›
›

Đồ án Thiết kế hệ thống xử lý nước cấp cho công ty chế biến thực phẩm Tân Tân - Lê Thị Lan Thảo

pdf 69 trang huongle 2920
Download
Bạn đang xem 20 trang mẫu của tài liệu "Đồ án Thiết kế hệ thống xử lý nước cấp cho công ty chế biến thực phẩm Tân Tân - Lê Thị Lan Thảo", để tải tài liệu gốc về máy bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên

Tài liệu đính kèm:

  • pdfdo_an_thiet_ke_he_thong_xu_ly_nuoc_cap_cho_cong_ty_che_bien.pdf

Nội dung text: Đồ án Thiết kế hệ thống xử lý nước cấp cho công ty chế biến thực phẩm Tân Tân - Lê Thị Lan Thảo

  1. BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM TP. HỒ CHÍ MINH KHOA MÔI TRƯỜNG VÀ TÀI NGUYÊN  ĐỒ ÁN MÔN HỌC CÔNG NGHỆ XỬ LÝ NƯỚC CẤP ĐỀ TÀI: THIẾT KẾ HỆ THỐNG XỬ LÝ NƯỚC CẤP CHO CÔNG TY CHẾ BIẾN THỰC PHẨM TÂN TÂN GVGD: Lê Thị Lan Thảo Sinh viên thực hiện: Nhóm 04 1. Huỳnh Mạnh Phúc (01698.174.047) 2. Huỳnh Anh Tuấn ( 012.0440.2624) 3. Huỳnh Trần Vĩ 4. Huỳnh Tấn Huy 5. Nguyễn Minh Giáp 6. Nguyễn Hoàng Đạt 7. Nguyễn Hữu Đại 8. Đỗ Thanh Phương TP. Hồ Chí Minh, tháng 01 năm 2015
  2. CHƯƠNG 1. GIỚI THIỆU CHUNG 1 1.1. Đặt vấn đề 1 1.2. Mục đích của đồ án 1 1.3. Nội dung của đồ án 1 CHƯƠNG 2. GIỚI THIỆU VỀ CÔNG TY CHẾ BIẾN THỰC PHẨM TÂN TÂN 2 2.1. Sơ lược Công Ty 2 2.2. Quá trình hình thành và Phát triển 3 2.3. Quy trình sản xuất 3 2.3. Danh sách nhóm sản phẩm của công ty 5 2.4. Khảo sát vấn đề môi trường và chất lượng kiểm soát môi trường tại công ty 5 CHƯƠNG 3. TÍNH TOÁN LƯỢNG NƯỚC CẤP VÀ PHÂN TÍCH LỰA CHỌN NGUỒN NƯỚC. 6 3.1. Tính toán lưu lượng nước cấp cho toàn bộ công ty Tân Tân 6 3.1.1. Lưu lượng nước sinh hoạt của công nhân 6 3.1.2. Lưu lượng nước sản xuất 6 3.1.3. Tổng công suất của trạm xử lý 6 3.1.4. Lưu lượng nước theo giờ và biểu đồ dùng nước 7 3.2. Lựa chọn nguồn nước 9 3.2.1. Chất lượng nguồn nước sông Đồng Nai 9 3.2.2. Chất lượng nguồn nước ngầm 11 3.2.3. Phân tích lựa chọn nguồn nước 12 3.2.4. Chất lượng nước yêu cầu sau xử lý 12 CHƯƠNG 4. PHÂN TÍCH LỰA CHỌN CÔNG NGHỆ XỬ LÝ 14 4.1. Đề xuất công nghệ xử lý nước ngầm 14 4.2. Cơ sở tính toán 15 4.2.1. Lý thuyết khử sắt 15 4.2.2. Lý thuyết khử cứng 15 4.2.3. Độ kiềm của nước 16 4.2.4. Hàm lượng CO2 tự do có trong nước 16 Thiết kế hệ thống xử lý nước cấp cho Công ty TNHH-CBTP Tân Tân i
  3. 4.2.5. Giá trị pH sau quá trình làm thoáng 17 4.2.6. Lượng oxy hòa tan trong nước của quá trình làm thoáng 18 4.2.7. Thế oxy hóa khử của nước sau quá trình làm thoáng 19 4.3. Phân tích lựa chọn các công trình đơn vị 20 4.3.1. Làm thoáng 20 4.3.2. Bể trộn 20 4.3.3. Bể phản ứng 21 4.3.4. Bể lắng 22 4.3.5. Bể lọc 22 4.3.6. Khử trùng 23 4.4. Thuyết minh sơ đồ công nghệ đã lựa chọn 24 4.4.1. Sơ đồ công nghệ 24 4.4.2. Thuyết minh sơ đồ công nghệ 24 CHƯƠNG 5. TÍNH TOÁN THIẾT KẾ CÁC CÔNG TRÌNH ĐƠN VỊ 26 5.1. Thùng quạt gió 26 5.1.1. Cấu tạo 26 5.1.2. Tính toán thùng quạt gió 26 5.2. Thiết bị pha chế hóa chất 29 5.2.1. Tính toán lượng vôi và phèn cần cho quá trình khử cứng và tăng pH 29 5.2.2. Bể pha chế vôi sữa 31 5.2.3. Bể pha phèn 33 5.2.4. Kho dự trữ hóa chất 35 5.3. Bể trộn đứng 36 5.3.1. Cấu tạo 36 5.3.2. Nguyên lý hoạt động 37 4.3.3. Tính toán bể trộn 37 5.4. Bể lắng đứng kết hợp bể phản ứng xoáy 40 5.4.1. Cấu tạo 40 5.4.2. Nguyên lý làm việc 40 Thiết kế hệ thống xử lý nước cấp cho Công ty TNHH-CBTP Tân Tân ii
  4. 5.4.3. Bể phản ứng xoáy 40 5.4.4. Bể lắng đứng 41 5.5. Bể lọc nhanh 47 5.5.1. Cấu tạo 47 5.5.2. Nguyên lý hoạt động. 47 5.5.3. Tính toán 48 5.6. Khử trùng bằng clo 53 5.6.1. Cấu tạo 53 5.6.2. Nguyên lý hoạt động 54 5.6.3. Tính toán hệ thống khử trùng 54 5.7. Bể chứa nước sạch 56 5.7.1. Chức năng 56 5.7.2. Tính toán 57 CHƯƠNG 6. TÍNH TỔN THẤT ÁP LỰC 60 6.1. Tổn thất cột áp từ thùng quạt gió đến bể trộn 60 6.2. Tổn thất cột áp từ bể trộn đến bể lắng 60 6.3. Tổn thất cột áp từ bể lắng đến bể lọc 61 6.4. Tổn thất cột áp từ bể lọc sang bể chứa 62 6.5. Tổng tổn thất cột áp của hệ thống xử lý nước 62 CHƯƠNG 7. KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 63 7.1. Kết luận 63 7.2. Kiến nghị 63 Thiết kế hệ thống xử lý nước cấp cho Công ty TNHH-CBTP Tân Tân iii
  5. DANH MỤC HÌNH ẢNH Hình 1: Quy trình sản xuất đậu phụng muối (trái) và hạt điều (phải) Hình 2: Quy trình sản xuất sản phẩm đậu nước cốt dừa , bơ trứng, bơ sữa (trái) và sản xuất đậu vị chay , chao muối , mật ong (phải). Hình 3: Biểu đồ tiêu thụ nước theo giờ của công ty (%) Hình 4:Chỉ số WQI nước mặt sông Đồng Nai đoạn chảy qua thành phố Biên Hòa năm 2011 Hình 5: Biểu đồ chỉ số WQI nước mặt sông Đồng Nai đoạn chảy qua thành phố Biên Hòa năm 2012 Hình 6: Biểu đồ chỉ số WQI nước mặt sông Đồng Nai đoạn chảy qua thành phố Biên Hòa năm 2013 Hình 7. Công nghệ xử lý nước ngầm (Xử lý nước cấp_ Nguyễn Lan Phương_ tr20) Hình 8. Sơ đồ công nghệ xử lý nước ngầm cho Công ty TNHH-CBTP Tân Tân DANH MỤC BẢNG BIỂU Bảng 1. Các sản phẩm do công ty Tân Tân sản xuất. Bảng 2: Thống kê lưu lượng theo giờ dùng nước của công ty. Bảng 3: Giá trị WQI đánh giá chất lượng nước Bảng 4. Chất lượng nước ngầm quan trắc tại công ty Tan Tân Bảng 5: Giới hạn các chỉ tiêu chất lượng. Bảng 7. Các thông số chất lượng nước vượt tiêu chuẩn yêu cầu. Bảng 8: Hằng số phân ly bậc 1 của axit cacbonic theo nhiệt độ. Bảng 9: Lượng oxy bão hòa trong nước theo nhiệt độ Bảng 10: Hệ số truyền tách khí vào nước, phụ thuộc vào nhiệt độ. Bảng 11. Giá trị của hệ số A tính theo độ phân phối đều nước (m) Bảng 12: Giá trị của tương ứng với tỷ số d/ Bảng 13: Vận tốc nước trong bể lắng Bảng 14: Bể chứa nước sạch Bảng 15: Tổn thất cột áp khi dòng nước chảy từ thùng quạt gió đến bể trộn Bảng 16: Tổn thất cột áp khi dòng nước chảy từ bể trộn đến bể lắng Bảng 17: Tổn thất cột áp khi dòng nước chảy từ bể lắng đến bể lọc Bảng 18: Tổn thất cột áp khi dòng nước chảy từ bể lọc đến bể chứa Thiết kế hệ thống xử lý nước cấp cho Công ty TNHH-CBTP Tân Tân iv
  6. CHƯƠNG 1. GIỚI THIỆU CHUNG 1.1. Đặt vấn đề Nước là một nhu cầu không thể thiếu trong cuộc sống sinh hoạt công nghiệp hằng ngày cũng như trong quá trình sản xuất công nghiệp. Trong sinh hoạt nước cấp dùng cho nhu cầu ăn uống, vệ sinh và các hoạt động giải trí, các hoạt động công cộng khác ; trong công nghiệp sản xuất, nước được dùng cho quá trình làm sạch, sản xuất thực phẩm như: đồ hộp, nước giải khát Hầu hết mọi ngành công nghiệp đều sử dụng nước như một nguồn nguyên liệu không thể thiếu trong sản xuất. Công ty TNHH-CBTP Tân Tân là một công ty chế biến thực phẩm, nên yêu cầu chất lượng của nước xử lý là rất cao. Hiện tại công ty đang sử dụng nguồn nước cấp từ nhà máy xử lý nước cấp Dĩ An, nhưng chất lượng nước từ nhà máy nước chỉ đáp ứng cho nhu cầu sinh hoạt, không phù hợp cho nhu cầu sản xuất thực phẩm của công ty. Do trên nhu cầu thực tiễn đó, nhóm chúng tôi chọn Công ty Tân Tân để làm đồ án công nghệ xử lý nước cấp với tên đề tài: “Thiết kế hệ thống xử lý nước cấp cho Công ty TNHH-CBTP Tân Tân”. 1.2. Mục đích của đồ án Dựa trên điều kiện thực tiễn: chất lượng nguồn nước, yêu cầu chất lượng nguồn nước sau khi xử lý, nhu cầu dùng nước để thiết kế hệ thống xử lý nước cấp phù hợp về điều kiện kinh tế và hiệu quả để đáp ứng nhu cầu cấp nước cho cả mục đích sinh hoạt của công nhân và chế biến thực phẩm tại Công ty TNHH-CBTP Tân Tân. 1.3. Nội dung của đồ án - Khảo sát hiện trạng sử dụng nước của công ty Tân Tân; - Khảo sát, tính toán nhu cầu dùng nước cho mục đích sinh hoạt và sản xuất; - Phân tích và lựa chọn nguồn nước thích hợp; - Đề xuất công nghệ xử lý; - Tính toán, thiết kế các công trình trong hệ thống xử lý nước cấp được đề xuất; - Thể hiện bản vẽ thiết kế. Thiết kế hệ thống xử lý nước cấp cho Công ty TNHH-CBTP Tân Tân 1
  7. CHƯƠNG 2. GIỚI THIỆU VỀ CÔNG TY CHẾ BIẾN THỰC PHẨM TÂN TÂN 2.1. Sơ lược Công Ty Tên công ty : công ty TNHH TM & CBTP TÂN TÂN Tên giao dịch : TAN TAN PEANUT CO ., LTD - Văn phòng chính: 32C, ấp Nội Hóa, Xã Bình An , Huyện Dĩ An , Bình Dương - Điện thoại : (84-650) 781 968 -781 908 -781 986 -781 966 - Fax ( 84- 650) 781 928 - Email: tantan.peanuts@tantan.com.vn – tantan.peanuts@hcm.vnn.vn  Chi nhánh 1: 782 Bến Nguyễn Duy , Q8, TPHCM + Điện thoại : (84-8). 8546232- 8559407- 9504726 + Fax: (84-8). 8477488  Chi nhánh 2: Chi nhánh công ty TNHH TM & CBTP TÂN TÂN Thôn Bãi – Phường Thanh trì- Quận Hoàng Mai- Hà Nội. + Điện thoại: (84-4). 6449941 + Fax: (84-4) . 6449938 Ngành nghề kinh doanh : đậu phộng, hạt điều ,kẹo , bơ, bánh , đồ uống , rau cau Trong đó chủ yếu là các sản phẩm được sản xuất chế biến từ đậu phộng chất lượng và thơm ngon, giá rẽ. Được người tiêu dùng đánh giá cao, tiêu thụ với số lượng lớn mỗi năm. Vì vậy CÔNG TY TNHH TM & CBTP TÂN TÂN được mệnh danh là ông vua của đậu phộng. Để tạo được những sản phẩm chất lượng đến tay người tiêu dùng, Công Ty đã nhập trang thiết bị khá là tiên tiến từ nước Mỹ và các nước châu âu lớn trên thế giới. Công suất thiết kế là 800000 kg/tháng. Tiêu chuẩn quản lí chất lượng: ISO 9001 :2000. Thị trường kinh doanh: + Trong nước: tất cả các tỉnh thành với 80 nhà phân phối và 40000 điểm bán lẽ trên toàn quốc. + Thị trường nước ngoài: Hơn 20 nước trên thế giới: Mỹ, Thụy Điển, Nga, Philipines, Phần Lan, Nhật bản, Trung quốc, Đài Loan, Hồng Kông , Hàn Quốc Số lượng công nhân : 800 người. Sản xuất ngày 2 ca, 8 giờ/ca. Làm việc 26 ngày/tháng. Doanh thu: 2005: 335.268.955.245 VNĐ. Thiết kế hệ thống xử lý nước cấp cho Công ty TNHH-CBTP Tân Tân 2
  8. Nước cấp: Giếng khoan tại nhà máy. Sử dụng 3000 m3/tháng (với nguồn nước ngầm chủ yếu từ sông Đồng Nai) Điện năng: Công Ty Điện lực cung cấp. Sử dụng 97.960 KW/tháng. 2.2. Quá trình hình thành và Phát triển + 1984: Từ xuất phát điểm là một cơ sở chế biến đậu phộng chiên. Tân Tân có mặt trên khắp mọi nơi từ những quán ăn trên đường phố đến nhà bếp của từng gia đình. Sản phẩm tiêu thụ nhanh tới mức, công ty phải nhanh chóng mở rộng sản xuất. + 1986: Công ty TNHH TM &CBCP TÂN TÂN đã và đang và phát triển mạnh, ổn định qua từng năm kể từ ngày thành lập năm 1986. TNHH TM & CBSP TÂN TÂN đã và đang phát triển mạnh, ổn định. + 1997: Năm 1997 công ty xây dựng nhà máy và văn phòng mới tại tỉnh Bình Dương với diện tích trên 45.000 m2 và mở rộng bộ máy nhân sự hơn 800 nhân viên. Cũng từ đó, công ty đã mở rộng quy mô kinh doanh trong nước với hơn 140 nhà phân phối, hơn 40.000 điểm bán lẻ, ở hầu hết các siêu thị và trung tâm thương mại chiếm 80% thị phần trong cả nước. + 2007: Trong lễ kỷ niệm 10 năm thành lập công ty diễn ra vào năm 2007, ông Trần Quốc Tân - Tổng Giám đốc Tân Tân khẳng định công ty sẽ tiến hành cổ phần hóa và niêm yết chứng khoán trên sàn giao dịch. + 2011 đến nay: Tân Tân luôn trong tình trạng “ăn đong” đơn hàng. Những năm trước đó, vào thời điểm này công ty đã ký hợp đồng hàng sản xuất đến hết quí 1 năm sau, nhưng trong 2011, nguồn hàng của công ty sản xuất chỉ còn đến tháng 12 là hết. Lãnh đạo công ty đang chạy đôn chạy đáo tìm hợp đồng nhưng tình hình cũng không mấy khả quan. 2.3. Quy trình sản xuất Hình 1: Quy trình sản xuất đậu phụng muối (trái) và hạt điều (phải) Thiết kế hệ thống xử lý nước cấp cho Công ty TNHH-CBTP Tân Tân 3
