đồ án xử lý nước cấp

Đồ án xử lý nước cấp

MỤC LỤCCHƯƠNG 1: MỞ ĐẦU.................................................................................................4

1.1. TÍNH CẤP THIẾT CỦA ĐỀ TÀI..................................................................4

1.2. MỤC TIÊU THỰC HIỆN...............................................................................4

1.3. NỘI DUNG THỰC HIỆN...............................................................................4

1.4. PHẠM VI THỰC HIỆN..................................................................................4

1.5. PHƯƠNG PHÁP THỰC HIỆN......................................................................5

CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN.........................................................................................6

2.1. TỔNG QUAN VỀ CÁC NGUỒN NƯỚC CẤP............................................6

2.1.1. Nước mặt....................................................................................................6

2.1.2. Nước dưới đất............................................................................................6

2.1.3. Nước mưa...................................................................................................7

2.1.4. Nước biển...................................................................................................7

2.1.5. Nước thải tái sử dụng................................................................................8

2.2. TỔNG QUAN CÁC PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ NƯỚC CẤP.......................8

2.2.1. Xử lý nước cấp bằng phương pháp cơ học.............................................8

2.2.2. Xử lý nước cấp bằng phương pháp hóa lý............................................10

2.2.3. Khử trùng................................................................................................12

2.3. TỔNG QUAN VỀ KHU VỰC CẤP NƯỚC................................................13

2.3.1. Điều kiện tự nhiên...................................................................................13

2.3.2. Điều kiện kinh tế - xã hội........................................................................16

CHƯƠNG 3: LỰA CHỌN CÔNG NGHỆ XỬ LÝ..................................................18

3.1. ĐẶC ĐIỂM CỦA NGUỒN NƯỚC CẤP.....................................................18

3.1.1. Đặc điểm của nguồn nước mặt...............................................................18

3.2.1. Đặc điểm nguồn nước ngầm...................................................................18

3.3.1. Lựa chọn nguồn nước.............................................................................18

3.2. ĐÁNH GIÁ CHẤT LƯỢNG NƯỚC...........................................................18

3.3. NHU CẦU DÙNG NƯỚC.............................................................................20

3.3.1. Lưu lượng nước cấp cho sinh hoạt trong một ngày đêm.....................201


3.3.2. Lưu lựợng nước cấp cho khu công nghiệp............................................20

3.3.3. Lưu lượng nước dùng cho các công trình công cộng...........................21

3.3.4. Lưu lượng nước cấp cho tưới cây, rửa đường......................................21

3.3.5. Công suất hữu ích...................................................................................21

3.3.6. Công suất của trạm bơm cấp 2..............................................................21

3.3.7. Lưu lượng nước chữa cháy....................................................................22

3.3.8. Công suất của trạm xử lý.......................................................................23

3.4. ĐỀ XUẤT CÔNG NGHỆ XỬ LÝ NƯỚC...................................................23

3.4.1. Phương án 1.............................................................................................23

3.4.2. Phương án 2.............................................................................................25

3.4.3. So sánh lựa chọn phương án tối ưu.......................................................27

3.5. XÁC ĐỊNH CÁC CHỈ TIÊU CÒN THIẾU VÀ TÍNH TOÁN LƯỢNG HÓA CHẤT CẦN ĐƯA VÀO Ở CÁC CÔNG ĐOẠN XỬ LÝ...........................28

3.5.1. Kiểm tra chất lượng nước thô đầu vào.................................................28

3.5.2. Tông hàm lượng muối có trong nước P (mg/l).....................................28

3.5.3. Xác định hàm lượng CO2 tự do có trong nước nguồn.........................29

3.5.4. Xác định hàm lượng chất keo tụ............................................................29

3.5.5. Xác định hàm lượng chất kiềm hóa.......................................................30

3.5.6. Xác định các chỉ tiêu của nước sau khi keo tụ......................................31

CHƯƠNG 4: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ....................................................................37

