4 - nội dung

MỞ ĐẦU

1. ĐẶT VẤN ĐỀ

Trong thời đại công nghiệp hóa - hiện đại hóa, nền kinh tế đất nước đang phát triển nhanh chóng về mọi mặt. Các nhà doanh nghiệp ra sức đầu tư và mở rộng thị trường trên trường quốc tế. Mô hình xây dựng các khu công nghiệp, khu chế xuất đã khẳng định được tính ưu việt của nền kinh tế năng động, giúp cho khoa học - kỹ thuật phát triển, tạo ra nhiều sản phẩm cho xã hội và giải quyết được nhiều công ăn việc làm. Chính vì vậy, cuộc sống của người dân ngày càng được nâng cao và việc đầu tư cơ sở hạ tầng cũng càng được chú trọng để tạo nền tảng vững chắc đưa đất nước phát triển một cách toàn diện.

Một trong những mảng vô cùng quan trọng của cơ sở hạ tầng là làm sao để bảo vệ được nguồn tài nguyên nước, cấp nước sạch cho mọi người và xử lý nguồn nước thải đạt hiệu quả nhất. Vì thế, hệ thống cấp – thoát nước cần được quan tâm và đầu tư xây dựng đúng mức để có thể đáp ứng nhu cầu dùng nước cũng như thoát nước của người dân trong hiện tại và tương lai.

Thành phố Ninh Bình là một thành phố trực thuộc tỉnh Ninh Bình, mới được thành lập trên cơ sở mở rộng và nâng cấp thị xã Ninh Bình với diện tích tự nhiên 4836,49 ha nhưng có vị trí thuận lợi, là cửa ngõ phía Nam của vùng kinh tế đồng bằng Bắc Bộ.

Thành phố Ninh Bình đang phát triển rất nhanh về công nghiệp, dịch vụ, du lịch, vận chuyển hàng hải… trong những năm gần đây làm cho đời sống của nhân dân được cải thiện rất nhiều và nhu cầu dùng nước của người dân cũng tăng lên nhanh chóng. Trong khi đó, hệ thống cấp nước của thành phố hiện nay không đáp ứng đủ yêu cầu trên. Vì vậy, để xây dựng đô thị hoàn chỉnh hơn, đảm bảo cung cấp đầy đủ nước sạch đến từng hộ dân, thành phố cần thiết phải xây dựng ngay thêm một nhà máy nước để đáp ứng nhu cầu phát triển trên.

2. MỤC TIÊU ĐỀ TÀI

Việc xây dựng mới hệ thống cấp nước nhằm đảm bảo cung cấp nước sạch cho nhu cầu dùng nước đến năm 2020 của thành phố, góp phần bảo vệ sức khỏe người dân, phát triển kinh tế xã hội của thành phố.

1

3. PHẠM VI NGHIÊN CỨU

Tính toán thiết kế, xây dựng mới trạm xử lý nước cấp tại huyện Hoa Lư, tỉnh Ninh Bình với công suất 15000 m3/ngđ gồm: công trình thu, trạm bơm cấp I, ống chuyển tải nước thô và các công trình đơn vị trong trạm xử lý.

4. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

Phương pháp điều tra, thu thập số liệu: Khảo sát, đánh giá hiện trạng thực tế của khu vực, thu thập số liệu liên quan đến nguồn cấp và các chỉ tiêu lý, hóa, sinh phục vụ cho việc thiết kế.

Phương pháp tham khảo, tổng hợp tài liệu: Tham khảo các giáo trình xử lý nước cấp và các thông tin liên quan từ các nguồn khác (giáo viên hướng dẫn, internet). Sau đó tiến hành tổng hợp lại các số liệu cần thiết.

Phương pháp phân tích và xử lý số liệu: Lập bảng thống kê lại các số liệu đã thu thập được, phân tích - xử lý các số liệu đó để tìm ra phương án xử lý nước cấp hợp lý. Phân tích và xử lý số liệu dựa trên các tiêu chuẩn hay các quy định về chất lượng nước mặt.

Phương pháp so sánh: So sánh ưu - nhược điểm và phạm vi ứng dụng của các phương án với nhau để chọn ra công nghệ xử lý tối ưu, cho kết quả xử lý tốt nhất mà vẫn đáp ứng được yêu cầu về kinh tế. Sau đó tiến hành tính toán theo phương án đã chọn.

Phương pháp bản đồ: Căn cứ vào bản đồ địa hình khu vực xây dựng trạm xử lý để có thể chọn các công trình phù hợp với diện tích xây dựng cho phép mà vẫn đáp ứng được yêu cầu xử lý, đồng thời giúp cho việc bố trí các công trình trong dây chuyền một các hợp lý.

Phương pháp đồ họa: Việc thực hiện các bản vẽ nhằm giúp cho những người thi công, vận hành có thể hình dung một cách dễ dàng và nhanh chóng hình dáng, cao trình, vị trí, trình tự hoạt động của các công trình trong công nghệ và thuận lợi cho việc bảo dưỡng.

5. NỘI DUNG NGHIÊN CỨU

a) Điều tra thu thập các tài liệu:

Điều kiện tự nhiên – kinh tế xã hội.

Phương hướng phát triển của thành phố.

Trữ lượng và chất lượng các nguồn nước trong khu vực.

2

b) Nghiên cứu lựa chọn nguồn nước và công nghệ xử lý.

c) Tính toán thiết kế trạm xử lý theo phương án đã chọn.

d) Thực hiện bản vẽ:

Bản vẽ mặt bằng tổng thể trạm xử lý nước cấp.

Bản vẽ sơ đồ công nghệ.

Bản vẽ chi tiết công trình đơn vị trong công nghệ xử lý nước cấp.

e) Khái toán kinh tế.

6. KẾ HOẠCH NGHIÊN CỨU

Luận văn được thực hiện trong vòng 3 tháng và được phân bố như sau:

Tuần 1, 2: Hoàn chỉnh đề cương chi tiết.

Tuần 3: Tính toán công trình thu, trạm bơm cấp I.

Tuần 4: Tính toán thiết bị pha chế, dự trữ và định lượng phèn, vôi, tính toán bể trộn cơ khí.

Tuần 5: Tính toán bể phản ứng, bể lắng lamen, bể lọc.

Tuần 6: Tính toán bể chứa và cao trình trạm xử lý.

Tuần 7, 8, 9, 10: Thực hiện bản vẽ.

Tuần 11: Khái toán kinh tế.

Tuần 12: Kiểm tra và hoàn thiện luận văn.

3

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ THÀNH PHỐ NINH BÌNH

1.1. ĐIỀU KIỆN TỰ NHIÊN

1.1.1. Vị trí địa lý

Thành phố Ninh Bình nằm ở trung tâm tỉnh Ninh Bình, cách Hà Nội 93km theo quốc lộ 1A, là trung tâm kinh tế, chính trị, văn hóa của tỉnh Ninh Bình.

Phía Bắc: Giáp huyện Hoa Lư.

Phía Tây: Giáp thị xã Tam Điệp.

Phía Nam: Giáp huyện Yên Mô.

Phía Đông: Giáp huyện Ý Yên, tỉnh Nam Định.

1.1.2. Ranh giới hành chính

Có vị trí cực kỳ thuận lợi khi cùng với Hà Nội, Hải Phòng là 3 điểm nút của tam giác đều tạo bởi các tuyến giao thông trọng yếu bậc nhất miền Bắc gồm tuyến quốc lộ 5, quốc lộ 10, quốc lộ 1. Ở quy mô nhỏ hơn cũng hình thành tam giác giao thông với thành phố Ninh Bình, Nam Định và Phủ Lý mà khoảng cách giữa hai nút bất kỳ là 30km.

4

Hình 2.1: Bản đồ thành phố Ninh Bình

Ngoài ra, thành phố còn nằm trên Quốc lộ 1A, quốc lộ 10, đường sắt xuyên Việt, sông Vân, sông Đáy chạy qua tạo thành mạng lưới giao thông thủy, bộ thông suốt Bắc, Nam; cùng với những tiềm năng về du lịch, dịch vụ, thương mại, thành phố đã và đang sở hữu những tiềm lực quan trọng để phát triển kinh tế- xã hội.

Về giao thông thủy, thành phố nằm bên hai sông lớn là sông Vân và sông Đáy, có hai cảng sông là cảng Ninh Bình và cảng Ninh Phúc trong đó cảng Ninh Phúc là cảng sông cấp 1, cảng Ninh Bình là cảng sông cấp 2 đều nằm trong danh sách cảng sông được ưu tiên đầu tư xây dựng.

Phía Đông Bắc (phần Đông quốc lộ 1A và Bắc sông Vân): chủ yếu là các khu trung tâm chính trị, kinh tế, văn hóa, thể thao của thành phố và của tỉnh. Đây cũng là khu đô thị hóa đầu tiên của thành phố.

1.1.3. Địa hình

Địa hình thành phố Ninh Bình tương đối bằng phẳng, là vùng đồng bằng có núi. Đất thành phố là đất phù sa cổ, có tầng phèn tiềm tàng ở độ sâu.

1.1.4. Khí hậu

Thời tiết không có biến động đặc biệt của khí hậu nhiệt đới gió mùa. Mùa hè nóng chịu ảnh hưởng của gió mùa Tây Nam từ tháng 5 đến tháng 11. Mùa đông chịu ảnh hưởng của gió mùa Đông Bắc từ tháng 12 đến tháng 4 năm sau. Tuy vậy, thành phố vẫn là nơi có khí hậu tương đối ôn hòa hơn so với các địa phương khác trong tỉnh.

1.1.5. Thủy văn

Thành phố Ninh Bình có hệ thống sông ngòi khá dày đặc chảy qua, đặc biệt là sông Đáy, sông Vạc và sông Vân.

Sông Đáy là một con sông miền Bắc Việt Nam rút nước từ sông Hồng ra vịnh Bắc Bộ. Có các thông số thủy văn cơ bản như sau:

Mực nước cao nhất: -1,5m.

Mực nước thấp nhất: -3,7m.

Mực nước trung bình: -1,1m.

Lưu lượng bình quân khoảng: 350m3/s.

5

http://vi.wikipedia.org/wiki/S%C3%B4ng_V%C3%A2n


http://vi.wikipedia.org/wiki/C%E1%BA%A3ng_Ninh_Ph%C3%BAc

http://vi.wikipedia.org/wiki/Ninh_B%C3%ACnh

http://vi.wikipedia.org/wiki/S%C3%B4ng_%C4%90%C3%A1y

Một số phân lưu của sông Hoàng Long như sông Chanh, sông Luồn, sông Vo hợp lưu tại địa phận huyện Hoa Lư chảy qua ranh giới giữa hai huyện Yên Mô và Yên Khánh, chảy qua huyện Kim Sơn rồi chảy vào sông Đáy.

Sông Vân chảy từ Thị xã Tam Điệp qua huyện Hoa Lư và hợp lưu với sông Đáy tại trung tâm thành phố Ninh Bình.

1.1.6. Địa chất

Qua khảo sát thực địa cho thấy đất nền trong khu vực là đất lúa nên có nền địa chất yếu và phải san lấp nhiều.

1.2. ĐIỀU KIỆN KINH TẾ - XÃ HỘI

1.2.1. Kinh tế

Từ nhiều năm nay, thành phố luôn là đơn vị dẫn đầu trong lĩnh vực xuất khẩu. 7 tháng đầu năm, giá trị xuất khẩu đạt trên 4.977 nghìn USD, tăng 11% so với cùng kỳ năm trước. Tập trung chủ yếu ở hàng quần áo may sẵn và hàng thêu ren.

Tốc độ tăng trưởng kinh tế đạt 17,2%; tổng thu ngân sách trên địa bàn đạt 141% dự toán tỉnh giao. Kinh tế tập thể tăng 8,3%, doanh nghiệp ngoài quốc doanh tăng 26,4%, kinh tế cá thể tăng 13,1%.

Những tháng đầu năm 2008, tuy phải đối mặt với tình hình lạm phát tăng cao, nhưng thành phố vẫn duy trì được nhịp độ tăng trưởng khá trên các lĩnh vực sản xuất nông nghiệp, công nghiệp, tiểu thủ công nghiệp và dịch vụ.

1.2.2. Dân số

Thành phố có 14 đơn vị hành chính trực thuộc gồm các phường: Vân Giang, Thanh Bình, Phúc Thành, Đông Thành, Tân Thành, Nam Bình, Bích Đào, Nam Thành, Ninh Phong, Ninh Khánh và các xã: Ninh Nhất, Ninh Tiến, Ninh Sơn, Ninh Phúc.

Hiện tại, thành phố Ninh Bình có 105.517 người. Tính đến năm 2020 sau khi sát nhập với huyện Hoa Lư trở thành Thành phố Hoa Lư dự kiến tổng số dân của thành phố là 150.000 người.

Trong những năm trở lại đây nhất là sau khi tái lập tỉnh; được mở rộng với diện tích 48,3km2, 14 đơn vị hành chính cấp xã, thành phố đã phát triển mạnh

6

mẽ và nhanh chóng trở thành trung tâm thương mại, dịch vụ của cả tỉnh và các tỉnh lân cận.

1.2.3. Nông nghiệp

Trong điều kiện đất trồng trọt thu hẹp do thực hiện nhiều dự án đầu tư phát triển công nghiệp, dịch vụ nhưng huyện vẫn xác định nông nghiệp là một trong ba lĩnh vực kinh tế mũi nhọn.

Thành phố Ninh Bình có 4 con sông chảy qua: sông Đáy, sông Vân, sông Vạc, sông Chanh nên việc tưới tiêu nước rất thuận lợi. Các dòng sông này cũng góp phần điều hoà sinh thái và cảnh quan môi trường cho thành phố.

Thành phố cũng phát triển mạnh nghề thủ công truyền thống ở các xã ven đô như: mỹ nghệ cói, đá, v.v... Phía Nam (phần Đông quốc lộ 1A và Nam sông Vân) chiếm diện tích lớn là đất nông nghiệp với nghề trồng hoa và lương thực.

Vụ đông xuân 2007 - 2008, mặc dù thời tiết không thuận lợi nhưng vẫn đạt năng suất lúa cao nhất từ trước đến nay (62,6 tạ/ha), tăng 1,49 tạ/ha so với vụ đông xuân năm trước. Sản xuất vụ đông tiếp tục được mở rộng trên đất hai lúa đạt 792,5 ha, tăng 221,8 ha so với năm 2007. Bên cạnh đó, chăn nuôi gia súc, gia cầm cũng phát triển mạnh.

1.2.4. Công nghiệp, du lịch và dịch vụ

Thành phố có định hướng phát triển trở thành một trung tâm du lịch lớn.Với tìm năng du lịch dồi dào, những thắng cảnh đẹp như núi Cánh Diều, núi Non Nước, hồ Kỳ Lân, khu du lịch sinh thái Hang động Tràng An bên cạnh các khu mới được đầu tư như công viên sông Vân, công viên Thúy Sơn và các công trình mới đã và đang được đầu tư xây dựng như các công trình thể thao quốc gia, các trung tâm thương mại và dịch vụ.

Với vị trí nằm chính giữa các tuyến điểm du lịch lớn, giao thông thuận tiện đồng thời việc hình thành nhiều công trình du lịch và khu dịch vụ mới, thành phố mang đặc trưng của một địa danh du lịch nổi tiếng.

Ninh Bình là đầu mối phân phối cấp vùng và là một trong những trung tâm công nghiệp lớn. Lĩnh vực công nghiệp chủ yếu vẫn là xây dựng và vật liệu xây dựng. Do nằm ở vị trí khá thuận lợi về giao thông thuỷ, sắt, bộ, thành phố Ninh Bình có đủ điều kiện để phát triển công nghiệp lâu dài.

7

Tổng diện tích khu công nghiệp của thành phố là 183,9 ha. Giá trị sản xuất công nghiệp ngoài quốc doanh 7 tháng đầu năm đạt gần 297 tỷ đồng, tăng 21,2% so với cùng kỳ năm trước, trong đó kinh tế tập thể tăng 7,3%, doanh nghiệp ngoài quốc doanh tăng 19,6%, kinh tế cá thể tăng 9,1%.

1.2.5. Điều kiện sống và dịch vụ xã hội

Thành phố Ninh Bình là một trong hai trung tâm giáo dục lớn của tỉnh.

Phía Tây, Tây Bắc (phần tây quốc lộ 1A) gồm các khu dân dụng, trường học, đại học Hoa Lư, bệnh viện tỉnh và bệnh viên Quân Y 5, bệnh viện tâm thần Ninh Bình, sân vận động Ninh Bình và khu dân cư.

Phía Đông Nam (phần đông quốc lộ 10 đi Kim Sơn và nam sông Vân) gồm có các đầu mối giao thông như ga Ninh Bình, bến xe khách Ninh Bình, cảng Ninh Phúc và khu công nghiệp Ninh Phúc.

1.3. KẾT LUẬN

Với những thuận lợi về điều kiện tự nhiên và phát triển về kinh tế - xã hội, thành phố Ninh Bình đã từng bước khẳng định vị trí của mình trong toàn tỉnh. Và những ưu thế đó cũng đã góp phần tích cực cho việc xây dựng các công trình cấp – thoát nước phục vụ nhân dân của thành phố.

8

http://vi.wikipedia.org/wiki/C%E1%BA%A3ng_Ninh_Ph%C3%BAc


http://vi.wikipedia.org/wiki/Kim_S%C6%A1n

http://vi.wikipedia.org/wiki/Qu%E1%BB%91c_l%E1%BB%99_10

http://vi.wikipedia.org/wiki/S%C3%A2n_v%E1%BA%ADn_%C4%91%E1%BB%99ng_Ninh_B%C3%ACnh

http://vi.wikipedia.org/wiki/%C4%90%E1%BA%A1i_h%E1%BB%8Dc_Hoa_L%C6%B0

CHƯƠNG 2: XÁC ĐỊNH CÔNG SUẤT TRẠM XỬ LÝ

2.1. XÁC ĐỊNH LƯU LƯỢNG NƯỚC CẤP

Đối tượng cấp nước:

Tổng số dân: 48000 người.

Nhà máy chế biến thủy sản: 600 công nhân.

Tiểu thủ công nghiệp.

Tưới cây, tưới đường.

Công trình công cộng.

2.1.1. Lưu lượng nước cấp cho ăn uống, sinh hoạt

(m3/ngđ)

Trong đó:

qi: Tiêu chuẩn dùng nước đối với từng loại đô thị (l/ng.ngđ)

Ni: Số dân tính toán ứng với tiêu chuẩn dùng nước qi (người)

Kngàymax: Hệ số không điều hòa ngày lớn nhất; Kngàymax = 1,2 ÷ 1,4.

Theo Bộ xây dựng (2006), TCXDVN 33 – 2006 đối với đô thị loại II, thiết kế cho giai đoạn 2020 sẽ có 100% dân đô thị được cấp nước với tiêu chuẩn q i = 150 l/ng.ngđ; chọn Kngàymax = 1,3

(m3/ngđ)

2.1.2. Lưu lượng nước cấp cho công nghiệp tập trung

Lưu lượng nước cấp cho sản xuất: Qsx = 700 (m3/ngđ)

Lưu lượng nước dùng cho nhu cầu sinh hoạt của công nhân:

(m3/ngđ)

Trong đó:

qi: Tiêu chuẩn dùng nước cho công nhân khi làm việc trong nhà máy (l/ng.ngđ)

Ncn: Tổng số công nhân của nhà máy (người); Ncn = 600 (người)

9

Theo Bộ xây dựng (2006), TCXDVN 33 – 2006 công nhân làm việc trong điều kiện bình thường qi = 25 l/ng.ca

(m3/ngđ)

Lưu lượng nước tắm cho công nhân sau mỗi ca làm việc (nước tắm được cấp trong 45 phút):

(m3/ngđ)

Trong đó:

qi: Tiêu chuẩn nước cho một lần tắm hoa sen (l/hoa sen)

Nt: Tổng số công nhân của nhà máy (người); Ncn = 600 (người)

n: Số người sử dụng tính cho một nhóm hoa sen.

Theo Bộ xây dựng (2006), TCXDVN 33 – 2006, qi = 300 l/giờ; công nhân làm việc trong điều kiện bình thường – không bẩn quần áo tay chân chọn n = 30 người/nhóm hoa sen.

(m3/ngđ)

Vây lưu lượng nước cấp cho công nghiệp tập trung:

= 700 + 15 + 4,5 = 719,5 (m3/ngđ)

2.1.3. Lưu lượng nước cấp cho tiểu thủ công nghiệp

(m3/ngđ)

Do không có số liệu cụ thể nên chọn lưu lượng nước cấp cho tiểu thủ công nghiệp bằng 10% lưu lượng nước cấp cho sinh hoạt.

(m3/ngđ)

2.1.4. Lưu lượng nước tưới cây, tưới đường

(m3/ngđ)

Do không có số liệu cụ thể nên chọn lưu lượng nước tưới bằng 8% lưu lượng nước cấp cho sinh hoạt.

10

(m3/ngđ)

Vì lưu lượng nước tưới cây chiếm 40% nên:

(m3/ngđ)

Vì lưu lường nước tưới đường chiếm 60% nên:

(m3/ngđ)

2.1.5. Lưu lượng nước cấp cho các công trình công cộng

(m3/ngđ)

Do không có số liệu cụ thể nên chọn lưu lượng nước cấp cho các công trình công cộng bằng 10% lưu lượng nước cấp cho sinh hoạt.