  9. Hình 2: Quy trình sản xuất sản phẩm đậu nước cốt dừa , bơ trứng, bơ sữa (trái) và sản xuất đậu vị chay , chao muối , mật ong (phải). Thiết kế hệ thống xử lý nước cấp cho Công ty TNHH-CBTP Tân Tân 4
  10. 2.3. Danh sách nhóm sản phẩm của công ty Bảng 1: Các sản phẩm do công ty Tân Tân sản xuất STT TÊN SẢN PHẨM 1 Đậu muối lột vỏ 8 Đậu hòa lan 15 Bánh snack 2 Đậu chao muối 9 Đậu so, khủng long 16 Kẹo đậu phộng 3 Đậu muối có vỏ 10 Đậu Funmix 17 Hộp quà tết 4 Đậu dừa 11 Đậu wasabi 18 Đậu vị cay 5 Đậu da cá 12 Bơ trứng, Bơ sữa 19 Rau câu 6 Đậu cà phê 13 Điều chiên 20 Mật ong, ớt ngọt 7 Đậu ra cải tôm mực 14 Đậu amero 21 Snack 2.4. Khảo sát vấn đề môi trường và chất lượng kiểm soát môi trường tại công ty + Nguồn khí thải, bụi : Từ hoạt động sản xuất và các hoạt động vận chuyển đi lại ; + Tiếng ồn và nhiệt thừa: phát sinh từ các quá trình sản xuất , máy móc , thiết bị sản xuất ; + Nước thải: từ các quá trình sản xuất (phần lớn là công đoạn vệ sinh thiết bị) và quá trình sinh hoạt của công nhân viên và nước mưa chảy tràn; + Chất thải rắn: gồm chất thải rắn sản xuất và chất thải rắn sinh hoạt. Thiết kế hệ thống xử lý nước cấp cho Công ty TNHH-CBTP Tân Tân 5
  11. CHƯƠNG 3. TÍNH TOÁN LƯỢNG NƯỚC CẤP VÀ PHÂN TÍCH LỰA CHỌN NGUỒN NƯỚC. 3.1. Tính toán lưu lượng nước cấp cho toàn bộ công ty Tân Tân 3.1.1. Lưu lượng nước sinh hoạt của công nhân Số công nhân: N=800; + Số công nhân phân xưởng nóng:N1 = 600 người; + Số công nhân phân xưởng lạnh: N2 = 200 người. Hệ số không điều hòa giờ lớn nhất trong phân xưởng nóng và lạnh lần lượt là K1 = 2.5 và K2 = 3; Tiêu chuẩn dùng nước sinh hoạt của công nhân; + Phân xưởng nóng là: 45(l/người.ngđ); + Phân xưởng lạnh là: 25 (l/người.ngđ).  Lưu lượng sinh hoạt công nhân lớn nhất: × × ,× × = = 82,5 (m3/ngđ)  Lưu lượng tắm cho công nhân: theo tiêu chuẩn 300 l/h, cho một nhóm 30 người tắm trong 45 phút: × Qtc = = 7,5 (l/ng.ngđ) ×  Lưu lượng tắm cho công nhân giờ lớn nhất ×× ×( × × ) ,×(×,×) = = = = 17,25 (m3/ngđ) ắ 3.1.2. Lưu lượng nước sản xuất Số liệu ban đầu: P = 30 (tấn sản phẩm/ngày đêm); 3 Tiêu chuẩn dùng nước: = 20 (m /tấn sản phẩm). Lưu lượng nước sản xuất: 3 = P × = 30×20=600 (m /ngđ) 3.1.3. Tổng công suất của trạm xử lý  Tổng lưu lượng nước tiêu thụ của công ty: 3 = + + ắ = 600 + 82,5 + 17,25 = 700 (m /ngđ)  Lưu lượng dùng cho trạm xử lý: Thiết kế hệ thống xử lý nước cấp cho Công ty TNHH-CBTP Tân Tân 6
  12. 3 ạ= 20 (m /ngđ)  Vậy công suất trạm xử lý: 3 à = 720 (m /ngđ) 3  Công suất 1 giờ: Qgiờ = 30 (m /h) 3.1.4. Lưu lượng nước theo giờ và biểu đồ dùng nước Bảng 2: Thống kê lưu lượng theo giờ dùng nước của công ty. Giờ Sinh hoạt công dân Sản xuất Tắm Tổng cộng trong ngày % m3 % m3 % m3 % m3 0-1 1,35 1,11 1,35 8,1 1,32 9,21 1-2 1,35 1,11 1,35 8,1 1,32 9,21 2-3 1,35 1,11 1,35 8,1 1,32 9,21 3-4 1,35 1,11 1,35 8,1 1,32 9,21 4-5 1,9 1,57 1,9 11,4 1,85 12,97 5-6 2,46 2,03 2,46 14,76 2,40 16,79 6-7 5,16 4,26 5,16 30,96 5,03 35,22 7-8 5,99 4,94 5,99 35,94 5,84 40,88 8-9 5,99 4,94 5,99 35,94 5,84 40,88 9-10 5,44 4,49 5,44 32,64 5,31 37,13 10-11 4,88 4,03 4,88 29,28 4,76 33,31 11-12 5,44 4,49 5,44 32,64 25 4,31 5,92 41,44 12-13 6,27 5,17 6,27 37,62 6,12 42,79 13-14 6,27 5,17 6,27 37,62 6,12 42,79 14-15 5,44 4,49 5,44 32,64 5,31 37,13 Thiết kế hệ thống xử lý nước cấp cho Công ty TNHH-CBTP Tân Tân 7
  13. 15-16 4,88 4,03 4,88 29,28 4,76 33,31 16-17 5,16 4,26 5,16 30,96 5,03 35,22 17-18 5,99 4,94 5,99 35,94 50 8,63 7,07 49,51 18-19 5,99 4,94 5,99 35,94 5,84 40,88 19-20 5,16 4,26 5,16 30,96 5,03 35,22 20-21 4,88 4,03 4,88 29,28 4,76 33,31 21-22 4,05 3,34 4,05 24,3 3,95 27,64 22-23 1,9 1,57 1,9 11,4 25 4,31 2,47 17,28 23-24 1,35 1,11 1,35 8,1 1,32 9,21 Tổng 100 82,50 100 600 100 17,25 100,00 700 Hình 3: Biểu đồ tiêu thụ nước theo giờ của công ty (%) Thiết kế hệ thống xử lý nước cấp cho Công ty TNHH-CBTP Tân Tân 8
  14. 3.2. Lựa chọn nguồn nước 3.2.1. Chất lượng nguồn nước sông Đồng Nai Ví trí nhà máy thuộc Bình An, Dĩ An, Bình Dương, nguồn nước mặt lấy từ nước sông Đồng Nai đoạn chảy qua thành phố Biên Hòa (Từ Cầu Hóa An tới cầu Đồng Nai). Chất lượng nước sông Đồng Nai đoạn chảy qua thành phố Biên Hòa (Từ Cầu Hóa An tới cầu Đồng Nai) Năm 2011: (Nguồn: Trung tâm quan trắc môi trường Đồng Nai) Hình 4:Chỉ số WQI nước mặt sông Đồng Nai đoạn chảy qua thành phố Biên Hòa năm 2011 Kết quả quan trắc trong năm 2011 cho thấy chất lượng môi trường nước sông Đồng Nai đoạn chảy qua thành phố Biên Hòa (SĐN đoạn 3) chưa đạt mục đích cấp nước sinh hoạt theo quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về chất lượng nước mặt QCVN 08:2008/BTNMT (cột A2) chất lượng cụ thể như sau chất lượng nước quý 1 (chỉ số WQI là 79, đạt mục đích sử dụng cho cấp nước sinh hoạt cần khi xử lý). Quý 2 và quý 3 chấtt lượng nước chỉ sử dụng cho giao thông thủy. Quý 4 nằm trong các tháng mùa mưa nên kéo theo khá nhiều phù sa từ thượng nguồn sông Đồng Nai đổ về làm cho nước có độ đục rất cao. Đồng thời, mức độ tác động các chất ô nhiễm trên Sông Cái lan truyền theo dòng triều, kết hợp với việc xả chất thải chưa qua xử lý khu vực chợ Biên Hòa đã gây suy giảm chất lượng nước. Nguyên nhân chính gây ô nhiễm nguồn nước là do mật độ vi khuẩn (nhóm Colifrom; E.Coli) và các tác nhân vật lý (độ đục,chất rắn lơ lững) đã vượt quá giới hạn cho phép đối với nguồn cấp nước sinh hoạt. Thiết kế hệ thống xử lý nước cấp cho Công ty TNHH-CBTP Tân Tân 9
  15. Năm 2012: (Nguồn: Trung tâm quan trắc môi trường Đồng Nai) Hình 5: Biểu đồ chỉ số WQI nước mặt sông Đồng Nai đoạn chảy qua thành phố Biên Hòa năm 2012 Bảng 3: Giá trị WQI đánh giá chất lượng nước Giá trị WQI Mức đánh giá chất lượng nước 91-100 Sử dụng tốt cho mục đích cấp nước sinh hoạt 76 - 90 Sử dụng cho mục đích cấp nước sinh hoạt nhưng cần các biện pháp xử lý phù hợp 51 - 75 Sử dụng cho mục đích tưới tiêu và các mục đích tương đương khác 26 - 50 Sử dụng cho giao thông thủy và các mục đích tương đương khác 0 - 25 Nước ô nhiễm nặng, cần các biện pháp xử lý trong tương lai Chất lượng nước Sông Đồng Nai đoạn 3 (đoạn từ Cầu Hóa An đến cầu Đồng Nai) nhìn chung là thiếu ổn định. Quý 1, tất cả các điểm quan trắc chất lượng nước đều tốt có thể dùng cho cấp nước sinh hoạt. Các quý còn lại chất lượng nước ở mức thấp. Kết quả quan trắc tháng 5 cho thấy Chất lượng kém nhất tại vị trí cầu Hóa An và cầu Đồng Nai: tại vị trí cầu Hóa An chất lượng nước chỉ đạt mục đích tưới tiêu thủy lợi, ô nhiễm chủ yếu do hàm lượng vi khuẩn với vi khuẩn E.Coli vượt quy chuẩn cho phép từ 15-128 lần và Coliform vượt từ 2-13 lần. Tại vị trí gần cầu Đồng Nai chất lượng nước bị ô nhiễm nặng với hàm lượng Oxy hòa tan trong nước (DO) không đạt cộng thêm hàm lượng vi khuẩn E.Coli vượt quy chuẩn cho phép từ 48 đến 92 lần, và hàm lượng Coliform vượt từ 9 đến 17 Thiết kế hệ thống xử lý nước cấp cho Công ty TNHH-CBTP Tân Tân 10
  16. lần. Trong tháng 05/2012, hàm lượng độ mặn dao động từ 0,02‰ – 0,08‰ (yêu cầu cấp nước độ mặn dưới 0,4‰) . Năm 2013: (Nguồn: Trung tâm quan trắc môi trường Đồng Nai) Hình 6: Biểu đồ chỉ số WQI nước mặt sông Đồng Nai đoạn chảy qua thành phố Biên Hòa năm 2013 Chất lượng nước Sông Đồng Nai đoạn 3 (đoạn từ Cầu Hóa An đến cầu Đồng Nai): Chất lượng nước ở hầu khắp các điểm quan trắc và hầu hết 3 quý đề ở mức trung bình thấp, nước chỉ đáp ứng nhu cầu tưới tiêu và giao thông đường thuỷ. Đặc biệt, khu vực quan trắc Giữa làng Cá Bè, Bến đò An Hảo và cầu Đồng Nai, nước ô nhiểm nặng hàm lượng Fe, E.Coli, Coliform đều vượt quy chuẩn. Nhận xét chung: nhìn chung chất lượng nước sông Đồng Nai thiếu tính ổn định, chất lượng nước tại các khu vực khảo sát ở mức thấp hoặc bị ô nhiểm. 3.2.2. Chất lượng nguồn nước ngầm Bảng 4. Chất lượng nước ngầm quan trắc tại công ty Tân Tân STT Thông số Giá trị Đơn vị QCVN 09:2008/BTNMT 1 Độ màu 2 Pt-Co - 2 Độ đục 1 NTU - 3 pH 5,6 5,5 - 8,5 4 Độ oxi hóa 3 mgdl/l O2 4 Thiết kế hệ thống xử lý nước cấp cho Công ty TNHH-CBTP Tân Tân 11
  17. 5 Độ cứng (tính theo 400 mg/l 500 CaCO3) 6 Nhiệt độ 25 oC - 7 TDS 1490 mg/l 1500 8 Fe2+ 23 mg/l 5 9 Mn2+ 0,1 mg/l 0,5 10 As 0 mg/l 0,05 11 Mg2+ 100 mg/l - 12 Ca2+ 300 mg/l - + 13 NH4 0,15 mg/l 0,1 - 14 HCO3 780 mg/l - 15 H2S 2 mg/l - 16 Coliform 2 MPN/100ml 3 17 Độ kiềm 1,5 mgdl/l Ghi chú: dấu (-): Không quy định 3.2.3. Phân tích lựa chọn nguồn nước Nhà máy xử lý với công suất nhỏ 700m3/ngđ. Nguồn nước mặt lấy từ Sông Đồng Nai đoạn chảy qua thành phố Biên Hòa( Từ Cầu Hóa An tới cầu Đồng Nai), chất lượng nước không ổn định, không đảm bảo chất lượng, phụ thuộc vào từng thời gian. Cụ thể, vào mùa khô, chất lượng nước tương đối sạch chỉ cần xử lý sơ bộ. Vào mùa mưa, chất lượng nước không đảm bảo cho mục đích cấp nước sinh hoạt, đòi hỏi hệ thống xử lý thiết kế và quản lý phức tạp. Ngoài ra, khoảng cách từ nhà máy tới nguồn nước sông Đồng Nai lớn, chi phí xây dựng hệ thống dẫn nước cao. Nguồn nước ngầm ở vị trí nhà máy có trữ lượng lớn, chất lượng nước tương đối ổn định có khả năng đáp ứng nhu cầu dài hạn, xử lý đơn giản, ít chi phí hơn.  Vì những lý do trên, nhóm chúng tôi lựa chọn nguồn nước ngầm tại vị trí nhà máy cho công trình xử lý nước cấp. 3.2.4. Chất lượng nước yêu cầu sau xử lý Công ty CBTP Tân Tân là công ty chế biến thực phẩm, chất lượng nước yêu cầu sau khi xử lý phải tuân thủ theo quy chuẩn của nước cung cấp cho ăn uống của Bộ Y tế – QCVN 01:2009/BYT Thiết kế hệ thống xử lý nước cấp cho Công ty TNHH-CBTP Tân Tân 12
  18. Bảng 5: Giới hạn các chỉ tiêu chất lượng. STT Tên chỉ tiêu Đơn vị Giới hạn tối đa cho phép 1. Màu sắc(*) TCU 15 2. Mùi vị(*) - Không có mùi, vị lạ 3. Độ đục(*) NTU 2 Trong khoảng 4. pH(*) - 6,5-8,5 (*) 5. Độ cứng, tính theo CaCO3 mg/l 300 6. Tổng chất rắn hoà tan (TDS) (*) mg/l 1000 7. Hàm lượng Amoni(*) mg/l 3 8. Hàm lượng Asen tổng số mg/l 0,01 9. Hàm lượng Clorua(*) mg/l 250 10. Hàm lượng Florua mg/l 1,5 11. Hàm lượng Hydro sunfur(*) mg/l 0,05 12. Hàm lượng Sắt tổng số (Fe2+ + Fe3+)(*) mg/l 0,3 13. Hàm lượng Mangan tổng số mg/l 0,3 14. Hàm lượng Nitrat mg/l 50 15. Hàm lượng Nitrit mg/l 3 16. Clo dư mg/l Trong khoảng 0,3 - 0,5 Vi 17. Coliform tổng số khuẩn/ 0 100ml Thiết kế hệ thống xử lý nước cấp cho Công ty TNHH-CBTP Tân Tân 13
  19. CHƯƠNG 4. PHÂN TÍCH LỰA CHỌN CÔNG NGHỆ XỬ LÝ 4.1. Đề xuất công nghệ xử lý nước ngầm 1 2 3 Hình 7. Công nghệ xử lý nước ngầm (Xử lý nước cấp_ Nguyễn Lan Phương_ tr20) Bảng 7. Các thông số chất lượng nước vượt tiêu chuẩn yêu cầu. STT Thông số Đơn vị Giá trị QCVN 01:2009/BYT 1 pH 5,6 6,5 – 8,5 2 Độ cứng mg/l 400 300 3 Hàm lượng sắt tổng mg/l 23 0,3 4 Hàm lượng Hydro sunfur mg/l 2 0,05 5 Coliform tổng số MPN/100ml 2 0 Thiết kế hệ thống xử lý nước cấp cho Công ty TNHH-CBTP Tân Tân 14