4.1. TÍNH TOÁN THIẾT KẾ CÁC CÔNG TRÌNH CHÍNH...........................37

4.1.1. Bể trộn vách ngăn ngang có cửa thu hẹp..............................................37

4.1.2. Bể phản ứng có lớp cặn lơ lửng..............................................................39

4.1.3. Bể lắng ngang..........................................................................................41

4.1.4. Bể lọc nhanh............................................................................................47

4.1.5. Bể chứa nước sạch...................................................................................55

4.1.6. Bể thu hồi.................................................................................................58

4.1.7. Trạm bơm cấp II.....................................................................................60

4.2. TÍNH TOÁN THIẾT KẾ CÁC CÔNG TRÌNH PHỤ................................61

2


4.2.1. Công trình thu và trạm bơm cấp I........................................................61

4.2.2. Các công trình chuẩn bị dung dịch phèn..............................................70

4.2.3. Máy bơm định lượng phèn.....................................................................75

4.2.4. Hồ cô đặc, nén và phơi khô bùn.............................................................76

4.3. TÍNH TOÁN CAO TRÌNH...........................................................................78

4.3.1. Cao trình bể chứa nước sạch..................................................................78

4.3.2. Cao trình bể lọc nhanh...........................................................................78

4.3.3. Cao trình bể lắng ngang.........................................................................78

4.3.4. Cao trình bể trộn vách ngăn..................................................................79

CHƯƠNG 5: DỰ TOÁN CHI PHÍ............................................................................79

5.1. CHI PHÍ XÂY DỰNG...................................................................................79

5.2. CHI PHÍ THIẾT BỊ.......................................................................................80

5.3. CHI PHÍ ĐIỆN NĂNG VÀ HÓA CHẤT.....................................................82

5.4. CHI PHÍ NHÂN CÔNG QUẢN LÝ VẬN HÀNH HỆ THỐNG...............82

5.4.1. Chi phí hoá chất và điện năng................................................................82

5.4.2. Chi phí nhân công...................................................................................83

5.4.3. Chi phí sửa chữa, bảo trì.......................................................................83

5.4.4. Chi phí khấu hao hằng năm...................................................................83

5.4.5. Chi phí khác.............................................................................................83

5.5. GIÁ THÀNH CHO 1 MÉT KHỐI NƯỚC..................................................83

KẾT LUẬN..................................................................................................................84

KIẾN NGHỊ.................................................................................................................85

TÀI LIỆU THAM KHẢO..........................................................................................85

3


CHƯƠNG 1: MỞ ĐẦU

1.1. TÍNH CẤP THIẾT CỦA ĐỀ TÀI

Cấp nước là một ngành thuộc cơ sở hạ tầng kỹ thuật đô thị, giữ vai trò quan trọng đối với hoạt động sản xuất và sinh hoạt của xã hội. Trong những năm qua cùng với quá trình phát triển kinh tế xã hội, nhu cầu sử dụng nước sạch ngày một tăng lên nhất là tại các đô thị. Để đáp ứng nhu cầu sử dụng nước sạch, nhiều dự án mở rộng và xây dựng mới các nhà máy xử lý nước cấp đã và đang được đầu tư với quy mô và công suất khác nhau.

Bình Dương là một trong những tỉnh nằm trong vùng kinh tế trọng điểm phía Nam Việt Nam. Tỉnh Bình Dương có vị trí thuận lợi trong chiến lược phát triển về kinh tế - xã hội, tiếp giáp với nhiều tỉnh thành có nền kinh tế đã phát triển trước, đặc biệt là giáp với thành phố Hồ Chí Minh là trung tâm văn hóa, khoa học của cả nước. Khu vực phía Nam tỉnh Bình Dương được quy hoạch thành địa bàn phát triển công nghiệp tập trung lớn cho nên nhu cầu sử dụng nước của khu vực này là rất lớn.

Do đó đề tài đồ án “Thiết kế hệ thống xử lý nước cấp sinh hoạt cho phường Bình An, thị xã Dĩ An, tỉnh Bình Dương công suất 10.000 m3/ngày đêm” là rất cần thiết, nhằm tạo cơ sở cho việc đầu tư xây dựng một nhà máy xử lý nước cấp đáp ứng đầy đủ nhu cầu dùng nước sạch của người dân và các nhu cầu dịch vụ là công việc cần thiết và hết sức cấp bách. Vì xí nghiệp cấp nước Dĩ An đã vượt hơn 30% công suất thiết kế của nhà máy.

1.2. MỤC TIÊU THỰC HIỆN

Thiết kế hệ thống xử lý nước cấp công suất 10.000 m3/ngày đêm, đảm bảo chất lượng nước đầu ra đạt QCVN 02:2009/BYT của Bộ Y Tế, hòa vào mạng lưới cấp nước của thị xã Dĩ An, giải quyết nhu cầu dùng nước sinh hoạt cho phường Bình An và một phần cho thị xã Dĩ An.

1.3. NỘI DUNG THỰC HIỆN Phân tích đánh giá tình hình sử dụng nước tại thị xã Dĩ An, tỉnh Bình Dương:

mục đích sử dụng, lượng nước sử dụng… Đánh giá chất lượng nguồn nước (nước mặt hay nước ngầm,…) trên địa bàn thị

xã. Đề xuất và tính toán thiết kế hệ thống xử lý nước cấp đảm bảo tính hợp lý về

mặt kỹ thuật và kinh tế. Thực hiện bản vẽ kỹ thuật

Dự toán chi phí: xây dựng, công nghệ, vận hành, hóa chất. Từ đó tính toán được giá nước.

1.4. PHẠM VI THỰC HIỆN

4


Phường Bình An, thị xã Dĩ An, tỉnh Bình Dương

1.5. PHƯƠNG PHÁP THỰC HIỆN Phương pháp điều tra, thu thập, tông hợp số liệu: Thu thập các tài liệu, số

liệu liên quan đến khu vực và nguồn cấp nước ở địa phương. Phương pháp đánh giá tông hợp: Thống kê, tổng hợp số liệu thu thập và phân

tích. Xử lý số liệu và đánh giá dựa trên các tiêu chuẩn, qui định hiện hành của nhà nước về chất lượng nguồn nước cấp.

