo của axit humic hoặc keo silic. Việc tiến hành khử sắt chủ yếuđối với các nguồn nước ngầm. Khi trong nước có hàm lượng sắt > 0,5 mg/l, nước cómùi tanh khó chịu, làm vàng quần áo khi giặt, làm hư hỏng sản phẩm của ngành dệt,giấy, phim ảnh, đồ hộp và làm giảm tiết diện vận chuyển nước của đường ống.

Mangan thường được gặp trong nước nguồn ở dạng mangan (II), nhưng vớihàm lượng nhỏ hơn sắt rất nhiều. Tuy vậy với hàm lượng mangan > 0,05 mg/l đãgây ra các tác hại cho việc sử dụng và vận chuyển nước như sắt. Công nghệ khửmangan thường kết hợp với khử sắt trong nước. Nhôm Vào mùa mưa, ở nững vùngđất phèn, đát ở trong điều kiện khử không co oxy, nên các chất như Fe2O3 vàJarosite tác dộng qua lại, lấy oxy của nhau và tạo thành sắt , nhơm, sunfat hịa tantrong nước. Do đó, nước mặt ở vung náy thường rất chua, pH = 2.5÷4.5, sắt tồn tạichủ yếu là Fe2+ (có khi dến 300 mg/l), nhơm hịa tan ở dạng ion Al3+ ( từ 5 ÷70mg/l). Khi chứa niều nhơm hào tan nước thường có màu trong xanh và vị rấtchua. Nhơm có đọc tính đối với sức khỏe con người. Khi uống nước co chứa hàmlượng nhơm cao có thể gây t\ra các bênh về não như Alzheimer.

Các chất khí hồ O2, CO2, H2S trong nước thiên nhiên dao động rất lớn. Khí H2Slà sản phẩm của quá trình phân huỷ các chất hữu cơ, phân rác. Khi trong nước cóH2S làm nước có mùi trứng thối khó chịu và ăn mịn kim loại. Hàm lượng O2 hoàtan trong nước phụ thuộc vào nhiệt độ, áp suất, đặc tính của nguồn nước. Nướcngầm có hàm lượng oxy hồ tan rất thấp hoặc khơng có, do các phản ứng oxy hốkhử xảy ra trong lịng đất đã tiêu hao hết oxy. Khí CO2 hồ tan đóng vai trò quyếtđịnh trong sự ổn định của nước thiên nhiên. Trong kỹ thuật xử lý nước, sự ổn địnhcủa nước có vai trị rất quan trọng. Việc đánh giá độ ổn định trong sự ổn định nước

</div>Trang 8<div class="page_container" data-page="8">

được thực hiện bằng cách xác định hàm lượng CO2 cân bằng và CO2 tự do. LượngCO2 cân bằng là lượng CO2 đúng bằng lượng ion HCO•3 cùng tồn tại trong nước.Nếu trong nước có lượng CO2 hồ tan vượt quá lượng CO2 cân bằng, thì nước mấtổn định và sẽ gây ăn mịn bêtơng.

1.1.3Các chỉ tiêu vi sinh

Trong nước thiên nhiên có rất nhiều vi trùng, rong tảo và các đơn bào.Chúng xâm nhập vào nước từ môi trường xung quanh hoặc sống và phát triển trongnước. Trong đó có một số sinh vật gây bệnh cần phải được loại bỏ khỏi nươc trướckhi sử dụng.

Trong thực tế không thể xác định tất cả các loại sinh vật gây bệnh qua đườngnước vì phức tạp và tốn thời gian. Mục đích của việc kiểm tra vệ sinh nước là xácđịnh mức độ an toàn của nước đối với sức khỏe con người. Do vậy có thể dùng vàivi sinh chỉ thị ô nhiễm phân để đánh giá ô niễm từ rác, phân người và động vật. Có3 nhóm vi sinh chỉ thị ơ nhiễm phân:

Đây là những nhóm vi khuẩn thường xuyên có mặt trong phân người. Trongđó E.Coli là loại trực khuẩn đường ruột, có thời gian bảo tồn trong nước gần giốngnhững vi sinh vật gây bệnh khác. Sự có mặt E.Coli chứng tỏ nguồn nước đã bịnhiễm bẩn phân rác và có khả năng tồn tại các loại vi trùng gây bệnh khác.