  20. Từ bảng so sánh các thông số vượt tiêu chuẩn chất lượng nước cấp cho sản xuất thực phẩm, chúng tôi có các nhận xét như sau: + Hàm lượng sắt quá cao, vượt tiêu chuẩn hơn 76 lần; + Độ cứng vượt tiêu chuẩn 100 mg/l; + Hàm lượng hydro sunfur vượt tiêu chuẩn tới 40 lần; + pH thấp hơn so với tiêu chuẩn; + Coliform tổng số cũng vượt tiêu chuẩn. Dựa vào sơ đồ công nghệ của “Nguyễn Lan Phương” và các nhận xét như trên: để đảm bảo chất lượng nước sau xử lý đạt yêu cầu thì cần phải có giải pháp khử sắt hiệu quả, khử khí H2S ra khỏi nguồn nước và sau đó phải khử cứng, nâng pH, khử trùng. Nhóm đề xuất công nghệ như sơ đồ thứ 2 của “Nguyễn Lan Phương”: + Khử sắt bằng biện pháp làm thoáng; + Sử dụng vôi cho mục đích khử cứng và nâng pH; + Sau khử cứng sẽ qua quá trình lắng để loại bỏ cặn, sau đó qua lọc và khử trùng. 4.2. Cơ sở tính toán 4.2.1. Lý thuyết khử sắt Trong nước ngầm, sắt thường tồn tại dạng Fe(HCO3)2 chiếm phần lớn tỉ lệ và là một muối không bền vững, thường phân ly theo dạng: - 2+ Fe(HCO3)2 → 2HCO3 + Fe Do vậy mục đích của làm thoáng là cung cấp oxi để oxi hóa sắt, các phản ứng diễn ra: 2+ + 4 Fe + O2 + 10H2O → 4Fe(OH)3 + 8H + - H + HCO3 → H2O + CO2 Tốc độ của phản ứng oxi hóa sắt được biểu thị theo phương trình sau: [] [ ] V = = .K (*) [] Theo phương trình (*) cho thấy: tốc độ khử sắt sẽ phụ thuộc vào oxi và độ pH của nước, do vậy phương pháp làm thoáng phải đảm bảo cung cấp đủ lượng oxi và làm tăng pH của nước. 4.2.2. Lý thuyết khử cứng Khi cho dung dịch vôi sữa vào nước, trước hết chúng sẽ kết hợp với CO2 hòa tan trong nước để tạo thành ion hidrocacbonat theo phản ứng: Ca(OH)2 + CO2 → Ca(HCO3)2 Thiết kế hệ thống xử lý nước cấp cho Công ty TNHH-CBTP Tân Tân 15
  21. Tiếp tục cho vôi vào nước, vôi sẽ kết hợp với ion hidrocacbonat thành ion cacbonat. Ion cacbonat mới tạo thành sẽ kết hợp ion canxi có trong nước để tạo ra cặn CaCO3 lắng đọng, tách ra khỏi nước. Ca(HCO3)2 + Ca(OH)2 → 2 CaCO3 + 2H2O Để khử độ cứng magie phải pha vào nước một lượng vôi vừa đủ để tạo thành hydroxit magie không tan. Mg(HCO3)2 + Ca(OH)2 → Mg(OH)2 + 2CaCO3 + H2O Nếu như trong nước tồn tại muối magie sunfat và muối mange clorua thì các phản ứng tạo thành hydroxit magie nhu sau: MgSO4 + Ca(OH)2 → Mg(OH)2↓ + 2CaSO4 MgCl2 + Ca(OH)2 → Mg(OH)2↓ + 2CaCl2 Liều lượng vôi cần pha vào nước để khử cứng phụ thuộc vào tỷ số ion canxi, magie, hydrocacbonat. 4.2.3. Độ kiềm của nước Độ kiềm của nước có ảnh hưởng trực tiếp đến quá trình khử sắt và có liên hệ trực tiếp với độ pH của nước. Khi trong nước nguồn tồn tại nhiều sắt ở dạng bicacbonat 2+ 3+ Fe(HCO3)2 thì lượng CO2 được giải phóng từ quá trình oxi hóa Fe thành Fe và thủy 3+ phân Fe thành Fe(OH)3 là nguyên nhân làm giảm pH của nước và làm chậm trễ quá trình khử sắt. Trong nước mà có độ kiềm lớn, CO2 nhỏ thì pH nước sẽ càng cao. Cần phải làm thoáng để đuổi CO2 ra khỏi nước, tăng pH để tăng hiệu quả khử sắt. Độ kiềm của nước sau khi khử sắt: Ki = Kio – 0,036 = 1,5 – 0,036×23 = 0,672 (mgdl/l) Trong đó: + Ki: độ kiềm của nước sau khi khử sắt; + Kio: độ kiềm ban đầu của nước nguồn; Kio = 1,5 (mgdl/l); + : hàm lượng sắt trong nước ngầm; = 23 (mg/l). 4.2.4. Hàm lượng CO2 tự do có trong nước 2+ Trong quá trình làm thoáng 1mg Fe sẽ tạo thành 1,6 mg CO2 tự do, phần lớn lượng CO2 giải phóng ra sẽ bay vào không khí. Lượng CO2 giải phóng ra phụ thuộc vào công trình xử lý.  Hàm lượng CO2 tự do có trong nước ban đầu: ×, () = = . , ≈ 258 (mg/l) × √ ,× × √ Thiết kế hệ thống xử lý nước cấp cho Công ty TNHH-CBTP Tân Tân 16
  22. Trong đó: + () : hàm lượng CO2 tự do có trong nước ban đầu; + K: độ kiềm có trong nước nguồn, K = 1,5 (mgdl/l); + : lực ion của dung dịch, = 0,00022P; P: tổng hàm lượng muối, P = 1490 (mg/l) → = 0,03; + : hằng số phân ly bậc 1 của axit cacbonic. Bảng 8: Hằng số phân ly bậc 1 của axit cacbonic theo nhiệt độ. toC 10 20 25 30 -7 -7 -7 -7 1 3,34.10 4,05.10 4,31.10 4,52.10  Hàm lượng CO2 sau quá trình khử sắt: = (1 − ) + 1,6 () () Trong đó: + (): hàm lượng CO2 tự do có trong nước ban đầu, () = 273 (mg/l); + : Hàm lượng sắt của nguồn, = 23 (mg/l); + a: hiệu quả khử CO2 của công trình làm thoáng theo giáo trình “Xử lý nước cấp sinh hoạt và công nghiệp_ Nguyễn Hữu Thủy_ Trang 204”:  Làm thoáng bằng giàn mưa; a = 0,5;  Làm thoáng cưỡng bức; a = 0,9. Vậy:  Làm thoáng bằng giàn mưa: () = 165,8 (mg/l);  Làm thoáng cưỡng bức bằng thùng quạt gió: () = 62,6 (mg/l). 4.2.5. Giá trị pH sau quá trình làm thoáng Xác định pH có trong nước sau quá trình làm thoáng: pH = log − √ () Trong đó: + () : hàm lượng CO2 sau quá trình khử sắt; + K: độ kiềm sau quá trình khử sắt, K = 0,672 (mg/l); Thiết kế hệ thống xử lý nước cấp cho Công ty TNHH-CBTP Tân Tân 17
  23. + : lực ion của dung dịch, = 0,000022P; + P: tổng hàm lượng muối, P = 1490 (mg/l) → = 0,03; + : hằng số phân ly bậc 1 của axit cacbonic, lấy theo bảng 8. Với nhiệt độ của o -7 nước là 25 C, = 4,31.10 . Vậy:  Làm thoáng bằng giàn mưa: () = 173,3 (mg/l) => pH = 5,4.  Làm thoáng cưỡng bức bằng thùng quạt gió: () = 64 (mg/l) => pH = 5,9. 4.2.6. Lượng oxy hòa tan trong nước của quá trình làm thoáng 2+ Nhu cầu oxy của nước: [O2] = Độ oxi hóa + 0,47.[H2S] + 0,143.[Fe ]= 7,3 (mg/l). Hàm lượng Oxy hòa tan trong nước sau quá trình làm thoáng cưỡng bức: ( ) [O2]hòa tan = Cs = 8,36 (mg/l) [ ( ) × Trong đó: + Cs: Hàm lượng oxy bão hòa trong nước phụ thuộc vào hàm lượng muối và nhiệt 3 độ của nước lấy theo bảng 9; Cs = 8,4 (g/m ); + KD: Hệ số truyền tách khí vào nước, phụ thuộc vào nhiệt độ; giá trị lấy theo bảng 10; KD = 0,0255; + R: tỉ lệ gió/nước; R = = 10; + K2: Hệ số tách khí kỹ thuật; K2 = × 2. 10 =2. 10 ( = 100, vì chiều cao của tháp cưỡng bức lấy là 3m); + t: Thời gian lưu nước và khí trong tháp; t = = 270 (giây).  H = 3 (m) 3 2  qm: cường độ tưới nước: qm = 40 (m /m .h) Thiết kế hệ thống xử lý nước cấp cho Công ty TNHH-CBTP Tân Tân 18
  24. Bảng 9: Lượng oxy bão hòa trong nước theo nhiệt độ. Lượng oxy hòa tan bão hòa trong nước (g/m3) khi tồng hàm lượng muối nhỏ hơn 1000mg/l Nhiệt độ 18 19 20 21 22 23 24 25 3 Cs (g/m ) 9,5 9,4 9,2 9,0 8,8 8,7 8,5 8,4 (Nguồn: Xử lý nước cấp sinh hoạt và công nghiệp_ Trịnh Xuân Lai_ Tr 313) Bảng 10: Hệ số truyền tách khí vào nước, phụ thuộc vào nhiệt độ. Nhiệt độ (oC) 0 10 20 30 O2 0,0493 0,0398 0,0337 0,0296 CO2 1,710 1,230 0,942 0,738 H2S 4,69 3,65 2,87 - Không khí 0,0288 0,0234 0,0200 0,0179 (Nguồn: Xử lý nước cấp sinh hoạt và công nghiệp_ Trịnh Xuân Lai_ Tr 313) Hàm lượng Oxy hòa tan sau quá trình làm thoáng tự nhiên lấy bằng 50% lượng oxy o bão hòa ở điều kiện nhiệt độ là 25 C, [O2]hoà tan = 4,2 (mg/l).  Vậy lượng Oxy còn lại sau quá trình làm thoáng cưỡng bức: [O2]sau = 8,36 – 7,3 = 1,06 (mg/l)  Quá trình làm thoáng bằng giàn mưa không cung cấp đủ oxy cho quá trình khử sắt. 4.2.7. Thế oxy hóa khử của nước sau quá trình làm thoáng a. Tính thế oxi hóa khử Fe2+ thành Fe3+ = 1,34 – 0,177×pH = 0,2957 V b. Tính thế oxi hóa của nước sau làm thoáng = 1,231 – 0,059×pH + 0,0145×log[O ] = 0,82 V 2 c. So sánh thế oxi hóa E = − 3 = -0,07 V Do E 0. Thiết kế hệ thống xử lý nước cấp cho Công ty TNHH-CBTP Tân Tân 19
  25. 4.3. Phân tích lựa chọn các công trình đơn vị 4.3.1. Làm thoáng Từ những phân tích ở phần cơ sở tính toán cho thấy hiệu quả của phương pháp làm thoáng bằng thùng quạt gió so với phương pháp làm thoáng bằng giàn mưa: + Đảm bảo cung cấp đủ oxy cho quá trình khử sắt; + Khử hiệu quả khí CO2 ra khỏi nước nguồn; + Làm tăng pH, thúc đầy cho quá trình khử sắt có hiệu quả hơn. Mặt khác: sử dụng thùng quạt gió sẽ ít tốn diện tích hơn vì cường độ tưới cao, nguồn oxy được cung cấp nhân tạo, xây đựng đơn giản, ít tốn kém. Nhược điểm của làm thoáng chỉ là tốn năng lượng cấp cho quạt thổi gió.  Vì vậy sẽ sử dụng phương pháp làm thoáng bằng thùng quạt gió để khử sắt. 4.3.2. Bể trộn a. Chức năng Bể trộn sử dụng để đưa các phần tử hóa chất vào trạng thái phân tán đều trong môi trường nước trước khi phản ứng xảy ra, đồng thời tạo điều kiện tiếp xúc tốt nhất giữa chúng với các phần tử phản ứng, việc này được thực hiện bằng cách khuấy trộn để tạo ra các dòng chảy rối trong nước. b. Các loại bể trộn Trộn thủy lực: là dùng các vật cản để tạo ra sự xáo trộn trong dòng chảy của hỗn hợp nước với hóa chất. Trộn thủy lực gồm: + Thiết bị trộn đặt trong ống dẫn: ưu điểm là gọn, không có bộ phận chuyển động, thời gian trộn nhanh, không cần tốn cao trình; + Khuấy trộn bằng máy bơm: đưa hóa chất vào đầu hút của máy bơm, dùng tốc độ nước chảy đề hòa trộn hóa chất; + Trộn trong ống dẫn: sử dụng vành chắn hoặc thay đổi đường kính ống vận chuyển nước để tạo ra dòng chảy rối, xáo trộn hóa chất; + Bể trộn vách ngăn: là một đoạn mương bê tông cốt thép có các vách ngăn được đục lỗ so le nhau để gây ra sự xáo trộn dòng chảy thúc đẩy hòa tan hóa chất; + Bể trộn đứng: thường sử dụng trong các nhà máy có sử dụng vôi sữa. với chiều dòng nước chảy từ dưới lên, các hạt hóa chất sẽ được giữ ở trạng thái lơ lửng và hòa tan dần. Ưu điểm là cấu tạo công trình đơn giản, không cần máy và thiết bị trộn phức tạp. Trộn cơ khí: dùng năng lượng cánh khuấy để tạo ra dòng chảy rối, năng lượng của cánh khuấy được truyền tải bởi động cơ. Thiết kế hệ thống xử lý nước cấp cho Công ty TNHH-CBTP Tân Tân 20
  26. c. Lựa chọn bể trộn Do hệ thống xử lý nước có công suất nhỏ, mức độ cơ giới của hệ thống thấp, áp lực của nước sau làm thoáng lớn, dùng để trộn chung vôi với phèn cho quá trình khử cứng. Vì vậy nhóm quyết định chọn bể trộn đứng cho công trình hòa trộn hóa chất. 4.3.3. Bể phản ứng a. Chức năng Quá trình phản ứng tạo bông cặn sẽ tạo điều kiện thuận lợi nhất để các hạt keo phân tán trong nước sau quá trình trộn với phèn đã mất ổn định và có khả năng kết dính với nhau, và va chạm với nhau để tạo thành các hạt cặn có kích thước đủ lớn, có thể lắng trong bể lắng. b. Các loại bể phản ứng Bể phản ứng tạo bông cặn thủy lực: + Bể phản ứng xoáy hình trụ: áp dụng cho các nhà máy nhỏ, thường đặt trong bể lắng đứng. Lợi dụng chuyển động xoáy của dòng nước từ trên xuống, các lớp nước ở bán kính khác nhau có tốc độ chuyển động khác nhau và tạo điều kiện tốt nhất cho các hạt cặn, keo, kết dính với nhau tạo thành bông cặn + Bề phản ứng xoáy hình côn: có dạng như một cái phểu lớn. Nước đi vào từ đáy bể và dâng lên mặt bể, tốc độ nước sẽ giảm dần. Tuy nhiên do ảnh hưởng bởi lực quán tính, tốc độ dòng nước không đều đã tạo ra các xoáy nước nhỏ, tạo ra các bông cặn và kích thước bông cặn sẽ tăng dần theo chiều dòng chảy. Ưu điểm là hiệu quả cao. Nhược điểm là cấu tạo đặc biệt, khó xây dựng. + Bể phản ứng vách ngăn: thường được sử dụng kết hợp với bể lắng ngang. Dùng nhiều vách ngăn để đổi chiều dòng chảy, các hạt cặn được vận chuyển lệch nhau sẽ dẫn đến va chạm và kết dính với nhau tạo thành bông cặn. Ưu điểm: là đơn giản trong xây dựng và vận hành. Nhược điểm là: khối lượng xây dựng lớn do nhiều vách ngăn và bể phải cao để thỏa mãn tổn thất áp lực trong toàn bể. + Bể phản ứng có lớp cặn lơ lửng: thường xây dựng trước bể lắng ngang, nước được dẫn từ trên xuống qua các ống đứng phân phối và va chạm với các bông cặn nhỏ được hình thành từ quá trình trộn, các bông cặn tích tụ và lớn dần do quá trình đi lên của nước. Ưu điểm là hiệu quả cao, cấu tạo đơn giản. Nhược điểm là khởi động chậm, làm việc có hiệu quả chỉ sau 3-4 giờ làm việc. Bể phản ứng tạo bông cơ khí: dùng năng lượng cánh khuấy để tạo sự xáo trộn trong nước, gây ra sự va chạm giữa các hạt cặn, làm tăng kích thước của hạt cặn lên. Ưu điểm là: có khả năng diều chỉnh cường độ khuấy trộn. Nhược điểm chính là cần phải có máy móc, thiết bị cơ khí chính xác và điều kiện vận hành quản lý phức tạp. Thiết kế hệ thống xử lý nước cấp cho Công ty TNHH-CBTP Tân Tân 21