(m3/ngđ)

2.1.6. Công suất hữu ích cấp cho đô thị

= 9360 + 719,5 + 936 + 748,8 + 936

= 12700,3 (m3/ngđ)

2.1.7. Công suất của trạm bơm cấp II phát vào mạng lưới cấp nước

(m3/ngđ)

Trong đó:

Kr: Hệ số kể đến lượng nước rò rỉ trên mạng lưới và lượng nước dự phòng; Kr = 1,1 ÷ 1,2 (theo Bộ xây dựng (2006), TCXDVN 33 – 2006)

Vì hệ thống cấp nước đô thị được thiết kế mới đến năm 2020 nên chọn hệ số dự phòng Kr = 1,1

(m3/ngđ)

11

2.1.8. Lưu lượng nước chữa cháy

(m3/ngđ)

Trong đó:

qcc: Tiêu chuẩn nước chữa cháy (l/s)

n: Số đám cháy xảy ra đồng thời

k: Hệ số xác định theo thời gian phục hồi nước dự trữ chữa cháy.

Đối với khu dân dụng và khu công nghiệp có hạng sản xuất A, B, C thì k = 1.

Đối với khu công nghiệp có hạng sản xuất D, E, F cà khu công nghiệp sản xuất có hạng C nếu qcc < 25 l/s thì k = 2/3.

Đối với khu công nghiệp có hạng sản xuất E và qcc < 25 l/s thì k = 1/2.

Đây là đô thị loại II có 48000 người, nhà xây dựng hỗn hợp các tầng không phụ thuộc vào bậc chịu lửa n = 2; qcc = 15 l/s; k = 1 (theo Bộ xây dựng (2006), TCXDVN 33 – 2006)

(m3/ngđ)

2.1.9. Công suất trạm xử lý

Hệ số tính đến lượng nước cho bản thân trạm xử lý KXL = 1,04 ÷ 1,06 (theo Bộ xây dựng (2006), TCXDVN 33 – 2006) chọn KXL = 1,05.

= 13970,33 × 1,05 + 324 = 14992,85 (m3/ngđ)

Lấy tròn 15000 (m3/ngđ)

Vậy công suất trạm xử lý là 15000 (m3/ngđ).

12

Bảng 2.1: Thống kê nhu cầu dùng nước khu vực thiết kế trạm xử lý

STTĐối tượng dùng nước và

thành phần cấp nướcTiêu chuẩn dùng nước

Lưu lượng (m3/ngđ)

1 Ăn uống sinh hoạt 150 (l/ng.ngđ) 9360

2 Khu công nghiệp tập trung 719,5

3 Tiểu thủ công nghiệp 10% Qsh 936

4 Nước tưới 8% Qsh 748,8

5 Công trình công cộng 10% Qsh 936

6 Công suất hữu ích 12700,3

7 Công suất trạm bơm cấp II 13970,33

8 Nước chữa cháy qcc = 15 (l/s) 324

9 Công suất trạm xử lý (làm tròn) 15000

2.2. LỰA CHỌN NGUỒN CẤP NƯỚC

2.2.1. Các nguồn nước thô

Lưu lượng nước mặt thành phố tương đối phong phú. Mạng lưới sông ngòi và các ao hồ khá dày đặc, đó là nguồn nước chủ yếu cấp cho dân sinh và phát triển kinh tế của thành phố.

a) Nguồn nước mặt sông Đáy

Sông Đáy là một con sông miền Bắc Việt Nam rút nước từ sông Hồng ra vịnh Bắc Bộ. Sông Đáy chảy gọn trong vùng đồng bằng Bắc Bộ với dòng sông chảy song song bên hữu ngạn hạ lưu sông Hồng.

Sông Đáy có chiều dài khoảng 240 km và lưu vực (cùng với phụ lưu sông Nhuệ) hơn 7.500 km2 trên địa bàn các tỉnh thành Hà Nội, Hòa Bình, Hà Nam, Ninh Bình và Nam Định.

Sông Đáy là sông lớn nhất chảy qua thành phố với chiều dài sông 85 km với lưu lượng nước trung bình 350m3/s, mùa cạn 230m3/s.

Theo tiêu chuẩn chất lượng nước sạch dùng để thiết kế các công trình xử lý nước cấp cho ăn uống và sinh hoạt theo quyết định 1329/2002/BYT.

13

http://vi.wikipedia.org/wiki/Nam_%C4%90%E1%BB%8Bnh


http://vi.wikipedia.org/wiki/H%C3%A0_Nam

http://vi.wikipedia.org/wiki/H%C3%B2a_B%C3%ACnh

http://vi.wikipedia.org/wiki/H%C3%A0_N%E1%BB%99i

http://vi.wikipedia.org/wiki/Kil%C3%B4m%C3%A9t_vu%C3%B4ng

http://vi.wikipedia.org/wiki/S%C3%B4ng_Nhu%E1%BB%87

http://vi.wikipedia.org/wiki/S%C3%B4ng_Nhu%E1%BB%87

http://vi.wikipedia.org/wiki/Km

Bảng 2.2: Chất lượng nước sông Đáy

STT Chỉ tiêu Đơn vị Trị số Tiêu chuẩn Ghi chú

1 Nhiệt độ ºC 27,5

2 pH 6,8 6,5 ÷ 8,5

3 Độ đục NTU 72 ≤ 2 Cần xử lý

4 Độ màu Pt - Co 30 ≤ 15 Cần xử lý

5 Độ cứng mg/l CaCO3 117 < 300

6 Độ kiềm mgđl/l 2,7

7 Độ mặn Cl- mg/l 19,2 ≤ 250

8 Độ oxy hóa mg O2/l 4,8 ≤ 2 Cần xử lý

9 Mangan mg/l 0,1 ≤ 0,2

10 Sắt tổng cộng mg/l 0,2 ≤ 0,3

11 Chất rắn lơ lửng mg/l 215 < 5 Cần xử lý

12 Chất rắn hòa tan mg/l 150 < 1000

13 Ca2+ mg/l 40 < 100

14 Nitrit mg/l 2 ≤ 3

15 Nitrat mg/l 32 ≤ 50

16 Tổng Coliform MPN/100ml 1000 0 Cần xử lý

(Nguồn: Theo kết quả thí nghiệm của viện Khoa học và Công nghệ Việt Nam, viện Công nghệ hoá học).

b) Nguồn nước mặt sông Vạc

Sông Vạc là một con sông nhỏ thuộc tỉnh Ninh Bình, do một số phân lưu của sông Hoàng Long như: Sông Chanh, sông Luồn, sông Vo hợp lưu tại địa phận huyện Hoa Lư chảy qua ranh giới giữa hai huyện Yên Mô và Yên Khánh, chảy qua huyện Kim Sơn rồi chảy vào sông Đáy. Vì vậy, theo phân loại của Ban quản lý quy hoạch lưu vực sông Hồng - Thái Bình thì sông Vạc là một chi lưu của sông Đáy, với chiều dài sông là 28,5km và lưu lượng nước trung bình là 260m3/s.

14


http://vi.wikipedia.org/wiki/Chi_l%C6%B0u


http://vi.wikipedia.org/wiki/S%C3%B4ng

Sông Vạc có ảnh hưởng khá quan trọng đến hệ thống giao thông đường thủy ở đồng bằng Bắc Bộ.

Chất lượng nguồn nước tương đối tốt có thể sử dụng làm nguồn cấp.


Bảng 2.3: Chất lượng nước sông Vạc


1 Nhiệt độ ºC 27

2 pH 6,7 6,5 ÷ 8,5





7 Độ mặn Cl- mg/l 20,6 ≤ 250


9 Mangan mg/l 0,1 ≤ 0,2

10 Sắt tổng cộng mg/l 0,5 ≤ 0,3 Cần xử lý



13 Ca2+ mg/l 50 < 100

14 Nitrit mg/l 4 ≤ 3 Cần xử lý



(Nguồn: Theo kết quả thí nghiệm của công ty TNHH tư vấn và nghiên cứu công nghệ nước Nam Việt).

15

c) Nguồn nước mặt sông Vân

Sông Vân là một chi lưu của sông Đáy, chảy từ thị xã Tam Điệp qua huyện Hoa Lư và hợp lưu với sông Đáy tại trung tâm thành phố Ninh Bình.

Sông có chiều dài trên 20 km, chỗ rộng nhất tới 300 m.

Lưu lượng nước trung bình của sông là 260m3/s.


Bảng 2.4: Chất lượng nước sông Vân


1 Nhiệt độ ºC 27,5

2 pH 7,1 6,5 ÷ 8,5





7 Độ mặn Cl- mg/l 21,1 ≤ 250


9 Mangan mg/l 0,3 ≤ 0,2 Cần xử lý

10 Sắt tổng cộng mg/l 0,1 ≤ 0,3



13 Ca2+ mg/l 43 < 100

14 Nitrit mg/l 2 ≤ 3



(Nguồn: Theo kết quả thí nghiệm của công ty TNHH tư vấn và nghiên cứu công nghệ nước Nam Việt).

16


http://vi.wikipedia.org/wiki/Chi_l%C6%B0u

2.2.2. Đánh giá - lựa chọn nguồn cấp

Lựa chọn nguồn nước thô cho nhà máy là nguồn nước sông Đáy vì:

Qua đánh giá chất lượng và trữ lượng các nguồn nước thô ở trên thì nước sông Đáy được đánh giá là nguồn nước phù hợp, đảm bảo làm nguồn cung cấp nước thô cả ở hiện tại và thời gian lâu dài.

Thuận lợi về vị trí, so với các sông khác thì vị trí của sông Đáy thuận tiện cho việc lấy nước hơn.

2.3. LỰA CHỌN ĐỊA ĐIỂM XÂY DỰNG TRẠM XỬ LÝ

Vị trí đất thuộc dự án đã nằm trong quy hoạch xây dựng nhà máy nước cấp cho thành phố Ninh Bình. Hiện tại, khu đất đang là đất ruộng trồng lúa 2 vụ của 8 hộ dân.

Vị trí lựa chọn có những ưu điểm sau:

Đất hiện có là đất trồng lúa nên thuận lợi cho đền bù, giải tỏa và mở rộng diện tích sau này, chi phí đền bù thấp.

Vị trí đã được quy hoạch.

Gần nguồn nước là sông Đáy do vậy chi phí cho nước thô giảm.

Gần khu vực đô thị Ninh Bình nên thuận tiện cho việc cung cấp vật tư cho nhà máy.

Nằm gần hệ thống điện cao thế nên thuận lợi cho việc cung cấp điện.

Bên cạnh những ưu điểm trên thì vị trí xây dựng trạm xử lý có những nhược điểm sau:

Đất nền trong khu vực là đất lúa nên có nền địa chất yếu và phải san lắp nhiều.

Hiện tại đường giao thông vào khu vực nhỏ nên khi thi công có nhiều khó khăn.

17

CHƯƠNG 3: ĐỀ XUẤT CÔNG NGHỆ XỬ LÝ NƯỚC

3.1. ĐÁNH GIÁ CHẤT LƯỢNG NƯỚC NGUỒN

Các chỉ tiêu về chất lượng nước nguồn được đề cập ở bảng 2.2

Nhìn chung qua kết quả thí nghiệm của viện Khoa học và công nghệ Việt Nam, viện công nghệ hóa học thì chất lượng nước sông Đáy tương đối tốt, có thể đảm bảo đủ điều kiện làm nguồn cung cấp nước thô.

Nước nguồn có hàm lượng cặn trung bình, độ đục vừa, nước có màu, nhiệt độ nước tương đối ổn định nên quá trình xử lý cần làm giảm hàm lượng cặn trong nước bằng cách keo tụ tạo bông, hóa chất được sử dụng là phèn nhôm Al2(SO4)3, không cần dùng thêm chất trợ keo tụ.

Theo đánh giá chất lượng nước nguồn có 5 chỉ tiêu cần xử lý nhưng do mùa khô nước có thể bị nhiễm CaCO3 làm tăng độ cứng của nước nên cần phải xử lý thêm độ cứng của nước.

Nước sau xử lý cần đạt được các tiêu chuẩn vệ sinh đối với chất lượng nước cấp cho ăn uống sinh hoạt.

3.2. MỘT SỐ CHỈ TIÊU CẦN XÉT ĐẾN ĐỂ ĐỀ XUẤT THIẾT KẾ CÔNG NGHỆ XỬ LÝ NƯỚC

3.2.1. Xác định hàm lượng CO2 tự do có trong nước nguồn

18

Hình 3.1: Toán đồ để xác định pH hay nồng độ CO2 tự do (Nguồn: Bộ xây dựng (2006), TCXDVN 33 – 2006)

Vì tổng hàm lượng muối hòa tan có trong nước nguồn là tổng hàm lượng thành phần của các cation và anion có trong nước nên có thể xem giá trị tổng hàm lượng cặn hòa tan trong nước là tổng hàm lượng muối trong nước. Vậy:

P = 150 (mg/l)

t = 27,5ºC

k = 2,7 (mgđl/l)

pH = 6,8

Tra theo toán đồ hình 3.1, nối cột nhiệt độ với hàm lượng muối, cắt thang phụ tại một điểm. Nối điểm đó với độ kiềm nước nguồn, cắt thang muối tại điểm thứ hai, tiếp tục nối điểm thứ hai với độ pH của nước nguồn, kéo dài đoạn đó tới cột CO2 tự do ta xác định được nồng độ CO2 trong nước nguồn trước khi pha phèn là (CO2) = 38 (mg/l).

3.2.2. Xác định liều lượng phèn cần thiết dùng để keo tụ

Do nước vừa đục vừa có màu nên theo Bộ xây dựng (2006), TCXDVN 33 – 2006, lượng phèn nhôm dùng để keo tụ được xác định như sau:

a) Lượng phèn nhôm tính theo độ màu

(mg/l)

Trong đó:

Lp1: Liều lượng phèn tính theo sản phẩm không chứa nước (mg/l)

M: Độ màu của nước nguồn tính bằng độ theo thang màu Pt – Co

(mg/l)

b) Lượng phèn nhôm tính theo hàm lượng cặn

Hàm lượng cặn tổng cộng trong nước nguồn là 365 (mg/l) nên theo Bộ xây dựng (2006), TCXDVN 33 – 2006 (tra bảng 6.3) ta xác định được liều lượng phèn không chứa nước dùng để xử lý là Lp2 = 45 (mg/l).

So sánh lượng phèn nhôm sử dụng trong hai trường hợp trên, ta thấy lượng phèn nhôm tính theo hàm lượng cặn lớn hơn lượng phèn nhôm tính theo độ màu nên theo quy định trong Bộ xây dựng (2006), TCXDVN 33 – 2006 ta chọn giá trị lớn Lp2 = 45 (mg/l). Vậy liều lượng phèn cần thiết dùng để keo tụ là L p2

= 45 (mg/l).

3.2.3. Kiểm tra độ kiềm của nguồn nước trước khi keo tụ

19

Lượng hóa chất dùng để kiềm hóa được xác định theo công thức:

(mg/l)

Trong đó:

n: Đương lượng gam của chất kiềm hóa

Lp2: Liều lượng phèn sử dụng (mg/l); Lp2 = 45 (mg/l)

e: Đương lượng của phèn không chứa nước (mgđl/l)

k: Độ kiềm nhỏ nhất của nước nguồn (mgđl/l); k = 2,7 (mgđl/l)

Theo Bộ xây dựng (2006), TCXDVN 33 – 2006, do sử dụng phèn AL2(SO4)3

nên chọn e = 57, dùng vôi CaO để kiềm hóa nước nên chọn n = 28

(mg/l) < 0

Kết luận: Không kiềm hóa nước do độ kiềm tự nhiên của nước trước khi keo tụ đảm bảo (giáo trình “Nguyễn Ngọc Dung (1999), Xử lý nước cấp, NXB Xây dựng, HN).

3.2.4. Xác định các chỉ tiêu của nước sau khi keo tụ

a) Xác định độ kiềm của nước sau khi keo tụ bằng phèn

(mgđl/l)

Trong đó:

Lp2: Lượng phèn cần thiết dùng để keo tụ (mg/l); Lp2 = 45 (mg/l)

e: Đương lượng của phèn không chứa nước (mgđl/l); e = 57 (mgđl/l)

k: Độ kiềm nhỏ nhất của nước nguồn (mgđl/l); k = 2,7 (mgđl/l)

b) Xác định lượng CO2 của nước sau khi keo tụ

Hàm lượng CO2 trong nước sau khi keo tụ là:

(mg/l)

20

c) Kiểm tra độ ổn định của nước sau keo tụ

Dùng phương pháp phân tích: Xác định độ ổn định của nước bằng chỉ số bão hòa tính theo công thức:

(*)

Trong đó:

pHo: Độ pH của nước sau khi keo tụ, phụ thuộc vào k và CO2 của nước sau khi keo tụ.

pHs: Độ pH cân bằng bão hòa của nước bằng cacbonat canxi.

Theo quy phạm Bộ xây dựng (2006), TCXDVN 33 – 2006: Nếu -0,5 < J < +0,5 thì nước có tính ổn định.

Xác định pHo:

Với nguồn nước sau khi keo tụ có các thông số sau:

Nồng độ CO2: (CO2)* = 72,74 (mg/l)

Nhiệt độ: t = 27,5ºC

Độ kiềm: Ki = 1,91 (mgđl/l)

Tổng hàm lượng muối: P = 150 (mg/l)

Tra theo toán đồ hình 3.1, nối cột nhiệt độ với hàm lượng muối, cắt thang phụ tại một điểm. Nối điểm đó với độ kiềm đã tính, cắt thang muối tại điểm thứ hai, tiếp tục nối điểm thứ hai với CO2 sau khi keo tụ ta xác định được pH của nước sau khi keo tụ là pHo = 6,4 (1)

Xác định pHs: pHs được tính theo hàm số sau

pHs = f1(tº) – f2(Ca2+) – f3(Ki) + f4(P)

21

Tra theo đồ thị hình 3.2 ta xác định được các trị số f1(tº), f2(Ca2+), f3(Ki), f4(P) như sau:19

t = 27,5ºC (Ca2+) = 40 mg/l Ki = 1,91 mgđl/l P = 150 mg/l

f1 = 1,95 f2 = 1,6 f3 = 1,29 f4 = 8,75

Vậy: pHs = 1,95 – 1,6 – 1,29 + 8,75 = 7,81 (2)

Thay (1) và (2) vào (*) ta được:

J = 6,4 – 7,81 = - 1,41 < - 0,5

Kết luận: Nước không ổn định, có tính xâm thực. Nó không có khả năng tạo trên thành ống dẫn lớp màng bảo vệ cacbonat canxi, khi nước tiếp xúc với bề mặt trong của ống dẫn, oxy hòa tan trong nước sẽ làm gỉ và ăn mòn ống. Vì vậy, cần xử lý độ ổn định của nước sau khi keo tụ bằng cách kiềm hóa.

22

Hình 3.2: Đồ thị để xác định pH của nước đã bảo hòa canxi cacbonat đến trạng thái cân bằng (Nguồn: Bộ xây dựng (2006), TCXDVN 33 – 2006)

d) Xác định lượng vôi cần kiềm hóa nước sau khi keo tụ

Đặc điểm nguồn nước là J < 0, pHo < pHs < 8,4 nên theo bảng 6.20 – Bộ xây dựng (2006), TCXDVN 33 – 2006 ta xác định được lượng kiềm cần phải pha thêm vào để đưa nước về trạng thái ổn định (J = 0) bằng cách:

(mg/l)

Trong đó:

Ki: Độ kiềm của nước sau khi pha phèn (mgđl/l); Ki = 1,91 (mgđl/l)

β: Hệ số phụ thuộc vào chỉ số bão hòa J

Khi J = -1,41; pHs = 7,81 tra biểu đồ hình 3.3 bằng cách dựng một đường thẳng song song với trục tung cắt đường J = -1,41 tại một điểm. Từ điểm đó ta dựng một đường thẳng song song với trục hoành và cắt trục tung tại điểm β = 0,057

(mg/l)

23

Hình 3.3: Biểu đồ xác định β theo nồng độ kiềm khi pHo<pH<8,4 (Nguồn: Bộ xây dựng (2006), TCXDVN 33 – 2006)

Mặt khác:

= (mg/l)

Vì Dk < dk nên theo Bộ xây dựng (2006), TCXDVN 33 – 2006 khi xử lý độ ổn định nước không cần dùng thêm sôđa mà chỉ cần dùng vôi.

Lượng vôi cần dùng để xử lý độ ổn định nước được tính theo công thức:

(mg/l)

e) Hàm lượng cặn lớn nhất sau khi keo tụ

(mg/l)

Trong đó:

Co: Tổng hàm lượng cặn của nước nguồn (mg/l); Co = 365 (mg/l)

α: Hệ số kể đến độ tinh khiết của phèn nhôm; α = 0,5

Lp2: Lượng phèn cần thiết dùng để keo tụ (mg/l); Lp2 = 45 (mg/l)

M: Độ màu của nước nguồn (Pt – Co); M = 30 (Pt – Co)

Lv2: Lượng vôi cần dùng để kiềm hóa (mg/l); Lv2 = 1,6 (mg/l)

(mg/l)

Bảng 3.1: Thống kê một số chỉ tiêu cần xét đến để đề xuất công nghệ

STT Chỉ tiêu Đơn vị tính Kết quả

1 Lượng phèn cần thiết dùng để keo tụ mg/l 45

2 Độ kiềm của nước sau khi keo tụ mg/l 1,91

3 Độ pH của nước sau khi keo tụ 6,4

4 Lượng vôi dùng để kiềm hóa mg/l 1,6

5 Hàm lượng cặn lớn nhất sau khi keo tụ mg/l 396,6

24

3.3. ĐỀ XUẤT CÔNG NGHỆ XỬ LÝ NƯỚC

3.3.1. Cơ sở để đề xuất công nghệ xử lý nước

Đề xuất công nghệ xử lý nước dựa trên các yếu tố sau:

Đánh giá chất lượng nước nguồn.