1.2CHẤT LƯỢNG NƯỚC CẤP CHO ĂN UỐNG VÀ SINH HOẠT

Theo tiêu chuẩn QCVN 02:2009/BYT Cột I “ Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về chấtlượng ăn uống” phải đạt được những chi tiêu về lí hóa học và vi trùng như sau:Bảng: Chất lượng nước cấp cho sinh hoạt ăn uống

T Tên chỉ tiêu

Đơn vịtính

Giới hạn tối đa chophép

Phương pháp thử

1Màu sắc(*)TCU1515

TCVN 6185 - 1996(ISO 7887 - 1985)

hoặcSMEWW 2120

2Mùi vị(*)- Khơng cómùi vị lạ

Khơngcó mùivị lạ

Cảm quan, hoặcSMEWW 2150 B và

2160 B A

</div>Trang 9<div class="page_container" data-page="9">

3Độ đục(*)NTU55

TCVN 6184 - 1996(ISO 7027 - 1990)hoặc SMEWW 2130

4Clo dưmg/l

0,3-- hoặc US EPA 300.1SMEWW 4500Cl A

-Trongkhoảng 6,0

6,0 8,5

-TCVN 6492:1999hoặc SMEWW 4500 -

SMEWW 4500 NH3 C hoặcSMEWW 4500

-- NH3 D

Hàm lượng Sắttổng số (Fe2+

+ Fe3+)(*) mg/l 0,5 0,5

TCVN 6177 - 1996(ISO 6332 - 1988)hoặc SMEWW 3500

- Fe

8 ChỉPecmanganatsố mg/l44

TCVN 6186:1996hoặc

ISO 8467:1993 (E) A9 Độ cứngtính theo

mg/l350- hoặc SMEWW 2340TCVN 6224 - 1996C

10 HàmlượngClorua(*)

mg/l300- (ISO 9297 - 1989)TCVN6194 - 1996hoặc SMEWW 4500

Giới hạn tối đa chophép

Phương pháp thử

Mứcđộgiám

</div>Trang 10<div class="page_container" data-page="10">

TCVN 6185 - 1996(ISO 7887 - 1985)

-Khơngcó mùi vị

Khơngcómùi vị

Cảm quan, hoặcSMEWW 2150 B

TCVN 6184 - 1996(ISO 7027 - 1990)

hoặc SMEWW2130 B

0,3-- hoặc US EPA 300.1SMEWW 4500Cl A

6,0 8,5

-Trongkhoảng 6,0 -8,5

TCVN 6492:1999hoặc SMEWW 4500

SMEWW 4500 NH3 C hoặcSMEWW 4500

-- NH3 D

Hàm lượngSắt tổng số

(Fe2+ +Fe3+)(*)

TCVN 6177 - 1996(ISO 6332 - 1988)

hoặc SMEWW3500 - Fe

TCVN 6186:1996hoặc

</div>Trang 11<div class="page_container" data-page="11">

CaCO3(*) 2340 C10 Hàm

hoặc SMEWW4500 - Cl- D

(Theo QCVN 02:2009/Ghi chú:

- (*) Là chỉ tiêu cảm quan.

- Giới hạn tối đa cho phép I: Áp dụng đối với các cơ sở cung cấp nước.

- Giới hạn tối đa cho phép II: Áp dụng đối với các hình thức khai thác nước của cánhân, hộ gia đình (các hình thức cấp nước bằng đường ống chỉ qua xử lý đơn giảnnhư giếng khoan, giếng đào, bể mưa, máng lần, đường ống tự chảy).

Trong nước sông suối, hồ ao,.. thường chứa các hạt cặn có nguồn gốc thànhphần và kích thước rất khác nhau. Đối với các loại cặn này dùng các biện pháp xửlý cơ học trong cơng nghệ xử lý nước như lắng lọc có thể loại bỏ được cặn có kíchthước lớn hơn 104mm. Cũng có các hạt có kích thước nhỏ hơn 104mm không thểtự lắng được mà luôn tồn tại ở trạng thái lơ lửng. Muốn loại bỏ các hạt cặn lơ lửngphải dùng biện pháp lí cơ học kết hợp với biện pháp hoá học, tức là cho vào nướccần xử lí các chất phản ứng để tạo ra các hạt keo có khả năng kết lại với nhau vàdính kết các hạt cặn lơ lửng có trong nước, taọ thành các bơng cặn lớn hơn có trọnglượng đáng kể.

Để thực hiện quá trình keo tụ người ta cho vào nước các chất phản ứng thíchhợp như : phèn nhơm Al2(SO4)3; phốn sắt FeSO4 hoặc FeCl3. Các loại phèn nàyđược đưa vào nước dưới dạng dung dịch hoà tan. Trường hợp độ kiềm tự nhiên củanước thấp, không đủ để trung hoà ion H+ thỡ cần phải kiềm hoỏ nước. Chất dùngđể kiềm hố thơng dụng nhất là vơi CaO. Một số trường hợp khác cú thể dựng làNa2CO3 hoặc xút NaOH. Thông thường phèn nhôm đạt được hiệu quả keo tụ caonhất khi nước có pH = 5.5-7.5. Một số nhân tố cũng ảnh hưởng đến quá trình keotụ như: các thành phần ion có trong nước, các hợp chất hữu cơ, liều lượng phèn,điều kiện khuấy trộn, môi trường phản ứng, nhiệt độ…

</div>Trang 12<div class="page_container" data-page="12">

 Hấp 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 lịng chất hấp phụ, người tagọi q trình này là sự hấp phụ.