  27. c. Lựa chọn bể phản ứng Lưu lượng xử lý nhỏ, bể phản ứng chỉ phục vụ cho việc tạo bông cặn từ quá trình khử cứng bằng vôi sữa, hàm lượng cặn không lớn. Điều kiện về mức độ cơ giới hóa thiết bị chưa cao. Vì vậy nên lựa chọn phương pháp kết hợp giữa bể phản ứng với bể lắng để đơn giản hóa công nghệ và giảm chi phí, diện tích xây dựng.  Vậy nên nhóm quyết định chọn bể phản ứng xoáy để kết hợp với bể phản ứng xoáy. 4.3.4. Bể lắng a. Chức năng Bể lắng đóng vai trò rất quan trọng trong dây chuyền công nghệ xử lý nước thiên nhiên. Chức năng là để loại trừ các hạt căn lơ lửng có khả năng lắng bằng trọng lực ra khỏi nước. b. Các loại bể lắng + Lắng tĩnh và lắng theo từng mẻ kế tiếp: thường gặp trong hồ chứa nước, áp dụng trong công nghiệp khi muốn tuần hoàn nước sau các mẻ sản xuất. + Bể lắng ngang: dòng chảy ngang và cặn rơi theo phương thẳng đứng, hình dáng có thể là hình chữ nhật hoặc hình tròn, dùng để lắng cặn thô và cặn keo tụ. + Bể lắng đứng: có dòng nước đi từ dưới lên, các cặn sẽ rơi dần xuống, có hình dáng là hình vuông hoặc hình tròn dùng để lắng cặn keo tụ. + Bể lắng trong có lớp cặn lơ lửng: nước đi từ dưới lên qua lớp cặn lơ lửng được hình thành trong quá trình lắng, cặn dính bám vào lớp cặn, nước trong thu trên mặt, cặn thừa được đưa sang phần nén cặn, dùng để lắng cặn có khả năng keo tụ. + Bể lắng nghiêng: dùng để lắng nước đã được trộn phèn. c. Lựa chọn bể lắng Công suất của nhà máy nhỏ, lượng cặn tạo ra nhỏ và đã được keo tụ và để kết hợp với bể phản ứng xoáy. Vì vậy nhóm chúng tôi chọn bể lắng đứng. 4.3.5. Bể lọc a. Chức năng: Giữ lại các hạt cặn lơ lửng mà không thể lắng được từ bể lắng. b. Lựa chọn bể lọc Hệ thống xử lý nước ngầm nên hàm lượng cặn lơ lửng thấp, phần lớn đã được giữ lại ở phần bể lắng. Nên chỉ cần sử dụng bể lọc nhanh để sử dụng cho công trình lọc. Thiết kế hệ thống xử lý nước cấp cho Công ty TNHH-CBTP Tân Tân 22
  28. 4.3.6. Khử trùng a. Chức năng Tiêu diệt hoàn toàn các vi trùng gây bệnh hoặc chưa được hoặc không thể khử bỏ trong quá trình xử lí nước. Đảm bảo nước cấp không còn vi trùng gây bệnh và truyền bệnh. b. Lựa chọn phương pháp khử trùng Chọn khử trùng bằng Clo lỏng vì đây là phương pháp rẻ tiền, đạt hiệu quả cao và dễ quản lý. Clo lỏng là một loại Clo nguyên chất có màu vàng xanh,trọng lượng riêng là 1,47 kg/l. Clo lỏng sản xuất trong nhà máy đựng trong các bình có dung tích từ 50 – 500 lít, áp suất trung bình từ 6-8 at. Khi dùng Clo hóa lỏng để khử trùng nước, tại nhà máy phải lắp đặt thiết bị chuyên dùng để đưa Clo vào nước gọi là Clorator, Clorator có chức năng pha chế và định lượng Clo hơi vào nước. Nguyên lý: Clo là một chất oxy hóa mạnh. Khi cho clo tác dụng với nước, phản ứng đặc trưng xảy ra là quá trình thủy phân clo, tạo thành axit hypoclorit (HOCl, có tác dụng diệt trùng mạnh) và axit clohydric : Cl2 + H2O  HOCl + HCl Hoặc có thể dạng phương trình phân li: + - - Cl2 + H2O  H + OCl + Cl OCl- có tính ôxi hóa mạnh khuyếch tán xuyên qua vỏ tế bào vi sinh vật và gây ra phản ứng với men bên trong của tế bào làm phá hoại quá trình trao đổi chất dẫn đến vi sinh vật bị tiêu diệt. Mặt khác vì acid hypoclorit là một acid rất yếu nên dễ phân hủy thành acid clohydric và oxi nguyên tử tự do: HOCl ↔ HCl + O. Chính oxi nguyên tử này sẽ oxi hóa các vi khuẩn. Thiết kế hệ thống xử lý nước cấp cho Công ty TNHH-CBTP Tân Tân 23
  29. 4.4. Thuyết minh sơ đồ công nghệ đã lựa chọn 4.4.1. Sơ đồ công nghệ Hình 8. Sơ đồ công nghệ xử lý nước ngầm cho Công ty TNHH-CBTP Tân Tân 4.4.2. Thuyết minh sơ đồ công nghệ Nước ngầm tại giếng khoan sẽ được bơm lên thùng thùng quạt gió. Nước sẽ chảy qua hệ thống ống phân phối nước hình xương cá và được phân phối đều lên trên lớp vật liệu tiếp xúc theo hướng từ trên xuống. Phía dưới thùng quạt gió sẽ được bố trí một quạt hút gió, quạt sẽ vận chuyển gió đi vào thùng theo hướng từ dưới lên. Nước và gió tiếp xúc với nhau, tại đây oxy sẽ được khuếch tán vào trong nước, 1 lượng khí cacbonic và hidro sunfur sẽ bị khử, thoát ra ngoài. Oxy đi vào nước sẽ đóng vai trò oxi hóa sắt. Sau quá trình làm thoáng, nước sẽ từ ngăn thu nước chảy vào bể trộn theo hướng từ dưới lên, phèn và vôi được định lượng và chảy theo nước, được hòa trộn đều vào nước. Nước đi ra khỏi bề trộn bằng máng vòng, sau đó được dẫn vào bể phản ứng xoáy hình trụ. Tại đây các bông cặn tạo ra sẽ kết hợp với nhau và tăng kích thước. Thiết kế hệ thống xử lý nước cấp cho Công ty TNHH-CBTP Tân Tân 24
  30. Nước ra khỏi bể phản ứng xoáy có chứa các bông cặn, nước phải chảy qua hệ thống làm giảm vận tốc xoáy phía dưới của bể phản ứng và đi xuống đáy của bể lắng đứng. Tại đáy bể lắng đứng, các hạt cặn có trọng lượng lớn sẽ được giữ lại, các hạt cặn nhỏ sẽ di chuyển lên phía trên và tiếp tục kết dính với nhau, tăng kích thước và lắng xuống. Nước trong đi ra khỏi bể lắng đứng bằng hệ thống máng vòng thu nước. Nước được dẫn vào bể lọc nhanh. Nước được lọc qua lớp vật liệu lọc, sau đó được thu ở ngăn thu nước và tiếp tục được vận chuyển qua bể chứa nước sạch. Trên đường ống dẫn nước sạch qua bể chứa, nước sẽ được châm clo để khử trùng. Thiết kế hệ thống xử lý nước cấp cho Công ty TNHH-CBTP Tân Tân 25
  31. CHƯƠNG 5. TÍNH TOÁN THIẾT KẾ CÁC CÔNG TRÌNH ĐƠN VỊ 5.1. Thùng quạt gió 5.1.1. Cấu tạo + Hệ thống phân phối nước: có dạng hình xương cá, gồm ống chính nhận nhiệm vụ dẫn nước vào và phân phối nước cho các ống nhánh. Trên các ống nhánh có khoan các hàng lỗ để thực hiện nhiệm vụ phun nước lên lớp vật liệu tiếp xúc; + Lớp vật liệu tiếp xúc: dùng các ống nhựa xếp các lớp vuông góc với nhau và khoảng cách các ống nhựa cách nhau 50 mm; + Ngăn tập trung nước để dẫn nước ra ngoài, trong ngăn này đặt ống thu gom nước vận chuyển cho các công trình sau, ống xả cặn và ống cấp gió. 5.1.2. Tính toán thùng quạt gió a. Diện tích thùng quạt gió F = = = 0,75 (m2) Trong đó: + F: Diện tích của thùng quạt gió; (m2); + Q: Công suất của trạm xử lý, Q = 30 (m3/h); 3 2 + qm: Cường độ mưa tính toán, qm = 40 (m /m .h) (Theo TCXD 33 – 2006, mục 6.246).  chọn thùng quạt gió hình chữ nhật: 1 ×0,75 m. b. Chiều cao của thùng quạt gió  Chiều cao của lớp vật liệu tiếp xúc Phụ thuộc vào độ kiềm toàn phần của nước nguồn; Theo TCXD 33 – 2006, độ kiềm nhỏ hơn 2 mgdl/l thì Hvl = 1,5 m.  Chiều cao toàn bộ của thùng quạt gió: H = Hnt + Hvl + Hp = 3 (m) Trong đó: + Hnt: Chiều cao ngăn thu nước ở đáy thùng, Hnt = 0,5m ; + Hvl: Chiều cao của lớp vật liệu tiếp xúc, Hvl = 1,5m; Thiết kế hệ thống xử lý nước cấp cho Công ty TNHH-CBTP Tân Tân 26
  32. + Hp: khoảng cách từ hệ thống phun mưa tới bề mặt vật liệu tiếp xúc, Hp = 1m. c. Hệ thống phân phối nước Hệ thống phân phối nước gồm các ống nhánh được khoan lỗ thực hiện nhiệm vụ phun nước, còn ống chính chỉ thực hiện nhiệm vụ vận chuyển nước cho các ống nhánh. Độ phân phối đều nước m = 95%. Lưu lượng nước cần phun: Q = 30 (m3/h) = 8,3 (l/s); Khoảng cách giữa 2 ống nhánh: l = 250 mm => số ống nhánh mỗi bên của ống chính là: n = 1000 : 250 = 4; Lưu lượng nước chảy qua mỗi ống nhánh: Qnhánh = 8,3 : 4 = 2,075 l/s; Lựa chọn ống: + Ống chính: nhựa HDPE ∅90, dày 10.1 mm, v = 1,3 m/s; + Ống nhánh: nhựa HDPE ∅40, dày 4,5 mm, v = 1,6 m/s. Tổn thất áp lực qua lỗ ống: ,× ,××, H = A + 1,25A = + = 3 (m) ×, ×, Trong đó: + H: tổn thất áp lực của nước qua các lỗ (m); + A: hệ số tương ứng với độ phân phối đều, A lấy theo bảng 11, A = 95; + : vận tốc nước chảy qua ống chính, = 1,3 (m/s); + : vận tốc nước chảy trong ống nhánh, = 1,6 (m/s); + g: gia tốc trọn trường, g = 9,81 (m/s2). Bảng 11. Giá trị của hệ số A tính theo độ phân phối đều nước (m) m 0,95 0,9 0,85 0,8 0,75 0,7 0,6 0,5 A 12 10 6 5 3 2 1,5 1 (Nguồn: Xử lý nước cấp sinh hoạt và công nghiệp_ Nguyễn Văn Lai_tr241) Chọn đường kính các lỗ trên ống nhánh là d = 10 mm => tỷ số = ≈ 2,2. Tra , bảng 12 ta có hệ số lưu lượng = 0,64 Thiết kế hệ thống xử lý nước cấp cho Công ty TNHH-CBTP Tân Tân 27
  33. Bảng 12: Giá trị của tương ứng với tỷ số d/ d/ 1 1,5 2 2,5 3 4 0,7 0,68 0,65 0,63 0,6 0,58 (Nguồn: Xử lý nước cấp sinh hoạt và công nghiệp_ Nguyễn Văn Lai_tr241) Tổng diện tích các lỗ trên các ống nhánh là: , -3 2 2 ∑ ỗ = = = 1,69×10 (m ) ≈ 16,9 (cm ) × ,×√×,×, Trong đó: + : lưu lượng trên nước chảy vào ống chính, Q = 0,0083 (m3/s); + : hệ số lưu lượng trung bình khi chảy qua lỗ phụ thuộc vào tỉ số giữa đường kính lỗ và bề dày của thành ống; + H: Tổn thất áp lực qua lỗ để đảm bảo độ phân phối đều m mong muốn; + g: gia tốc trọn trường, g = 9,81 (m/s2). Tổng số lỗ trên các ống nhánh: ∑ = = 22 lỗ ,  Số lỗ trên 1 ống nhánh là: 6, chiều dài mỗi ống nhánh là 600 nên khoảng cách giữa 2 lỗ là 100 mm. d. Hệ thống cấp gió  Lưu lượng gió cần thổi vào thùng quạt gió: 3 3 Qgió = Q x qtc = 30 x 10 = 300 (m /h) = 0,083 (m /s) Trong đó: + Q: Công suất nước của trạm xử lý trong 1 giờ; Q = 30 (m3/h); 3 + qtc: Lượng không khí cần cấp cho 1 m nước (Theo TCXD 33 – 2006), qtc =10.  Áp lực gió: lấy theo TCXD 33 – 2006 là 150 mm.  Vậy cần chọn quạt gió theo thông số: 3 Qgió = 0,083 (m /s) Thiết kế hệ thống xử lý nước cấp cho Công ty TNHH-CBTP Tân Tân 28
  34. Hgió = 150 mm e. Ống dẫn nước  Đường kính của ống dẫn nước vào bể trộn là: dvao = 4 = 0,09 (m) = 90 (mm) . Thiết kế Chọn vận tốc nước trong ống dẫn nước nguồn ở đáy bể: v = 1 – 1.5 m/s (TCXD 33-2006), chọn v = 1.31 m/s. Vậy lựa chọn ống PVC có 90 mm.  Ống xả cặn: ống nhựa 32 mm  Ống thổi gió: ống nhựa 32 mm 5.2. Thiết bị pha chế hóa chất 5.2.1. Tính toán lượng vôi và phèn cần cho quá trình khử cứng và tăng pH a. Xác định lượng vôi sử dụng để nâng pH. - -8,1 Ta có: pH sau khi làm thoáng khử sắt: pH1 = 5,9 pOH = 8,1 [OH ]= 10 . - -6 Để nâng giá trị pH lên 8: pH2 = 8,0 pOH = 6,0 [OH ]= 10 Vì vậy ta cần phải tăng nồng độ OH- lên một khoảng: [OH-]= 10-6-10-8,1= 9,92.10-7 (mol/l) Phương trình phản ứng tạo thành vôi sữa: 2 - CaO + H2O Ca + 2OH 4,96.10-7(mol/l) 9,92.10-7 (mol/l) Khối lượng CaO cần cho 1 lít nước: 4,96.10-7(mol/l).56 = 2,63.10-4 (g/l) Khối lượng CaO sử dụng trong một giờ: 2,63.10-4.30000 = 7,89(g) Khối lượng CaO thực tế sử dụng nhằm mục đích nâng pH của nước lên 8 là: 100 MCaO = 7,89 10(g/h) = 0,01(kg/h) 80 b. Xác định lượng vôi và phèn dùng cho khử cứng  Lượng vôi dùng cho khử cứng: Vì = > = nên công thức xác định vôi dùng để khử cứng: Thiết kế hệ thống xử lý nước cấp cho Công ty TNHH-CBTP Tân Tân 29