Căn cứ vào Bộ xây dựng (2006), TCXDVN 33 – 2006.

Căn cứ vào tiêu chuẩn nước cấp cho ăn uống sinh hoạt.

Chất lượng nước yêu cầu sau xử lý phụ thuộc mục đích của đối tượng sử dụng.

Công suất trạm xử lý là 15000 m3/ngđ.

Điều kiện kinh tế, kỹ thuật.

Điều kiện thực tế của địa phương.

Các kết quả tính toán được ở trên:

o Lượng phèn cần thiết dùng để keo tụ: Lp2 = 45(mg/l)

o Lượng vôi dùng để kiềm hóa: Lv2 = 1,6 (mg/l)

o Hàm lượng cặn lớn nhất sau khi kiềm hóa: Cmax= 396,6 (mg/l)

3.3.2. Đề xuất công nghệ

Theo vị trí cửa thu nước so với bờ sông có thể chia làm 2 loại:

Công trình thu nước ven bờ: Cửa lấy nước nằm sát bờ sông. Loại này được sử dụng khi bờ sông hoặc bờ hồ tương đối dốc, ven bờ có đủ độ sâu cần thiết để thu nước, chất lượng nước ven bờ tốt.

Công trình thu nước xa bờ: Cửa lấy nước đặt ở lòng sông, được sử dụng khi bờ sông thoải, ven bờ không đủ độ sâu và chất lượng nước ven bờ không tốt.

Dựa vào đặc điểm sông Đáy chọn công trình thu nước xa bờ loại kết hợp thu nước ven bờ và xa bờ, công trình thu kết hợp trạm bơm cấp I. Họng thu nước được đặt ở lòng sông.

Dùng song chắn rác và lưới chắn đặt ở cửa dẫn nước (họng thu nước) vào công trình thu để loại bỏ vật nổi, vật trôi lơ lửng (nhành cây con, lá cây, que tâm nổi…) nhằm bảo vệ bơm, đường ống, cánh khuấy…Đồng thời tránh các vật này vào máy bơm có thể bị tán nhỏ, thối rửa lám tăng độ màu và hàm lượng cặn của nước.

25

Dùng phèn nhôm Al2(SO4)3 làm chất keo tụ để đẩy nhanh quá trình keo tụ và tạo bông giảm hàm lượng cặn. Mặt khác nước không ổn định có hàm lượng CO2 lớn hơn giá trị cân bằng, nước có tính xâm thực cần phải kiềm hóa nước bằng vôi sữa.

Trước khi cho phèn vào nước cần hòa tan phèn cục và lắng bớt các tạp chất không tan trong nước ở bể hòa tan phèn, chuyển sang bể tiêu thụ để pha loãng đến nồng độ 1- 5% rồi định lượng vào nước.

Nhằm tạo điều kiện phân tán nhanh và đều hoá chất vào toàn bộ khối lượng nước cần xử lí dùng các thiết bị khuấy trộn.

Dùng phương pháp trộn cơ khí để tạo ra dòng chảy rối hòa tan hỗn hợp nước và hóa chất với nhau. Do trong quá trình xử lí có dùng vôi sữa để kiềm hóa nước nên dùng bể trộn đứng đảm bảo giữ cho các phần tử vôi ở trạng thái lơ lửng làm cho quá trình hòa tan vôi thực hiện triệt để.

Nước có thể cho qua bể phản ứng tạo bông cặn nhằm tạo điều kiện thuận lợi nhất để các hạt keo phân tán trong nước sau quá trình pha và trộn với phèn đã mất ổn định có khả năng dính kết, va chạm với nhau để tạo thành các hạt cặn có kích thước đủ lớn lắng trong bể lắng hoặc giữ lại ở bể lọc.

Do nước xử lí có dùng phèn, độ màu 30 Pt.Co (<120 Pt.Co), chất lơ lửng 396,6 (mg/l) có thể dùng bể lắng ngang hoặc bể lắng lớp mỏng - lắng trong các ống hình trụ đặt nghiêng (lắng lamella) để làm giảm hàm lượng cặn lơ lửng trong nước nguồn.

Sử dụng bể lọc nhanh hai lớp vật liệu lọc làm trong nước triệt để do lọc giữ lại các hạt cặn lơ lửng có kích thước lớn hơn kích thước các lỗ rỗng tạo ra giữa các hạt lọc, giữ lại các hạt keo sắt, keo hữu cơ gây ra độ đục, độ màu có khả năng dính kết và hấp thụ lên bề mặt hạt lớp vật liệu lọc.

Dùng Clo để khử trùng nước nhằm tiêu diệt vi khuẩn và vi trùng còn lại trong nước sau bể lọc đáp ứng tiêu chuẩn chất lượng nước ăn uống sinh hoạt.

Do lưu lượng giữa trạm bơm cấp 1 và trạm bơm cấp 2 không điều hòa cần xây dựng bể chứa nước sạch. Đồng thời, bể chứa dùng để dự trữ nước phục vụ cho nhu cầu rửa lọc.

Nhằm tiết kiệm diện tích đất và giảm quy mô xây dựng cũng như để tận dụng vách bể chung ta xây dựng kết hợp bể trộn và bể phản ứng thành một khối.

Từ những phân tích trên, đề xuất 2 phương án công nghệ để lựa chọn:

26

Phương án 1:

27

Hồ thu nước

Hồ lắng bùn

Khử trùng bằng Clo

Phèn

CTT kết hợp TBI

Bể trộn cơ khí

Bể phản ứngcơ khí

Bể lắng lamella

Bể lọc 2 lớp vật liệu lọc

Bể chứa nước sạch

Trạm bơm cấp II

Mạng lưới cấp nước

Vôi

Máy ép bùn

Nước từ máy ép bùn dẫn vào hệ thống

thoát chung của TP

Phương án 2:

28

Hồ thu nước

Hồ lắng bùn

Khử trùng bằng Clo

Phèn

CTT kết hợp TBI

Bể trộn thủy lực

Bể phản ứngthủy lực

Bể lắng ngang

Bể lọc 1 lớp vật liệu lọc

Bể chứa nước sạch

Trạm bơm cấp II

Mạng lưới cấp nước

Vôi

Máy ép bùn

Nước từ máy ép bùn dẫn vào hệ thống

thoát chung của TP

3.3.3. Thuyết minh công nghệ

Phương án 1

Nước thô được đưa từ trạm bơm cấp I đến bể trộn cơ khí. Tại đây, hóa chất (phèn, vôi) được hòa trộn nhanh và đều vào toàn bộ khối lượng nước cần xử lý nhờ năng lượng cánh khuấy. Nếu không trộn đều và thời gian trộn kéo dài sẽ không tạo ra được các nhân keo tụ đủ, chắc và đều trong thể tích nước làm hiệu quả lắng kém và tốn nhiều phèn. Lượng vôi được sử dụng vừa để làm mềm nước vừa kết hợp xử lý ổn định nước.

Hỗn hợp nước, vôi, phèn sau khi được khuấy trộn sẽ được dẫn ngay qua bể phản ứng cơ khí, nhờ năng lượng cánh khuấy chuyển động trong nước tạo ra sự xáo trộn dòng chảy tạo điều kiện thuận lợi để các hạt keo và cặn bẩn phân tán trong nước va chạm và dính kết với nhau tạo thành các bông cặn có kích thước lớn có thể lắng trong bể lắng.

Sau khi lưu nước một khoảng thời gian, nước sẽ được đưa sang bể lắng lamen để lắng các bông cặn. Cặn lắng chạm đáy hình trụ, trượt theo đáy xuống vùng thu cặn của bể. Nước trong đi lên vùng thu nước chảy vào ống thu đưa sang bể lọc. Cặn lắng sẽ được xả liên tục bằng phương pháp xả cặn thủy lực để tránh hiện tượng phân hủy kỵ khí cặn hữu cơ trong nước.

Nước trong sau bể lắng được dẫn qua bể lọc hai lớp, tại đây các hạt cặn chưa lắng được ở bể lắng và các vi trùng có trong nước sẽ được giữ lại trên bề mặt hoặc trong các khe hở của lớp vật liệu lọc, đồng thời các mùi lạ của nước cũng sẽ được khử. Hàm lượng cặn còn lại trong nước sau khi qua bể lọc phải đạt chuẩn cho phép (≤ 3mg/l). Vì vậy, lọc là giai đoạn cuối cùng để làm trong nước triệt để.

Nước sạch được đưa sang bể chứa nước sạch. Clo được châm vào trước bể chứa để khử trùng nước và đảm bảo lượng Clo dư đạt tiêu chuẩn trước khi cấp vào mạng lưới phân phối.

Bùn thải sau các quá trình xử lý sẽ được đưa sang hồ lắng bùn. Sau đó được cho vào máy ép bùn. Bùn ép xong được chuyển đi nơi khác.

Phương án 2

Phương án 2 quá trình xử lý nước cũng tương tự như phương án 1, chỉ khác ở chỗ ta thay thế bể trộn cơ khí, bể phản ứng cơ khí, bể lắng lamen và bể lọc nhanh 2 lớp vật liệu lọc thành bể trộn thủy lực, bể phản ứng thủy lực, bể lắng ngang và bể lọc nhanh 1 lớp vật liệu lọc. Phương pháp này chủ yếu dùng năng lượng dòng nước tạo ra sự xáo trộn trong dòng chảy của hỗn hợp nước và hóa

29

chất, tạo điều kiện cho quá trình tiếp xúc và dính kết giữa các hạt keo và cặn bẩn trong nước tạo thành các bông cặn có thể lắng trong bể lắng ngang. Nước trong được thu ở cuối bể bằng hệ thống máng thu và dẫn sang bể lọc. Cặn lắng sẽ được xả liên tục bằng cào cặn sau mỗi giờ làm việc. Nước sau xử lý ở bể lọc nhanh 1 lớp vật liệu lọc sẽ được đưa sang bể chứa nước sạch.

3.3.4. Phân tích lựa chọn công nghệ

Bảng 3.2: So sánh ưu - nhược điểm của 2 công nghệ

Phương án 1 Phương án 2

Bể trộn

Ưu điểm: Bể trộn cơ khí có thể điều chỉnh cường độ khuấy trộn theo ý muốn, thời gian trộn ngắn nên dung tích bể trộn nhỏ, tiết kiệm được vật liệu xây dựng.

Nhược điểm: Cần có máy khuấy và các thiết bị cơ khí khác, đòi hỏi trình độ quản lý, vận hành cao.

Ưu điểm: Bể trộn thủy lực có cấu tạo đơn giản, không cần máy và thiết bị phức tạp, giá thành quản lý thấp.

Nhược điểm: Không điều chỉnh được cường độ khuấy trộn khi cần thiết và do tổn thất áp lực lớn nên công trình phải xây dựng lớn hơn.

Bể phản ứng

Ưu điểm: Bể phản ứng cơ khí có khả năng điều chỉnh cường độ theo ý muốn.

Nhược điểm: Cần có máy móc, thiết bị cơ khí chính xác và điều kiện quản lý vận hành phức tạp.

Ưu điểm: Bể trộn thủy lực không cần máy móc thiết bị phức tạp, cấu tạo đơn giản.

Nhược điểm: Cường độ khuấy trộn nhỏ, không điều chỉnh được khí cần thiết.

Bể lắng

Ưu điểm: Bể lắng lamen chiếm diện tích mặt bằng nhỏ hơn nhiều so với bể lắng ngang. Do diện tích nhỏ nên việc xả bùn thuận tiện và dễ dàng hơn, hiệu suất lắng tốt. Thích hơp với bất kỳ công suất nào.

Nhược điểm: Khối ống hình trụ đặt trong bể lắng dễ bị xệ, cong vênh nếu các dàn đỡ không chắc chắn.

Ưu điểm: Thích hợp với những công trình có công suất từ 30000 m3/ngđ trở lên. Tuy nhiên cũng được áp dụng khá rộng rãi nên việc quản lý vận hành tương đối đơn giản, hiệu suất lắng tốt.

Nhược điểm: Chiếm diện tích lớn.

30

Bảng 3.2: So sánh ưu - nhược điểm của 2 công nghệ (tt)

Phương án 1 Phương án 2

Bể lọc Ưu điểm: Bể lọc nhanh 2 lớp vật liệu lọc có tốc độ lọc lên đến 12m/h, như vậy nếu cùng một diện tích thì bể lọc này có công suất lớn gấp 2 lần bể lọc nhanh 1 lớp vật liệu lọc. Chi phí xây dựng bể giảm đi rất nhiều.

Nhược điểm: Tốc độ lọc chỉ giới hạn khoảng 6m/h. Chiếm diện tích lớn do sau khi lọc, nước phải được dẫn qua bể lọc than hoạt tính để khử mùi cho nước sau lọc chi phí xây dựng cao.

Kết luận: Từ những nhận xét trên ta chọn thiết kế và xây dựng trạm xử lý theo phương án 1 vì nó kinh tế, tiết kiệm thời gian xử lý và hiệu quả xử lý cao.

31

CHƯƠNG 4: TÍNH TOÁN CÁC CÔNG TRÌNH ĐƠN VỊ

TRONG TRẠM XỬ LÝ NƯỚC CẤP

4.1. CÔNG TRÌNH THU NƯỚC VÀ TRẠM BƠM CẤP I

4.1.1. Công trình thu nước

Căn cứ vào lưu lượng, điều kiện địa chất thủy văn, địa chất công trình, giao thông… Ta thiết kế công trình thu nước xa bờ loại kết hợp ven bờ và xa bờ. Về mùa lũ thu nước qua cửa thu còn mùa kiệt thu qua họng thu nước. Họng thu nước là phễu thu có lắp song chắn rác, đặt ở lòng sông, cố định bởi một khối bêtông cốt thép. Ngăn thu, ngăn hút và trạm bơm cấp I được xây dựng kết hợp.

Nhà máy có công suất Q = 15000 m3/ngđ = 625 m3/h = 0,174 m3/s chọn 2 ngăn thu và 2 ngăn hút để tăng độ tin cậy làm việc của công trình và có thể luân phiên thau rửa các ngăn. Lưới chắn rác đặt ở cửa thông giữa ngăn thu và ngăn hút.

a) Hồ thu nước

Thể tích hồ thu:

(m3)

Trong đó:

t: Thời gian lưu nước trong hồ (ngày); t = 2 (ngày)

(m3)

Ta thiết kế hồ thu nước có kích thước L x B = 125m x 80m, gia cố bờ và đáy hồ.

Chiều sâu hồ thu:

(m)

Chiều sâu toàn phần của hồ:

Htp = H + Hbv = 3 + 0,3 = 3,3 (m)

Với 0,3m là chiều cao bảo vệ chống tràn khi có mưa.

32

Bảng 4.1: Các thông số thiết kế hồ thu nước

STT Thông số thiết kế Đơn vị Giá trị Số lượng

1 Hồ thu nước Công trình 1

2 Chiều dài m 125

3 Chiều rộng m 80

4

Chiều cao

Dự phòng

Toàn phần

m

m

0,3

3,3

b) Tính toán ống tự chảy

Dùng một ống tự chảy dẫn nước vào ngăn thu, vật liệu ống được làm bằng thép, có phủ một lớp chống ăn mòn, chống gỉ. Theo giáo trình “Lê Dung (2003), Công trình thu nước - trạm bơm cấp cấp thoát nước, NXB Xây dựng, HN” quy định vận tốc nước chảy trong ống v = 0,7 ÷ 1,5 m/s, chọn v = 1,2 m/s.

(m)

Chọn đường kính ống D = 450mm. Theo bảng II trang 49 giáo trình “Nguyễn Thị Hồng (2001), Các bảng tính toán thủy lực, NXB Xây dựng, HN” ta tra được vận tốc nước chảy trong ống v = 1,016m/s (thỏa quy phạm).

Tổn thất áp lực trong ống tự chảy được xác định theo CT (3 – 10) giáo trình “Lê Dung (2003), Công trình thu nước - Trạm bơm cấp thoát nước, NXB Xây dựng, HN” và CT (1) trang 5 giáo trình “Nguyễn Thị Hồng (2001), Các bảng tính toán thủy lực, NXB Xây dựng, HN”:

(m)

Trong đó:

L: Chiều dài ống tự chảy (m); L = 500 (m)

ξ: Hệ số tổn thất cục bộ; đối với miệng vào ξvào = 0,05; miệng ra ξra = 1 nên Σξ = 1,05 (theo “Nguyễn Cảnh Cầm (2005), Các bảng tính thủy lực, NXB Xây dựng, HN”)

D: Đường kính ống hút (m); D = 0,45 (m)

33

g: Gia tốc trọng trường (m/s2); g = 9,81 (m/s2)

Với λ là hệ số sức cản theo chiều dài, theo giáo trình “Nguyễn Thị Hồng (2001), Các bảng tính toán thủy lực, NXB Xây dựng, HN” thì đối với ống thép mới λ được tính theo CT (4) trang 6:

Tra phụ lục I ta xác định được ở nhiệt độ 27,5ºC thì độ nhớt động học của nước υ = 0,852.10-6 m2/s.

(m)

Kiểm tra khả năng tự làm sạch của ống tự chảy:

(kg/m3)

Trong đó:

ρ: Khả năng vận chuyển của dòng nước trong ống tự chảy (kg/m3)

σ: Độ lớn thủy lực trung bình của cặn (m/s)

U: Vận tốc lắng cặn, được xác định theo công thức:

(m/s)

C: Hệ số Sêdi phụ thuộc vào vật liệu ống, được xác định theo công thức của giáo trình “Nguyễn Cảnh Cầm (2005), Các bảng tính thủy lực, NXB Xây dựng, HN”.

n: Hệ số nhám; khi D ≤ 4000mm thì lấy n = 0,013

R: Bán kính thủy lực (m); đối với chế độ chảy đầy thì được xác định theo công thức R = D/4 = 0,45/4 = 0,11 (m)

(m/s)

Nước nguồn bao gồm tất cả các cặn vô cơ và cặn hữu cơ có kích thước khác nhau. Tuy nhiên, ta có thể lấy độ lớn thủy lực trung bình của các hạt theo bảng sau:

34

Bảng 4.2: Quan hệ giữa kích thuớc thủy lực và đường kính hạt

Đường kính hạt (mm)

0,1 0,12 0,15 0,2 0,25 0,3 0,35 0,4 0,5

Độ lớn thủy lực (mm/s)

5,12 7,37 11,5 18,7 24,2 28,3 34,5 40,7 51,6

(Nguồn: Bảng 3 – 9 giáo trình “Lâm Minh Triết và CTV (2008), Xử lý nước thải đô thị và công nghiệp – Tính toán thiết kế công trình, NXB Đại học quốc gia TPHCM”)

Chọn đường kính trung bình của hạt cặn là 0,2mm nên tra bảng 4.1 ta xác định được độ lớn thủy lực trung bình của cặn σ = 18,7mm/s = 0,002m/s.

Vậy: (kg/m3)

Qua kết quả chất lượng nước nguồn ở bảng 2.2 ta thấy hàm lượng cặn không tan C = 215 (mg/l) = 215 (g/m3) = 0,215 (kg/m3). Như vậy, C < ρ nên ống tự chảy có khả năng tự làm sạch.

c) Song chắn rác

Song chắn rác được đặt ở họng thu nước nước của công trình, cấu tạo gồm các thanh thép có tiết diện hình chữ nhật đặt song song với nhau. Song chắn rác được bố trí móc kéo để dễ dàng nâng hạ khi sửa chữa.

Diện tích công tác của song chắn rác được tính toán theo CT (3 – 1) giáo trình “Lê Dung (2003), Công trình thu nước - Trạm bơm cấp thoát nước, NXB Xây dựng, HN”:

35

Móc kéo

Thanh thép

Hình 4.1: Song chắn rác

(m2)

Trong đó:

Q: Lưu lượng tính toán của công trình (m3/s); Q = 0,174 (m3/s)

vs: Vận tốc nước chảy qua song chắn (m/s); chọn vs = 0,6m/s (theo Bộ xây dựng (2006), TCXDVN 33 – 2006 thì vs = 0,4 ÷ 0,8 m/s)

n: Số cửa thu nước; chọn n = 1

K2: Hệ số co hẹp do rác bám vào song; K2 = 1,25

K3: Hệ số kể đến ảnh hưởng hình dạng của thanh thép, đối với tiết diện hình chữ nhật lấy K3 = 1,25

K1: Hệ số co hẹp do các thanh thép, được tính theo CT (3 – 2):

Với a là khoảng cách giữa các thanh thép, theo giáo trình “Lê Dung (2003), Công trình thu nước - Trạm bơm cấp thoát nước, NXB Xây dựng, HN” thì a = 40 ÷ 50mm; chọn a = 45mm.

d là chiều rộng thanh thép (mm); chọn d = 6mm (quy phạm d = 6 × 50mm)

(m2)

Chọn kích thước song chắn rác là: 0,5 x 1 = 0,5m2

Số lượng thanh thép:

6n + 45(n – 1) = 1000 n = 20,49 (thanh) ≈ 20 (thanh)

Khoảng cách thực tế giữa các thanh thép:

1000 = 6 x 20 + x(20 – 1) x = 46,32

36

Tổn thất áp lực qua song chắn được xác định theo giáo trình “Lâm Minh Triết và CTV (2008), Xử lý nước thải đô thị và công nghiệp – Tính toán thiết kế công trình, NXB TPHCM”:

(m)

Trong đó:

ξ: Hệ số tổn thất cục bộ qua song chắn, được xác định bởi công thức:

K3: Hệ số hình dạng, đối với thanh thép hình chữ nhật K3 = 1,25

φ: Góc nghiêng của song chắn so với hướng dòng chảy; φ = 90º

β: Hệ số dự trữ; β = 3.

