Chương 1: TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG 1.1 Giới thiệu về nhà máy 1.1 Một số thông tin cơ bản về nhà máy Lượng nước sinh hoạt cần xử lý: 120.000 m3 /ngày Lưu lượng trung bình mỗi giờ: 5.000 m3 /h Lưu lượng lớn nhất trong 1 giờ: 5.273 m3 /h Diện tích của nhà máy: 5. Khoảng cách giữa lối đi lại là 1,5m. Năng lượng điện cung cấp cho nhà máy được lấy từ hệ thống lưới điện quốc gia thông qua trạm biến áp trung gian cách nhà máy 3 km. Về phụ tải điện của nhà máy thì phân bố tương đối tập trung, đa số các phụ tải điện là các động cơ điện, có cấp điện áp chủ yếu là 0,4 kV và bao gồm hệ thống chiếu sáng sử dụng điện 220 V.
Thời gian sử dụng công suất cực đại của nhà máy: Tmax = 5000h 1.2 Quy trình công nghệ 1.1 Bản vẽ quy trình công nghệ Hình 1. 1:Bản vẽ quy trình công nghệ 12 Thiết kế hệ thống điều khiển và cung cấp điện cho nhà máy sản xuất nước sinh hoạt 1.2 Thuyết minh quy trình công nghệ Tại cửa sông, nước sông được dẫn vào 2 hầm thu nước, thông qua các ống dẫn đặt dưới mực nước sông khoảng 4m. Tại các miệng thu nước có đặt song chắn rác để giữ rác lớn. Tại ngõ vào hầm có đặt 3 máy lược rác tự động để thu gom rác nhỏ.
Nước sông được bơm truyền tải về Nhà máy qua đường ống dài. Công suất truyền tải nước sông trung bình khoảng từ 4. Tại Nhà máy, nước sông được đổ vào hồ sơ lắng, do hệ thống sông cầu đỏ lẫn rất nhiều cát mịn, nước sau khi được lắng cát sẽ được dẫn vào ống và được bơm qua bể trộn bằng trạm bơm cấp 1. Ở trạm bơm cấp 1 sẽ có 4 máy bơm hoạt động với tần suất 3 chạy 1 nghỉ.
Tại bể trộn nước được bơm PAC từ khu vực nhà hóa chất, và được khuấy nhẹ để tăng cường phản ứng tạo bọt. Mỗi bể phản ứng với 8 máy khuấy với công suất 30KW mỗi máy được phân bố đều theo chiều dài từng bể, mỗi bể phản ứng chia ra 2 buồng thông với nhau bởi các vách ngăn hở. Nước sẽ được đưa đến bể phản ứng, để các bọt bẩn kết tinh nhiều nhất có thể và chảy vào 2 máng xối, dẫn xuống vể lắng. Tiếp đến nước đi qua bể phân phối nước trung gian để phân phối nước đều cho 4 bể lắng lớp mỏng (lamen), thu nước bề mặt qua ống đục lỗ.
Cứ định kỳ 5-6 tháng, ta sẽ xả bùn và vệ sinh bể 1 lần, sử dụng phương pháp xả bùn kiểu thủy lực, tức là dùng vòi phun nước với vận tốc lớn, phun vào từng miếng kim loại để tẩy bùn. Ở bể lắng này, nước sẽ dân lên và chảy ngang về 2 phía, mỗi phía có 1 máng tập trung dẫn nước tới bể lọc nhanh. Bể lọc nhanh được trang bị van tuyến tính để điều khiển vận tốc nước chảy qua, dễ dàng trong việc rửa bể. Bể lọc nhanh trọng lực được phân làm 2 dãy, nằm dọc 2 bên, mỗi dãy 6 bể, máng phân phối và máng thu rửa lọc chung… Bể lọc có chụp lọc thu nước ở đáy bể, phía trên là lớp đan đỡ vật liệu lọc, đan có lỗ gắn chụm lọc nhựa hình xương cá.
