Thiết kế trạm xử lý nớc thiên nhiên GVHD : Đỗ hải

I. Lựa chọn công nghệ xử lý nớc
1. Xác định các chỉ tiêu còn lại trong nhiệm vụ thiết kế và đánh giá mức độ
chính xác các chỉ tiêu nguồn nớc
a. Tổng hàm l ợng muối
Tổng hàm lợng muối trong nớc nguồn đợc tính theo công thức sau:
P=
Trong đó:
- : Tổng hàm lợng các ion dơng
- : Tổng hàm lợng các ion âm
Ta có:

hay: (mg/l) hay:

=

6,119Ae
Nh vậy:
P = 138,45+ 119,6 + 1,4ì 17 + 0,5ì278,1 + 0,13 ì2
P = 421,16 (mg/l)
b. Xác định l ợng CO
2
tự do có trong n ớc nguồn
Lợng CO2 tự do có trong nớc nguồn phụ thuộc vào P, t
0
, Ki, PH và đợc xác định
theo biểu đồ Langlier

1
[ ] [ ] [ ]
++
++++

23
2
SiO0,13.HCO0,5.Fe1,4.AeMe
[ ] [ ] [ ] [ ]
+++++
+++=

4
222
NHMgCaCaMe
2895,32,1063,0
+++=
[ ] [ ] [ ] [ ]

+++=

32
2
4
NONOSOClAe
6,425,764,01,0
+++=

+
Me

3. Sơ bộ lựa chọn dây chuyền công nghệ
Do hàm lợng Fe
2+
= 17(mg/l), công suất trạm Q = 8000 (m
3
/ngđ) nên để xử lý
sắt ta dùng phơng pháp làm thoáng tự nhiên.
a. Kiểm tra xem tr ớc khi xử lý có phải Clo hoá sơ bộ hay không
Ta phải Clo hoá sơ bộ trong 2 trờng hợp sau:
- [O
2
]
0
> 0,15ì[Fe
2+
] + 3
- Nớc nguồn có chứa NH
3
, NO
2
Do [O
2
] = 3 (mg/l) < 0,15ì[Fe
2+
] + 3 = 0,15ì17 + 3 = 5,55 (mg/l) nên điều kiện
này không yêu cầu phải Clo hoá sơ bộ.
Tuy nhiên, trong nớc nguồn có chứa NH
3
(ở dạng NH
4

Trong đó:
- Ki
0
: Độ kiềm của nớc nguồn = 4,65 (mg/l)
Ki
*
= 4,56 - 0,036ì17 = 3,948 (mgđ g/l)
Hàm lợng CO
2
sau khi làm thoáng:
CO
2
*
= (1-a)ìCO
2
0
+ 1,6ì[Fe
2+
]
Trong đó:
- a : Hệ số kể đến hiệu quả khử CO
2
bằng công trình làm thoáng. Chọn ph-
ơng pháp làm thoáng tự nhiên a = 0,5
- CO
2
0
: Hàm lợng khí Cácbonic tự do ở trong nớc nguồn = 10 (mg/l)
SV: Nguyễn Hữu Hoà 44MN1 - Ms:6263.44
2

C
*
max
= C
0
max
+ 1,92ì[Fe
2+
] + 0,25M (mg/l)
Trong đó:
- C
0
max
: Hàm lợng cặn lơ lửng lớn nhất trong nớc nguồn trớc khi làm thoáng
= 12 (mg/l)
- M : Độ mầu của nớc nguồn - tính theo độ Cobal
C
*
max
= 12 + 1,92ì17 + 0,25ì6 = 46,14 (mg/l)
Vì C
*
max
> 20 (mg/l) và công suất trạm xử lý = 8000 (m
3
/ngđ) nên ta dùng bể
lắng tiếp xúc ngang.
c. Kiểm tra độ ổn định của n ớc sau khi làm thoáng
Sau khi làm thoáng, độ PH trong nớc giảm nên nớc có khả năng mất ổn định,
vì vậy ta phải kiểm tra độ ổn định của nớc. Độ ổn định của nớc đợc đặc trng bởi trị