(m)

d)Lưới chắn rác

Lưới được làm bằng sợi thép không gỉ có đường kính 1 ÷ 1,5mm; mắc lưới 2 × 2mm ÷ 5 × 5mm (giáo trình “Lê Dung (2003), Công trình thu nước - Trạm bơm cấp thoát nước, NXB Xây dựng, HN). Lưới chắn rác được đặt ở cửa thông giữa ngăn thu và ngăn hút

Diện tích công tác của lưới chắn rác được tính toán theo CT (3 – 3) giáo trình “Lê Dung (2003), Công trình thu nước - Trạm bơm cấp thoát nước, NXB Xây dựng, HN”:

(m2)

Trong đó:

37

Hình 4.2: Lưới chắn rác phẳng

Móc kéo

Sợi thép

Q: Lưu lượng tính toán của công trình (m3/s); Q = 0,174 (m3/s)

vL: Vận tốc nước chảy qua lưới (m/s); chọn vL = 0,4 m/s (theo Bộ xây dựng (2006), TCXDVN 33 – 2006 thì vL = 0,2 ÷ 0,4 m/s)

n: Số lượng cửa đặt lưới; n = 1

K2: Hệ số co hẹp do ảnh hưởng của rác bám vào lưới; K2 = 1,5

K3: Hệ số ảnh hưởng của hình dạng; chọn K3 = 1,25 (quy phạm K3 = 1,15 ÷ 1,5)

K1: Hệ số co hẹp, được xác định theo công thức:

a: Kích thước mắc lưới; chọn a = 5mm

d: Đường kính dây đan lưới; d = 1mm

(m2)

Tổn thất cục bộ qua lưới chắn:

Trong đó:

ξ: Hệ số tổn thất cục bộ qua lưới chắn, được xác định bởi công thức:

K3: Hệ số hình dạng; K3 = 1,25.

α: Hệ số dự trữ; α = 3.

(m)

38

e) Ống hút

Bảng 4.3: Vận tốc nước trong ống hút, ống đẩy

Đường kính ống (mm)

Vận tốc nước (m/s)

Trong ống hút Trong ống đẩy

Dưới 250

300 ÷ 800

Trên 800

0,7 ÷ 1

1 ÷ 1,3

1,3 ÷ 2

1,0 ÷ 1,5

1,2 ÷ 1,8

1,8 ÷ 3,0

(Nguồn: Giáo trình “Nguyễn Ngọc Dung (2003), Cấp nước đô thị,

NXB Xây dựng, HN”).

Theo bảng trên, vận tốc nước cho phép trong ống hút có đường kính Dh = 300 ÷ 800mm là vh = 1 ÷ 1,3m/s; chọn vh = 1,2 m/s. Khi đó đường kính ống hút là:

(m)

Chọn đường kính ống Dh = 450mm, được làm bằng thép. Theo bảng II trang 49 “Nguyễn Thị Hồng (2001), Các bảng tính toán thủy lực, NXB Xây dựng, HN” ta tra được vận tốc nước chảy trong ống vh = 1,016m/s (thỏa quy phạm) và độ dốc tối thiểu i = 0,003.

f) Ống đẩy chung

Theo bảng 4.1 vận tốc nước cho phép trong ống đẩy có đường kính Dd = 300 ÷ 800 mm là vd = 1,2 ÷ 1,8 m/s; chọn vd = 1,5 m/s. Khi đó đường kính ống đẩy chung là:

(m)

Chọn đường kính ống đẩy chung Ddc = 400mm, được làm bằng thép. Theo bảng II trang 49 “Nguyễn Thị Hồng (2001), Các bảng tính toán thủy lực, NXB Xây dựng, HN” ta tra được vận tốc nước chảy trong ống vdc = 1,293m/s (thỏa quy phạm); 1000i = 5,6.

g) Ống đẩy riêng

Công suất trạm xử lý Q = 15000 m3/ngđ = 625 m3/h = 0,174 m3/s, sử dụng máy bơm ly tâm trục đứng. Ta lắp đặt 3 máy bơm (2 máy chạy, 1 máy dự phòng).

39

Vì vậy dùng 3 đường ống đẩy riêng đặt song song với nhau. Lưu lượng mỗi ống là:

(m3/s)

Đường kính ống đẩy riêng là:

(m)

Chọn đường kính ống đẩy riêng Ddr = 300mm, được làm bằng thép. Theo bảng II trang 49 “Nguyễn Thị Hồng (2001), Các bảng tính toán thủy lực, NXB Xây dựng, HN” ta tra được vận tốc nước chảy trong ống vdr = 2,286m/s (không thỏa quy phạm).

Vì vậy, chọn đường kính ống đẩy riêng Ddr = 350mm, được làm bằng thép. Ta tra được vận tốc nước chảy trong ống vdr = 1,676m/s (thỏa quy phạm).

h) Ngăn thu – ngăn hút

Dùng lưới chắn rác loại phẳng. Khi đó kích thước mặt bằng ngăn thu được xác định theo giáo trình “Lê Dung (2003), Công trình thu nước - Trạm bơm cấp thoát nước, NXB Xây dựng, HN”:

Chiều dài At = 1,6 ÷ 3m; chọn At = 2,2 (m)

Chiều rộng Bt = Bl + 2e = 1,5 + 0,5 = 2 (m)

Trong đó:

Bl: Chiều rộng lưới chắn rác (m); chọn Bl = 1,5m

e = 0,4 ÷ 0,6 m; chọn e = 0,5m

Kích thước mặt bằng ngăn hút được xác định như sau:

Chiều dài Ah = 1,5 ÷ 3 m; chọn Ah = 2,2m

Chiều rộng : Bh 3 Df

Trong đó:

Df : Đường kính phễu hút (m); theo giáo trình “Lê Dung (2003), Công trình thu nước - Trạm bơm cấp thoát nước, NXB Xây dựng, HN” thì Df

= (1,3 ÷ 1,5)Dh; chọn Df = 1,4 × Dh = 1,4 × 0,45 = 0,63 (m)

Vậy chọn chiều rộng ngăn hút bằng chiều rộng ngăn thu Bh = 2 (m)

Kích thước mặt đứng công trình có thể lấy theo giáo trình “Lê Dung (2003), Công trình thu nước - Trạm bơm cấp thoát nước, NXB Xây dựng, HN”:

40

Khoảng cách từ mép dưới cửa thu nước đến đáy sông: h1 = 0,7 ÷ 1m; chọn h1 = 0,7m.

Khoảng cách từ mép dưới cửa đặt lưới chắn đến đáy công trình thu: h2 = 0,5 ÷ 1m; chọn h2 = 0,6m.

Khoảng cách từ mực nước thấp nhất đến mép trên cửa: h3 ≥ 0,5m; chọn h3 = 0,7m.

Khoảng cách từ mực nước thấp nhất đến miệng vào phễu hút: h4 ≥ 0,5 và h4 ≥ 1,5Df; chọn h4 = 1,4m.

Khoảng cách từ đáy ngăn hút đến miệng vào phễu hút: h5 0,5m và h5

0,8Df; chọn h5 = 0,9m.

Khoảng cách từ mực nước cao nhất đến sàn công tác: h6 0,5m; chọn h6 = 0,8m.

4.1.2. Trạm bơm cấp I

Trạm bơm cấp I thường làm việc điều hòa suốt ngày đêm. Công suất trạm xử lý Q = 15000 m3/ngđ = 625 m3/h = 0,174 m3/s, sử dụng máy bơm ly tâm trục đứng. Ta lắp đặt 3 máy bơm ( 2 máy chạy, 1 máy dự phòng).

Lưu lượng mỗi bơm là:

(m3/h)

Cột áp toàn phần của các máy bơm được xác định theo CT (4 – 3) giáo trình “Lê Dung (2003), Công trình thu nước - Trạm bơm cấp thoát nước, NXB Xây dựng, HN”:

(m)

Trong đó:

Hđh: Hiệu cao trình mực nước cao nhất trên bể trộn và cao trình mực nước thấp nhất trong ngăn hút của công trình thu nước (m); chọn Hđh = 10m.

Hh: Tổng tổn thất áp lực trên đường ống hút (m)

Hđ : Tổng tổn thất áp lực trên đường ống đẩy (m)

41

- Tổng tổn thất áp lực trên đường ống hút sẽ bao gồm cả tổn thất dọc đường và tổn thất cục bộ và được xác định bởi CT (4 – 4) giáo trình “Lê Dung (2003), Công trình thu nước - Trạm bơm cấp thoát nước, NXB Xây dựng, HN”:

(m)

Mà tổng tổn thất dọc đường trên đường ống hút được xác định như sau:

(m)

Trong đó:

Lh: Chiều dài ống hút (m); Lh = 250 (m)

Dh: Đường kính ống hút (m); Dh = 0,45 (m)

vh: Vận tốc nước chảy trong ống hút (m/s); vh = 1,016 (m/s)


λ: Hệ số Đácxi được xác định theo CT (4) giáo trình “Nguyễn Thị Hồng (2001), Các bảng tính toán thủy lực, NXB Xây dựng, HN”:


(m)

Tổng tổn thất cục bộ trên đường ống hút được lấy khoảng 50% tổng tổn thất dọc đường trên đường ống hút:

(m)

Vậy tổng tổn thất áp lực trên đường ống hút là:

(m)

42

- Tổng tổn thất áp lực trên đường ống đẩy chung sẽ bao gồm cả tổn thất dọc đường và tổn thất cục bộ và được xác định bởi CT (4 – 4) giáo trình “Lê Dung (2003), Công trình thu nước - Trạm bơm cấp thoát nước, NXB Xây dựng, HN”:

(m)

Mà tổng tổn thất dọc đường trên đường ống đẩy chung được xác định như sau:

(m)

Trong đó:

Ldc: Chiều dài ống đẩy chung (m); Ldc = 800 (m)

Ddc: Đường kính ống đẩy chung (m); Ddc = 0,4 (m)

vdc: Vận tốc nước chảy trong ống đẩy chung (m/s); vdc = 1,293 (m/s)


λ: Hệ số Đácxi; như tính toán ở trên λ = 0,021

(m)

Tổng tổn thất cục bộ trên đường ống đẩy chung được lấy khoảng 50% tổng tổn thất dọc đường trên đường ống đẩy chung:

(m)

Vậy tổng tổn thất áp lực trên đường ống đẩy chung là:

(m)

- Tổng tổn thất áp lực trên đường ống đẩy riêng sẽ bao gồm cả tổn thất dọc đường và tổn thất cục bộ và được xác định bởi CT (4 – 4) giáo trình “Lê Dung (2003), Công trình thu nước - Trạm bơm cấp thoát nước, NXB Xây dựng, HN”:

(m)

Mà tổng tổn thất dọc đường trên đường ống đẩy riêng được xác định như sau:

(m)

43

Trong đó:

Ldr: Chiều dài ống đẩy riêng (m); Ldr = 100 (m)

Ddr: Đường kính ống đẩy riêng (m); Ddr = 0,35 (m)

vdr: Vận tốc nước chảy trong ống đẩy riêng (m/s); vdr = 1,676 (m/s)


λ: Hệ số Đácxi; như tính toán ở trên λ = 0,021

(m)

Tổng tổn thất cục bộ trên đường ống đẩy riêng được lấy khoảng 50% tổng tổn thất dọc đường trên đường ống đẩy riêng:

(m)

Vậy tổng tổn thất áp lực trên đường ống đẩy riêng là:

(m)

Cột áp toàn phần của máy bơm:

(m)

Công suất của bơm:

(kW)

Trong đó:

ρ: Khối lượng riêng của nước (kg/dm3)

Qb: Lưu lượng của máy bơm (l/s); Qb = 312,5 (m3/h) = 87 (l/s)

H: Cột áp toàn phần của máy bơm (m); H = 17,56 (m)

η: Hiệu suất toàn phần của máy bơm

Tra bảng phụ lục II ta xác định được khối lượng riêng của nước ở nhiệt độ 27,5ºC là ρ = 0,996 (kg/dm3).

Theo giáo trình “Lê Thị Dung (2002), Máy bơm và trạm bơm cấp thoát nước, NXB Khoa học kỹ thuật, HN” thì hiện nay hiệu suất lớn nhất các bơm có thể đạt từ 80 ÷ 90%; chọn η = 80%

(kW)

44

Bảng 4.4: Các thông số thiết kế công trình thu và trạm bơm cấp I


1

Ống tự chảy

Đường kính ống

Tổn thất áp lực

mm

m

450

1,28

1

2

Song chắn rác

Diện tích


m2

m

0,5

0,005

1

3

Lưới chắn rác

Diện tích lưới chắn rác


m2

m

2,35

0,001

1

4

Ngăn thu

Chiều dài

Chiều rộng

m

m

2,2

2

2

5

Ngăn hút

Chiều dài

Chiều rộng

m

m

2,2

2

2

6 Đường kính ống hút mm 450

7

Đường kính

Ống đẩy chung

Ống đẩy riêng

m

m

400

350

8

Trạm bơm cấp I

Lưu lượng

Cột áp

Công suất

Hiệu suất

m3/h

m

kW

%

312,5

17,56

18,66

80

3

45

4.2. HỆ THỐNG CẤP PHÈN

Chọn phương án dự trữ phèn ướt: phèn cục mua về được đập nhỏ cho vào bể hòa tan phèn, tại đây phèn được hòa tan đến nồng độ 15% rồi đưa sang bể chứa (theo điều 6.20 Bộ xây dựng (2006), TCXDVN 33 – 2006 nồng độ dung dịch phèn trong bể hòa tan từ 10 ÷ 17%); cứ mỗi tám giờ phèn sẽ được bơm lên bể tiêu thụ để pha thành dung dịch 5% (lấy trong khoảng 4 ÷ 10% theo điều 6.20 Bộ xây dựng 2006, TCXDVN 33 – 2006) rồi được định lượng sang bể trộn để hòa trộn đều với nước nguồn.

4.2.1. Bể hòa tan phèn

Có nhiệm vụ hòa tan phèn phèn cục và lắng cặn bẩn. Để hòa tan phèn và trộn đều trong bể có thể dùng không khí nén, máy khuấy hoặc bơm tuần hoàn, đối với trạm có công suất nhỏ có thể dùng biện pháp khuấy trộn thủ công.

Do công suất trạm xử lý Q = 15000 m3/ngđ = 625 m3/h = 0,174 m3/s nên chọn bể hòa tan phèn khuấy trộn bằng cánh quạt phẳng (giáo trình “Nguyễn Ngọc Dung (2003), Xử lý nước cấp, NXB Xây dựng, HN”).

Ta chọn dự trữ phèn ướt trong 15 ngày.

Lượng phèn thành phẩm cần dùng trong 1 ngày:

(tấn)

Trong đó:

Q: Công suất trạm xử lý (m3/ngđ); Q = 15000 (m3/ngđ)

a: Liều lượng phèn cần thiết cho xử lý (mg/l); chọn a = 45 (mg/l)

46

Hình 4.3: Bể hòa tan phèn dùng cánh khuấy

1500

700

1500

240

1200

ỐNG XẢ CẶN Ø200

100

P: Lượng hoạt chất có trong phèn thành phẩm. Phèn trên thị trường thường chứa khoảng 35% Al2(SO4)3 tính theo sản phẩm không ngậm nước (giáo trình “Trịnh Xuân Lai (2004), Xử lý nước cấp cho sinh hoạt và công nghiệp, NXB Xây dựng, HN”); nên P = 35%.

(kg) = 1,929 (tấn)

Lượng phèn dự trữ trong 15 ngày là:

(tấn)

a) Kho dự trữ phèn

Phèn được dự trữ ướt, nhưng mỗi mẻ chỉ hòa tan khoảng 350kg nên vẫn cần kho chứa phèn cục. Dự tính cứ 1,5m3 dự trữ một tấn phèn cục (giáo trình “Trịnh Xuân Lai (2004), Xử lý nước cấp cho sinh hoạt và công nghiệp, NXB Xây dựng) nên thể tích kho cần dùng là:

(m3)

Phèn cục chất trong kho thành lớp cao tối đa 2m. Khi đó diện tích mặt bằng kho chứa phèn là:

(m2)

Trong đó: α là hệ số tính đến diện tích đi lại và thao tác trong kho; lấy α = 1,2

Vậy kho chứa phèn có kích thước là: L x B = 6m x 4,5m.

b) Bể hòa tan phèn

Phần hình trụ bể hòa tan

Dung tích phần hình trụ của bể hòa tan phèn:

(m3)

Trong đó:

G: Khối lượng phèn cần hòa tan trong mỗi mẻ (kg); G = 350kg

bh: Nồng độ dung dịch phèn trong bể hòa tan (%); bh = 15 (%)

: Trọng lượng riêng của dung dịch phèn (tấn/m3)

Theo điều 1.19 Bộ xây dựng (2006), TCXDVN 33 – 2006 lấy = 1 tấn/m3

(m3)

47

Bể hòa tan được thiết kế với tiết diện vuông kích thước 1,5m x 1,5m. Vậy chiều cao phần hình trụ ht = 1,5m (trong đó có 0,2m dự phòng); đáy bể hình chóp để xả cặn.

Ống xả cặn: Dùng ống PVC có đường kính 200mm (Bộ xây dựng (2006), TCXDVN 33 – 2006 điều 6.23 quy định đường kính ống xả cặn không nhỏ hơn 150mm).

Phần đáy bể hòa tan

Tường đáy bể tạo với mặt phẳng nằm ngang một góc 45º.

Chiều cao phần hình chóp của bể:

(m)

Chiều cao toàn phần của bể hòa tan phèn là:

(m)

Thể tích phần đáy bể:

= (m3)

Vậy thể tích toàn phần của bể hòa tan phèn:

(m3)

Ghi đỡ phèn

Ghi được lắp trên cạnh dài của bể bằng các mấu và dầm đỡ.

Dùng thanh gỗ có kích thước 40 x 70 mm, chiều dài thanh ghi 1,5m.

Chọn khoảng cách giữa các thanh ghi bằng 15mm (điều 6.23 Bộ xây dựng (2006), TCXDVN 33 – 2006 quy định khoảng cách giữa các thanh ghi từ 10 ÷ 15mm).

Số thanh ghi cần dùng:

(thanh)

Ống dẫn dung dịch phèn sang bể chứa: dùng ống PVC D150mm.

48

Hệ thống khuấy trộn

Để đẩy nhanh quá trình hòa tan phèn cục dùng máy khuấy cơ khí loại cánh quạt phẳng. Bộ phận khuấy trộn bằng động cơ điện, cơ chế truyền động bằng cánh khuấy.

Theo điều 6.22 Bộ xây dựng (2006), TCXDVN 33 – 2006 quy định số cánh quạt không được nhỏ hơn 2, số vòng quay lấy bằng 20 ÷ 30 vòng/phút nên ta sử dụng cánh quạt phẳng (bản 2 cánh), số vòng quay là 30 vòng/phút.

Chiều dài cánh khuấy tính từ trục quay lấy bằng 0,4 ÷ 0,45 bề rộng của bể (giáo trình “Nguyễn Ngọc Dung (2003), Xử lý nước cấp, NXB Xây dựng, HN”) nên:

(m)

Vậy chiều dài cả bản cánh khuấy là d = 0,6 x 2 = 1,2 (m).

Diện tích bản cánh khuấy lấy bằng 0,1 ÷ 0,2 m2/1m3 dung tích bể (giáo trình “Nguyễn Ngọc Dung (2003), Xử lý nước cấp, NXB Xây dựng, HN”) nên:

(m2)

Chiều rộng bản cánh khuấy:

(m)

Công suất động cơ khuấy trộn được tính theo CT (4.2) giáo trình “Trịnh Xuân Lai (2004), Xử lý nước cấp cho sinh hoạt và công nghiệp, NXB Xây dựng, HN”:

(kW)

Trong đó:

ρ: Trọng lượng riêng của nước (kg/m3); ρ = 996, 08(kg/m3) (tra phụ lục II)

n: Số vòng quay của cánh quạt (vòng/s); n = 0,5 (vòng/s)

z: Số cánh quạt trên trục máy khuấy (cánh); z = 2 (cánh)

η: Hệ số hữu ích của cơ cấu truyền động (%); η = 80%

(kW)

49

Bảng 4.5: Các thông số thiết kế bể hòa tan phèn


1

Kho dự trữ phèn

Chiều dài

Chiều rộng

m

m

6

4,5

1

2 Mặt bằng bể hòa tan phèn m 1,5 x 1,5 1

3

Chiều cao bể hòa tan

Phần hình trụ

Phần chóp đáy

Dự phòng

Toàn phần

m

m

m

m

1,3

0,7

0,2

2,2

4 Đường kính ống xả cặn mm 200 1

5Đường kính ống dẫn dung dịch phèn sang bể chứa

mm 1501

6 Ghi đỡ phèn m 0,04 x 0,07 x 1,5 1

7


Chiều dài

Chiều rộng

Công suất

m

m

kW

1,2

0,24

77

4.2.2. Bể chứa dung dịch phèn

Dung tích bể chứa phèn:

(m3)

Trong đó:

G2: Lượng phèn dự trữ trong 15 ngày (tấn); G2 = 15 (ngày)

P: Nồng độ dung dịch phèn trong bể hòa tan (%); P = 15(%)

γ: Khối lượng riêng của dung dịch phèn (T/m3).

Theo điều 1.19 Bộ xây dựng (2006), TCXDVN 33 – 2006 lấy γ = 1 (T/m3)

50

(m3)

Vậy bể chứa dung dịch phèn có kích thước như sau: 8m x 6m x 4m chia làm 2 ngăn (trong đó 0,2m dự phòng chống tràn), làm bằng bêtông cốt thép.

Đáy bể lắp ống xả cặn, dùng ống PVC có đường kính D350.