Trong q trình hấp phụ có tỏa ra một nhiệt lượng gọi là nhiệp hấp phụ. Bềmặt càng lớn tức lòa độ xốp chất hấp phụ càng cao thì nhiệt hấp phụ tỏa ra canglớn. Bản chất của q trình hấp phụ: hấp phụ các chất hịa tan là kết quả của sựchuyển phân tử của những chất có từ nước vào bề mặt chất hấp phụ dưới tác dụngcủa trường bề mặt.

Các quá trình khử trùng:

cứ dạng nào. Khi Clo tác dụng với nước tạo thành axit hypoclorit (HOCl) cótác dụng diệt trùng mạnh. Khi cho Clo vào nước, chất diệt trùng sẽ khuếchtán xuyên qua vỏ tế bào vi sinh vaatjvaf gây phản ứng với men bên trong của

</div>Trang 13<div class="page_container" data-page="13">

tế bào, làm phá hoại quá trình trao đổi chất dẫn đến vi sinh vật bị tiêu diệt.Khi cho Clo vào nước, phản ứng diễn ra

như sau: Cl2 + H2O => HOCl + HClHoặc có thể ở dạng phương trình phân li:Cl2 + H2O => H + OCl + Cl

Khi sử dụng clorua vôi, phản ứng diễn ra như sau:Ca(OCl)2 + H2O => CaO + 2HOCl => 2H + 2OCl

pH của nước càng cao, hiệu quả khử trùng bằng clo càng 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 trítrong buồng riêng, cách li với buồng định liều lượng Clo và phải được trang bị cơgới hóa để di chuyển các bình và thùng.

Ơzơn là 1 chất khí có màu ánh tím ít hịa tan trong nước và rất độc hại đối vớicon người. Ở trong nước, ôzôn phân hủy rất nhanh thành ỗi phân tử và ngun tử.Ơzơn có tính hoạt hóa mạnh hơm Clo, nên khả năng diệt trùng mạnh hơn Clo rấtnhiều lần. Lượng ozon cần thiết cho vào nước không lớn. Thời gian tiếp xúc rấtngắn (5 phút), không gây mùi khó chịu cho nước kể cả khi trong nước có phenol.

Tia tử ngoại hay cịn 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 dịng chảy củanước. Các tia cực tím phát ra sẽ tác dụng lên các phân tử protit của tế bào vi sinhvật, phá vỡ cấu trúc và mất khả năng trao đỏi chất, vì thế chúng bị tiêu diệt. Hiệuquả khử trùng chit đạt được triệt để khi trong nước không co các chất hữu cơ và cặnlơ lửng. Các phương pháp khử trùng khác

</div>Trang 14<div class="page_container" data-page="14">

 Khử trùng bằng siêu âm

Dùng dòng siêu âm với cường độ tác dụng lớn trong khoảng thời giannhỏ nhất là 5 phút, sẽ có thể tiêu diệt tồn bộ vi sinh vật có trong nước.

sơi nước ở nhiệt độ 100oC có thể tiêu diêu phần lớn các vi khuẩn có trongnước. Chỉ trừ nhóm vi khuẩn khi gặp nhiệt độ cao sẽ chuyển sang dạngbào tử vững chắc Tuy nhiên, nhóm vi khuẩn này chiếm tỉ lệ rất nhỏ.Phương pháp đung sôi nước tuy đơn giản, nhưng tốn nhiên liệu và cồngkềnh, nên chỉ dùng trong quy mơ gian đình.

nước. Với hàm lượng 210ion g/l đã có tác dụng diệt trùng. Tuy nhiên,hạn chế của phương pháp này là : nếu trong nước có độ màu cao, có chấthữu cơ, có nhiều loại muối … thì ion bạc khơng phát huy được khả năngdiệt trùng.

Nước có độ cứng cao thường gây nên nhiều tác hại cho người sử dụng làmlãng phí xà phịng và các chất tẩy, tạo ra cặn kết bám bên trong đường ống, thiết bịcông nghiệp làm giảm khả năng hoạt động và tuổi thọ của chúng. Làm mềm nướcthực chất là quá trình xử lý giảm hàm lượng canxi và magie nhằm hạ độ cứng củanước xuống đến mức cho phép. Các phương pháp làm mềm nước:

Làm mềm nước bằng vôi hay cịn gọi là phương pháp khử độ cứng cacbonatbằng vơi, được áp dụng khi cần phải giảm cả độ cứng và độ kiềm của nước.Khi cho vôi vào nước, các phản ứng xảy ra theo trình tự sau:

Để tăng cường cho quá trình lắng cặn CaCO3 và Mg(OH)2 khi làm mềmnước bằng vôi, pha thêm phèn vào nước. Do phản ứng làm mềm nước diễnra ở pH lớn hơn 9 nên không dùng được phèn nhôm, trong môi trường kiềmphèn nhơm tạo ra aluminat hịa tan. Để kiểm tra hiệu quả của trình làm mềmbằng vơi, chỉ cần xác định giá trị pH sau khi pha vôi vào nước. Phản ứng sẽdiễn ra triệt để khi đã đạt đến sự cân bằng bão hòa CaCO3 và Mg(OH)2trong nước.