- f4(P) : Hàm số tổng hàm lợng muối P của nớc sau khi khử sắt
Tra biểu đồ Langlier ta đợc:
SV: Nguyễn Hữu Hoà 44MN1 - Ms:6263.44
3
Clo
Làm thoáng
nhân tạo
Lắng tiếp
xúc
ngang
Lọc nhanh
Khử trùng
Nước nguồn
Bể chứa
nước
sạch
Thiết kế trạm xử lý nớc thiên nhiên GVHD : Đỗ hải

- t
0
= 20
0
C => f1(t
0
) = 2,1
- [Ca
2+
] = 106,2 (mg/l) => f2 (Ca
2+
) = 2,025

m
: Cờng độ ma tính toán. Theo quy phạm ta có = 10 ữ 15 (m
3
/m
2
-h).
Chọn
q
m
= 12 (m
3
/m
2
-h) ta có:
Theo thiết kế, Q = 8000 (m
3
/ngđ)

= 333,33 (m
3
/h)
F =
12
333,33
= 27,75 28 (m
2
)
SV: Nguyễn Hữu Hoà 44MN1 - Ms:6263.44
4
Thiết kế trạm xử lý nớc thiên nhiên GVHD : Đỗ hải


: lực động trung bình của quá trình khử khí, đợc tính nh sau:
CO
2
tb
=
t
max
tmax
C
C
lg2300
C - C
ì
(kg/m
3
)
Với Cmax = 1,64
ì
Fe
2+
+ C
đ
= 1,64
ì
17 + 10,0 = 37,88 (mg/l)


CO
2

2+
+ (C
đ


C
t
) (mg/l)
Fe
2+
= 17 (mg/l)
C
đ
= 10
C
t
= C
bđ
ìì
(mg/l)
ứng với PH = 7,6 và K = 4,56

C
bđ
= 10,0 (mg/l). Với P = 421,16 (mg/l)
= 0,935. ứng với nhiệt độ của nớc t = 20
0

= 9,5 (kg/h)
Do đó:
F
tx
=
20,410,075
9,5
ì
= 6,2 (m
2
)
Khối tích lớp vật liệu tiếp xúc là: W =
tx
f
F
tx
SV: Nguyễn Hữu Hoà 44MN1 - Ms:6263.44
5
Thiết kế trạm xử lý nớc thiên nhiên GVHD : Đỗ hải

Tra bảng Đặc tính lớp vật liệu lọc ta có: f
tx
= 120 (m
2
/m
3
)
W =
120
6,2

=
36003,14
166,664
ì
ì
= 0,243 (m)
Ta lấy d
chính
= 0,25 (m) = 250 (mm) V = 0,94 (m/s)
Chọn cống nhánh
SV: Nguyễn Hữu Hoà 44MN1 - Ms:6263.44
6
C
l
2
1,0
m
0,7
m
0,8
m
1550
150
156156
150
Thiết kế trạm xử lý nớc thiên nhiên GVHD : Đỗ hải

Vận tốc đảm bảo trong khoảng 1,2 ữ 2 (m/s)
Thiết kế 18 ống nhánh, đờng kính mỗi ống là
nhánh


=

Q
=
1,9625
2,57
= 1,37 (m/s)

thoả m n điều kiện.ã
Khoảng cách giữa các ống nhánh là:
x =
8
20,3-4
ì
= 0,425 (m)
Trên các ống nhánh đục các lỗ 10 thành 2 hàng hớng xuống dới và nghiêng
so với phơng nằm ngang một góc 45
0
. Diện tích một lỗ là:
F
1lỗ
=
4
d
2