Bảng 4.6: Các thông số thiết kế bể chứa dung dịch phèn


1 Chiều dài m 8

2 Chiều rộng m 6

3

Chiều cao

Hữu ích

Dự phòng

Toàn phần

m

m

m

3,8

0,2

4

4 Ống xả cặn mm 350

5 Bể chứa dung dịch phèn1 bể chia 2

ngăn

4.2.3. Bể tiêu thụ dung dịch phèn

a) Xác định kích thước bể

Dung tích bể tiêu thụ phèn được tính theo công thức:

(m3)

Trong đó:

Q: Lưu lượng nước cần xử lý (m3/h); Q = 625 (m3/h)

n: Số giờ của một lần bơm phèn lên bể tiêu thụ (h)

a: Liều lượng phèn cho vào nước (g/m3); a = 45 (mg/l) = 45 (g/m3)

bt: Nồng độ dung dịch phèn trong bể tiêu thụ (%)

γ: Khối lượng riêng của dung dịch phèn (T/m3), lấy γ = 1 (T/m3)

51

Theo điều 6.19 Bộ xây dựng (2006), TCXDVN 33 – 2006 công suất trạm xử lý từ 10000m3/ngđ ÷ 50000m3/ngđ thì n = 8÷ 12h; chọn n = 8h và điều 6.20 quy định nồng độ dung dịch phèn trong bể tiêu thụ từ 4 ÷ 10%; chọn bt = 5%

(m3)

Bể tiêu thụ được thiết kế với tiết diện vuông kích thước 1,7m x 1,7m. Vậy chiều cao phần hình trụ là ht = 1,7m (trong đó có 0,2m dự phòng).

Ống xả cặn: Dùng ống PVC có đường kính 200mm (Bộ xây dựng (2006), TCXDVN 33 – 2006 điều 6.23 quy định đường kính ống xả cặn không nhỏ hơn 150mm)

b) Phần đáy bể tiêu thụ



(m)

Chiều cao toàn phần của bể tiêu thụ phèn là:

(m)

c) Hệ thống khuấy trộn

Để giữ cho dung dịch phèn không bị lắng cặn và có nồng độ đều 5% phải liên tục khuấy trộn bằng máy khuấy cơ khí loại cánh quạt phẳng. Bộ phận khuấy trộn bằng động cơ điện, cơ chế truyền động bằng cánh khuấy.

Theo điều 6.22 Bộ xây dựng (2006), TCXDVN 33 – 2006 quy định số cánh quạt không được nhỏ hơn 2, số vòng quay lấy bằng 20 ÷ 30 vòng/phút nên ta sử dụng cánh quạt phẳng (bản 2 cánh), số vòng quay là 30 vòng/phút.


(m)

Vậy chiều dài cả bản cánh khuấy là dtt = 0,68 x 2 = 1,36 (m).


52

(m2)


(m)


(kW)

Trong đó:

ρ: Trọng lượng riêng của nước (kg/m3); ρ = 996, 08 (kg/m3)(tra phụ lục II)




(kW)

Bảng 4.7: Các thông số thiết kế bể tiêu thụ dung dịch phèn


1 Mặt bằng bể tiêu thụ phèn m 1,7 x 1,7 2

2

Chiều cao bể tiêu thụ

Phần hình trụ

Phần chóp đáy

Dự phòng

Toàn phần

m

m

m

m

1,5

0,8

0,2

2,5


4


Chiều dài

Chiều rộng

Công suất

m

m

kW

1,36

0,33

176

53

4.2.4. Chọn bơm dung dịch phèn và bơm định lượng

Dung dịch phèn từ bể chứa theo định kỳ tám giờ bơm lên bể tiêu thụ một lần. Chọn thời gian bơm t = 3h (bơm làm việc trong 3h, nghỉ 4h), thời gian pha chế dung dịch phèn 5% ở bể tiêu thụ là 1h.

a) Chọn bơm để bơm dung dịch phèn lên bể tiêu thụ

Lượng dung dịch phèn 5% cần thiết cho một lần bơm (dùng cho 8h):

(ml)

Trong đó:

a: Liều lượng phèn cho vào nước (mg/l); a = 45 (mg/l)

n: Khoảng thời gian giữa hai lần bơm (h); n = 8h

(l)

Bơm trong 3 giờ, lưu lượng máy bơm là:

(l/h) = 25 (l/ph)

Chọn máy bơm chịu axít có lưu lượng qBP = 25 (l/ph), áp lực Hb = 8m. Trong trạm đặt hai bơm (một làm việc, một dự phòng).

b) Chọn bơm định lượng

Lưu lượng dung dịch phèn 5% cần thiết đưa vào nước trong một giờ:

(l/h) = 0,56 (m3/h)

Chọn máy bơm có lưu lượng qĐL = 0,56 (m3/h), áp lực HĐL = 3m. Trong trạm đặt hai bơm (một làm việc, một dự phòng).

54

Bảng 4.8: Các thông số để chọn bơm dung dịch phèn


1

Bơm phèn lên bể tiêu thụ (dùng 8h)

Thời gian bơm

Lưu lượng

Cột áp

h

l/ph

m

3

25

8

2

2

Bơm định lượng vào bể trộn

Thời gian bơm

Lưu lượng

Cột áp

h

m3/h

m

1

0,56

3

2

4.3. HỆ THỐNG CẤP VÔI

Vôi cục đưa đến nhà máy được tôi thành vôi sệt trong các bể tôi vôi, sau đó được vận chuyển sang bể hòa tan cũng là bể tiêu thụ để hòa tan thành vôi sữa rồi châm vào bể trộn cơ khí bằng bơm định lượng.

4.3.1. Bể tôi vôi

Vì trong vôi thành phẩm chỉ chứa 80% CaO, còn lại là cặn bẩn gồm CaCO 3, MgO, cát và sét nên liều lượng vôi thành phẩm cần sử dụng là:

(mg/l)

Lượng vôi cần dùng trong một ngày:

(g) = 30 (kg)

Vì lượng vôi sử dụng ít nên chọn thời gian dự trữ là 45 ngày. Khi đó lượng vôi cục cần dự trữ:

(kg) = 1,35 (tấn)

Lượng nước cần dùng để tôi vôi lấy bằng 3,5m3 cho một tấn vôi cục.

Tỉ trọng vôi cục khi đổ thành đống: γ = 1,2 t/m3 (giáo trình “Trịnh Xuân Lai (2004), Xử lý nước cấp cho sinh hoạt và công nghiệp, NXB Xây dựng”)

Thể tích vôi cục choán chỗ:

(m3)

55

Thể tích bể tôi vôi:

(m3)

Xây bể gồm 2 ngăn để tiện việc tôi vôi và thau rửa. Thể tích một ngăn:

(m3)

Ngăn tôi vôi có tiết diện hình vuông kích thước 1,5m x 1,5m; chiều cao 1,5m (trong đó có 0,2m dự phòng chống tràn).

Bảng 4.9: Các thông số thiết kế bể tôi vôi (1 bể 2 ngăn)


1 Chiều dài x chiều rộng m 1,5 x 1,5

2

Chiều cao

Hữu ích

Dự phòng

Toàn phần

m

m

m

1,3

0,2

1,5

4.3.2. Bể tiêu thụ vôi

Vôi từ bể tôi vôi được đưa sang bể tiêu thụ và pha loãng thành dung dịch vôi sữa 5% rồi được định lượng vào bể trộn. Vì vôi châm vào nước cùng lúc với phèn nên chọn bể tiêu thụ vôi có cùng chế độ làm việc như bể tiêu thụ phèn.

a) Xác định kích thước bể

Dung tích bể tiêu thụ vôi được tính theo công thức:

(m3)

Trong đó:

Q: Lưu lượng nước cần xử lý (m3/h); Q = 625 (m3/h)

n: Số giờ của một lần bơm vôi lên bể tiêu thụ (h)

av: Liều lượng vôi cho vào nước (g/m3); av = 1,6 (mg/l) = 1,6 (g/m3)

bv: Nồng độ vôi sữa trong bể tiêu thụ (%)

γ: Khối lượng riêng của vôi sữa (T/m3), lấy γ = 1 (T/m3)

56

Theo điều 6.19 Bộ xây dựng (2006), TCXDVN 33 – 2006 công suất trạm xử lý từ 10000m3/ngđ ÷ 50000m3/ngđ thì n = 8÷ 12h; chọn n = 8h và điều 6.34 quy định nồng độ vôi sữa trong bể tiêu thụ lấy không quá 5% theo CaO; chọn b v = 5%

(m3)

Bể tiêu thụ được thiết kế với tiết diện vuông kích thước 1,1m x 1,1m. Vậy chiều cao phần hình trụ là ht = 1,1m (trong đó 0,2m dự phòng). Xây dựng 2 bể (một làm việc, một dự phòng).

Ống xả cặn: Dùng ống PVC có đường kính 200mm (Bộ xây dựng (2006), TCXDVN 33 – 2006 điều 6.36 quy định đường kính ống xả cặn ≥ 100mm).

b) Phần đáy bể tiêu thụ



(m)

Chiều cao toàn phần của bể tiêu thụ phèn là:

(m)

c) Hệ thống khuấy trộn

Để giữ cho vôi sữa không bị lắng và có nồng độ đều 5% phải liên tục khuấy trộn bằng máy khuấy cơ khí loại cánh quạt phẳng. Bộ phận khuấy trộn bằng động cơ điện, cơ chế truyền động bằng cánh khuấy.

Theo điều 6.36 Bộ xây dựng (2006), TCXDVN 33 – 2006 quy định số cánh quạt không được nhỏ hơn 2, số vòng quay lấy không nhỏ hơn 40 vòng/phút nên ta sử dụng cánh quạt phẳng (bản 2 cánh), số vòng quay là 40 vòng/phút.


(m)

Vậy chiều dài cả bản cánh khuấy là dtt = 0,44 x 2 = 0,88 (m).


57

(m2)


(m)


(kW)

Trong đó:

ρ: Trọng lượng riêng của nước (kg/m3); ρ = 996, 08(kg/m3)(tra phụ lục II)




(kW)

4.3.3. Chọn bơm định lượng vôi sữa

Dùng bơm định lượng đưa vôi sữa vào bể trộn.

Lưu lượng vôi sữa 5% cần thiết đưa vào nước trong một giờ:

(l/h)

Chọn máy bơm có lưu lượng qbv = 20 (l/h), áp lực Hv = 1m. Trong trạm đặt 2 bơm (một làm việc, một dự phòng).

58

Bảng 4.10: Các thông số thiết kế bể tiêu thụ vôi sữa


1 Mặt bằng bể tiêu thụ phèn m 1,1 x 1,1 2

2

Chiều cao bể tiêu thụ

Phần hình trụ

Phần chóp đáy

Dự phòng

Toàn phần

m

m

m

m

0,9

0,5

0,2

1,6


4


Chiều dài

Chiều rộng

Công suất

m

m

kW

0,88

0,02

4,5

5

Bơm định lượng vào bể trộn

Thời gian

Lưu lượng

Cột áp

h

l/h

m

1

20

1

2

4.4. BỂ TRỘN CƠ KHÍ

59

Lan can

Motor cánh khuấy

Cánh khuấy

Bulông

Trục quay thép đặc

Hình 4.4: Bể trộn cơ khí

4.4.1. Xác định kích thước bể

Thể tích bể trộn cơ khí:

(m3)

Trong đó:

Q: Công suất trạm xử lý (m3/s); Q = 0,174 (m3/s)

t: Thời gian lưu nước trong bể (s)

Theo Bộ xây dựng (2006), TCXDVN 33 – 2006 quy định thời gian lưu nước trong bể trộn cơ khí từ 45 ÷ 90s; chọn t = 50s.

(m3)

Bể trộn cơ khí được thiết kế với tiết diện vuông kích thước L x B = 1,8m x 1,8m. Vậy chiều cao bể là 3m (trong đó có 0,3m bảo vệ).

Vậy thể tích thực của bể là:

(m3)

4.4.2. Xác định kích thước cánh khuấy

Theo giáo trình “Trịnh Xuân Lai (2004), Xử lý nước cấp cho sinh hoạt và công nghiệp, NXB Xây dựng” thì năng lượng cần truyền vào nước được xác định theo CT:

(kW)

Trong đó:

G: Gradient vận tốc trung bình (s-1)

μ: Độ nhớt động học của nước (m2/s); μ = 0,852.10-6m2/s (tra phụ lục I)

Theo điều 6.58 Bộ xây dựng (2006), TCXDVN 33 – 2006 quy định gradient vận tốc trung bình lấy từ 500 ÷ 1500s-1; chọn G = 800s-1.

(kW) = 5300 (J/s)

Công suất máy khuấy:

(kW)

Với η là hiệu suất động cơ; chọn η = 0,8.

Theo giáo trình “Trịnh Xuân Lai (2004), Xử lý nước cấp cho sinh hoạt và công nghiệp, NXB Xây dựng” thì đường kính cánh khuấy d ≤ 1/2 chiều rộng bể. Vậy đường kính cánh khuấy là:

60

(m)


(m)

Khoảng cách từ đáy bể lên cánh khuấy bằng một đoạn h = d = 0,9m.

Xác định số vòng quay của máy khuấy:

(vòng/s)

Trong đó:

K: Hệ số sức cản của nước, phụ thuộc vào kiểu cánh khuấy

ρ: Trọng lượng riêng của nước (kg/m3); ρ = 996,08 (kg/m3) (tra phụ lục II)

Chọn kiểu cánh khuấy tuabin 6 cánh phẳng đầu vuông, tra phụ lục III K = 6,3.

(vòng/s) = 67,8 (vòng/phút)

Kiểm tra hệ số Reynold:

>> 10.000

Đạt chế độ chảy rối.

61

Bảng 4.11: Các thông số thiết kế bể trộn cơ khí


1 Số lượng Công trình 1

2 Mặt bằng bể trộn cơ khí m2 1,8 x 1,8

3

Chiều cao bể

Dự phòng

Toàn phần

m

m

0,3

3

4


Đường kính

Chiều rộng

Công suất

m

m

kW

0,9

0,36

6,6

4.5. BỂ PHẢN ỨNG CƠ KHÍ


Dung tích bể:

(m3)

Trong đó:

Q: Công suất trạm xử lý (m3/h); Q = 625 (m3/h)

t: Thời gian lưu nước trong bể (phút)

62

Cánh guồng

Hình 4.5: Bể phản ứng cơ khí

Vách ngăn đục lỗ

Theo giáo trình “Trịnh Xuân Lai (2004), Xử lý nước cấp cho sinh hoạt và công nghiệp, NXB Xây dựng, HN” thời gian lưu nước trong bể t = 10 ÷ 30 phút; chọn t = 20 phút.

(m3)

Ta chia bể thành 2 đơn nguyên, thể tích mỗi đơn nguyên là 104,16 m3.

Chọn chiều sâu mỗi đơn nguyên H = 3,2m, chiều rộng mỗi đơn nguyên B = 3,2m nên chiều dài mỗi đơn nguyên là:

(m)

Vậy kích thước của mỗi đơn nguyên là: L x B x H = 10,17m x 3,2m x 3,2m (chiều cao bảo vệ 0,3m).

Ta chia chiều dài mỗi đơn nguyên thành 3 ngăn, mỗi ngăn dài 3,5m và được ngăn cách với nhau bởi bức vách bêtông đục lỗ dày 0,1m.

Dung tích thực mỗi ngăn là:

(m3)

Cấu tạo guồng khuấy gồm trục quay và bốn bản cánh khuấy đặt đối xứng qua trục, toàn bộ đặt theo phương thẳng đứng, được làm bằng thép không gỉ.

4.5.2. Xác định kích thước guồng khuấy

Tổng diện tích bản cánh lấy bằng 15% diện tích mặt cắt ngang bể (theo giáo trình “Nguyễn Ngọc Dung (2003), Xử lý nước cấp, NXB Xây dựng. HN” quy định từ 15 ÷ 20%.

(m2)

Chiều dài guồng khuấy:

(m)

Trong đó: 0,4m là khoảng cách giữa thành bể với 2 đầu cánh khuấy.

Vậy mỗi bản cánh khuấy có kích thước l x b = 2,7m x 0,2m. Khoảng cách giữa mỗi bản cánh là 0,135m.

Bản cánh đặt ở khoảng cách tính từ mép ngoài đến tâm trục quay là R = 1,35m.

4.5.3. Tính toán tốc độ khuấy trộn của cánh guồng

63

Chọn tốc độ quay của guồng khuấy: ở buồng đầu tiên n1 = 5 vòng/phút, buồng thứ hai n2 = 4 vòng/phút, buồng thứ ba n3 = 3 vòng/phút (theo giáo trình “Trịnh Xuân Lai (2004), Xử lý nước cấp cho sinh hoạt và công nghiệp, NXB Xây dựng” quy định tốc độ quay của guồng khuấy từ 3 ÷ 5 vòng/phút và lấy giá trị lớn cho buồng đầu, giảm dần ở buồng sau).

a) Ở buồng phản ứng đầu tiên

Tốc độ chuyển động tương đối của cánh khuấy so với nước được xác định theo CT 5.11 giáo trình “Trịnh Xuân Lai (2004), Xử lý nước cấp cho sinh hoạt và công nghiệp, NXB Xây dựng”:

(m/s)

Trong đó:

R: Bán kính chuyển động của cánh khuấy (m); R = 1,35m.

n1: Số vòng quay trong một phút (vòng/phút); n1 = 5 vòng/phút.

(m/s) quy phạm

0,25÷0,75m/s

Công suất cần thiết để quay cánh khuấy được xác định theo CT (5.12) giáo trình “Trịnh Xuân Lai (2004), Xử lý nước cấp cho sinh hoạt và công nghiệp, NXB Xây dựng”:

(W)

Trong đó:

C: Hệ số sức cản của nước, phụ thuộc vào tỷ lệ giữa chiều dài l và chiều rộng b của bản cánh khuấy.

Do l/b = 2,7/0,2 = 13,5 nên theo giáo trình “Trịnh Xuân Lai (2004), Xử lý nước cấp cho sinh hoạt và công nghiệp, NXB Xây dựng” lấy C = 1,37.

(W)

Năng lượng tiêu hao cho việc khuấy trộn 1m3 nước:

(W/m3)

Giá trị gradient vận tốc được xác định theo CT (2.17) giáo trình “Nguyễn Ngọc Dung (2003), Xử lý nước cấp, NXB Xây dựng. HN”:

64

(l/s)

Trong đó:

μ: Độ nhớt động học của nước(cm2/s); μ = 0,0085 (cm2/s) (tra phụ lục I)

(l/s) (quy phạm 100 ÷ 30l/s)

Trong thực tế người ta dùng chỉ số P để đặc trưng cho trạng thái tối ưu này:

(quy phạm 40.000 ÷ 200.000)

Nhận xét: Tất cả các chỉ tiêu khuấy trộn ở buồng phản ứng đầu tiên đều nằm trong giới hạn cho phép.

b) Ở buồng phản ứng thứ hai


(m/s)

Trong đó:



(m/s) quy phạm

0,25÷0,75m/s


(W)

Trong đó:


Do l/b = 2,7/0,2 = 13,5 nên theo giáo trình “Trịnh Xuân Lai (2004), Xử lý nước cấp cho sinh hoạt và công nghiệp, NXB Xây dựng” lấy C = 1,37.

(W)

65


(W/m3)

Giá trị gradient vận tốc được xác định theo CT (2.17) giáo trình “Nguyễn Ngọc Dung (2003), Xử lý nước cấp, NXB Xây dựng, HN”:

(l/s)

Trong đó:


(l/s) (quy phạm 100 ÷ 30l/s)


(quy phạm 40.000 ÷ 200.000)

Nhận xét: Tất cả các chỉ tiêu khuấy trộn ở buồng phản ứng thứ hai đều nằm trong giới cho phép.

c) Ở buồng phản ứng thứ ba


(m/s)

Trong đó:



(m/s) quy phạm 0,25 ÷

0,75m/s


(W)

66

Trong đó:


Do l/b = 2,/0,2 = 13,5 nên theo giáo trình “Trịnh Xuân Lai (2004), Xử lý nước cấp cho sinh hoạt và công nghiệp, NXB Xây dựng” lấy C = 1,37.

(W)


(W/m3)

Giá trị gradient vận tốc được xác định theo CT (2.17) giáo trình “Nguyễn Ngọc Dung (2003), Xử lý nước cấp, NXB Xây dựng”:

(l/s)

Trong đó:


(l/s) (quy phạm 100 ÷ 30 l/s)


(quy phạm 40.000 ÷ 200.000)

Nhân xét: Giá trị G3, P ở buồng phản ứng thứ ba không nằm trong giới hạn cho phép. Vì vậy, ta tăng tốc độ quay của guồng khuấy ở buồng phản ứng thứ ba n’

3= 3,5 vòng/phút và tính lại các chỉ tiêu khuấy trộn.

(m/s)

(W)

(W/m3)

(l/s) (quy phạm 100 ÷ 30 l/s)

(quy phạm 40.000 ÷ 200.000)

Nhân xét: Với tốc độ quay của guồng khuấy ở buồng thứ ba là 3,5 vòng/phút thì tất cả các chỉ tiêu khuấy trộn đều nằm trong giới hạn cho phép.

67

4.5.4. Tính toán vách ngăn giữa các buồng

Các ngăn của mỗi đơn nguyên được ngăn cách bởi các vách ngăn bằng bêtông có đục lỗ. Chọn đường kính lỗ dl = 150mm và vận tốc nước qua lỗ là vl = 0,2m/s (Theo giáo trình “Trịnh Xuân Lai (2004), Xử lý nước cấp cho sinh hoạt và công nghiệp, NXB Xây dựng” quy định dl = 50 ÷ 150mm; vl = 0,2 ÷ 0,3m/s).