  35. CO2 HCO3 a p 100 64 780 a p 100 av 28 0,5 28 0,5 567 0,614a p (1) 22 61 e cv 22 61 54 80 Trong đó: + av : Liều lượng vôi kỹ thuật (mg/l); + CO2: Hàm lượng CO2 tự do trong nước sau làm thoáng; CO2 = 64 (mg/l); + : Nồng độ ion bicabonat trong nước; = 780 (mg/l); + a p : Liều lượng phèn FeCl3 tính chuyển thành sản phẩm không ngậm nước (mg/l); + e: Đương lượng của phèn hoạt tính, đối với phèn FeCl3, e = 54; + Cv: Hàm lượng vôi tinh khiết CaO trong vôi kỹ thuật, Cv = 80 (%); + 0,5: Lượng vôi dư (mlđl/l) để đảm bảo lắng cặn CaCO3 khi pH = 9,5; a + Số hạng p lấy dấu dương khi phèn được cho vào nước cùng với vôi. e  Lượng phèn dùng keo tụ cho quá trình khử cứng: Liều lượng FeCl3 cần thiết để tăng cường quá trình lắng cặn Mg(OH)2 và CaCO3 tạo ra khi khử độ cứng cabonat của nước xác định bằng công thức: 3 a p 3 M (2) Trong đó: + a p : Liều lượng phèn FeCl3 tính chuyển thành sản phẩm không ngậm nước (mg/l); + M: là hàm lượng cặn trong nước (mg/l). Ca 2 300 HCO 780 Vì = > 3 = nên hàm lượng cặn tạo ra khi khử độ cứng Cabonat 20 20 61 61 được xác định: CO HCO 100 C M M 50 2 2 50 3 a v 1447,14 0,2a (3) 0 22 61 v 100 v Với: + M0: Hàm lượng cặn lơ lửng trong nước trước khi pha vôi, M0 = Fe(OH)3 = 23 (mg/l); + CO2: Hàm lượng CO2 sau làm thoáng; CO2 = 64 (mg/l); + : Hàm lượng CO2 và hydrocacbonat trong nước, = 780 (mg/l); + av: Liều lượng vôi kỹ thuật tính theo công thức (1); Thiết kế hệ thống xử lý nước cấp cho Công ty TNHH-CBTP Tân Tân 30
  36. + Cv: Hàm lượng vôi tinh khiết CaO trong vôi kỹ thuật, Cv = 80 (%); 3 Thế (3) vào (2): a p 3 1447,14 0,2av = (4) (5) 3 Thế (1) vào (4): a p 3 1447,14 0,2(567 0,614a p ) Từ đó tính được giá trị thỏa mãn : a p = 34,8 (mg/l) => av = 588 (mg/l)  Hàm lượng Vôi kỹ thuật sử dụng trong 1 giờ: Av= av . Q = 17,64 (kg/h) Trong đó: -3 3 + av : Liều lượng vôi kỹ thuật (mg/l), av = 588 (mg/l) = 588.10 (kg/m ); + Q: Công suất trạm xử lý, Q = 30 (m3/h). M = M CaO + Av = 0,01+17,64 = 17,65 (kg/h)  Hàm lượng phèn sử dụng trong 1 giờ: Ap= a p .Q = 1,04 (kg/h) Trong đó: a p : Liều lượng phèn (FeCl3) tính chuyển thành sản phẩm không ngậm nước (mg/l); -3 3 a p =34,66 (mg/l) =34,66.10 (kg/m ); Q: Công suất trạm xử lý, Q = 30 (m3/h). 5.2.2. Bể pha chế vôi sữa a. Cấu tạo Bể được làm bằng bê tông cốt thép, phần trên là hình trụ, phần dưới là hình nón, góc nghiêng giữa 2 phần của thành bể trong khoảng 30 – 40o, chọn α = 40o, đường kính bể lấy bằng chiều cao công tác bể d = h. b. Dung tích bể pha vôi ×× ×× 3 Wv = = = 8.5 (m ) ×× ×× Trong đó + Q: Công suất trạm xử lý (m3/h); Q = 30 (m3/h); + n: số giờ giữa 2 lần pha vôi, theo TCXD 33-2006 quy định số giờ giữa 2 lần pha đối với trạm công suất nhỏ hơn 1200 (m3/ngđ) = 24h + : liều lượng vôi cần thiết đưa vào; = 590 (mg/l); Thiết kế hệ thống xử lý nước cấp cho Công ty TNHH-CBTP Tân Tân 31
  37. + : nồng độ vôi sữa; = 5%; + β: khối lượng riêng của vôi sữa; β = 1 (Tấn/m3); c. Kích thước của bể pha vôi  Đường kích phần ống trụ: Wv = = = 8.5 => d = 2.3 (m)  Chiều cao phần hình nón . h1 = = = 1.4 (m)  Thể tích phần hình nón ×. ×. 3 W1 = = = 2 (m )  Thể tích phần hình trụ 3 W2 = Wv – W1 = 8.5 – 2 = 6.5 (m )  Chiều cao công tác của hình trụ . h2 = = = 1.6 (m) ×.  Chiều cao tổng cộng của bể H = h1 + h2 + h3 = 1.4 + 1.6 + 0.3 = 3.3 (m) Trong đó: h1: Chiều cao phần hình nón, h1 = 1.4 (m); h2: Chiều cao phần hình trụ, h2 = 1.6 (m); h3: Chiều cao phần bảo bệ, h3 = 0,3 (m). d. Tinh toán động cơ khuấy  Cánh khuấy: Chiều dài toàn phần của cánh khuấy: lcq = 2.0.4d = 1,8 (m) Trong đó: d: đường kính của bể pha vôi sữa, d = 2.3 (m). Diện tích của cánh khuấy: 2 fcq = 0.1 × 8.5 = 0.85 (m ) Với: 0,1 là diện tích mỗi cách quạt thiết kế cho 1 m3 vôi sữa trong bể (theo quy phạm từ 0.1 – 0.2 m2) Thiết kế hệ thống xử lý nước cấp cho Công ty TNHH-CBTP Tân Tân 32
  38. Chiều rộng mỗi cánh quạt: . bcq = × = × = 0.24 (m) . Tra theo giáo trình xử lý nước cấp, TS. Nguyễn Ngọc Dung, trang 23, nxb xây dựng, 2010.  Công suất của động cơ khuấy: Máy khuấy được đặt trên nắp bể vôi sữa. N = 0.5 × × ℎ × × × = 1.83 (kW) Trong đó + ρ: Trọng lượng thể tích dung dịch khuấy trộn, lấy ρ = 0,003794 (kg/m3); + η: Hệ số hữu dụng của động cơ = 0,01; + n: Số vòng quay của cánh quạt trong 1 giây, n = 0,67 (vòng/s); + d: Đường kính của vòng tròn do đầu cánh quạt tạo ra khi quay, lấy d = 2 (m); + z: Số cánh quạt trên trục vòng quay, z = 4 + h : Chiều cao cánh quạt, lấy h = 0,5 m Theo TCXD 33-2006 số vòng quay cánh quạt € ≥ 40 vòng/phút, chiều dài cánh quạt l = 0.4 – 0.45d, chọn € = 45 vòng/phút. e. Tính toán bơm định lượng Dùng bơm định lượng để bơm vôi sữa tỉ lệ với lưu lượng nước xử lý vào bể hòa trộn. Liều lượng vôi cần dùng cho một ngày là × × Qv = = = 0.425 (T) Trong đó: + Q: Lưu lượng nước xử lý (m3/ngđ). + a: Liều lượng vôi cho vào nước (g/m3); Bơm định lượng phải bơm dung dịch vôi công tác bằng = 5 % × Lưu lượng bơm: q = = 0.1 (l/s) ×× 5.2.3. Bể pha phèn Có nhiệm vụ hòa tan phèn và lắng cặn bẩn. Trong dây chuyền công nghệ này ta chọn bể trộn phèn khuấy trộn bằng cơ khí. Bể được xây dựng bằng gạch và có hình trụ tròn. Bể Thiết kế hệ thống xử lý nước cấp cho Công ty TNHH-CBTP Tân Tân 33
  39. này vừa làm nhiệm vụ hòa trộn phèn và vừa làm bể tiêu thụ, đường kính bể lấy bằng chiều cao công tác bể d = h. Trên mặt bể bố trí động cơ khuấy cơ khí. a. Dung tích bể ×× ××. 3 Wp = = = 0.25 (m ) ×× ×× Trong đó: Q: Công suất trạm xử lý (m3/h), Q = 30 (m3/h); n: số giờ giữa 2 lần pha phèn, theo TCXD 33-2006 quy định số giờ giữa 2 lần pha đối với trạm công suất nhỏ hơn 1200 m3/ngđ, n = 24h; p: liều lượng phèn cần thiết đưa vào, p = 34.66 (g/m3); : nồng độ phèn, =10% (quy phạm 10-17%); β: khối lượng riêng của dung dịch, β = 1 T/m3. b. Kích thích của bể  Đường kính của bể: Wp = = = 0.25 => d = 0.7 (m)  Chiều cao của bể: H = d + h = 0.7 + 0.3 = 1 (m) Trong đó: + h: chiều cao an toàn, h = 0.3 (m); + d: đường kính của bể, d = 0,7 (m). c. Tính toán thiết bị khuấy trộn  Tính toán cánh khuấy: Chiều dài toàn phần của cánh quạt: lcq = 0,4.d.2 = 0.6 (m) Với: d là đường kính bể, d = 0,7 (m). Diện tích của cánh khuấy: 2 fcq = 0.1 × 0.25 = 0.025 (m ) 2 3 Diện tích mỗi cánh quạt thiết kế 0.1 m cánh quạt/1m phèn trong bể (theo quy phạm từ 0.1 – 0.2 m2) Chiều rộng mỗi cánh quạt: Thiết kế hệ thống xử lý nước cấp cho Công ty TNHH-CBTP Tân Tân 34
  40. . bcq = × = × = 0.02 (m) . Trong đó: 2 + fcq: diện tích của cánh khuấy, fcq = 0,025 (m ); + lcq: Chiều dài toàn phần của cánh khuấy, lcq = 0,6 (m).  Công suất của động cơ khuấy: Theo TCXD 33-2006 số vòng quay cánh quạt € ≥ 40 vòng/phút, chọn € = 45 vòng/phút N = 0.5 × × ℎ × × × = 0.004 kW Trong đó: + ρ: Trọng lượng thể tích dung dịch khuấy trộn , lấy ρ = 0,003794 (kg/m3); + η: Hệ số hữu dụng của động cơ, η = 0,01; + n: Số vòng quay của cánh quạt trong 1 giây, n = 0,67 (vòng/s); + d: Đường kính của vòng tròn do đầu cánh quạt tạo ra khi quay, lấy d = 0.5 (m); + z: Số cánh quạt trên trục vòng quay, z = 4; + h: Chiều cao cánh quạt, lấy h = 0,25 m.  Thiết bị định lượng phèn Dùng bơm định lượng để bơm dung dịch phèn công tác vào bể hòa trộn. Liều lượng phèn cần dùng cho một ngày là: × ×. Qp = = = 0.025 (T) Trong đó: + Q: Lưu lượng nước xử lý, Q = 720 (m3/ngđ); + p: Liều lượng phèn cho vào nước, p = 34,66 (g/m3). Bơm định lượng phải bơm dung dịch vôi công tác bằng = 5 % × Lưu lượng bơm: q = = 0.006 (l/s) ×× 5.2.4. Kho dự trữ hóa chất Kho dự trữ nhằm mục đích đảm bảo lượng hóa chất sử dụng liên tục cho 1÷2 tháng tiêu thụ. Kho chứa hóa chất được thiết kế khô ráo, thoáng mát, có mái che. a. Diện tích của kho dự trữ phèn ××× ×.××. 2 Fp = = = 0.74 (m ) ××× ×××. Thiết kế hệ thống xử lý nước cấp cho Công ty TNHH-CBTP Tân Tân 35
  41. Trong đó: + Q: Lưu lượng nước xử lý, Q = 720 (m3/ngđ); + p: Liều lượng phèn tính toán, p = 34,66 (g/m3); + T: Thời gian giữ hóa chất trong kho, T = 40 ngày; + α: Hệ số tính đến diện tích đi lại và thao tác trong kho, α = 1.3; 3 3 + Go: Khối lượng riêng của hóa chất (T/m ), thường lấy Go = 1.1 (tấn/m ); + Pk: Độ tinh khiết của hóa chất (%),Pk = 80%; + h: Chiều cao cho phép của lớp hóa chất lấy theo (TCXDVN 33 : 2006, mục 6.331, trang 127), phèn nhôm cục h = 2 m. b. Kho dự trữ vôi ××× ×××. 2 Fv = = = 16.74 (m ) ××× ××.×. Trong đó: + Q: Lưu lượng nước xử lý, Q = 720 (m3/ngđ); + a: Liều lượng vôi tính toán, a = 590 (g/m3); + T: Thời gian giữ hóa chất trong kho, T = 40 (ngày); + α: Hệ số tính đến diện tích đi lại và thao tác trong kho, α = 1.3; 3 3 + Go: Khối lượng riêng của hóa chất (T/m ), thường lấy Go = 1.1 (tấn/m ); + Pk: Độ tinh khiết của hóa chất Pk = 80 (%); + h: Chiều cao cho phép của lớp hóa chất lấy theo (TCXDVN 33 : 2006, mục 6.331, trang 127), vôi cục chưa tôi h = 1.5 m. c. Tổng diện tích của kho chứa hóa chất 2 F = Fv + Fp = 16.74 + 0.74 = 17.48 m .  Thiết kế kho hình hộp 4x4x4 m. 5.3. Bể trộn đứng 5.3.1. Cấu tạo Bể trộn đứng chia làm 2 phần: + Phần hình hộp phía trên: có chứa máng thu nước sau khi trộn, sử dụng loại máng đục lỗ xung quanh. + Phần hình chóp bên dưới: có ống dẫn dung dịch vôi và phèn vào, ống dẫn nước sau quá trình làm thoáng. Thiết kế hệ thống xử lý nước cấp cho Công ty TNHH-CBTP Tân Tân 36
  42. 5.3.2. Nguyên lý hoạt động Nước sau quá trình làm thoáng sẽ được dẫn theo ống đi vào bể trộn theo hướng từ dưới khối hình nón đi lên phần khối trụ. Tại đỉnh của phần khối nón, dung dịch vôi và phèn sẽ được dẫn vào và sẽ được hòa trộn đều từ dưới lên trên. Sau khi trộn đều dung dịch, nước sẽ chảy vào máng vòng thu nước ngay trên bể trộn. Sau đó, nước sẽ tiếp tục được dẫn vào bể lắng đứng. 4.3.3. Tính toán bể trộn a. Thể tích bể . ×, 3 Wt = = = 0,75 (m ) . Trong đó: 3 + : Công suất trạm xử lý; = 30 (m /h) + t: thời gian pha trộn lấy với vôi; t = 1,5 phút b. Chiều cao hình chóp  Diện tích tiết diện ngang của khối hình hộp phía trên: , 2 ft = = = 0,332 (m ) , Trong đó: 3 + : Công suất trạm xử lý; = 0,0083 (m ); + : vận tốc nước dâng trong bể; = 0,025 (m/s), (quy phạm 25 – 28 mm/s).  Chiều dài mỗi cạnh là: lt = 0.6 m.  Diện tích tiết diện ngang của khối hình chóp phía dưới: Đường kính ống dẫn ×. d = √ = √ = 0.09 m ×. Thiết kế chọn vận tốc nước trong ống dẫn nước nguồn ở đáy bể: v = 1 – 1.5 m/s (TCXD 33-2006), chọn v = 1.31 m/s. 2 2 2 Diện tích đáy bể chổ nối ống: fd = d = 0.09 = 0.0081 m .  Chiều cao của phần hình chóp: hd = (lt + d)cotg = 1 m Trong đó: + lt: độ dài cạnh của hình vuông phía trên; lt = 0,6 (m); Thiết kế hệ thống xử lý nước cấp cho Công ty TNHH-CBTP Tân Tân 37