Khi tổng hàm lượng các ion Mg2+ và Ca2+ lớn hơn tổng hàm lượng các ionHCO3• và CO32+ nếu sử dụng vôi được đọ cứng magie, nhưng độ cứng

</div>Trang 15<div class="page_container" data-page="15">

tồn phần khơng giảm. Để khắc phục điều này, cho thêm sođa vào nước cácphản ứng sẽ là:

MgSO4 + Ca(OH)2 => Mg(OH)2 + CaSO4MgCl2 + Ca(OH)2 => Mg(OH)2 + CaCl2Và CaSO4 + Na2CO3 => CaCO3 + Na2SO4

CaCl2 + Na2CO3 => CaCO3 + 2NaCl2

Như vậy ion CO32• của sođa đã thay thế ion của các axit mạnh tạo ra CaCO3kết tủa.

sođa vẫn chưa hạ độ cứng của nước xuống được đến mức tối thiểu. Để đạtđược điều này, cho vào nước Na3PO4 sẽ khử được hết các ion Ca2+ vàMg2+ ra khỏi nước ở dạng muối không tan theo phản ứng:

3CaCl2 + 2Na3PO4 => Ca3(PO4)2 + 6NaCl 3MgSO4 + 2Na3PO4 => Mg3(PO4)2 + 3Na2SO4

 Phương pháp nhiệt Nguyên lý cơ bản của phương pháp là khu đun nóngnước, khí cacbonic hịa tan sẽ bị khử hết thông qua sự bốc hơi, trạng thái cânbằng của các hợp chất cacbonic sẽ chuyển dịch theo phương trình:

CO2 và giảm

độ cứng cabonat của nước, trong nước vẫn cịn một lượng CaCO3 hịa tan. Đối vớimagie q trình lắng cặn xảy ra qua hai bước, khi nhiệt độ nước đạt 18oC:

Mg(HCO3)2 => MgCO3 + CO2 + H2O

Khi tiếp tục tăng nhiệt độ thì MgCO3 bị thủy phân:

MgCO3 + H2O => Mg(OH)2 + CO2 Như vậy khi đun nóng nước, độ cứngccbonat sẽ giảm đi đáng kể. Nếu kết hợp xử lý hóa chất với đun nóng, bơng cặn tạora có kích thước lớn và lắng nhanh do độ nhớt của nước giảm, đồng thời giảmđược lượng hóa chất cần sử dụng. Làm mềm nước bằng đun nóng thường chỉ ápdụng cho các hệ thống cấp nước nóng cơng nghiệp như nước nồi hơi vì kết hợp sửdụng nhiệt lượng nhiệt dư của nồi hơi.

Các cơng trình làm mềm bao gồm: pha chế, và định lượng hóa chất, thiết bị đungnống nước, bể lắng và bể lọc.

1.3.3Biện pháp cơ học

Lắng nước là giai đoạn là sạch sơ bộ trước khi đưa nươc vào bể lọc để hoàn

</div>Trang 16<div class="page_container" data-page="16">

thành quá trình làm trong nước. Quá trình lắng xảy ra rất phức tạp, có thể tómtắt là:

Trong bể lắng ngang, quỹ đạo chuyển động của các hạt cặn tự do là tổng hợpcủa lực rơi tự do và lực đẩy của nước theo phương nằm ngang và có dạng đườngthẳng. Trường hợp lắng có dùng chất keo tụ, do trọng lực của hạt tăng dần trongquá trình lắng nên quỹ đạo chuyển động của chúng có dạng đường cong và tốc độlắng của chúng cũng tăng dần. Các bể lắng ngang thường được sử dụng khi lưu

Bể lắng ngang là bể lắng hình chữ nhật làm bằng gạch hoặc bê tong cốt thép.Cấu tạo bể lắng ngang bao gồm bốn bộ phận chính: Bộ phận phân phối nướcvào bể, vùng lắng cặn, hệ thống thu nước đã lắng, hệ thống thu xả cặn.