Diện tích lỗ cần thiết:

(m2)

Số lỗ cần thiết trên một vách ngăn:

(lỗ)

Trên thực tế ta bố trí như sau:

Bố trí thành 5 hàng.

Khoảng cách từ tường đến lỗ đầu tiên và từ tường đến lỗ cuối cùng của hàng đầu là 750mm.

Khoảng cách giữa các lỗ trên một hàng là 500mm.

Khoảng cách từ miệng bể đến hàng lỗ đầu tiên là 800mm.

Khoảng cách giữa các hàng là 500mm.

Lỗ giữa hàng trên và hàng dưới bố trí so le nhau.

Vậy số lỗ cần thiết được thiết kế trên một vách ngăn là 27 lỗ.

Tổn thất áp lực nước khi qua lỗ:

(m)

Với ξ là hệ số tổn thất cục bộ; đối với miệng vào ξvào = 0,05, miệng ra ξra = 1 nên Σξ = 1,05 (theo “Nguyễn Cảnh Cầm (2005), Các bảng tính thủy lực, NXB Xây dựng, HN”).

Nước từ bể phản ứng được dẫn sang bể lắng bằng mương. Vận tốc nước trong mương chọn vm = 0,25m/s (lấy trong khoảng 0,15 ÷ 0,3m/s theo giáo trình “Nguyễn Ngọc Dung (2003), Xử lý nước cấp, NXB xây dựng, HN”).

68

Diện tích mặt cắt mương:

(m2)

Chọn kích thước mương: 1m x 0,7m.

Bảng 4.12: Các thông số thiết kế bể phản ứng cơ khí



2 Mặt bằng mỗi ngăn của bể m2 3,5 x 3,2

3

Chiều cao bể

Hữu ích

Dự phòng

Toàn phần

m

m

m

3,2

0,3

3,5

4

Guồng khuấy

Chiều dài

Chiều rộng

Bán kính

m

m

m

2,7

0,2

1,35

5 Tổng số lỗ trên 1 vách ngăn lỗ 27

4.6. BỂ LẮNG LAMELLA

69

Sàn công tác

Tấm lamen

Ống thu nước

Vùng thu cặn

Ống thu bùn

Hình 4.6: Bể lắng lamella

Nước từ bể phản ứng vào bể lắng sẽ chuyển động giữa các ống lắng hình trụ đặt nghiêng so với phương ngang 60°. Nước đi từ dưới lên và cặn trượt theo đáy ống từ trên xuống vùng thu cặn của bể, từ đó theo chu kỳ xả đi. Nước trong đi lên được thu vào ống thu nước trong đưa sang bể lọc.

4.6.1. Xác định kích thước bể lắng lamella

Chọn các thông số thiết kế cơ bản: Trong bể đặt các ống lắng hình trụ vuông cạnh 0,05m x 0,05m (lấy trong khoảng 0,05 ÷ 0,1m), chiều dài ống lắng l = 1m (lấy trong khoảng 0,8 ÷ 1m) theo điều 6.66 Bộ xây dựng (2006), TCXDVN 33 – 2006.

Chiều cao khối trụ lắng:

(m)

Công suất nước đi vào bể lắng:

(m3/ngđ) = 656,25 (m3/h)

Diện tích mặt bằng bể được xác định theo CT (6.9) Bộ xây dựng (2006), TCXDVN 33 – 2006.

(m2)

Trong đó:

a: Tải trọng bề mặt của bể lắng (m3/m2.h); chọn a = 4,6 (m3/m2.h) (đối với nước vừa đục vừa có màu lấy trong khoảng 4,6 ÷ 5,5 m3/m2.h theo điều 6.66 Bộ xây dựng (2006), TCXDVN 33 – 2006).

(m2)

Ta xây dựng 4 bể lắng. Diện tích mặt bằng mỗi bể là:

(m2)

Vậy bể lắng lamella được thiết kế với kích thước mỗi bể là: L x B = 7m x 5m.

Diện tích thực tế của bể lắng lamella:

(m2)

70

4.6.2. Kiểm tra một số thông số kỹ thuật

Tốc độ uo thực tế của các hạt cặn:

(m/s)

Trong đó:

QL: Công suất nước vào bể lắng (m3/s); QL = 15750(m3/ngđ) = 0,182 (m3/s)

W: Kích thước ống lắng (m); W = 0,05 (m)

H: Chiều cao khối trụ lắng (m); H = 0,866 (m)

(m/s)

Vận tốc nước chảy trong ống lắng:

(m/s)

Tiết diện hình ống:

(m2)

Chu vi ướt:

(m)

Bán kính thủy lực:

(m)

Hệ số Reynold:

Trong đó:

vo: Vận tốc nước chảy trong ống lắng (m/s); vo = 1,5.10-3 (m/s)

υ: Độ nhớt động lực học của nước (m2/s)


< 200

Kết luận: Nước trong ống lắng chuyển động theo chế độ chảy tầng.

Chuẩn số Froude:

71

> 10-5

Kết luận: Dòng chảy trong ống là dòng chảy ổn định.

4.6.3. Tính toán xả cặn

Ta dùng phương pháp xả cặn bằng thủy lực.

Thể tích vùng chứa cặn của một bể được xác định theo CT (6.10) Bộ xây dựng (2006), TCXDVN 33 – 2006:

(m3)

Trong đó:

T: Thời gian giữa hai lần xả cặn (h); chọn T = 6 (h)

Q: Công suất trạm xử lý (m3/h); Q = 625 (m3/h)

Cmax: Hàm lượng cặn lớn nhất sau khi keo tụ (mg/l); Cmax = 396,6(mg/l)

m: Hàm lượng cặn sau khi lắng (mg/l); chọn m = 10 (mg/l) (lấy trong khoảng 10 ÷ 12 mg/l theo điều 6.68 Bộ xây dựng (2006), TCXDVN 33 – 2006)

N: Số lượng bể lắng (bể); N = 4 (bể)

δ: Nồng độ trung bình của cặn đã nén chặt (g/m3)

Với thời gian giữa hai lần xả cặn là 6h và tổng hàm lượng cặn trong nước nguồn là 365 mg/l, tra bảng 6.8 Bộ xây dựng (2006), TCXDVN 33 – 2006 ta tra được δ =20000 (g/m3).

(m3)

Phần trăm lượng nước dùng cho việc xả cặn bể lắng được xác định theo CT (6.12) Bộ xây dựng (2006), TCXDVN 33 – 2006:

(%)

Trong đó:

KP: Hệ số pha loãng cặn; chọn KP = 1,2 (lấy trong khoảng 1,2 ÷ 1,15 theo điều 6.68 Bộ xây dựng, (2006), TCXDVN 33 – 2006)

(%)

72

Lượng nước dùng cho xả cặn 4 bể lắng, tính theo thể tích nước giữa các lần xả (6h):

(m3)

Lưu lượng nước một lần xả:

(m3/s)

Trong đó: txả là thời gian xả cặn của một bể lắng (phút); chọn txả = 60 phút.

Chọn đường kính ống xả cặn dxả = 200mm (lấy trong khoảng 150 ÷ 200mm theo điều 6.69 Bộ xây dựng (2006), TCXDVN 33 – 2006)

Vận tốc xả cặn thực tế:

(m/s)

Tường đáy bể tạo với mặt phẳng nằm ngang một góc 60º (lấy trong khoảng 60 ÷ 70° theo điều 6.67 Bộ xây dựng (2006), TCXDVN 33 – 2006). Tại mỗi bể lắng sẽ bố trí hai hình nón để thu cặn.

Chiều cao vùng chứa cặn:

(m)

Với 0,4m là bề rộng đáy nhỏ hình nón cụt.

4.6.4. Xác định chiều cao bể lắng

(m)

Trong đó:

h1: Chiều cao phần nước trong trên các ống lắng (m); h1 = 1,2 (m)

h2: Chiều cao đặt ống lắng nghiêng (m); h2 = 0,866 (m)

h3: Chiều cao phần không gian phân phối nước dưới các ống lắng nghiêng (m); h3 = 0,9 (m).

hbv: Chiều cao bảo vệ (m); hbv = 0,3 (m)

(m)

73

4.6.5 Tính toán ống thu nước ra

Trong mỗi bể lắng ta bố trí 2 ống thu nước đặt suốt chiều dài bể. Sau đó tập trung vào mương rồi theo đường ống đưa sang bể lọc.

Lưu lượng nước vào mỗi ống:

(m3/h)

Chọn tốc độ nước chảy trong ống thu nước là vc = 0,8m/s (theo điều 6.84 Bộ xây dựng (2006), TCXDVN 33 – 2006 quy định vc = 0,6 ÷ 0,8m/s). Khi đó tra bảng II trang 50 giáo trình “Nguyễn Thị Hồng (2001), Các bảng tính toán thủy lực, NXB xây dựng, HN” ta được đường kính chính D350 mm.

Trên hệ thống ống khoan lỗ có đường kính dl = 25mm (lấy theo điều 6.84 Bộ xây dựng (2006), TCXDVN 33 – 2006 đường kính lỗ không nhỏ hơn 25mm). Vận tốc nước qua lỗ lấy bằng 1m/s.

Vậy diện tích một lỗ là:

(m2)

Tổng diện tích của các lỗ lấy bằng 0,35% tiết diện ngang của bể lắng (lấy trong khoảng 0,25 ÷ 0,5% theo điều 6.111 Bộ xây dựng (2006), TCXDVN 33 – 2006).

Tổng diện tích lỗ trên hệ thống ống thu nước:

(m2)

Tổng số lỗ cần khoan trên hệ thống ống:

(lỗ)

Số lỗ trên mỗi ống:

(lỗ)

Trên mỗi ống thu nước, các lỗ xếp thành 2 hàng so le nhau, hướng nằm ngang. Số lỗ trên mỗi hàng của ống nhánh là: 123/2 = 61,5 lỗ ≈ 62 lỗ

Khoảng cách giữa các tâm lỗ:

(m)

(Với 0,375 m là đường kính ngoài của ống thu nước)

74

Nước thu bằng ống sau đó được dẫn qua mương. Vận tốc nước trong mương chọn vm = 0,15m/s (lấy trong khoảng 0,15 ÷ 0,3m/s theo giáo trình “Nguyễn Ngọc Dung (2003), Xử lý nước cấp, NXB xây dựng, HN”). Diện tích mặt cắt mương:

(m2)

Chọn kích thước mương: 1,3m x 0,9m.

Bảng 4.13: Các thông số thiết kế bể lắng lamella



2 Mặt bằng của bể m2 7 x 5

3

Chiều cao

Phần nước trên ống lắng

Đặt ống lắng nghiêng

Phần dưới ống lắng

Vùng chứa cặn

Bảo vệ

Toàn phần

m

m

m

m

m

m

1,2

0,866

0,9

2,8

0,3

6

4

Ống thu nước

Chiều dài

Đường kính

Đường kính lỗ

Số lỗ trên mỗi ống

m

mm

mm

lỗ

7

350

25

123

2

5 Ống xả cặn mm 200

75

4.7. BỂ LỌC NHANH 2 LỚP VẬT LIỆU LỌC


Tổng diện tích bể lọc được xác định theo CT 6.20 TCXDVN 33 - 2006:

(m2)

Trong đó:


T: Thời gian làm việc của trạm trong một ngày đêm (h); T = 24h.

vtb: Tốc độ lọc tính toán ở chế độ làm việc bình thường (m/h), chọn v tb = 9 m/h (lấy trong khoảng 7 ÷ 10 m/h theo bảng 6.11 Bộ xây dựng (2006), TCXDVN 33 – 2006).

a: Số lần rửa mỗi một bể lọc trong một ngày đêm ở chế độ làm việc bình thường, chọn a = 1.

W: Cường độ nước rửa (l/s.m2); chọn W = 15l/s.m2 (lấy trong khoảng 14 ÷ 16 l/s.m2 theo bảng 6.13 Bộ xây dựng (2006), TCXDVN 33 – 2006).

t1: Thời gian rửa (h); chọn t1 = 7phút = 0,12h (lấy trong khoảng 7 ÷ 6 phút theo bảng 6.13 Bộ xây dựng (2006), TCXDVN 33 – 2006).

t2: Thời gian ngừng bể lọc để rửa (h); t2 = 0,35h (theo điều 6.102 Bộ xây dựng (2006), TCXDVN 33 – 2006)

(m2)

Số bể lọc cần thiết:

76

Hình 4.7: Bể lọc nhanh 2 lớp vật liệu lọc

Ống nhánh phân phối nước lọc Ø250

Ống thu nước rửa lọc Ø150

Ống chính phân phối khí Ø150

Ống phân phối nước rửa lọc Ø400Ống chính phân

phối nước lọc Ø450Ống thu nước lọc dẫn sang bể chứa Ø400

Ống xả nước lọc đầu Ø150

Ống xả kiệt Ø110

(bể)

Chọn N = 4 bể.

Kiểm tra lại tốc độ lọc tăng cường với điều kiện đóng 1 bể để rửa:

(m/h)

Trong đó:

N1: Số lượng bể đóng để rửa (bể); N1 = 1 bể.

(m/h)

Tốc độ lọc tăng cường đạt yêu cầu vì v tc = 12m/h nằm trong khoảng 8,5 ÷ 12m/h (theo bảng 6.11 Bộ xây dựng (2006), TCXDVN 33 – 2006).

Diện tích một bể lọc:

(m2)

Ta thiết kế bể hình vuông có kích thước mặt bằng: L x B = 4,3m x 4,3m.

Theo bảng 6.11 Bộ xây dựng (2006), TCXDVN 33 - 2006, trong bể lọc chọn các vật liệu có kích thước như sau:

Than antraxit có cỡ hạt dhd = 0,9 ÷ 1,1mm, hệ số không đồng nhất K = 1,5 ÷ 1,7, chọn chiều dày lớp vật liệu lọc hvl1 = 0,5m (lấy trong khoảng 400 ÷ 500 mm).

Cát thạch anh có cỡ hạt dhd = 0,6 ÷ 0,65mm, hệ số không đồng nhất K = 1,5 ÷ 1,7, chọn chiều dày lớp vật liệu lọc hvl2 = 0,8m (lấy trong khoảng 700 ÷ 800 mm).

Vật liệu đỡ bằng sỏi có kích thước hạt 10 ÷ 5mm, chọn chiều cao lớp vật liệu đỡ hsđ = 0,2mm (lấy trong khoảng 150 ÷ 200mm theo phần ghi chú 2, bảng 6.12 Bộ xây dựng (2006), TCXDVN 33 – 2006).

Chụp lọc: Ta thiết kế chụp lọc đuôi dài gắn trên sàn đỡ. Sàn gắn chụp lọc được làm bằng bêtông cốt thép đúc sẵn dưới dạng tấm vuông 1m x 1m, dày 100mm. Trên mỗi tấm đan kích thước 1m x 1m gắn 64 cái chụp lọc và khoảng cách giữa các chụp lọc là đều nhau.

77

Chiều cao toàn phần bể lọc nhanh 2 lớp vật liệu:

(m)

Trong đó:

hsàn: Bề dày sàn gắn chụp lọc (m); chọn hsàn = 0,1 (m)

hsđ: Chiều cao lớp sỏi đỡ (m); hsđ = 0,2 (m)

hvl: Chiều dày lớp vật liệu lọc (m), hvl = hvl1 + hvl2

hn: Chiều cao lớp nước trên lớp vật liệu lọc (m), chọn hn = 2m (hn ≥ 2m)

hp: Chiều cao phụ (dự trữ) kể đến việc dâng nước khi đóng bể để rửa (m), chọn hp = 0,5m (hp ≥ 0,3m)

hđb: Chiều cao tính từ đáy ống phân phối đến đáy bể lọc (m), chọn hđb

= 0,1m (lấy trong khoảng 80 ÷ 100mm theo phần ghi chú 1 bảng 6.12 Bộ xây dựng (2006), TCXDVN 33 – 2006)

hcl-g: Chiều cao từ sàn đỡ chụp lọc đến ống chính dẫn gió (m); chọn hcl-g

= 0,25 (m)

Dô-c: Đường kính ống chính dẫn nước rửa lọc (m), Dô-c = 0,4 (m)

Dô-g: Đường kính ống chính dẫn gió rửa lọc (m); Dô-g = 0,15 (m)

(m)

Xả kiệt bể bằng ống PVC có đường kính D110mm (lấy trong khoảng 100 ÷ 200mm theo điều 6.121 Bộ xây dựng (2006), TCXDVN 33 – 2006) lắp ở đáy bể. Đáy bể lọc có độ dốc 0,005 về phía ống xả kiệt.

4.7.2. Tính toán hệ thống phân phối nước vào các bể lọc

Nước sau bể lắng sẽ được dẫn sang phân phối đều vào 4 bể lọc bằng đường ống dẫn. Chọn vận tốc nước chảy trong ống v = 1,09m/s (lấy trong khoảng 0,8 ÷ 1,2m/s theo điều 6.120 Bộ xây dựng (2006), TCXDVN 33 – 2006).

(m)

Vậy đường kính ống dẫn nước chính vào bể lọc Dnc = 450mm.

78

Đường kính ống nhánh vào mỗi bể lọc (xét 3 bể vận hành, 1 bể rửa):

(m)

Vậy đường kính ống nhánh dẫn nước vào bể lọc dnn = 250mm.

4.7.3. Tính toán hệ thống kết hợp phân phối nước rửa lọc và thu nước sau lọc

Rửa lọc bằng phương pháp: Rửa gió trước 2 phút với cường độ Wg = 15 l/s.m2

(lấy trong khoảng 15 ÷ 20 l/s.m2). Sau đó rửa kết hợp nước và gió trong thời gian 4 phút với cường độ gió Wg = 15 l/s.m2 và cường độ nước Wn = 3 l/s.m2

(lấy trong khoảng 2,5 ÷ 3 l/s.m2). Cuối cùng rửa nước thuần túy trong thời gian 4 phút với cường độ Wn = 8 l/s.m2 (lấy trong khoảng 5 ÷ 8 l/s.m2) ứng với độ nở tương đối của lớp vật liệu lọc là 50% (theo điều 6.123 Bộ xây dựng (2006), TCXDVN 33 – 2006).

Rửa lọc bằng hệ thống phân phối trở lực lớn, sử dụng hệ thống ống phân phối nước bằng thép có đục lỗ.

Lưu lượng nước rửa của một bể lọc:

(m3/s) = 200 (l/s)

Chọn tốc độ nước chảy trong ống chính dẫn nước rửa đến bể lọc vc = 1,5 m/s (theo điều 6.111 Bộ xây dựng (2006), TCXDVN 33 – 2006 quy định vc = 1÷2 m/s). Khi đó tra bảng II trang 50 giáo trình “Nguyễn Thị Hồng (2001), Các bảng tính toán thủy lực, NXB xây dựng, HN” ta được đường kính chính D400 mm.

Chọn khoảng cách giữa các trục của ống nhánh ln = 0,3m (lấy trong khoảng 0,25 ÷ 0,35m theo điều 6.111 Bộ xây dựng (2006), TCXDVN 33 – 2006).

Vậy số ống nhánh của một bể lọc:

(ống)

Lưu lượng nước rửa lọc chảy trong mỗi ống nhánh:

(l/s)

79

Chọn tốc độ nước chảy trong ống nhánh là vn = 1,8m/s (lấy trong khoảng 1,6 ÷ 2 m/s theo điều 6.111 Bộ xây dựng (2006), TCXDVN 33 – 2006). Khi đó tra bảng II trang 39 giáo trình “Nguyễn Thị Hồng (2001), Các bảng tính toán thủy lực, NXB xây dựng, HN” ta tra được đường kính ống nhánh D60 mm.

Trên hệ thống ống nhánh khoan lỗ có đường kính dl = 12mm (lấy trong khoảng 10 ÷ 12mm theo điều 6.111 Bộ xây dựng (2006), TCXDVN 33 – 2006).

Vậy diện tích một lỗ là:

(m2)

Tổng diện tích của các lỗ lấy bằng 0,35% tiết diện ngang của bể lọc (lấy trong khoảng 0,25 ÷ 0,5% theo điều 6.111 Bộ xây dựng (2006), TCXDVN 33 – 2006).

Tổng diện tích lỗ trên hệ thống ống nhánh phân phối nước rửa lọc:

(m2)

Tổng số lỗ cần khoan trên hệ thống ống nhánh:

(lỗ)

Số lỗ trên mỗi ống nhánh:

(lỗ)

Trên mỗi ống nhánh, các lỗ xếp thành 2 hàng so le nhau, hướng xuống phía dưới và nghiêng 1 góc 45° so với trục thẳng đứng của ống. Số lỗ trên mỗi hàng của ống nhánh là: 18,3/2 = 9 lỗ.

Khoảng cách giữa các tâm lỗ:

(m)

(Với 0,475 m là đường kính ngoài của ống chính rửa lọc)

Khi thu nước sau lọc và dẫn sang bể chứa, tốc độ nước trong ống lấy theo chế độ làm việc tăng cường vs = 1,3m/s (lấy trong khoảng 1 ÷ 1,5m/s theo điều 6.120 Bộ xây dựng (2006), TCXDVN 33 – 2006) chọn ống có đường kính D400 và chọn một ống có đường kính D150 để xả nước lọc đầu.

80

4.7.4. Tính toán hệ thống dẫn gió rửa lọc

Lưu lượng gió tính toán ứng với Wg = 15 l/s.m2 là:

(m3/s) = 270 (l/s)

Chọn tốc độ gió trong đường ống dẫn gió rửa lọc vg = 15 m/s (theo điều 6.122 Bộ xây dựng (2006), TCXDVN 33 – 2006 quy định vg = 15 ÷ 20 m/s).

Đường kính ống gió chính:

(m)

Vậy ống dẫn gió chính có đường kính D150 mm.

Số ống nhánh cũng lấy bằng 29 ống.