  43. + d: độ dài cạnh của hình vuông ngay đoạn nối ống; d = 0,09 (m); + : góc hợp bởi 2 góc nghiêng của hình chóp; = 40o. c. Chiều cao phần hình hộp phía trên  Thể tích của phần hình chóp: 3 = .hd(ft + fd + + = 0,13 (m )  Thể tích của phần hình trụ: 3 W2 = Wt – W1 = 0,62 (m )  Chiều cao của phần hình hộp: ht = = 2 (m) d. Chiều cao toàn phần của bể trộn đứng H = ht + hd + hbv = 4,1 + 1 + 0.3 = 3,3 m Trong đó: + hd: chiều cao của phần hình chóp, hd = 1 (m); + hbv: Chiều cao bảo vệ, hbv = 0.3 (m); + ht: chiều cao của phần hình chóp, ht = 2 (m). d. Máng thu gom nước Thiết kế thu nước bằng máng vòng có lỗ ngập trong nước. Độ dốc của máng về phía ống tháo nước ra lấy bằng 0,02 tổng diện tích các lỗ ngập thu nước ở thành máng với tốc độ nước chảy qua lỗ lấy bằng v1 = 1 (m/s) (Theo TCXDVN 33:2006, mục 6.54, trang 52). Nước chảy trong máng đến chổ ống dẫn nước ra khỏi bể theo hai hướng ngược chiều nhau nên lượng nước của máng thu nước là: 3 qm = = = 15 (m /h)  Kích thước của máng thu nước: Diện tích tiết diện: 2 fm = = = 0.007 (m ) .× Với: là tốc độ dòng chảy trong máng thu nước, =0,6 (m/s). (TCXD 33- 2006) Chiều cao của máng thu: . hm = = = 0.07 (m) . Thiết kế hệ thống xử lý nước cấp cho Công ty TNHH-CBTP Tân Tân 38
  44. Với: bm chiều rộng của máng thu nước, chọn bm = 0.1 m.  Tính toán các lỗ thu nước trên máng Tổng diện tích các lỗ ngập thu nước ở thành máng: 2 ∑ft = = = 0.0083 (m ) × Với: tốc độ nước chảy qua lỗ, = 1 (m/s) (Theo TCXDVN 33:2006, mục 6.54, trang 52). Tổng số lỗ trên máng ∑ n = = 27 lỗ .. Với d: là đường kính của một lỗ, chọn d = 20 mm. Khoảng cách giữa 2 lỗ: e = – 0,02 = 70 (mm) Trong đó: + Pm: chu vi phía trong của máng thu nước, Pm = 4×d = 4×0.6 = 2.4 (m); + n: tổng số lỗ ở trên máng, n = 27 (lỗ). e. Ống dẫn nước vào và ra bể  Đường kính của ống dẫn nước vào bể trộn là: dvao = 4 = 0,09 (m) = 9 (mm) . Thiết kế Chọn vận tốc nước trong ống dẫn nước nguồn ở đáy bể: v = 1 – 1.5 m/s (TCXD 33-2006), chọn v = 1.31 m/s. Vậy lựa chọn ống PVC có 90 mm.  Đường kính của ống dẫn nước ra khỏi bể trộn là: dra = 4 = 1,09 (m) = 9 (mm) . Thiết kế Chọn vận tốc nước trong ống dẫn nước nguồn ở đáy bể: v = 0,8 – 1 m/s (TCXD 33-2006), chọn v = 0,88 m/s. Vậy lựa chọn ống PVC có 110 mm. Thiết kế hệ thống xử lý nước cấp cho Công ty TNHH-CBTP Tân Tân 39
  45. 5.4. Bể lắng đứng kết hợp bể phản ứng xoáy 5.4.1. Cấu tạo Bể lắng đứng: gồm 2 phần là: vùng lắng có dạng hình trụ phía trên và vùng chứa nén cặn có dạng hình nón ở phía dưới. Cặn tích lũy ở vùng chứa nén cặn được thải ra ngoài theo chu kỳ bằng ống và van xả cặn. Bề phản ứng xoáy: Bể gồm một ống hình trụ đặt ở tâm bể đi vào phần trên của bể lắng đứng. Hệ thống ống phun nước gồm: ống dẫn nước chính làm nhiệm vụ đưa nước vào bể và 2 vòi phun có nhiệm vụ phun nước theo hướng tiếp tuyến với chu vi bể nhằm tạo ra chuyển động xoáy, làm tăng quá trình phản ứng tạo cặn. 5.4.2. Nguyên lý làm việc Nước dẫn vào bể phản ứng bằng ống trung tâm ở giữa bể, tại đây nước sẽ được phun ra bằng 2 vòi phun và tạo thành chuyển động xoáy. Nước chuyển động sẽ làm tăng quá trình phản ứng tạo cặn, rồi đi xuống dưới qua bộ phận hãm làm triệt tiêu chuyển động xoáy rồi vào bể lắng. Trong bể lắng đứng nước chuyển động theo chiều từ dưới lên trên, cặn rơi từ trên xuống đáy bể. Nước đã lắng trong được thu vào máng vòng bố trí xung quanh thành bể và được đưa sang bể lọc. 5.4.3. Bể phản ứng xoáy a. Diện tích của bể phản ứng . 2 Ff = = = 2,08 (m ) ×× .,. Trong đó: 3 + Qtt: Lưu lượng nước tính toán; Qtt = 30 (m /h); + T: là thời gian lưu nước trong ngăn phản ứng; lấy T = 15 (theo TCXD 33:2006, lấy T = 15 – 20 phút); + H: là chiều cao ngăn phản ứng lấy bằng 0,9 chiều cao vùng lắng. Chọn chiều cao vùng lắng bằng 4m (Theo TCXD 33:2006 lấy H = 2,6 – 5m) nên H = 3,6 m; + N: số bể; N = 1. b. Đường kính của bể ×, Dtt = = = 1,62 (m) 2 Trong đó: : Diện tích của bể phản ứng xoáy; = 2,08 (m ). c. Hệ thống ống dẫn nước vào bể  Đường kính ống dẫn nước vào bể: Thiết kế hệ thống xử lý nước cấp cho Công ty TNHH-CBTP Tân Tân 40
  46. . .×, dnước = = = 0,11 (m) . ,×, Trong đó: + : vận tốc nước chảy ở trong ống, = 0,9 (m/s); + Q: Lưu lượng nước dẫn vào bể, Q = 0,0083 (m3/s). Chọn ống nhựa HDPE có Ө110 mm, có chiều dày 8,1 m  Đường kính miệng vòi phun: Dv= 1.13 = 54 (mm) . Trong đó: 3 + q: lưu lượng qua vòi phun; = 0,0042(m /s); + : hệ số lưu lượng lấy bằng; = 0.908; + v: vận tốc nước qua vòi; v = 2 (m/s).  Chọn ống nhựa có Ө 50 mm Xác định lại vận tốc trong vòi phun × ×, v = = = 2,28 ( m/s) × × , ×, × , Khoảng cách từ miệng phun tới thành buồng phản ứng: 0.2 x Dtt = 0.2 x 1.62 = 0.326(m) d. Sàn khử vận tốc xoáy + Các vách ngăn hướng dòng xếp thành hình nan quạt; + Có chiều cao là 0,8 m; + Khoảng cách giữa các vách ngăn là 0,3 m. 5.4.4. Bể lắng đứng a. Chọn vận tốc cho dòng nước đi lên trong bể lắng v = uo = 0,6 (mm/s) Bảng 13: Vận tốc nước trong bể lắng Đặc điểm nguồn nước và phương pháp xử lý Tốc độ rơi của hạt cặn uo (mm/s)  Xử lý có dùng phèn Thiết kế hệ thống xử lý nước cấp cho Công ty TNHH-CBTP Tân Tân 41
  47. - Nước đục ít (hàm lượng cặn Co 250 mg/l) 0,50 - 0,60  Xử lý sắt trong nước ngầm 0,60 – 0,65  Xử lý nước mặt không dùng phèn 0,12 – 0,15 (Nguồn: Bài giảng Xử lý nước cấp_Nguyễn Lan Phương, tr 58) b. Tính toán vùng lắng Diện tích tiết diện ngang của vùng lắng được tính theo công thức: = =1,5× = 20,83 (m2) ,×× ,×,× Trong đó: 3 + Qtt: là lưu lượng nước tính toán của trạm xử lý, Qtt = 30 (m /h); + : Tốc độ tính toán của dòng nước đi lên (mm/s). Tốc độ này không được lớn hơn tốc độ lắng của cặn. Tra bảng13; = 0,6 (mm/s); + N: số bể lắng, chọn N = 1; + β: hệ số kể đến việc sử dụng dung tích bể lấy trong giới hạn 1,3 – 1,5, phụ thuộc vào đường kính bể (D) và chiều cao của vùng lắng (H). Lấy β = 1,5 (theo TCXD 33:2006_ Mục 6.66). c. Đường kính của bể lắng (,,) D = = = 5,4 m , , Trong đó: 2 + : Diện tích tiết diện ngang của vùng lắng; = 20,83 (m ); 2 + : Diện tích của bể phản ứng xoáy; = 2,08 (m ). Ta có: D/H = 1,35 < β = 1,5 nên chiều cao của vùng lắng cặn là H = 4 (m) d. Hệ thống máng thu nước trong bể lắng Sử dụng máng răng cưa để thu nước trong bể. Máng làm bằng bê tông cốt thép Máng răng cưa được gắn vào máng thu nước để đảm bảo nước được thu đều trên bề mặt máng  Kích thước của máng thu nước: Thiết kế hệ thống xử lý nước cấp cho Công ty TNHH-CBTP Tân Tân 42
  48. Chiều rộng của máng thu: bm = 0,2.D = 0,54 (m) Với: D là đường kích của bể lắng, D = 5,4 (m). Diện tích mặt cắt ướt dòng chảy trong máng: ,× 2 Sm = = = 0,017 (m ) , Trong đó: -3 3 + : lưu lượng nước trung bình chảy vào máng, = 8,3.10 (m /s); + : vận tốc nước chảy trong máng 0,5 – 0,6 m/s (TCVN 33:2006), chọn Vm = 0,5 m/s. Chọn chiều cao máng: hm = 0,3 (m) Chiều dày của máng bằng một nửa chiều dày của thành bể là 0,1 m  Kích thước răng cưa Bề dày của máng răng cưa là 50 mm; Đường kính trong máng răng cưa là Dm = 4,32 (m); Chiều dài của máng răng cưa : lm = π x Dm = 3,14 x 4,32 = 13,5648 (m); Chiều cao tổng của máng răng cưa là 200 mm; Khe thu nước được vát 90º; Chiều cao khe là 70 mm; Khoảng cách các đỉnh răng cưa là dkc = 140 mm; , Số răng cưa n = = = 97 ; , Lưu lượng nước qua 1 khe: q = = = 0,31 (m/h.khe). e. Tính toán phần nén cặn  Chiều cao hình nón chứa nén cặn ,, ℎ = = = 4,5 (m) . ( ) . () Trong đó: + : là góc nghiêng của phần nón so với mặt phẳng ngang; lấy α = 600 (theo TCXD 33:2006, α = 60 - 700); + D: là đường kính của bể lắng (m); D = 5,4 (m); + d: là đường kính đáy của hình nón bằng đường kính ống xả cặn; chọn d = 200 mm (theo TCXD 33:2006, d = 150 - 200mm). Thiết kế hệ thống xử lý nước cấp cho Công ty TNHH-CBTP Tân Tân 43
  49.  Dung tích của phần chứa cặn hình nón . . = ( ) = 35,7 (m3) Trong đó: + ℎ: chiều cao hình nón chứa nén cặn; ℎ = 4,5 (m) + D: là đường kính của bể lắng (m); D = 5,4 (m) + d: là đường kính đáy của hình nón bằng đường kính ống xả cặn, chọn d = 200 mm (theo TCXD 33:2006, d = 150 - 200mm). f. Tính toán thời gian xả cặn  Nồng độ cặn lớn nhất trong nước đưa vào bể lắng được tính theo công thức: 2+ C = Cn + CP + 1,92.[Fe ] + Cv = 669 (mg/l) Trong đó: + Cn là nồng độ cặn trong nước nguồn, Cn = 0 (mg/l); + Cv là lượng vôi cho vào nước (mg/l), theo tính toán thì Cv = (590 mg/l) ; + Cp là nồng độ phèn cho vào bể trộn theo tính toán thì Cp = 34,8 (mg/l).  Thời gian giữa 2 lần xã cặn .. T = = 64 (giờ) .() Trong đó: + : nồng độ trung bình của cặn đã nén chặt. Tra bảng 6.8 - TCXD 33:2006 ta có 3 = 35000 (g/m ) nén sau 6 giờ; 3 + Wc: dung tích của phần chứa cặn bể lắng; Wc = 35,7 (m ) + N: là số bể lắng, N = 1; + m: là hàm lượng cặn sau khi lắng, lấy m = 12 mg/l (theo TCXD 33:2006 qui định m = 10 - 12 mg/l); + : là Nồng độ cặn lớn nhất trong nước đưa vào bể lắng; = 669 (mg/l); 3 + : lưu lượng tính toán cho trạm xử lý; = 30 (m /h). g. Lượng nước dùng cho việc xả cặn: . . P = × 100% . Thiết kế hệ thống xử lý nước cấp cho Công ty TNHH-CBTP Tân Tân 44
  50. Trong đó: + Kp: là hệ số pha loãng cặn, chọn Kp = 1,2 (theo TCXD 33:2006 quy định Kp = 1,2 - 1,15 mg/l); + Q: là lưu lượng của trạm xử lí 30 (m3/h); + N: là số bể lắng; N = 1; 3 + Wc: dung tích của phần lắng cặn; Wc = 37,5 (m ); + T: là thời gian giữa 2 lần xả cặn; T = 64 (giờ). ,×,× Vậy lượng nước cho việc xả cặn là: P = × 100% = 2,23% × h. Tính toán hồ cô đặc bùn và sân phơi bùn Sau quá trình lắng và rửa lọc bùn thải sau nén chặt sẽ được chuyển đến sân phơi bùn để phơi khô giảm tỉ trọng nước và thải bỏ. Bùn thải sau phơi khô rất khô không thể bón cho cây trồng vì ngăn quá trình  Hồ cô đặc bùn: Số lượng bùn tích lại ở bể lắng sau một ngày được tính theo công thức: ×( ) G1 = = 473 (kg) Trong đó : + G1: Trọng lượng cặn khô tích lại ở bể lắng sau một ngày, (Kg) + Q: Lượng nước xử lý, Q = 720 (m3/ngđ) + C : Hàm lượng cặn trong nước đi ra khỏi bể lắng, lấy bằng, C = 12 (g/m3); 3 + Cmax : Hàm lượng cặn trong nước đi vào bể lắng , ta có : Cmax = 669 (g/m ); Số lượng bùn tích lại ở bể lọc sau một ngày được tính theo công thức: ×( ) G2 = = 6,48 kg Trong đó: + G2: Trọng lượng cặn khô tích lại ở bể lọc sau một ngày, (Kg); + Q: Lượng nước xử lý, Q = 720 (m3/ngđ); 3 + C1 : Hàm lượng cặn trong nước đi ra khỏi bể lọc, lấy bằng 3 (g/m ) (tiêu chuẩn là không lớn hơn 3 g/m3) + C : Hàm lượng cặn trong nước đi vào bể lọc, lấy bằng lượng cặn đi ra khỏi bể lắng, C = 12 (g/m3)  Vậy tổng lượng cặn khô trung bình xả ra trong một ngày là: Thiết kế hệ thống xử lý nước cấp cho Công ty TNHH-CBTP Tân Tân 45
  51. G = G1 + G2 = 473 + 6,48 = 479,48 kg Tính hồ cô đặc bùn có khả năng giữ bùn lại trong vòng 1 tháng Lượng bùn khô tạo thành sau 1 tháng là: Gnén = 479,48 x 30 = 14385 (kg)= 14,385 (tấn) Diện tích mặt hồ cần thiết là : é F = = 144 (m2) Với: a tải trọng nén bùn trong thời gian 1 tháng từ 80 – 100 kg/m2 tính theo lượng bùn khô. Chọn a = 100 (kg/m2) . Thiết kế 2 hồ hình chữ nhật có tổng diện tích là 144 (m2). Chiều rộng ít nhất bằng chiều dài. Kích thước mỗi hồ là 4 × 18 m. Chiều sâu của hồ: Sau khi phơi, bùn đạt đến độ ẩm 25%, tỷ trọng bùn ở độ ẩm 25% là 1,2 (t/m3), thể tích bùn khô là: é , 3 Vkhô = = = 12 m ô , Chiều cao bùn khô trong hồ là: ô hkhô = = = 0,08 m Trong thực tế cặn tạo thành đưa ra sân phơi nằm trong hỗn hợp với nước có độ ẩm 99,6% (tức nồng độ cặn khô khoảng 0,4%) nên trọng lượng bùn loãng xả ra từ khối bể lắng và lọc trong một ngày là: Gloãng =G × = 0,479 × = 120 tấn , , Lấy tỷ trọng bùn ở độ ẩm 99,6% là 1,011 (t/m3), thể tích bùn loãng xả ra trong một ngày là: ã 3 Vloãng = = = 118,7 m ã , Chiều cao bùn loãng trong hồ là: ã , hloãng = = = 0,82 m Vậy chiều sâu của hồ là: Hsâu = hkhô + hloãng+hbảo vệ + hsỏi= 0,08 + 0,82+ 0,3 + 0,3 = 1,5 (m) Trong đó: Thiết kế hệ thống xử lý nước cấp cho Công ty TNHH-CBTP Tân Tân 46