</div>Trang 17<div class="page_container" data-page="17">

Hình 2.1: Bể lắng ngang Hình 2.2: Cấu tạo bể lắngngang

</div>Trang 18<div class="page_container" data-page="18">

CHƯƠNG 2 ĐỀ XUẤT PHƯƠNG ÁN XỬ LÝ VÀ TÍNH TỐN CƠNG TRÌNHĐƠN VỊ

2.1.CHẤT LƯỢNG NƯỚC NGUỒN VÀ SO SÁNH QCVN 02/2009 byt cột I

Nguồn nước: Nước mặt

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:

PA 1:

</div>Trang 19<div class="page_container" data-page="19">

Nước nguồn Trạm bơm cấp I

</div>Trang 20<div class="page_container" data-page="20">

Đem xử lý theođúng quy định

</div>Trang 21<div class="page_container" data-page="21">

Phân tích ưu nhược điểm: 2 phương án

móc cơ khí, khơng tốn chiều caoxây dựng.

Bể lắng ngang

Được sử dụng trong các trạm xử lícó cơng suất ≥3000 m3/ngày đêmđối với trường hợp xử lí nước có

động của các hạt cặn theohướng từ tâm quay ra ngoài sẽlớn hơn rất nhiều so với vận tốc

lắng tự do của hạt cặn trongkhối nước tĩnh, do đó các hạt

cặn có thể tách ra khỏi nướcbằng các thiết bị ly tâm hayxiclon thủy lực. •có hiệu quả

lắng caoNhượ

cđiểm

</div>Trang 22<div class="page_container" data-page="22">

tạp, quản lý khó khănTrên cơ sở so sánh trên ta chọn sơ đồ công nghệ dùng bể phản ứng có lớp cặn lơlửng và bể lắng ngang để đơn giản trong quá trình vận hành nhưng hiệu quả xử lý

của 2 công nghệ tương đương nhau => chọn phương án 1.

2.3 THUYẾT MINH DÂY CHUYỀN CƠNG NGHỆ

trơi nổi trong nước. Sau đó nước được bơm lên bể trộn đứng.

hóa chất được phân phối nhanh và đều trong nước, nhằm đạt hiệu quả xử lý caonhất.

các bông cặn tạo thành các bơng cặn lớn hơn. Sau đó các bơng cặn sẽ được lắng ởbể lắng ngang. • Tiếp theo nước được đưa vào bể lọc nhanh. Những hạt cặn cịn sótlại sau q trình lắng sẽ được giữ lại trong lớp vật liệu lọc, còn nước sẽ được đưasang các cơng trình xử lý tiếp theo.

và đưa sang bể nén bùn, phần nước được đưa vào hệ thống thoát nước chung củakhu vực.

khuẩn và vi trùng trước khi đưa vào sử dụng.

mạng lưới sử dụng nước qua trạm bơm cấp 2 để đáp ứng nhu cầu của người dân.

2.4.TÍNH TỐN CÁC CƠNG TRÌNH ĐƠN VỊ

Tính tốn dựa trên các thơng số sau:

• Q = 12000( m3/ngđ) = 0.14 (m3/s)

</div>Trang 23<div class="page_container" data-page="23">

Theo hàm lượng cặn lơ lửng ban đầu: Cmax0 = 800 mg/l . Từ hàm lượng cặn ta trabảng 6.3 (TCVN 33 : 2006 ) chọn liều lượng phèn 80 mg/l .

Độ màu của nước là 50 ta có liều lượng phèn cần để khử độ màu là:

Pp=4 ×√M=4×√60=30,98(mg/l)(6.11trang 30TCXD 332006 )

Trong đó:

So sánh hàm lượng phèn cần để khử độ đục và hàm lượng phèn cần để khử độ màuthì ta chọn hàm lượng phèn là Pp = 80 mg/l

a) Bể hòa trộn phèn PAC

Sử dụng bể pha phèn kết hợp bể tiêu thụ và dùng biện pháp khuấy trộn cơ khí.Dung tích bể pha phèn xác định theo nồng độ dung dịch pha và thời gian sửdụng với liều lượng phèn cần thiết xác địng theo cơng thức:

W = q×n× p10000 × b

h× γ=(m3)Trong đó:

</div>Trang 24<div class="page_container" data-page="24">

Q – Lưu lượng nước xử lý Q = 12.000 (m3/ngđ) = 500 (m3/h) = 0,14 (m3/s)

giờ ( lấy theo điều 6.19; TCVN33 : 2006; )

P = 80 (mg/l) - Liều lượng phèn nhôm cho vào nước.

bh= 15 % - Nồng độ dung dịch phèn trong bể hòa trộn (lấy theo điều 6.20;TCVN33 : 2006; Nồng độ dung dịch phèn trong bể hòa trộn từ 10 -17%).

γ - trọng lượng riêng của dung dịch (tấn/m3): γ= 1 (tấn/m3) .