Lớp vật liệu lọc được sắp xếp thành 2 lớp: lớp sỏi dày khoảng 150 mm nằm bên dưới và lớp cát dày khoảng 950 mm nằm bên trên. Sau thời gian lọc trung bình thì bể lọc bị nghẽn, tổn thất áp lực tại vật liệu lọc đạt 1,5 m thì hệ thống lọc sẽ báo nghẹt và phát tín hiệu yêu cầu rửa bể. Công việc rửa bể lọc trải qua 3 công đoạn: rửa gió, rửa gió kết hợp với rửa nước và cuối cùng là rửa nước với tổng thời gian rửa lọc khoảng 21 phút và lượng nước rửa là 450 m3 /bể. Từ bể lọc, nước được thu vào một mương chung dẫn đến bể chứa nước.
Tại đây có đường ống châm các dung dịch: Clor để khử trùng, Fluor để chống sâu răng, vôi để ổn định hóa nước (nâng nồng độ PH), đảm bảo tiêu chuẩn nước sinh hoạt. Sau đó, nước được chuyển về 2 bể chứa nước sạch với tổng thể tích chứa là 40.000 m 3 (2 bể mỗi bể có dung tích 20. Nước từ bể chứa nước sạch được dẫn qua trạm bơm số 2 bằng 1 mương ngầm, Trong mương có đồng hồ đo lưu lượng nước, có 1 máy thổi khí để tăng nồng độ oxi, và châm clo 13 Thiết kế hệ thống điều khiển và cung cấp điện cho nhà máy sản xuất nước sinh hoạt thêm 1 lần nữa để nước phù hợp với tiêu chuẩn mà bộ y tế yêu cầu. Trên các đường ống dẫn của trạm bơm số 2, có gắn 6 máy bơm ly tâm trục ngang 2 cửa hút với công suất 420kW, lưu lượng Q=2400m3/h, cột áp 52m.
Cách thức bơm hoạt động: 5 chạy 1 dự phòng.3 Các công trình chính trong hệ thống xử lí nước a) Trạm bơm cấp 1 Trạm bơm cấp 1 được đặt ở gần nguồn nước, nhiệm vụ của trạm cấp 1 là đưa nước thô từ nguồn về để nhà máy xử lí. Trạm bơm gồm: Ống dẫn nước từ nguồn, bể chứa nước tạm thời, song chắn rác, máy thổi khí oxi. Trạm bơm với 4 bơm ly tâm trục ngang 2 của hút với công suất 185kW, lưu lượng Q=2650m3/h, cột áp 19m, tốc độ quay n=1500rpm. 2:Hệ thống máy bơm của trạm bơm cấp 1 Nước được đẩy từ nguồn vào bể tạm thời, tại đây có sục oxi để tăng nồng độ oxi trong nước, sau đó nước được bơm về nhà máy thông qua các đường ống.
b) Hồ sơ lắng Hồ sơ lắng có nhiệm vụ trữ nước đổ từ sống và sơ lắng 1 cát có trong nước để tạo điều kiện dễ dàng cho các quá trình sau. Ngoài ra còn có nhiệm vụ làm tốc độ chảy của nước khi về 14 Thiết kế hệ thống điều khiển và cung cấp điện cho nhà máy sản xuất nước sinh hoạt nhà máy để bảo vệ cho các công trình phía sau và đảm bảo cho nước được phân phối tự động vào các bể sơ cấp khác. Tại bể tiếp nhận có máy thổi khí để sục khí oxi nhằm tăng nồng độ oxi trong nước. 3: Bể tiếp nhận c) Bể trộn Từ bể tiếp nhận, nước được dẫn từ đường ống ngầm qua bể trộn, trên các đường ống có đồng hồ đo lưu lượng.
Nước sẽ được châm với PAC trong đường ống theo tỷ lệ lưu lượng đo được, sau đó đổ vào 2 bể trộn. Bể trộn với các động cơ khuấy sẽ khuấy đều, làm cho các phân tử hóa chất phân bố đều trong nước, tạo điều kiện tiếp xúc tốt giữa các phân tử hóa chất với các phân tử hữu cơ có trong nước. Có 2 bể trộn cơ khí trong hệ thống. 15 Thiết kế hệ thống điều khiển và cung cấp điện cho nhà máy sản xuất nước sinh hoạt Hình 1.4: Ống châm PAC Hình 1.5: Bể trộn hóa chất PAC d) Bể phản ứng 16 Thiết kế hệ thống điều khiển và cung cấp điện cho nhà máy sản xuất nước sinh hoạt Nước từ bể trộn sơ cấp sẽ được đổ về bể phản ứng.