=
4
(0,01)3,14

lỗ
= 0,5ì 0,049 = 0,0245 (m
2
)
S lỗ phải khoan là:
n =
lỗ
lỗ
F18
F
ì

=
3-
107,8518
0,0245
ìì
= 17,3 (lỗ) lấy n = 18 (lỗ).
Mỗi hàng đục 9 lỗ, khi đó khoảng cách giữa các lỗ là:
R =
8
1504-1550
ì
= 156,25 (mm)
Sơ đồ giàn ma đợc bố trí nh sau:
2. Tính toán bể lắng tiếp xúc ngang
a. Diện tích bể lắng
Dùng bể lắng ngang thu nớc ở cuối bể, diện tích mặt bằng bể là:
F =


- V
tb
: Vận tốc trung bình chuyển động ngang của dòng nớc. V
tb
= Kìu
0
Với K: hệ số phụ thuộc vào tỷ số chiều dài và chiều cao của bể lắng. Chọn
H
L
= 10

K = 7,5

V
tb
= 7,5
ì
0,6 = 4,5 (mm/s). thay lại công thức (1) ta có:


=
30
4,5
-0,6
0,6
= 1,333
Nh vậy, F =
1,333
0,63,6
333,33

(m)
c. Chiều dài bể lắng
Theo cách chọn nh trên, chiều dài bể lắng là:
L = 10ì H = 10ì 2,5 =25 (m)
Chọn hai vách ngăn đặt cách tờng 1,5 (m). Sử dụng phơng pháp cặn trợt về
phía đầu bể (hố thu cặn đặt ở phía đầu bể).
d. Tính hệ thống phân phối n ớc vào bể
Để phân phối và thu nớc đều trên toàn bộ diện tích bề mặt bể lắng ta đặt các
vách ngăn có đục lỗ ở đầu và cuối bể.
Thiết kế hàng lôc cuối cùng nằm cao hơn mức cặn tính toán là 0,3 (m) theo
quy phạm là 0,3
ữ
0,5 (m).
Đặt vách ngăn phân phối nớc vào bể cách đầu bể một khoảng 1,5 (m).
Diện tích của vách ngăn phân phối nớc vào bể là:
F
ngăn
= b
n
ì (H
0
0,3) = 2,0ì (2,5 0,3) = 4,4 (m
2
)
Lu lợng nớc tính toán qua mỗi ngăn của bể là:
q
n
=
2,02,0
333,33

n
q
=
0,5
0,023
= 0,046 (m
2
)
Lấy đờng kính lỗ ở vách ngăn phân phối thứ nhất d
1
= 0,06 (m), diện tích một
lỗ là
f
1lỗ
= 0,00285 (m
2
)
Tổng số lỗ ở vách ngăn thứ nhất là:
n
1
=
1lỗ
f
lỗ1

F
=
0,00284
0,0767
= 28 (lỗ)

=
7
2,0
= 0,286 (m)
e. Tính diện tích vùng chứa cặn
Thể tích vùng chứa cặn đợc tính toán theo công thức:
W
0
=
( )
c
m - McQT

ì
(m
3
)
Trong đó:
- T: Thời gian giữa hai lần xả cặn, do hàm lợng cặn nhỏ nên lấy T = 96 (giờ)
- Q: Lu lợng nớc vào bể lắng, Q = 333,33 (m
3
/h)
- m: Hàm lợng cặn trong nớc sau khi lắng, m = 10 (mg/l)
-

c: Nồng độ trung bình của cặn nén sau thời gian T, lấy

c = 10000 (g/m
3
)

H
bể
= H
L
+ h
c
+ h
bảo vệ
Trong đó:
- H
L
: Chiều cao vùng lắng nớc, H
L
=2,5 (m)
- h
bảo vệ
: Chiều cao bảo vệ, lấy = 0,5 (m)
- h
c
: Chiều cao tầng cặn
H
bể
= 2,5 + 0,56 + 0,5 = 3,56 (m)
3. Tính bể lọc nhanh trọng lực
Bể lọc đợc tính toán với 2 chế độ làm việc là bình thờng và tăng cờng.
Dùng vật liệu lọc là cát thạch anh với các thông số tính toán:
d
max
= 1,6 (mm)
d