  52. + hbảo vệ: chiều cao dự trữ, hbảo vệ = 0,31 (m), + hsỏi: chiều dày lớp sỏi ở đáy, hsỏi = 0,3 (m) Thiết kế 2 hồ có chiều sâu 1,5 m, diện tích mỗi hồ 72 m2, kích thước 18 × 4. Độ dốc 1% về phía tháo nước Khi mặt bùn trong hồ xuất hiện vết nứt sâu 10 – 20 cm thì xúc bùn khô ra sân phơi khô, nước tách ra từ hồ nén được chuyển tới hệ thống thoát nước chung.  Sân phơi bùn Thiết kế sân phơi bùn có cùng diện tích với hồ nén bùn là 144 m2. Chia sân phơi bùn thành 12 ô nhỏ mỗi ô diện tích 12m2 hình chữ nhật kích thước 4 × 3 m. Chiều cao của sân phơi bùn H = h1 + h2 +h3 +h4 =1,67 m Trong đó : + h1 là chiều cao lớp sỏi chọn 25 cm ( theo quy phạm lấy từ 20 – 25 cm); + h2 là chiều cao lớp cát chọn 30 cm ( theo quy phạm lấy từ 20 – 30 cm); + h3 chiều cao dung dịch bùn 82 cm; + h4 chiều cao bảo vệ chọn 30 cm ( theo quy phạm từ 0,3 -1,1 m). Dàn ống thu nước đường kính 100mm, độ dốc 1% về phía tháo nước 5.5. Bể lọc nhanh 5.5.1. Cấu tạo Gồm có:  Máng phân phối nước.  Lớp vật liệu lọc  Lớp vật liệu đỡ  Chụp lọc  Sàn đỡ chụp lọc  Hầm thu nước lọc  Ống phân phối gió rửa lọc  Ống phân phối nước rửa lọc. 5.5.2. Nguyên lý hoạt động.  Khi lọc: nước qua bể lọc chuyển động theo chiều từ trên xuống, qua lớp vật liệu lọc, sỏi đỡ vào hệ thống thu nước trong và được đưa về bể chứa nước sạch.  Cơ chế của quá trình lọc: do hạt vật liệu lọc lớn nên khe hở giữa các hạt vật liệu lọc lớn do đó các hạt cặn được giữ lại trong lòng vật liệu lọc theo cơ chế lọc nhanh. Sức cản thuỷ lực tăng dần dẫn đến công suất của bể giảm. Lúc này phải tiến hành rửa bể lọc. Thiết kế hệ thống xử lý nước cấp cho Công ty TNHH-CBTP Tân Tân 47
  53.  Rửa gió nước kết hợp: - Bước 1: Hạ nước xuống mực nước cách mặt cát 20cm - Bước 2: Sục gió rửa với lưu lượng gió, Qg= 15 l/s.m2 trong thời gian 2-3 phút. Gió có nhiệm vụ làm tơi cặn bám vào xung quanh hạt vật liệu lọc. - Bước 3: cho nước vào từ từ với cường độ Qn= 14 l/s.m2. Thời gian 2-3 phút, cho đến lúc thấy nước trong. Sau khi rửa bể lọc để bể lọc hoạt động vào chu kỳ mới xả nước lọc đầu chu kỳ do chất lượng nước chưa đảm bảo. Thời gian xả nước lọc đầu quy định 6-10 phút. 5.5.3. Tính toán a. Số lượng và diện tích các bể lọc  Tổng diện tích của các bể lọc F = = 6,5 (m2) .,.... Trong đó: + Q: công suất trạm xử lý (m3/ngđ); Q = 720 (m3/ngđ); + T: thời gian làm việc của trạm trong 1 ngày đêm; T = 24 (giờ); + Vbt: tốc độ lọc tính toán ở chế độ làm việc bình thường; Vbt = 5 (m/h); + a: số lần rửa bể lọc trong 1 ngày đêm ở chế độ làm việc bình thường; a = 2; + w: cường độ rửa lọc; w = 14 (l/s.m2); + t1: thời gian rửa lọc; t1 = 0,1 (giờ); + t2: thời gian ngừng bể lọc để rửa (kể cả xả nước lọc đầu), t2 = 0,35 giờ (TCVN 33:2006 6.102)  Số lượng các bể lọc Số bể lọc cần thiết tính theo công thức thực nghiệm: N = 0,5. √ = 1,3 Vậy ta chọn 2 bể hoạt động và 1 bể dự phòng. Kiểm tra lại tốc độ lọc tăng cường khi đóng 1 bể đề rửa: Vtc = Vbt. = 7,5 (m/h) (Theo TCVN 33:2006: Vtc = 6 – 7,5 (m/s)) Trong đó: + Vtc : tốc độ lọc tăng cường (m/h); + N1 : số bể lọc ngừng làm việc. Thiết kế hệ thống xử lý nước cấp cho Công ty TNHH-CBTP Tân Tân 48
  54. Diện tích 1 bể lọc: f = = 2,2 (m2) Chọn kích thước bể: 1,5 * 1,5 = 2,25 m2 b. Chiều cao toàn phần của bể lọc nhanh H = Hđ + HL + Hn + Hbv + Hs + 0,1= 0,5+0,8+1,5+0,5+1+0,1= 4,4 (m) Trong đó: + Hđ : chiều dày lớp đỡ (chiều cao từ đáy bể lọc cho đến mặt trên của lớp vật liệu đỡ); Hđ = 0,5 m; + HL : chiều dày lớp vật liệu lọc; HL=0,8 m; + Hn : chiều cao lớp nước trên lớp vật liệu học; (Hn = 1,5 - 2,0 m). Hn= 1,5 m; + Hbv : chiều cao từ mặt nước đến mặt bể lọc; Hbv ≥ 0,3 (m); Hbv=0,5 (m). + Hs: chiều cao đáy bể đến sàn đỡ chụp lọc 1m + Chiều dày sàn đỡ: 0,1m c. Hệ thống phân phối nước rửa lọc và thu nước lọc:  Hệ thống rửa lọc nước gió kết hợp.  Phân phối bằng hệ thống chụp lọc đuôi dài gắn trên sàn đỡ .  Loại chụp lọc này có ống thu nước dài và trên ống có lỗ hoặc khe để thu gió vào nên khả năng thu gió và nước riêng biệt rồi hoà trộn và phan phối lên trên.  Khi dưới sàn bêtông gắn đuôi chụp lọc sẽ hình thành 2 tầng khí nước riêng biệt. Nước có áp theo đường dưới ống đi lên, khí nén vào lỗ ở phía trên đuôi chụp lọc và sẽ hòa trộn với nước trước khi ra ngoài phía đầu chụp lọc. Do đó hiệu quả khi rửa vật liệu lọc rất cao.  Lúc này không cần thiết kế giàn ống phân phối nước và gió như loại chụp hình nấm  Lưu lượng nước rửa của 1 bể lọc: . Qr = = 0,031 (m3/s) Trong đó: + f: diện tích của bể lọc; f = 2,2 (m2); + W: Cường độ nước rửa lọc W = 14 l/s.m2.  Ống phân phối nước rửa lọc: Ống dẫn nước chính: chọn ống nhựa có D = 160mm, v = 1,58 m/s (Theo TCVN 33:2006 v = 1,5 – 2 m/s)  Ống phân phối nước lọc vào từng bể: Chọn ống nhựa có vận tốc vào 1 (m/s) có đường kính: ∗ D = = 0,073 m ∗ Thiết kế hệ thống xử lý nước cấp cho Công ty TNHH-CBTP Tân Tân 49
  55. Với: Q = 15 (m3/h) Chọn ống nhựa có D = 75 mm Kiểm tra lại: v = = 0,94 m/s ∗∗  Đường ống dẫn chung vào các bể: Chọn ống nhựa có vận tốc 1 m/s có đường kính: ∗ D = = 0,103 mm ∗ Trong đó: Q = 30 m3/h Chọn ống nhựa có D = 110 mm Kiểm tra lại: v = = 0,88 (m/s) ∗∗  Tính toán chụp lọc:  Sử dụng loại chụp lọc có đuôi dài, có khe rộng 1mm  Chọn 36 chụp lọc trên 1m2 sàn công tác (Theo TCXDVN 33:2006)  Tổng số chụp lọc trong 1 bể là: N = 36.f = 36.2,2 = 79,2 = 80 (cái)  Lưu lượng nước đi qua 1 chụp lọc: qn = = = 0,39 (l/s)  Lưu lượng gió đi qua một chụp lọc: qn = = = 0,42 (l/s)  Tổn thất áp lực qua chụp lọc: hd = = = 0,8 .,., v tốc độ chuyển động của nước hoặc của nước và gió qua khe hở của chụp lọc (chọn v >=1,5 m/s), lấy v = 3 (m/s); hệ số lưu lượng của chụp lọc: 0,5 => Chọn chụp lọc loại có đặc tính thủy lực q = 0,39 (l/s) H = 0,8m d. Hệ thống phân phối gió rửa lọc: 2 Cường độ nước rửa lọc W = 14 l/s.m , cường độ gió Wgió = 15 m/s (33:2006 bảng 6.13)  Lưu lượng gió rửa lọc: ó. 3 Qgió = = 0,033 (m /s) Trong đó: + f: diện tích của bể lọc; f = 2,2 (m2); + ó: Cường độ gió Wgió = 15 m/s (TCXD 33:2006 bảng 6.13).  Ống phân phối gió: Ống dẫn gió chính lấy vận tốc 15 m/s. Có đường kính: .ó Dgió = = 53 () .ó Chọn ống nhựa có D = 63 mm Thiết kế hệ thống xử lý nước cấp cho Công ty TNHH-CBTP Tân Tân 50
  56. e. Máng thu nước rửa lọc và phân phối nước lọc:  Bể có chiều dài 1,5 m nên chọn mỗi bể bố trí 2 máng thu nước rửa lọc có đáy hình tam giác.  Khoảng cách giữa 2 máng là 0,75 m.  Mép trên của máng phải cùng một độ cao và tuyệt đối nằm ngang.  Đáy máng thu có độ dốc 0,01 về phía máng tập trung.  Máng thu nước cần gắn thêm các tấm chắn bảo vệ vào mép máng hay phễu thu để ngăn chặn việc cuốn trôi cát lọc vào.  Lượng nước rửa thu vào máng: qm = W.d.l= 15,75 (l/s) Trong đó: + W: cường độ rửa lọc; W = 14 (l/s.m3); + d: khoảng cách giữa hai máng; d = 0,75 (m); + l: chiều dài của máng; l = 1,5 (m).  Chiều rộng của máng: Bm = K. = 0,212 (m) (,) Trong đó: + qm: lượng nước rửa thu vào máng; qm = 15,75 (l/s); + a: là tỷ số giữa chiều cao phần chữ nhật với ½ chiều rộng máng; a = 1,3 (1-1,5); + K: là hệ số đối với tiết diện máng hình tam giác; k = 2,1.  Chiều cao thành của máng thu nước là: hcn = Bm*a = 0,212.3 = 0,07 (m) Trong đó: + Bm: chiều rộng của máng; Bm = 0,212 (m); + a: là tỷ số giữa chiều cao phần chữ nhật với ½ chiều rộng máng; a =1,3 (1-1,5); Lấy chiều cao của đáy tam giác hd = 0,08 m. Độ dốc của máng lấy về phía máng tập trung là i=0,01, chiều dày của thành máng là m = 0,08m  Chiều cao toàn phần của máng: Hm = hcn + hd + m = 0,07 + 0,08 + 0,08 = 0,23 m  Khoảng cách từ bề mặt lớp vật liệu đến mép trên máng thu nước: . ∆ = + 0,25 = 0,61 (m) Thiết kế hệ thống xử lý nước cấp cho Công ty TNHH-CBTP Tân Tân 51
  57. Trong đó: + L: chiều dày lớp vật liệu lọc; L = 0,8m; + e: độ giãn nở tương đối của lớp vật liệu lọc; e = 45%. Theo quy phạm khoảng cách giữa đáy dưới cùng của máng dẫn nước rửa phải nằm cao hơn lớp vật liệu tối thiểu 0,07m. 0,61 - 0,23 = 0,38 ( thỏa mãn )  Khoảng cách từ đáy máng thu nước đến đáy máng tập trung: hm = 1,73. + 0,2 = 0,302 (m) . Trong đó: 3 + qm: lượng nước rửa thu vào máng; qm = 15,75.2 = 31,5 (l/s) = 113,4 (m /h); + g: gia tốc trọng trường, g = 9,81 (m/s2); + : chiều rộng máng tập trung; 0,7 m ( A ≥ 0,6 m) f. Chọn bơm nước rửa lọc:  Tính toán tổn thất áp lực khi rửa bể lọc nhanh: Tổn thất áp lực qua lớp sỏi đỡ: hđ = 0,22.Ls.W = 2,156 (m) Trong đó: + Ls: chiều dày lớp sỏi đỡ Ls = 0,7 (m); + W: cường độ rửa lọc; W = 14 (l.s/m). Tổn thất áp lực trong lớp vật liệu lọc: hvl= (1 − ). . = 0,75 (m) Trong đó: + m: độ rỗng cát thường; m = 0,4; + : trọng lượng riêng của cát; = 2,56; + : trọng lượng riêng của nước; = 1; + Lc: chiều dày lớp cát lọc; Lc = 0,8 (m) Tổn thất áp lực trong hệ thống phân phối phân phối nước rửa lọc: , hp = + 1 . + = 1,96 (m) . . Trong đó: + Vc: là vận tốc nước chảy vào đầu ống chính; Vc = 1,58 (m/s); Thiết kế hệ thống xử lý nước cấp cho Công ty TNHH-CBTP Tân Tân 52
  58. + Vn: vận tốc nước chảy vào đầu ống nhánh; Vn = 1,27 (m/s); + Kw: tỉ số giữa tổng diện tích các lỗ trên hệ thống ống phân phối và diện tích cắt ngang của ống chính; Kw = 0,4.  Áp lực công tác cần thiết của máy bơm: Hr = hhh + ℎ + hp + hđ + hvl + hbm + hcb = 5,875 + 0,068 + 1,96 + 2,156 + 0,75 + 2 + 0,5 = 13,31 m Trong đó: + hhh: độ cao hình học đưa nước, tính từ cốt mực nước thấp nhất trong bể chứa đến mép máng thu nước; hhh = 4 + 3,5 – 2 + 0,375 = 5,875 (m);  Chiều sâu mực nước trong bể chứa: 4 (m);  Độ chênh lệch mực nước giữa bể lọc và bể chứa: 3,5 (m);  Chiều cao lớp nước trong bể lọc: 2 (m);  Khoảng cách từ lớp vật liệu lọc đến mép máng: 0,375 (m). + ℎ: tổn thất áp lực trên đường ống dẫn nước, từ trạm bơm nước rửa đến bể lọc; ℎ. L= 10 (m), q = 31(l/s) 1000i = 6,97, ℎ = ∗ = 0,068 () + hp: tổn thất áp lực trong hệ thống phân phối nước rửa lọc; hp = 1,96 (m); + hđ: tổn thất áp lực qua lớp sỏi đỡ; hđ = 2,156 (m); + hvl: tổn thất áp lực trong lớp vật liệu lọc; hvl = 0,75 (m); + hbm: áp lực để phá vỡ kết cấu ban đầu của lớp cát lọc; hbm = 2 (m); + hcb: tổng tổn thất cục bộ ở các bộ phận nối ống và van khóa; hcb = 0,5 (m).  Chọn máy bơm rửa lọc: Chọn 2 máy bơm, 1 máy dự phòng có: Qr = 31 (l/s), Hr = 13,31 (m) 3 Chọn bơm regent của Úc có Qmax = 150 (m /h) H =15 (m) 5.6. Khử trùng bằng clo 5.6.1. Cấu tạo Bao gồm: Bình đựng Clo lỏng Thiết bị định lượng Clo (Clorator chân không) Ejector Đường ống dẩn Clo vào ống dẩn nước sạch Bơm áp lực Thiết kế hệ thống xử lý nước cấp cho Công ty TNHH-CBTP Tân Tân 53