Lượng gió trong một ống nhánh:

(m3/s)

Đường kính ống nhánh dẫn gió:

(m)

Đường kính ống gió chính là 150mm diện tích mặt cắt ngang của ống gió chính là:

(m2)

Tổng diện tích các lỗ lấy bằng 0,35 diện tích tiết diện ngang của ống chính (lấy trong khoảng 0,35 ÷ 0,4 theo điều 6.122 Bộ xây dựng (2006), TCXDVN 33 – 2006).

Tổng diện tích một lỗ gió là:

(m2)

Chọn đường kính lỗ gió là dlg = 3mm (lấy trong khoảng 2 ÷ 5 mm theo điều 6.122 Bộ xây dựng (2006), TCXDVN 33 – 2006).

Diện tích 1 lỗ gió là:

(m2)

81

Tổng số lỗ gió là:

(lỗ)

Số lỗ trên 1 ống gió nhánh là:

(lỗ)

Trên mỗi ống gió nhánh, các lỗ được đặt ở phần dưới ống thành 2 hàng so le nhau và nghiêng một góc 45° so với trục thẳng đứng của ống. Số lỗ trên mỗi hàng của ống nhánh là: 24/2 = 12 (lỗ).

Khoảng cách giữa các lỗ là:

(m)

(Với 0,17m là đường kính ngoài của ống gió chính).

4.7.5. Tính toán máng phân phối nước lọc và thu nước rửa lọc

Bể có kích thước cạnh là 4,3m; chọn mỗi bể bố trí 3 máng thu nước rửa lọc có đáy hình tam giác, khoảng cách giữa các tim máng là dm = 4,3/3 = 1,43m (theo điều 6.117 Bộ xây dựng (2006), TCXDVN 33 – 2006 không được lớn hơn 2,2m).

Lượng nước rửa thu vào mỗi máng xác định theo công thức:

(l/s)

Trong đó:

lm: Chiều dài của máng (m); lm = 4,3 (m)

(l/s) = 0,0676 (m3/s)

Chiều rộng máng được xác định theo CT (6.25) Bộ xây dựng (2006), TCXDVN 33 – 2006:

(m)

Trong đó:

a: Tỉ số giữa chiều cao của phần chữ nhật với nửa chiều rộng máng, chọn a = 1,2

K: Hệ số phụ thuộc vào hình dạng đáy máng thu nước.

82

Theo điều 6.117 Bộ xây dựng (2006), TCXDVN 33 – 2006 chọn a = 1,2 (lấy trong khoảng 1 ÷ 1,5) và đối với đáy máng thu có tiết diện hình tam giác thì K = 2,1.

(m)

Chiều cao phần hình chữ nhật của máng thu nước rửa:

(m)

Chiều cao phần đáy tam giác ở đầu máng:

(m)

Độ dốc đáy máng lấy về phía máng tập trung nước là 1% (lấy theo điều 6.117 Bộ xây dựng (2006), TCXDVN 33 – 2006). Chiều dày thành máng lấy δm = 0,08m.

Vậy chiều cao toàn phần của đầu máng thu nước rửa là:

(m)

Chiều cao cuối máng:

(m)

Chiều cao máng thu nước nơi đổ vào máng tập trung:

(m)

Nước rửa lọc từ máng thu tràn vào máng tập trung nước bố trí ở cuối bể.

Khoảng cách từ đáy máng thu đến đáy máng tập trung được xác định theo CT (6.26) Bộ xây dựng (2006), TCXDVN 33 – 2006:

(m)

Trong đó:

Δ: Chiều rộng máng tập trung lấy không nhỏ hơn 0,6m; chọn Δ = 0,7m.

(m)

83

Khoảng cách từ bề mặt lớp vật liệu lọc đến mép trên máng thu nước được xác định theo CT (6.27) Bộ xây dựng (2006), TCXDVN 33 – 2006:

(m)

Trong đó:

hvl: Chiều cao lớp vật liệu lọc (m); hvl = hv1 + hv2

e: Độ nở tương đối của lớp vật liệu lọc (%)

Tra theo bảng 6.13 Bộ xây dựng (2006), TCXDVN 33 – 2006 ta xác định được e = 50%.

(m)

Khoảng cách từ đáy máng thu nước (nơi thấp nhất) đến bề mặt lớp vật liệu lọc:

(m)

Theo Bộ xây dựng (2006), TCXDVN 33 – 2006 quy định khoảng cách giữa đáy dưới cùng của máng dẫn nước rửa phải nằm cao hơn lớp vật liệu lọc tối thiểu là 0,07m. Vì 0,387m > 0,07m – đạt yêu cầu.

Đáy máng tập trung đặt ống xả nước rửa lọc có đường kính D150.

4.7.6. Hệ thống cung cấp nước rửa lọc và gió rửa lọc

Nước dùng để rửa lọc lấy trực tiếp từ bể chứa nước sạch bằng bơm.

Tổng lượng nước dùng cho một lần rửa lọc:

(m3)

Trong đó:

Wn: Cường độ nước rửa lọc (l/s.m2); Wn = 11 (l/s.m2)

t1: Thời gian rửa (h); chọn t1 = 7phút = 0,12h (lấy trong khoảng 7 ÷ 6 phút theo bảng 6.13 Bộ xây dựng (2006), TCXDVN 33 – 2006).

(m3)

84

a) Tổn thất áp lực khi rửa bể lọc nhanh bằng nước

(m)

Trong đó:

hpp: Tổn thất áp lực trong hệ thống phân phối bằng giàn ống khoan lỗ (m)

hsđ: Tổn thất áp lực qua lớp sỏi đỡ (m)

hvl: Tổn thất áp lực qua các lớp vật liệu lọc (m)

hcl: Tổn thất áp lực qua chụp lọc (m)

hpv: Áp lực cần thiết để phá vỡ kết cấu ban đầu của lớp vật liệu lọc (m); lấy hpv = 2 (m).

Tổn thất áp lực trong hệ thống phân phối bằng giàn ống khoan lỗ được xác định theo CT (6.23) Bộ xây dựng (2006), TCXDVN 33 – 2006:

(m)

Trong đó:

vc: Tốc độ nước chảy ở đầu ống chính (m/s); vc = 1,5 (m/s)

vn: Tốc độ nước chảy ở đầu ống nhánh (m/s); vn = 1,8 (m/s)

ξ: Hệ số sức cản, đối với ống thu có lỗ làm việc đầy ống được tính theo CT (6.18) Bộ xây dựng (2006), TCXDVN 33 – 2006

Với W là tỉ số giữa tổng diện tích các lỗ trên hệ thống ống phân phối và diện tích tiết diện ngang ở cuối ống (0,15 ≤ W ≤ 2); chọn W = 0,4.

(m)

Tổn thất áp lực qua lớp sỏi đỡ được xác định theo CT (4.46) giáo trình “Nguyễn Ngọc Dung (2003), Xử lý nước cấp, NXB xây dựng, HN”:

(m)

Trong đó:

hsđ: Chiều dày lớp đỡ (m); hsđ = 0,2 (m)

(m)

Tổn thất áp lực trong lớp vật liệu lọc được xác định theo CT (4.47) giáo trình “Nguyễn Ngọc Dung (2003), Xử lý nước cấp, NXB xây dựng, HN”:

85

(m)

Trong đó:

a, b: Các thông số phụ thuộc vào kích thước hạt (lấy theo giáo trình “Nguyễn Ngọc Dung (2003), Xử lý nước cấp, NXB xây dựng, HN”).

Than antraxit có cỡ hạt dhd = 0,9 ÷ 1,1mm a = 0,85 và b = 0.004

(m)

Cát thạch anh có cỡ hạt dhd = 0,6 ÷ 0,65mm a = 0,76 và b = 0,017

(m)

Vậy tổn thất áp lực qua lớp vật liệu lọc là:

(m)

Tổn thất áp lực qua chụp lọc được xác định theo CT (6.24) Bộ xây dựng (2006), TCXDVN 33 – 2006:

(m)

Trong đó:

vcl: Tốc độ chuyển động của hỗn hợp nước và gió qua khe hở của chụp lọc lấy không nhỏ hơn 1,5m/s; chọn vcl = 1,5m/s.

μcl: Hệ số lưu lượng cùa chụp lọc; μcl = 0,5.

(m)

Vậy tổng tổn thất áp lực khi rửa bể lọc nhanh 2 lớp vật liệu lọc:

(m)

b) Áp lực công tác cần thiết của máy bơm nước rửa lọc

(m)

Trong đó:

ho: Tổn thất áp lực trên đường ống dẫn nước rửa lọc từ bể chứa đến bể lọc (m).; ho = 0,5 (m)

hcb: Tổn thất áp lực cục bộ ở các bộ phận nối ống và van khóa (m)

hrl: Tổn thất áp lực khi rửa bể lọc (m); hrl = 5,44 (m)

hhh: Cao độ hình học từ cốt mực nước thấp nhất trong bể chứa đến mép máng thu nước rửa (m)

86

(m)

Với:

h1: Chiều sâu mực nước trong bể chứa (m), h1 = 5 (m)

h2: Độ chênh lệch mực nước giữa bể lọc và bể chứa (m), h2 = 4 (m)

h3: Chiều cao lớp nước trong bể lọc (m), h3 = hn = 2 (m)

h4: Khoảng cách từ lớp vật liệu lọc đến mép máng (m), h4 = 0,95 (m)

(m)

Tổn thất áp lực trên đường ống dẫn nước rửa lọc và tổn thất áp lực cục bộ ở các bộ phận nối ống và van khóa từ bể chứa đến bể lọc lấy sơ bộ bằng 0,5m (theo Bộ xây dựng (2006), TCXDVN 33 – 2006).

Vậy (m)

Với Qr = 200l/s; Hb – r = 17,89m chọn được máy bơm nước rửa lọc phù hợp. Trong trạm đặt hai bơm (một làm việc, một dự phòng).

Qg = 270l/s; Hg = 3m (lấy trong khoảng 3 ÷ 4m theo giáo trình “Nguyễn Ngọc Dung (2003), Xử lý nước cấp, NXB xây dựng, HN”) sẽ chọn được máy bơm gió phù hợp.

87

Bảng 4.14: Các thông số thiết kế bể lọc nhanh hai lớp vật liệu lọc

STT Thông số thiết kế Đơn vị Giá trịSố

lượng


2 Mặt bằng mỗi bể m2 4,3 x 4,3

3

Chiều cao

Bề dày sàn gắn chụp lọc

Lớp sỏi đỡ

Lớp cát thạch anh

Lớp than antraxit

Lớp nước trên vật liệu lọc

Dự trữ

Đáy ống phân phốiđáy bể

Sàn đỡ chụp lọcống dẫn gió chính

Toàn phần

m

m

m

m

m

m

m

m

m

0,1

0,2

0,8

0,5

2

0,5

0,1

0,25

5

4

Ống dùng trong bể

Ống chính dẫn nước vào bể

Ống nhánh dẫn nước vào bể

Ống chính dẫn nước rửa lọc

Ống nhánh dẫn nước rửa lọc

Ống chính dẫn gió rửa lọc

Ống nhánh dẫn gió rửa lọc

Ống xả nước rửa lọc

Ống xả kiệt

Ống xả nước lọc đầu

Ống dẫn nước sang bể chứa

mm

mm

mm

mm

mm

mm

mm

mm

mm

mm

450

250

400

60

150

30

150

110

150

400

5

Máng thu nước rửa lọc

Chiều dài x chiều rộng máng

Khoảng cách giữa 2 tim máng

m2

m

4,3 x 0,44

1,43

3

88

Bảng 4.14: Các thông số thiết kế bể lọc hai lớp vật liệu lọc (tt)


6

Chiều cao máng thu nước rửa

Phần hình trụ

Phần đáy tam giác

Chiều dày thành máng

Toàn phần

m

m

m

m

0,27

0,22

0,08

0,57

7

Máy bơm nước rửa lọc

Lưu lượng bơm

Áp lực bơm

l/s

m

200

17,89

2

8

Máy bơm gió rửa lọc

Lưu lượng bơm

Áp lực bơm

l/s

m

270

3

1

4.8. BỂ CHỨA NƯỚC SẠCH

Để xác định dung tích bể chứa, trước tiên ta cần xác định chế độ tiêu thụ nước theo từng giờ trong ngày dùng nước lớn nhất, chế độ làm việc của trạm bơm cấp I và trạm bơm cấp II.

Hệ số không điều hòa lớn nhất được xác định theo CT (3.4) Bộ xây dựng (2006), TCXDVN 33 – 2006:

89

Hình 4.8: Bể chứa nước sạch

Trong đó:

αmax: Hệ số kể đến mức độ tiện nghi của công trình, chọn αmax = 1,35 (lấy trong khoảng 1,2 ÷ 1,5 theo Bộ xây dựng (2006), TCXDVN 33 – 2006).

βmax: Hệ số kể đến số dân trong khu dân cư

Tra theo bảng 3.2 Bộ xây dựng (2006), TCXDVN 33 – 2006 ta xác định được βmax = 1,25.

≈ 1,7

Căn cứ vào bảng thống kê lưu lượng nước tiêu thụ theo từng giờ trong ngày dùng nước lớn nhất (phụ lục V) có thể chọn chế độ bơm trong trạm bơm cấp II như sau:

Từ 5 - 21 giờ: Bơm với chế độ 5,38%Qngđ.

Từ 21 - 5 giờ: Bơm với chế độ 1,74%Qngđ.

Trạm bơm cấp I bơm điều hòa suốt ngày đêm, trạm bơm cấp II làm việc theo 2 chế độ với lưu lượng tổng cộng là:

5,38%Qngđ x 16giờ + 1,74%Qngđ x 8giờ = 86,08%Qngđ + 13,92%Qngđ = 100%Qngđ


Dung tích bể chứa được xác định theo CT (3.2) giáo trình “Nguyễn Ngọc Dung (2003), Cấp nước đô thị, NXB xây dựng, HN”:

(m3)

Trong đó:

Wđh: Dung tích điều hòa của bể chứa (m3); Wđh = 19,36%Q (căn cứ vào bảng thống kê xác định dung tích điều hòa của bể chứa - phụ lục VI)

(m3)

Wcc: Dung tích dự trữ cho chữa cháy trong 3 giờ liền (m3); Wcc = Qcc = 324 (m3)

Wbt: Lượng nước dự trữ cho bản thân trạm xử lý (m3)

(m3)

90

Vì lấy nước rửa lọc trực tiếp từ bể chứa nên lượng nước dự trữ trong bể chứa phải đủ cho ít nhất hai lần rửa lọc.

(m3)

Xây dựng 2 bể chứa nước sạch với dung tích mỗi bể là:

(m3)

Kích thước bể: 20m x 20m x 5,5m (trong đó chiều cao mực nước trong bể là 5m, chiều cao bảo vệ là 0,5m).

Hố bơm đặt ở góc bể có kích thước 2,2m x 4,3m x 1,5m.

4.8.2. Khử trùng nước

Chọn phương pháp khử trùng nước bằng Clo lỏng. Lượng Clo sử dụng vừa để khử trùng nước đạt tiêu chuẩn cấp nước vừa đảm bảo liều lượng Clo dư ở bể chứa nước sạch phải nằm trong khoảng 0,3 ÷ 0,5 mg/l.

Liều lượng Clo hoạt tính cần cho vào nước là 3 mg/l (lấy trong khoảng 2 ÷ 3 mg/l theo điều 6.162 Bộ xây dựng (2006), TCXDVN 33 – 2006).

Liều lượng Clo cần dùng lấy bằng 1,3 lần so với lượng Clo hoạt tính cần cho vào nước (theo Bộ xây dựng (2006), TCXDVN 33 – 2006) là:

(mg/l)

Lượng Clo trung bình cần dùng trong một ngày đêm:

(mg) = 58,5(kg)

Thể tích Clo lỏng cần dùng trong một ngày:

(lít)

Trong đó:

1,47 là trọng lượng riêng của Clo lỏng được nén trong bình (kg/l).

Trong trạm bố trí hai gian: gian đặt Clorator và gian đặt các bình Clo lỏng.

Lượng Clo dự trữ phải đủ dùng trong một tháng (30 ngày) nên lượng Clo cần dự trữ trong kho là:

(lít)

Trong trạm đặt các bình Clo có dung tích 100 lít. Khi đó số bình Clo cần dự trữ trong trạm là:

91

(bình)

Lưu lượng Clo đưa vào nước:

(kg/h)

Với lưu lượng Clo cho vào nước là 2,44kg/h ta chọn Clorator có công suất 0,04 ÷ 25,4kg/h. Trong trạm bố trí hai Clorator (một làm việc, một dự phòng).

Đường kính ống dẫn Clo được xác định theo CT (6.30) TCXDVN 33 – 2006:

(m)

Trong đó:

QClo: Lưu lượng giây lớn nhất của Clo trong ống (m3/s), lấy lớn hơn lưu lượng trung bình giờ 5 lần (lấy trong khoảng 3 ÷ 5 lần theo Bộ xây dựng, (2006), TCXDVN 33 – 2006)

(m3/s)

v: Tốc độ của Clo trong đường ống (m/s)

Theo điều 6.172 Bộ xây dựng (2006), TCXDVN 33 – 2006 thì đối với Clo lỏng lấy v = 0,8m/s.

(m) = 2 (mm)

Đường kính tính toán quá nhỏ, ta có thể sử dụng ống PVC với đường kính nhỏ, bố trí đường ống dẫn Clo sao cho ngắn nhất có thể, tại đầu ống đưa Clo vào nước gắn van điều chỉnh lưu lượng để đảm bảo đưa Clo vào nước đúng lưu lượng và đủ tốc độ để hòa trộn đều vào nước.

Theo giáo trình “Trịnh Xuân Lai (2004), Xử lý nước cấp cho sinh hoạt và công nghiệp, NXB xây dựng, HN” thì diện tích trạm cho 1 Clorator là 3m2, 1 cân bàn là 4m2; trong trạm đặt hai Clorator nên chọn diện tích mặt bằng là 30m2 = 5m x 6m.

Gian đặt bình Clo có mặt bằng đủ để đặt 12 bình Clo dung tích 100 lít và bố trí các thiết bị nâng, thông gió,… nên lấy kích thước gian này bằng 35m2 = 7m x 5m

92

Bảng 4.15: Các thông số thiết kế bể chứa nước sạch



2 Mặt bằng của bể m2 20 x 20

3

Chiều cao bể

Hữu ích

Bảo vệ

Toàn phần

m

m

m

5

0,5

5,5

4

Hố bơm thu nước

Chiều dài

Chiều rộng

Chiều cao

m

m

m

2,2

4,3

1,5

5

Trạm Clorator

Chiều dài

Chiều rộng

m

m

6

5

6

Gian dự trữ Clo

Chiều dài

Chiều rộng

m

m

7

5

4.9. HỒ LẮNG BÙN

Bùn cặn từ bể trộn, bể lắng, bể chứa nước sạch và nước rửa lọc được dẫn về hồ lắng bùn sau đó đưa sang máy ép bùn và được vận chuyển đến nơi khác.

Khối lượng cặn thải ra một ngày được tính theo CT (17.1) giáo trình “Trịnh Xuân Lai (2004), Xử lý nước cấp cho sinh hoạt và công nghiệp, NXB xây dựng, HN”:

(kg/ngày)

Trong đó:


Cmax: Hàm lượng cặn trong nước đi vào bể lắng (g/m3); Cmax = 396,6(g/m3)

93

C: Hàm lượng cặn trong nước đi ra khỏi bể lắng (g/m3); C = 10 (g/m3)

(kg/ngày)

Khối lượng cặn chứa trong một tháng:

(kg)

Tải trọng hồ lắng bùn lấy a = 180 kg/m3 hồ.

Diện tích hồ lắng bùn:

(m2)

Xây dựng 4 hồ với kích thước của mỗi hồ là: L x B x H = 10m x 10m x 2,5m.

Thể tích bùn khô trong hồ:

(m3)

Trong đó:

n: Nồng độ bùn khô (%); n = 10(%)

γ: Tỷ trọng bùn (t/m3); γ = 1,02 (t/m3)

(m3)

Chiều cao bùn khô trong bể:

(m)

Vận tốc bùn chảy trong ống vào hồ không nhỏ hơn 0,75m/s; chọn v = 3,5m/s.

Đường kính ống vào hồ lắng bùn:

(m)

Vậy đường kính ống vào hồ là 250mm.

Bảng 4.16: Các thông số thiết kế hồ lắng bùn



2 Mặt bằng hồ lắng bùn m2 10 x 10

3 Chiều cao hồ lắng bùn m 2,5

4.10. MÁY ÉP BÙN

94

Chọn máy ép bùn là loại lọc ép bùn dây đai, đây là thiết bị dùng để khử nước ra khỏi bùn và vận hành dưới chế độ cho bùn liên tục vào thiết bị. Bùn sau khi ép ráo nước sẽ được vận chuyển đi nơi khác.

Thiết bị lọc ép bùn kiểu dây đai được chế tạo với bề rộng dây đai từ 0,5 ÷ 3,5m. Tải trọng bùn thường từ 90 ÷ 680 kg/m.h phụ thuộc vào loại bùn và nồng độ bùn. Năng suất thủy lực của thiết bị lọc ép bùn kiểu dây đai tính căn cứ vào bề rộng từ 1,6 ÷ 6,3 l/m.s

Vậy chọn: 1 thiết bị lọc ép bùn dây đai với bề rộng dây đai 1,5m.

2 bơm bùn (một bơm hoạt động, một bơm dự phòng)

Đặc tính bơm: Q = 2,32 m3/h, cột áp H = 6 m.