Vậy :Wh= 500×24× 8010000× 15× 1=6,4(m3)

Xây dựng 2 bể pha tiêu thụ phèn, 1 bể hoạt động cịn 1 bể dự phịng, sử dụng bểcó tiết diện hình trịn làm bằng thép khơng rỉ, đường kính mỗi bể D = 1 m,chiều hình trụ 1m, chiều cao hình chóp 0,5, bề rộng đáy a= 0,2m

được dể dàng, dùng ống có D = 100mm nối với đáy hình côn để xả cặn.

</div>Trang 25<div class="page_container" data-page="25">

Máy khuấy phèn: Dựa vào catalog của hãng Gradient chọn loại máy khuấy tuốcbin trục 4 cánh nghiêng 450

15% từ bể pha - tiêu thụ đến bể trộn. Công suất bơm định lượng phèn:

</div>Trang 26<div class="page_container" data-page="26">

2. Động cơ trục đứng3. Bơm định lượng

</div>Trang 27<div class="page_container" data-page="27">

4. Van, ống xả cặn5. Bể pha tiêu thụ phèn6. Cánh khuấy

7. Ống dẫn phèn đến nơi tiêu thụ

Pngày= Q × a1000 × b=12000 × 8010000 × 50=1.92(T)Trong đó:

- Khối lượng phèn dự trữ trong 30 ngày: Pngày x 30 = 1.92 x 30 = 58 tấn

Chọn hóa chất dùng để kiềm hóa là CaO

Sử dụng thiết bị pha trộn vôi là bể trộn đứng (Theo điều 6.52 • TCXD 33:2006).a) Tính tốn bể hịa trộn vơi

Lượng vơi cần để kiềm hóa được tính theo cơng thức sau (theo TCXD33:2006)

</div>Trang 28<div class="page_container" data-page="28">

+ k là độ kiềm của nước = 0,6(mgđ/l)

</div>Trang 29<div class="page_container" data-page="29">

 Dung tích bể hồ trộn vơi

Wh.CaO= q× n × P10000× b

h× γ(m

giờ ( lấy theo điều 6.19; TCVN33 : 2006; )

P = 28 (g/m3) - Liều lượng hóa chất cho vào nước.

bh= 15 % - Nồng độ dung dịch phèn trong bể hòa trộn (lấy theo điều 6.20;TCVN33 : 2006; Nồng độ dung dịch phèn trong bể hòa trộn từ 10- 17%).

γ - trọng lượng riêng của dung dịch (tấn/m3): γ = 1 (tấn/m3) .

Wh.CaO= 500× 24× 4010000×15×1=3.2(m3)

Thiết kế 1 bể hịa tộn vơi dung tích bể 3.2 m3

Bể hịa trộn có tiết diện hình trịn làm bằng thép khơng rỉ, đường kính mỗi bể D= 1 m, gồm 2 phần: phần trên hình trụ, bên dưới hình chóp có góc tâm 45o chiềuhình trụ 1m, chiều cao hình chóp 0,5, bề rộng đáy a= 0,2m . Đáy bể có ống xảcặn D=100m

-Chiều cao phần hình trụ:

Wt= 4× WhCaO

π × D2 = 4×3.23.14 × 12=4m

-Thể tích xây dựng của bể

Wp= π × D4 2ì(Ht +Hdt +(Hchữ 3))=3.6m3

</div>Trang 30<div class="page_container" data-page="30">

Bng 1 : Các thơng số thiết kế bể hịa trộn vơiST

</div>Trang 31<div class="page_container" data-page="31">

TRƯỜNG ĐẠI HỌC XÂY DỰNG MIỀN TRUNGKHOA KỸ THUẬT HẠ TẦNG ĐÔ THỊ

ĐỒ ÁN

HP: XỬ LÝ NƯỚC CẤP

</div>Trang 33<div class="page_container" data-page="33">

MỤC LỤC

PHẦN MỞ ĐẦU...3CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀ NƯỚC CẤP VÀ CÁC BIỆN PHÁP XỬ LÝ NƯỚC MẶT...41.2.TỔNG QUAN VỀ CHẤT LƯỢNG NƯỚC...41.2.1 Tính chất lý học của nước...41.2.2 Tính chất hóa học của nước...41.2.3 Các chỉ tiêu vi sinh...61.4 CHẤT LƯỢNG NƯỚC CẤP CHO ĂN UỐNG VÀ SINH HOẠT...61.5 TỔNG QUAN VỀ CÁC PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ NƯỚC...81.5.1 Phương pháp hóa lý...81.5.2 Biện pháp hóa học...91.5.3 Biện pháp cơ học...12CHƯƠNG 2 ĐỀ XUẤT PHƯƠNG ÁN XỬ LÝ VÀ TÍNH TỐN CƠNG TRÌNH ĐƠN VỊ...202.3. CHẤT LƯỢNG NƯỚC NGUỒN VÀ SO SÁNH QCVN 02/2009 byt cột I...202.4. ĐỀ XUẤT DÂY CHUYỀN CÔNG NGHỆ...212.3 THUYẾT MINH DÂY CHUYỀN CƠNG NGHỆ...232.6. TÍNH TỐN CÁC CƠNG TRÌNH ĐƠN VỊ...242.6.1 Tính tốn bể trộn phèn, bể tiêu thụ phèn...242.6.2 Tính tốn hóa chất kiềm hóa và thiết bị pha chế vôi...282.4.12...BỂ TRỘN ĐỨNG