  59. 5.6.2. Nguyên lý hoạt động Hình 9: Cấu tạo Clorator chân không. Dòng nước áp lực từ bơm đi đến, đi qua ejector tạo ra chân không trong Clorator. Nhờ độ chênh áp lực trước và sau van chân không làm cho màng nằm trên rãnh chân không di chuyển , nén lò xo để mở van an toàn ở cửa vào. Khí Clo từ bình chứa đi qua hệ van an toàn và giảm áp lực, lọc qua bộ lọc giữ lại Clo nước còn lại khí Clo, đi vào rãnh chân không, định lượng qua rotamet, đi tiếp vào ống dẩn chân không rồi được hút vào Ejector, theo đường ống dẩn áp lực dẫn vào đường ống dẩn nước sạch từ bể lọc qua bể chứa. Khi Ejector không làm việc, trong Clorator không còn chân không, độ chếnh áp lực bằng không, màng dãn ra, lò xo không bị nén, van an toàn ở cửa vào đóng lại. Toàn hệ thống ngừng làm việc. 5.6.3. Tính toán hệ thống khử trùng a. Tính toán lượng clo  Lượng Clo dùng trong 1 giờ: . = = 0,03 (kg/h) Trong đó: + Q: Công suất trạm, Q = 30 (m3/h); + Lcl: Liều lượng Clo cần thiết đưa vào nước, Lcl = 1 (mg/l) (Theo TCXD – 33: 2006).  Lượng Clo dùng trong một ngày: = 24 x = 0,72 (kg/ngđ)  Lượng clo dùng cho 30 ngày là : = 30 x 0,72 = 21,6 (kg) b. Lưu lượng nước cấp cho trạm Clo Lượng nước tính toán để Clorator làm việc lấy bằng 0,6 m3 cho 1kg Clo ( theo TCVN 33:2006) Thiết kế hệ thống xử lý nước cấp cho Công ty TNHH-CBTP Tân Tân 54
  60. 3 Qt = 0,6 x 0,03 = 0,018 (m /h) = 0,005 (l/s) Đường kính ống nước: 4 Q 4 0,005 10 3 D = t = = 0,0033 m = 3,3 mm  3,14 0,6 Chọn đường kính ống d= 4 mm c. Thiết bị châm clo vào nước Sự hóa hơi Clo cần tiến hành trong các bình, Khi châm Clo vào nước, nâng nhiệt độ bình Clo lên 40oC. Khi ấy, năng suất bốc hơi của một bình là S = 3 (kg/h)  Số lượng bình Clo đồng thời bằng: , N = = = 0,01 Vậy dùng 1 bình Clo sử dụng và 1 dự phòng.  Đường kính ống dẫn Clo: dcl = 1,2 = 0,3 mm Trong đó: + Q: là lưu lựợng giây lớn nhất của Clo lỏng. Lấy bằng 5 lần lưu lượng giây trung bình ( theo TCVN 33: 2006); 0,03 Q = 5 x = 5 x = = 5. = 2,98 x 10-8 (m3/s) 1,4.3600.1000 là lượng Clo dùng trong 1 giờ, = 0,03(kg/h); là trọng lượng thể tích của Clo lỏng lấy bằng 1,4 (tấn/m3). + V là tốc độ trong đường ống lấy bằng 0,8 m/s đối với Clo lỏng. Dự trử Clo trong vòng 1 tháng là 22 kg. Clo lỏng có tỷ trọng riêng là 1,47 (kg/l) nên tổng lượng dung dịch Clo bằng 15 lít. Clo được chứa trong bình chứa có thể tích là 50 lít. d. Yêu cầu nhà trạm. + Diện tích nhà trạm: Diện tích trạm khử trùng lấy theo tiêu chuẩn là: 3m2 cho một Clorator; 4m2 cho một cân bàn. Trạm có 1 Clorator làm việc và 1 Clorator dự trữ. Vậy tổng diện tích của trạm là : F = 3 x 2 + 4 x 1 = 10 m2 + Trạm Clo xây cuối hướng gió. Thiết kế hệ thống xử lý nước cấp cho Công ty TNHH-CBTP Tân Tân 55
  61. + Trạm được xây dựng 2 gian riêng biệt: 1 gian đựng Clorator, 1 gian đặt bình clo lỏng, các gian có cửa thoát dự phòng riêng. + Trạm được xây cách ly với xung quanh bằng các cửa kín, có hệ thống thông gió thường xuyên bằng quạt với tần suất bằng 12 lần tuần hoàn gió. Không khí được hút ở điểm thấp. + Trong trạm có giàn phun nước áp lực cao, có bể chứa dung dịch trung hoà Clo, khi có sự cố dung tích bình đủ để trung hòa. 5.7. Bể chứa nước sạch 5.7.1. Chức năng Điều hòa lưu lượng giữa trạm bơm cấp 1 và trạm bơm cấp 2, nó còn có nhiệm vụ dự trữ lượng nước chữa cháy,nước dự trử khi xãy ra sự cố, nước xả cặn bể lắng, nước rửa bể lọc và nước dùng cho nhu cầu khác của nhà máy. Tại bể xãy ra quá trình tiếp xúc giữa nước cấp với dung dịch Clo (40 phút) để loại bỏ những vi trùng còn lại trước khi cấp nước. Bảng 14: Bể chứa nước sạch Giờ trong Bơm cấp 1 Bơm cấp 2 Vào bể Ra bể Tích luỹ ngày % % % % % 0_1 4,16 2,75 1,41 0 5,64 1_2 4,16 2,75 1,41 0 7,05 2_3 4,16 2,75 1,41 0 8,46 3_4 4,16 2,75 1,41 0 9,87 4_5 4,16 2,75 1,41 0 11,28 5_6 4,17 2,75 1,42 0 12,7 6_7 4,17 5,01 0 0,84 11,86 7_8 4,17 5,01 0 0,84 11,02 8_9 4,17 5,01 0 0,84 10,18 9_10 4,17 5,01 0 0,84 9,34 Thiết kế hệ thống xử lý nước cấp cho Công ty TNHH-CBTP Tân Tân 56
  62. 10_11 4,17 5,01 0 0,84 8,5 11_12 4,17 5,01 0 0,84 7,66 12_13 4,17 5,02 0 0,85 6,81 13_14 4,17 5,02 0 0,85 5,96 14_15 4,17 5,01 0 0,84 5,12 15_16 4,17 5,01 0 0,84 4,28 16_17 4,17 5,01 0 0,84 3,44 17_18 4,17 5,09 0 0,92 2,52 18_19 4,17 5,01 0 0,84 1,68 19_20 4,17 5,01 0 0,84 0,84 20_21 4,17 5,01 0 0,84 0 21_22 4,16 2,75 1,41 0 1,41 22_23 4,16 2,75 1,41 0 2,82 23_24 4,16 2,75 1,41 0 4,23 100 100 5.7.2. Tính toán a. Dung tích điều hoà tối thiểu của bể chứa 30.40 3 Wdhtt = Q x tClo = 20 (m ) 60 Trong đó: + Q: là lưu lượng tính toán, Q = 30 (m3/h); + tClo: là thời gian nước tiếp xúc với Clo chọn bằng, tClo = 40 (phút). b. Dung tích bể chứa 3 Wbc = Wđh + Wcc + Wvs = 100 + 270 + 50 = 420 (m ) Trong đó: Thiết kế hệ thống xử lý nước cấp cho Công ty TNHH-CBTP Tân Tân 57
  63. + Wđh: dung tích điều hòa của bể chứa, xác định theo bảng dung tích điều hòa của bể chứa; max 3 3 Wđh = 12,70% x Qngđ = 12,7% x 720 = 91,44 (m ) lấy gần bằng 100 m + Wcc: dung tích dữ trữ nước chữa cháy. Theo TCVN 2262:1995 quy định lượng nước chữa cháy trong các công trình công nghiệp lấy bằng 25 l/s để dập tắt 1 đám cháy trong vòng 3 giờ; 1.25.3.3600 3 Wcc = = 270 (m ) 1000 3 + Wvs: dung tích dữ trử cho vệ sinh trạm xử lý lấy bằng 50 m . c. Kích thước của bể chứa - Bể chứa được thiết kế nửa nổi, nửa chìm; - Chiều cao chứa nước 3m; - Chiều cao bảo vệ bể chứa lấy bằng 0,5 m; - Tổng chiều cao bể chứa là 3,5 m; - Kích thước bể chứa: D x R x H = 14m x 10m x 3,5m - Xây dựng 2 bể chứa; - Kích thước mổi bể d x r x h = 10m x 7m x 3,5m. d. Tính toán các thiết bị trong bể chứa.  Ống dẫn nước sạch vào bể: Nước đã lọc sau khi cho hóa chất để khủ trùng được đưa dẫn vào bể chứa nước sạch. Trên đường ống dẫn vào bể bố trí các van đóng mở. Ống dẫn nước vào bể có côn mở rộng hướng lên trên mặt nước, bằng cao độ mực nước thiết kế vào bể, cần phải làm vậy để đảm bảo độ chênh áp giữa mực nước vào bể lọc và bể chứa được ổn định, đảm bảo cho bể lọc làm việc ổn định, đảm bảo chất lượng nước. Đường kính ống dẫn vào bể chứa: . D = = 0,105 m . . Trong đó: + Q: lưu lương tính toán, Q = 30 (m3/h); + v: vận tốc nước chảy trong ống, chọn v = 1 (m/s).  Chọn ống dẫn nước vào bể chứa bằng nhựa có đường kính D = 110 (mm).  Kiểm tra lại : v = 0,88 (m/s)  Ống hút của máy bơm: Được đặt trong ngăn thu nước.  Ống xả tràn: Thiết kế hệ thống xử lý nước cấp cho Công ty TNHH-CBTP Tân Tân 58
  64. Ống xả tràn có cao độ cao hơn mực nước thiết kế trong bể là 0,1m. Miệng ống tràn có dạng hình côn. Đường kính miệng 0,5m. Đường kính ống tràn bằng đường kính ống đưa nước vào bể chứa bằng 50mm. Ống tràn được nối với xiphon để tạo ra một tấm chắn nước không cho côn trùng xâm nhập vào bể làm ảnh hưởng đến chất lượng nước. Ngoài miệng ống tràn có bố trí thêm cửa nắp bằng thép có bản lề để đề phòng động vật chui vào.  Ống xả cặn: Khi bể chứa hoạt động ống xả cặn được đóng chặt, khi thau rửa bể chứa thì van xả vặn mới được mở ra từ ngăn thu cặn trong quá trình thau rửa được đưa ra ngoài bằng bơm hút vì cao độ ngăn thu cặn thấp hơn mặt đất.  Ống thông hơi: Làm nhiệm vụ thông hơi khí Clo cho bể. Bố trí 2 hàng ống thông hơi, mỗi hàng gồm 4 ống dọc theo chiều dài của bể chứa. Đường kính ống là 0,05m. Đầu ống thông hơi có chụp dạng hình nón ngăn không cho nước mưa rơi vào bể chứa. Chiều cao ống thông hơi là 0,7m. Đầu ống thông hơi còn có lưới để ngăn côn trùng chui vào bể chứa. Thiết kế hệ thống xử lý nước cấp cho Công ty TNHH-CBTP Tân Tân 59
  65. CHƯƠNG 6. TÍNH TỔN THẤT ÁP LỰC 6.1. Tổn thất cột áp từ thùng quạt gió đến bể trộn Bảng 15: Tổn thất cột áp khi dòng nước chảy từ thùng quạt gió đến bể trộn STT Công thức Vận tốc  Tổn thất Ghi chú tính (m/s) (m) 1 Miệng vào  1,31 0,5 0,044  dhc = mép sắc ống . 2 Van bướm  1,31 0,7 0,061  dhc = van bướm . 3 Co  1,31 0,14 0,012  dhc = cong dần . 900 4 Co  1,31 0,14 0,012  dhc = cong dần . 900 5 Bể trộn - - - 0,5 TCVN 33:2006 Tổng tổn thất (hc1) 0,63 6.2. Tổn thất cột áp từ bể trộn đến bể lắng Bảng 16: Tổn thất cột áp khi dòng nước chảy từ bể trộn đến bể lắng STT Công thức Vận tốc  Tổn thất Ghi chú tính (m/s) (m) 1 Miệng vào  0,88 0,5 0,02  dhc = mép sắc ống . 2 Van bướm  0,88 0,7 0,028  dhc = van bướm . 3 Co  0,88 0,14 0,006  dhc = cong dần . 900 Thiết kế hệ thống xử lý nước cấp cho Công ty TNHH-CBTP Tân Tân 60
  66. 4 Co  0,88 0,14 0,006  dhc = cong dần . 900 2 5 Vòi phun 0,06.Vtt 2,28 - 0,31 Tổn thất vòi phun Tổng tổn thất (hc2) 0,37 6.3. Tổn thất cột áp từ bể lắng đến bể lọc Bảng 17: Tổn thất cột áp khi dòng nước chảy từ bể lắng đến bể lọc STT Công thức Vận tốc  Tổn thất Ghi chú tính (m/s) (m) 1 Bể phản - - - 0,5 TCVN ứng xoáy 33:2006 hình trụ 2 Bể lắng - - - 0,5 TCVN 33:2006 3 Van bướm  0,88 0,7 0,028  dhc = van . bướm 4 Van bướm  0,88 0,7 0,028  dhc = van . bướm 5 Co  0,88 0,14 0,006  dhc = cong dần . 900 Tổng tổn thất (hc3) 1,062 Thiết kế hệ thống xử lý nước cấp cho Công ty TNHH-CBTP Tân Tân 61
  67. 6.4. Tổn thất cột áp từ bể lọc sang bể chứa Bảng 18: Tổn thất cột áp khi dòng nước chảy từ bể lọc đến bể chứa STT Công thức Vận tốc  Tổn thất Ghi chú tính (m/s) (m) 1 Bể lọc - - - 3 TCVN 33:2006 2 Van bướm  0,8 8 0,7 0,028  dhc = van . bướm 3 Van bướm  0,88 0,7 0,028  dhc = van . bướm 4 Co  0,88 0,14 0,006  dhc = cong dần . 900 5 Co  0,88 0,14 0,006  dhc = cong dần . 900 6 Co  0,88 0,14 0,006  dhc = cong dần . 900 Tổng tổn thất (hc4) 3,08 6.5. Tổng tổn thất cột áp của hệ thống xử lý nước TT hc1 + hc2 + hc3 + hc4 = 5,14 (m) Thiết kế hệ thống xử lý nước cấp cho Công ty TNHH-CBTP Tân Tân 62
  68. CHƯƠNG 7. KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 7.1. Kết luận Xu thế hội nhập và phát triển kinh tế và tương lai triển vọng của công ty Tân Tân cho thấy nhu cầu dùng nước sẽ ngày một lớn. Thực tế cho thấy việc sử dụng nguồn nước cấp nhà máy xử lý nước cấp Dĩ An chỉ đáp ứng nhu cầu dùng nước trong tương lai gần, mặt khác không đảm bảo về mặt chất lượng. Đồ án thiết kế hệ thống xử lý nước cấp với đề tài “ Thiết kế trạm xử lý nước cấp cho công ty TNHH- CBTP Tân Tân”, đây là đề tài thực tế với mong muốn đưa ra một phương án thiết kế khả thi, có cơ sở khoa học. 7.2. Kiến nghị Ban lãnh đạo công ty có thể tham khảo, triển khai áp dụng dựa trên các số liệu tính toán trong đề tài. Do đây là lần đầu thực hiện đồ án xử lý nước cấp nên không tránh khỏi nhiều thiếu sót và hạn chế. Kính mong được sự chỉ bảo từ phía giảng viên. Thiết kế hệ thống xử lý nước cấp cho Công ty TNHH-CBTP Tân Tân 63
  69. TÀI LIỆU THAM KHẢO 1. Trịnh Xuân Lai, 2004. Xử lý nước cấp cho sinh hoạt và công nghiệp. Hà Nội: Nhà xuất bản xây dựng. 2. Nguyễn Hữu Thủy, 2000. Xử lý nước cấp sinh hoạt và công nghiệp. Hà Nội: Nhà xuất bản khoa học và kỹ thuật. 3. Nguyễn Lan Phương. Bài giảng xử lý nước cấp. 4. Nguyễn Ngọc Dung, 2010. Xử lý nước cấp. 5. Đặng Viết Hùng. Bài giảng xử lý nước cấp. 6. TCXD 33 – 2006. Tiêu chuẩn thiết kế: mạng lưới đường ống, công trình xử lý nước cấp. Thiết kế hệ thống xử lý nước cấp cho Công ty TNHH-CBTP Tân Tân 64