4.11. TRẠM BƠM CẤP II

Trong trạm bơm cấp II ta đặt hai máy bơm nước rửa lọc (một bơm hoạt động, một bơm dự phòng), một bơm gió rửa lọc và hai bơm nước cấp vào mạng lưới (một bơm hoạt động, một bơm dự phòng).

Nhà điều hành trạm bơm được chia làm 2 phần:

Phần đặt tủ điều khiển và quản lý có kích thước 5m x 10m, được xây dựng trên mặt đất.

Phần sàn đặt máy bơm nước cấp vào mạng lưới có kích thước 5m x 10m, được xây dựng chìm sâu dưới mặt đất 5,8m.

Máy bơm nước rửa và bơm gió rửa lọc được đặt ở tầng trên của trạm bơm.

4.12. CAO TRÌNH CÁC CÔNG TRÌNH TRONG TRẠM XỬ LÝ

Chọn cốt mặt đất tại nơi xây dựng bể chứa nước sạch của trạm xử lý Ztr = 0,00.

4.12.1. Cao trình bể chứa nước sạch

Bể chứa nước sạch có kích thước 21m x 21m x 5,5m. Xây bể kiểu chìm, toàn bộ bể được xây âm dưới đất, trên mặt bể được phủ đất trồng cây để tạo cảnh quan.

Cốt đáy bể chứa là:

(m)

Cốt mực nước trong bể chứa là:

(m)

Trong đó:

95

Hn-bc: Chiều cao mực nước trong bể chứa (m); Hn-bc = 5m.

4.12.2. Cao trình bể lọc nhanh hai lớp vật liệu lọc

Tổn thất áp lực trong bể lọc chọn 3,5m (lấy trong khoảng 3 ÷ 3,5m theo điều 6.355 Bộ xây dựng (2006), TCXDVN 33 – 2006).

Tổn thất áp lực từ bể lọc sang bể chứa là 0,5m (lấy theo điều 6.355 Bộ xây dựng (2006), TCXDVN 33 – 2006).

Cốt mực nước trong bể lọc:

(m)

Cốt đáy bể lọc:

(m)

Trong đó:

Hblọc: Chiều cao bể lọc (m); Hblọc = 5(m)

Hbv: Chiều cao bảo vệ của bể lọc (m); Hbv = 0,5(m)

4.12.3. Cao trình bể lắng lamella

Tổn thất áp lực từ bể lắng sang bể lọc chọn 0,6m (lấy trong khoảng 0,5 ÷ 1m theo điều 6.355 Bộ xây dựng (2006), TCXDVN 33 – 2006).

Tổn thất áp lực trong bể lắng chọn 0,5m (lấy trong khoảng 0,4 ÷ 0,6m theo điều 6.355 Bộ xây dựng (2006), TCXDVN 33 – 2006).

Cốt mực nước trong bể lắng:

(m)

Cốt đáy bể lắng:

(m)

Trong đó:

Hblắng: Chiều cao bể lắng (m); Hblắng = 6(m)

Hbv: Chiều cao bảo vệ (m); Hbv = 0,3(m)

96

4.12.4. Cao trình bể phản ứng cơ khí

Tổn thất áp lực trong bể phản ứng cơ khí chọn 0,15m (lấy trong khoảng 0,1 ÷ 0,2m theo điều 6.355 Bộ xây dựng (2006), TCXDVN 33 – 2006).

Cốt mực nước của bể phản ứng cơ khí:

(m)

Cốt đáy bể phản ứng cơ khí:

(m)

Trong đó:

Hpư: Chiều cao bể phản ứng cơ khí (m); Hpư = 3,5(m)


4.12.5. Cao trình bể trộn cơ khí

Tổn thất áp lực trong bể trộn cơ khí chọn 0,15m (lấy trong khoảng 0,1 ÷ 0,2m theo điều 6.355 Bộ xây dựng (2006), TCXDVN 33 – 2006).

Cốt mực nước trong bể trộn cơ khí:

(m)

Cốt đáy bể trộn cơ khí:

(m)

Trong đó:

Hbt: Chiều cao bể trộn cơ khí (m); Hbt = 3(m)


4.13. KÍCH THƯỚC MỘT SỐ CÔNG TRÌNH PHỤ TRONG TRẠM XỬ LÝ

Nhà để hóa chất và các bể hóa chất: 300m2 = 15m x 20m

Phòng thí nghiệm hóa học: 45m2 = 5m x 9m

Kho chứa dụng cụ và hóa chất thí nghiệm: 20m2 = 4m x 5m

Phòng điều khiển trung tâm: 100m2 = 10m x 10m

Phòng công nhân trực ca: 15m2 = 3m x 5m

Khu nhà hành chính: 200m2 = 8m x 25m

Xưởng cơ khí: 50m2 = 5m x 10m

Kho chứa thiết bị dự phòng: 80m2 = 8m x 10m

97

Phòng bảo vệ: 15m2 = 3m x 5m

Phòng y tế: 25m2 = 5m x 5m

Nhà để xe: 90m2 = 6m x 15m

Trạm biến thế: 36m2 = 6m x 6m

Sân thể thao: 300m2 = 15m x 20m

98

CHƯƠNG 5: ĐÁNH GIÁ ẢNH HƯỞNG CỦA VIỆC

KHAI THÁC - SỬ DỤNG NƯỚC

5.1. TÁC ĐỘNG TỚI NGUỒN NƯỚC

Nguồn nước được khai thác chủ yếu là sông Đáy. Việc khai thác không có tác động gì có hại tới sông vì công suất tăng thêm ở điểm lấy nước là rất nhỏ so với tổng lưu lượng của sông. Tuy nhiên, trong phạm vi các nguồn tài nguyên nước chịu ảnh hưởng, trữ lượng nước có đủ cho tưới tiêu, cấp nước và cả trong tương lai.

Điểm lấy nước thô sẽ không gây tác động gì bất lợi tới các loại thuỷ sản.

Việc xây dựng trạm xử lý nước cấp được tiến hành độc lập không liên quan gì tới các hệ thống tiêu thoát nước khác ở khu vực xung quanh nên không ảnh hưởng tới mạng lưới thuỷ văn cũng như khả năng ngập lụt của khu vực.

5.2. TÁC ĐỘNG TỚI VIỆC KHAI THÁC, SỬ DỤNG NƯỚC CỦA CÁC ĐỐI TƯỢNG SỬ DỤNG NƯỚC KHÁC TRONG LƯU VỰC

Vùng bảo vệ nguồn nước sẽ được thiết lập qui mô: Khu vực thượng nguồn có chiều dài 500m (tính từ điểm thu nước), hạ nguồn có chiều dài 200m và hai bên bờ sông Đáy có chiều rộng mỗi bên là 100m. Tổng diện tích vùng bảo vệ nguồn nước là 140.000m2.

Trong phạm vi diện tích vùng bảo vệ nguồn nước này hiện tại chủ yếu là ruộng lúa, ao nuôi cá. Khi vùng bảo vệ nguồn nước được thiết lập, mọi hoạt động gây ô nhiễm nguồn nước trong phạm vi xây dựng bị hạn chế tối đa. Để giải quyết vấn đề này, giải pháp giảm thiểu được đề xuất áp dụng như sau:

Đối với các cánh đồng lúa, việc sử dụng các loại phân bón được hạn chế tới mức tối thiểu để ngăn không cho chúng ô nhiễm vào nguồn nước cấp. Các thửa ruộng nằm sát mép nước sông khuyến cáo không nên dùng phân bón.

Đối với các hồ nuôi cá của các hộ kinh doanh hạn chế xả thải thức ăn dư thừa ra sông Đáy, áp dụng nuôi trồng thuỷ sản theo hướng sản xuất sạch.

Đối với các hộ dân không sử dụng nhà xí dội nước mà các nhà xí này được dùng hàng ngày, cần tổ chức chặt chẽ các điều kiện vệ sinh, chất thải rắn phải được tổ chức thu gom và xử lý hàng ngày. Thiết kế hệ

99

thống thu gom và dẫn nước thải ra khu vực khác, không đổ trực tiếp xuống sông Đáy như hiện nay.

Đề nghị không cho phép xây dựng nhà và sử dụng đất khác ngoài tình hình hiện tại ở các khu vực còn trống. Các cây lương thực, thực vật dưới nước và trên bờ sông nên được bảo tồn. Ngoài ra, đề nghị không cho phép các hoạt động công nghiệp hoặc lưu trữ chất gây ô nhiễm nào tại khu vực này.

Vùng bảo vệ thêm (cần được thiết lập) để ngăn chặn các hoạt động đánh bắt cá trong khu vực sát với trạm thu nước. Tất cả các hoạt động khác có chiều hướng gây ô nhiễm cho trạm thu nước phải bị cấm tại khu vực này.

5.3. TÁC ĐỘNG TỚI MÔI TRƯỜNG

5.3.1. Nguồn nước ngầm

Khi thi công, các hạng mục và phương tiện thi công không nhiều, các công trình thi công nhỏ, không sử dụng cọc khoan nhồi hay đóng cọc bê tông nên hầu như không ảnh hưởng gì tới nguồn nước ngầm trong khu vực. Mặt khác, nước ngầm ở khu vực này đã bị nhiễm mặn, không dùng trong sinh hoạt, nên không có tác động bất lợi nào.

Trong quá trình thi công vừa thi công cải tạo vừa vận hành hệ thống xử lý nước cũ phục vụ cung cấp nước cho khu vực, nên vấn đề vệ sinh trong khu vực rất được quan tâm để không làm ảnh hưởng tới chất lượng nước được xử lý và cung cấp. Các loại rác thải, phế thải xây dựng trong thi công được thu gom đổ thải đúng nơi qui định và vận chuyển tới nơi xử lý, nước thải sinh hoạt của công nhân được thu gom vào hệ thống bể tự hoại của nhà máy để xử lý, hạn chế tối đa các tác động tới môi trường.

5.3.2. Thảm thực vật

Diện tích đất sử dụng để xây dựng hệ thống xử lý nước nằm trong khuôn viên của nhà máy nước. Trong quá trình xây dựng chủ yếu trong khuôn viên nhà máy nên hầu như không tác động gì đến thảm thực vật trong và ngoài phạm vi nhà máy.

Riêng máy ép bùn được sử dụng khoảng đất trống trong khuôn viên nhà máy, với diện tích nhỏ như vậy nên tác động về việc phá huỷ thảm thực vật là không đáng kể.

100

5.3.3. Thủy văn

Việc xây dựng, cải tạo hệ thống xử lý nước được tiến hành độc lập không liên quan gì tới các hệ thống tiêu thoát nước khác ở khu vực xung quanh nên không ảnh hưởng tới mạng lưới thuỷ văn cũng như khả năng ngập lụt của khu vực.

101

CHƯƠNG 6: KHÁI TOÁN KINH TẾ

6.1. CƠ SỞ KHÁI TOÁN

Cơ sở khái toán kinh tế dựa trên cơ sở:

Công văn số: 1600/BXD – VP ngày 25/7/2007 của Bộ xây dựng.

Mặt bằng giá thị trường.

Các hướng dẫn lập, điều chỉnh dự toán xây dựng cơ bản của Bộ xây dựng cũng như trên địa bàn tỉnh Ninh Bình.

6.2. TỔNG KINH PHÍ XÂY DỰNG TRẠM XỬ LÝ NƯỚC CẤP

6.2.1. Phần công nghệ

Bảng 6.1: Tổng kinh phí xây dựng các công trình

STT Công trình Số lượngĐơn vị

tính

Đơn giá

(triệu VNĐ)

Thành tiền

(triệu VNĐ)

1 Bể hòa trộn phèn 1 x 4,95 m3 1,8 8,91

2 Kho dự trữ phèn 1 x 108 m3 1,8 194,4

3Bể chứa dung dịch phèn

1 x 193 m3 1,8 347,4

4 Bể tiêu thụ phèn 2 x 7,23 m3 1,8 26,028

5 Bể tôi vôi 1 x 3,4 m3 1,8 6,12

6 Bể tiêu thụ vôi 2 x 1,94 m3 1,8 6,984

7Công trình thu và TBI

1 x 350 m3 1,8 630

8 Bể trộn cơ khí 1 x 9,72 m3 1,8 17,496

9 Bể phản ứng cơ khí 1 x 208 m3 1,8 374,4

10 Bể lắng lamella 4 x 210 m3 1,8 1512

11 Bể lọc nhanh 2 lớp 6 x 92,5 m3 1,8 999

12 Bể chứa nước sạch 2 x 2200 m3 1,8 7920

13 Trạm bơm cấp II 1 x 450 m3 1,8 810

102

Bảng 6.1: Tổng kinh phí xây dựng các công trình (tt)


tính

Đơn giá

(triệu VNĐ)

Thành tiền

(triệu VNĐ)

14 Hồ lắng bùn 4 x 250 m3 1,8 1800

15 Nhà để hóa chất 1 x 300 m2 1,8 540

16 Phòng thí nghiệm 1 x 45 m2 1,8 81

17Phòng điều khiển TT

1 x 100 m2 1,8 180

20 Khu nhà hành chính 1 x 200 m2 1,8 360

21 Xưởng cơ khí 1 x 50 m2 1,8 90

22Kho chứa TB dự phòng

1 x 80 m2 1,8 144

23 Phòng bảo vệ 2 x 15 m2 1,8 54

24 Phòng y tế 1 x 25 m2 1,8 45

25 Nhà để xe 1 x 90 m2 1,8 162

26Chi phí san nền mặt bằng

300

27Chi phí XD hàng rào

75

28Hệ thống lan can, sàn công tác

100

TỔNG A 16847

103

6.2.2. Phần thiết bị

Bảng 6.2: Tổng kinh phí đầu tư thiết bị


tính

Đơn giá

(triệu VNĐ)

Thành tiền

(triệu VNĐ)

1Bộ motor và cánh khuấy ở các bể hóa chất

5 Bộ 10 40

2Bộ motor và cánh khuấy ở bể trộn cơ khí

1 Bộ 12 10

3Bộ motor và cánh guồng ở bể phản ứng cơ khí

6 Bộ 21 126

4 Tấm lắng lamella 36 Bộ 15 540

5 Song chắn rác 1 Cái 1 1

6 Lưới chắn rác 1 Tấm 1 1

7 Phễu thu 2 Cái 0,9 1,8

8 Bơm cấp I 3 Bơm 35 105

9Bơm dung dịch phèn

2 Bơm 20 40

10Bơm định lượng phèn

2 Bơm 25 50

11 Bơm định lượng vôi 2 Bơm 25 50

12 Bơm nước rửa lọc 2 Bơm 30 60

13 Bơm gió rửa lọc 1 Bơm 30 30

14 Bơm cấp II 2 Bơm 35 70

15 Lớp sỏi đỡ 1 x 3,698 m3 1 3,698

16 Vật liệu lọc 1 x 24,04 m3 1 24,04

17 Chụp lọc 4652 Cái 0,01 46,52

104

Bảng 6.2: Tổng kinh phí đầu tư thiết bị (tt)


tính

Đơn giá

(triệu VNĐ)

Thành tiền

(triệu VNĐ)

18Clorator loại 0,04 ÷ 25,4 kg/h

2 Bộ 12 24

19 Bình Clo 100l 12 Bình 8 96

20Cân bình loại 0 ÷ 1000kg

1 Bộ 5 5

21 Máy ép bùn 1 Bộ 18 18

22Hệ thống các van, co, cút

1 Bộ 150 150

23Hệ thống đường ống

1 Bộ 300 300

24Trạm biến thế 560kVA và tuyến truyền tải

1250

TỔNG B 3042,06

25 Chi phí khác 735

26 Chi phí phát sinh 50

TỔNG C 3827,06

27 Chi phí dự phòng 10% (A+C) 2067,41

TỔNG VỐN ĐẦU TƯ 22741,47

105

6.3. CHI PHÍ QUẢN LÝ, VẬN HÀNH

6.3.1. Chi phí hóa chất

Liều lượng phèn tiêu thụ một ngày là 1,929 tấn/ngày = 704100 kg/năm. Giá phèn 3000 đ/kg. Vậy chi phí để mua phèn là:

(triệu đồng/năm)

Liều lượng vôi tiêu thụ một ngày là 30kg/ngày = 10950 kg/năm. Giá vôi 2500 đ/kg. Vậy chi phí để mua vôi là:


Liều lượng Clo để khử trùng là 58,5 kg/ngày = 21352,5 kg/năm. Giá Clo 4000 đ/kg. Vậy chi phí để mua Clo là:


Tổng chi phí hóa chất:

(triệu/năm)

6.3.2. Chi phí điện năng

Dự đoán điện năng tiêu thụ (sản xuất) trong một ngày của nhà máy: 7500 kwh/ngày = 2737500 kwh/năm.

Điện năng cho các nhu cầu khác lấy bằng 5% điện năng sản xuất.

Giá thành cho 1kwh điện là 1200đ

Vậy tổng chi phí điện năng cho một năm là:

(triệu/năm)

6.3.3. Chi phí nhân công

Công nhân quản lý trạm xử lý nước cấp ước tính là 1 người.

Công nhân vận hành trạm xử lý ước tính khoảng 3 người.

Bảo vệ nhà máy 2 người thay ca cho nhau.

Lương công nhân quản lý: 3.000.000 đ/tháng.

Lương công nhân vận hành: 2.500.000 đ/tháng.

Lương bảo vệ nhà máy: 2.000.000 đ/tháng.

Tiền bảo hiểm: 50.000 đ/người.

106

Vậy tổng chi phí nhân công là:

= 177,6 (triệu đồng/năm)

6.3.4. Chi phí sửa chữa

Chi phí sửa chữa hàng năm ước tính như sau:

Đối với sửa chữa nhỏ lấy khoảng 1% tổng vốn đầu tư:

(triệu đồng)

Đối với sửa chữa lớn lấy khoảng 5% tổng vốn đầu tư:

(triệu đồng)

Tổng chi phí sửa chữa:

(triệu đồng)

6.3.5. Chi phí khấu hao

Chi phí xây dựng được khấu hao trong 20 năm. Chi phí máy móc, thiết bị được khấu hao trong 5 năm và chi phí đường ống được khấu hao trong 15 năm. Vậy tổng chi phí khấu hao là:

= 1410,76 (triệu đồng/năm)

6.3.6. Tổng chi phí quản lý, vận hành

= (triệu /năm)

6.4. GIÁ THÀNH SẢN XUẤT 1M3 NƯỚC

Giá thành sản xuất 1m3 nước là:

(đồng/m3)

107

KẾT LUẬN - KIẾN NGHỊ

KẾT LUẬN

Nguồn nước sông Đáy đảm bảo cung cấp đủ nước trong hiện tại và tương lai.

Nhà máy sử dụng công nghệ hiện đại: bể trộn cơ khí, bể phản ứng cơ khí, bể lắng lamella, bể lọc nhanh hai lớp vật liệu lọc và cho hiệu quả xử lý cao.

Nước sau xử lý đã đạt tiêu chuẩn nước cấp cho ăn uống và sinh hoạt theo quyết định 1329/2002/BYT.

Việc xử lý nước đạt chuẩn, cung cấp nước sạch đã góp phần nâng cao sức khỏe của người dân thành phố và đưa nền kinh tế của tỉnh phát triển hơn.

KIẾN NGHỊ

Cặn thải ra từ bể trộn, bể lắng, bể lọc và bể chứa nước sạch sẽ được thu gom vào hồ lắng bùn rồi đưa sang máy ép bùn. Bùn sau khi ép được chuyển đi nơi khác, còn việc thu gom - xử lý nước thải thoát ra từ hồ lắng bùn và máy ép bùn do thời gian có hạn sẽ không được tính toán mà dẫn vào hệ thống thoát chung của thành phố.

Đảm bảo quy trình quản lý, vận hành, bảo dưỡng các công trình và thiết bị trong trạm xử lý để trạm luôn hoạt động tốt.

Đào tạo cán bộ, nhân viên làm việc tại trạm xử lý để họ nắm rõ cấu tạo, hoạt động của các công trình và thiết bị trong trạm xử lý.

Thường xuyên kiểm tra chất lượng nước đầu ra xem có đạt chuẩn hay không để có biện pháp xử lý thích hợp trong các trường hợp sai khác.

Thường xuyên kiểm tra công nghệ để kịp thời phát hiện và giải quyết các sự cố xảy ra.

Tuyên truyền cho người dân biết cách bảo vệ nguồn nước sông Đáy, tránh gây ô nhiễm nước sông.

108

TÀI LIỆU THAM KHẢO

[1] Nguyễn Cảnh Cầm (2005), Các bảng tính thủy lực, NXB Xây dựng, HN.

[2] Lê Dung (2003), Công trình thu nước và trạm bơm cấp thoát nước, NXB Xây dựng, HN.

[3] Nguyễn Ngọc Dung (2003), Cấp nước đô thị, NXB Xây dựng, HN.

[4] Nguyễn Ngọc Dung (2003), Xử lý nước cấp, NXB Xây dựng, HN.

[5] Nguyễn Thị Dung (2002), Máy bơm và trạm bơm cấp thoát nước, NXB Khoa học kỹ thuật, HN.

[6] Hoàng Huệ (2007), Mạng lưới thoát nước, NXB Xây dựng, HN.

[7] Nguyễn Thị Hồng (2001), Các bảng tính toán thủy lực, NXB Xây dựng, HN.

[8] Trịnh Xuân Lai (2004), Xử lý nước cấp cho sinh hoạt và công nghiệp, NXB Xây dựng, HN.

[9] Lâm Minh Triết và CTV (2008), Xử lý nước thải đô thị và công nghiệp – Tính toán thiết kế công trình, NXB Đại học quốc gia TP. Hồ Chí Minh.

[10] Bộ xây dựng (2006), Tiêu chuẩn xây dựng Việt Nam – Tiêu chuẩn cấp nước 33 – 2006.

109

4 - nội dung

Documents