Tại đây, bể sẽ tạo điều kiện thuận lợi nhất để quá trình keo tụ hoàn thành, để các chất lơ lửng trong nước tạo thành những bông. Có 4 bể đặt 4 góc và 8 máy khuấy tạo bông, với mục đích khuấy nhẹ để tăng tốc độ phản ứng và đồng thời mở thúc đẩy tiếp xúc của phân tử nước với PAC. Mỗi ngăn của bể có gắn van cổng tháo nước.6: Bể phản ứng e) Bể lắng lamen Chức năng: loại bỏ các bông cặn và giảm độ đục của nước nhờ khả năng lắng dưới tác động của trọng lực. Với các bản vách ngăn nghiêng 1 góc 450-600 so với mặt ngang và đặt song song với nhau, sau khi nước được đưa vào bể các miếng này sẽ cản các bông lớn lại là để chúng lắng xuống ngăn chứa bùn phía dưới.
Sau đó nước sẽ tiếp tục di chuyển lên phía trên theo đường đặt các bản vách mỏng. Trong quá trình di chuyển qua tấm vách, các cặn lắng sẽ va chạm với nhau, bám vào bề mặt các vách. Khi các bông cặn có khối lượng đủ lớn sẽ thắng được động lực của dòng nước thì bông cặn sẽ rơi xuống vùng lắng. Sẽ có 4 bể lắng lanmen, cặn sẽ chìm xuống bể chứa bùn phía dưới còn nước sẽ dâng lên là chạy vào 2 kênh ở hai bên để dẫn qua bể tiếp theo.
17 Thiết kế hệ thống điều khiển và cung cấp điện cho nhà máy sản xuất nước sinh hoạt Hiệu quả của bể lắng lớp mỏng rất cao. Vì vậy kích thước bể lắng lớp mỏng nhỏ hơn bể lắng ngang 5,26 lần, tiết kiệm diện tích đất xây dựng và khối lượng xây dựng công trình.7: Bể lắng lớp mỏng (lamen) Tuy có hiệu quả lắng cao, bể lắng lớp mỏng có nhược điểm là độ bền các khối ống hình trụ, bản vách nghiên bị cong vênh và xô lệch dần theo thời gian. Việc xả rửa cặn lắng từ các ống lắng hình trụ nghiêng còn chưa được nghiên cứu kỹ, các chỉ số quản lý chưa được công bố nhiều, do đó cần phải tiếp tục nghiên cứu để hoàn thiện loại bể lắng này. Hiện tại, bể sẽ định kì rửa các miếng chắn bằng vòi nước và xả bùn theo kiểu thủy lực.
f) Rửa bể lắng Khi hàm lượng cặn dao động từ 2-2,5 m tiến hành rửa bể lắng. Nếu xả lắng không kịp thời sẽ làm giảm khả năng lắng của bể. Mặt khác cặn chứa chất hữu cơ, khi lên men tạo bọt khí làm đục bể lắng. Từ 5-6 tháng các bể lắng sẽ được luân phiên rửa một lần bằng các ống xịt nước có áp lực cố định để thổi sạch bùn ra các ống xả.
Trong thời gian rửa 1 bể thì các bể còn lại hoạt động tăng cường để đảm bảo công suất nhà máy. Thời gian rửa mỗi bể lắng từ 4 đến 5 ngày. Nước rửa bể lắng là nước thô, sau khi rửa bể lắng nước rửa sẽ được thu theo đường ống dẫn vào 2 bể lắng bùn để tách bùn, sau đó bùn được vận chuyển cho các đơn vị có chức năng xử lí. 18 Thiết kế hệ thống điều khiển và cung cấp điện cho nhà máy sản xuất nước sinh hoạt g) Bể lọc nhanh Dòng ra của các bể lắng hòa chung vào 1 kênh dẫn để phân phối nước đều cho các bể lọc, lọc sạch các cặn bẩn chưa lắng được.
Bể lọc nhanh để giúp loại bỏ cặn nhỏ không lắng được trong bể lắng nhưng có khả năng dính trên bề mặt hạt lọc.