2.4.13...BỂ LẮNG NGANG32

2.4.14...BỂ PHẢN ỨNG CÓ LỚP CẶN LƠ LỬNG37

2.4.15...BỂ LỌC NHANH39

2.4.16...BỂ CHỨA NƯỚC SẠCH46

2.4.17.TÍNH TỐN KHỬ TRÙNG BẰNG CLO...462.4.18. CÁC CƠNG TRÌNH PHỤ...472.4.19. SÂN PHƠI BÙN...472.7. BỐ TRÍ MẶT BẰNG TRẠM XỬ LÝ NƯỚC CẤP...49CHƯƠNG 3 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ...503.3 KẾT LUẬN...503.4 KIẾN NGHỊ...50

</div>Trang 34<div class="page_container" data-page="34">

Tài liệu tham khảo:...51Tài liệu Việt Nam...51

</div>Trang 35<div class="page_container" data-page="35">

PHẦN MỞ ĐẦU

 Đặt vấn đề

Vì vậy, Đồ án “ Thiết kế,tính tốn hệ thống xử lý nước mặt cấp nướccho khu dân cư công suất 12000m3” là phù hợp với nhu cầu.

 Mục tiêu đồ án :

 Phương pháp thực hiện:

hiểu thành phần, tính chất nguồn nước thơ và các số liệu cần thiếtkhác.

nước cấp cho khu dân cư qua các tài liệu chuyên ngành và các côngnghệ hiện đang áp dụng tại Việt Nam.

có và đề xuất cơng nghệ xử lý nước thải phù hợp.

trình đơn vị trong hệ thống xử lý nước cấp, dự tốn chi phí xây dựng,vận hành trạm xử lý.Phương pháp đồ họa: Dùng phần mềm AutoCadđể mơ tả kiến trúc các cơng trình đơn vị trong hệ thống xử lý nướccấp.

Thuyết minh

lý nước, so sánh 2 sơ đồ dây chuyền và chọn 1 sơ đồ

</div>Trang 36<div class="page_container" data-page="36">

- Tính tốn thiết kế các cơng trình trong sơ đồ đã chọn

Bản vẽ:

-2 bản vẽ chi tiết ( bể lắng, bể lọc)

</div>Trang 37<div class="page_container" data-page="37">

CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀ NƯỚC CẤP VÀ CÁC BIỆN PHÁP XỬ LÝNƯỚC MẶT

1.2.TỔNG QUAN VỀ CHẤT LƯỢNG NƯỚC

1.2.1Tính chất lý học của nước

Nước có mùi là do trong nước có các chất khí, các muối khống hồ tan, cáchợp chất hữu cơ và vi trùng, nước thải công nghiệp chảy vào, các hố chất hồ tan,…Nước có thể có mùi bùn, mùi mốc, mùi tanh, mùi cỏ lá, mùi clo, mùi phenol, …Vị mặn, vị chua, vị chát, vị đắng, … Độ đục thường được đo bằng máy so màuquang học dự trên cơ sở thay đổi cường độ ánh sáng khi đi qua lớp nước mẫu. Đơnvị đo độ đục xác định theo phương pháp này Là NTU (Nepheometric TurbidityUnit) 1NTU tương ứng 0.58 mg foomazin trong một lít nước.

</div>Trang 38<div class="page_container" data-page="38">

1.2.2Tính chất hóa học của nước

Độ cứng của nước là đại lượng biểu thị hàm lượng các ion canxi và magie cótrong nước.Nước có độ cứng cao gây trở ngại cho sinh hoạt và sản xuất: giặt quầnáo tốn xà phịng, nấu thức ăn lâu chín, gây đóng cặn nồi hơi, giảm chất lượng sảnphẩm, …

Là lượng oxy cần thiết để oxy hoá hết các hợp chất hữu cơ có trong nước. Chỉtiêu oxy hố là đại lượng để đánh giá sơ bộ mức độ nhiễm bẩn của nguồn nước. Độoxy hoá của nguồn nước càng cao, chứng tỏ nước bị nhiễm bẩn và chứa nhiều vitrùng.

làm cho nươc có vị mặn. Ion này thâm nhập vào nước qua sự hịa tan các muốikhống hoặc bọ ảnh hưởng từ quá trình nhiễm mặn các tầng chứa nước ngầm hay ởđoạn sông gần biển. Việc dùng nước có hàm lượng clorua cao có thể gây ra mắcbệnh về thận. Ngồi ra, nước chứa nhiều clorua có tính xâm thực đối với bê tơng.

thường có trong nước có nguồn gốc khoáng chất hoặc nguồn gốc hữu cơ. Vớihàm lượng sunfat cao hơn 400 mg/l, có thể gay mất nước trong cơ thể và làm tháo

</div>Trang 39<div class="page_container" data-page="39">

ruột. Ngồi ra, nước có nhiều ion clorua và sunfat sẽ làm xâm thực bê tông.

Sắt tồn tại trong nước dưới dạng sắt (II) hoặc sắt (III). Trong nước ngầm, sắtthường tồn tại dưới dạng sắt (II) hồ tan của các muối bicacbonat, sunfat, clorua,đơi khi dưới dạng keo của axit humic hoặc keo silic. Việc tiến hành khử sắt chủ yếuđối với các nguồn nước ngầm. Khi trong nước có hàm lượng sắt > 0,5 mg/l, nước cómùi tanh khó chịu, làm vàng quần áo khi giặt, làm hư hỏng sản phẩm của ngành dệt,giấy, phim ảnh, đồ hộp và làm giảm tiết diện vận chuyển nước của đường ống.

Mangan thường được gặp trong nước nguồn ở dạng mangan (II), nhưng vớihàm lượng nhỏ hơn sắt rất nhiều. Tuy vậy với hàm lượng mangan > 0,05 mg/l đãgây ra các tác hại cho việc sử dụng và vận chuyển nước như sắt. Công nghệ khửmangan thường kết hợp với khử sắt trong nước. Nhôm Vào mùa mưa, ở nững vùngđất phèn, đát ở trong điều kiện khử không co oxy, nên các chất như Fe2O3 vàJarosite tác dộng qua lại, lấy oxy của nhau và tạo thành sắt , nhơm, sunfat hịa tantrong nước. Do đó, nước mặt ở vung náy thường rất chua, pH = 2.5÷4.5, sắt tồn tạichủ yếu là Fe2+ (có khi dến 300 mg/l), nhơm hịa tan ở dạng ion Al3+ ( từ 5 ÷70mg/l). Khi chứa niều nhôm hào tan nước thường có màu trong xanh và vị rấtchua. Nhơm có đọc tính đối với sức khỏe con người. Khi uống nước co chứa hàmlượng nhơm cao có thể gây t\ra các bênh về não như Alzheimer.

Các chất khí hồ O2, CO2, H2S trong nước thiên nhiên dao động rất lớn. Khí H2Slà sản phẩm của q trình phân huỷ các chất hữu cơ, phân rác. Khi trong nước cóH2S làm nước có mùi trứng thối khó chịu và ăn mịn kim loại. Hàm lượng O2 hồtan trong nước phụ thuộc vào nhiệt độ, áp suất, đặc tính của nguồn nước. Nướcngầm có hàm lượng oxy hồ tan rất thấp hoặc khơng có, do các phản ứng oxy hốkhử xảy ra trong lịng đất đã tiêu hao hết oxy. Khí CO2 hồ tan đóng vai trị quyếtđịnh trong sự ổn định của nước thiên nhiên. Trong kỹ thuật xử lý nước, sự ổn địnhcủa nước có vai trị rất quan trọng. Việc đánh giá độ ổn định trong sự ổn định nước

</div>Trang 40<div class="page_container" data-page="40">

được thực hiện bằng cách xác định hàm lượng CO2 cân bằng và CO2 tự do. LượngCO2 cân bằng là lượng CO2 đúng bằng lượng ion HCO•3 cùng tồn tại trong nước.Nếu trong nước có lượng CO2 hồ tan vượt q lượng CO2 cân bằng, thì nước mấtổn định và sẽ gây ăn mịn bêtơng.

1.2.3Các chỉ tiêu vi sinh

Trong thực tế không thể xác định tất cả các loại sinh vật gây bệnh qua đườngnước vì phức tạp và tốn thời gian. Mục đích của việc kiểm tra vệ sinh nước là xácđịnh mức độ an toàn của nước đối với sức khỏe con người. Do vậy có thể dùng vàivi sinh chỉ thị ơ nhiễm phân để đánh giá ô niễm từ rác, phân người và động vật. Có3 nhóm vi sinh chỉ thị ô nhiễm phân:

1.4CHẤT LƯỢNG NƯỚC CẤP CHO ĂN UỐNG VÀ SINH HOẠT

T Tên chỉ tiêu

Đơn vịtính

Giới hạn tối đa chophép

Phương pháp thử

1Màu sắc(*)TCU1515

TCVN 6185 - 1996(ISO 7887 - 1985)

hoặcSMEWW 2120

2Mùi vị(*)- Khơng cómùi vị lạ

Khơngcó mùivị lạ

Cảm quan, hoặcSMEWW 2150 B và

2160 B A