Phương pháp tham khảo tài liệu: Tham khảo các giáo trình xử lý nước cấp, thông tin từ giảng viên, tham khảo thông tin từ các nguồn khác như các trang web liên quan...

Phương pháp so sánh phân tích: So sánh ưu nhược điểm và phạm vi ứng dụng của các loại công nghệ để chọn ra dây chuyền xử lý tối ưu, cho kết quả xử lý tốt nhất mà vẫn đáp ứng được yêu cầu về kinh tế.

Phương pháp đồ hoạ: Việc thực hiện các bản vẽ giúp cho những người có liên quan có thể hình dung được một cách dễ dàng và nhanh chóng hình dáng, cao trình, vị trí, trình tự hoạt động của các công trình trong công nghệ xử lý, đồng thời là cơ sở để xây dựng dây chuyền xử lý nước cấp.

5


CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN

2.1. TỔNG QUAN VỀ CÁC NGUỒN NƯỚC CẤP

Để cung cấp nước sạch, ta có thể khai thác từ các nguồn nước thiên nhiên (gọi là nước thô) là nước mặt, nước dưới đất, nước mưa, nước biển và nước thải tái sử dụng.

Theo tính chất của nguồn nước ta có thể phân ra các loại sau:

2.1.1. Nước mặt

Nước mặt bao gồm các nguồn nước trong các ao, đầm, hồ chứa, sông, suối,… Do kết hợp từ các dòng chảy trên bề mặt và thường xuyên tiếp xúc với không khí nên các đặc trưng của nước mặt là:

Chứa khí hòa tan đặc biệt là oxy.

Chứa nhiều chất rắn lơ lửng (đối với nước trong ao, đầm, hồ do xảy ra quá trình lắng cặn nên chất rắn lơ lửng còn lại trong nước có nồng độ tương đối thấp và chủ yếu ở dạng keo).

Có hàm lượng chất hữu cơ cao.

Có sự hiện diện của nhiều loại tảo, chứa nhiều vi sinh vật.

2.1.2. Nước dưới đất

Nước dưới đất là nguồn nước nằm dưới mặt đất thiên nhiên, được bổ cập bởi nước mưa và nước mặt.

Phân loại:

Nước dưới đất ở lớp đất trên mặt: tầng nước không áp nằm ở độ sâu 2-3 m, trữ lượng không đáng kể, chất lượng kém.

Nước dưới đất mạch nông: tầng nước không áp nằm ở độ sâu 4-20 m, trữ lượng ít, chất lượng ước không cao.

Nước dưới đất ở độ sâu trung bình: tầng nước có áp, nằm ở độ sâu 20-30 m, trữ lượng tương đối nhiều, chất lượng khá nhưng hàm lượng sắt (Fe2+) tương đối nhiều.

Nướcdưới đất mạch sâu: tầng nước có áp nằm ở độ sâu > 30m, trữ lượng dồi dào, chất lượng tốt, hàm lượng sắt (Fe2+) cao.

Đặc trưng của nước dưới đất là:

Độ đục thấp.

Nhiệt độ và thành phần hóa học tương đối ổn định.

Không có oxy nhưng có thể chứa nhiều khí như: CO2, H2S…

Chứa nhiều khoáng chất hòa tan chủ yếu: sắt, mangan, canxi, magie, flo…

Không có sự hiện diện của vi sinh vật.

6


2.1.3. Nước mưa

Nước mưa có thể được xem như nước cất tự nhiên nhưng không hoàn toàn tinh khiết, bởi vì nước mưa có thể bị ô nhiễm bởi khí, bụi và thậm chí cả vi khuẩn có trong không khí. Khi rơi xuống nước mưa tiếp tục bị ô nhiễm do tiếp xúc với các vật thể khác nhau. Hơi nước gặp không khí chứa nhiều khí oxy nitơ hay oxy lưu huỳnh sẽ tạo nên mưa axit.

2.1.4. Nước biển

Nước biển là nước từ các biển hay đại dương. Về trung bình, nước biển của các đại dương trên thế giới có độ mặn khoảng 3,5%. Điều này có nghĩa là cứ mỗi lít (1.000 ml) nước biển chứa khoảng 35 gam muối, phần lớn (nhưng không phải toàn bộ) là clorua natri (NaCl) hòa tan trong đó dưới dạng các ion Na+ và Cl-. Nó có thể được biểu diễn như là 0,6 M NaCl. Nước với mức độ thẩm thấu như thế tất nhiên không thể uống được.

Thành phần của nước biển trên Trái Đất theo các nguyên tố

Nguyên tố Phần trăm Nguyên tố Phần trăm

Oxy 85,84 Hiđrô 10,82

Clo 1,94 Natri 1,08

Magiê 0,1292 Lưu huỳnh 0,091

Canxi 0,04 Kali 0,04

Brôm 0,0067 Cacbon 0,0028

Nước biển có độ mặn không đồng đều trên toàn thế giới mặc dù phần lớn có độ mặn nằm trong khoảng từ 3,1% tới 3,8%. Khi sự pha trộn với nước ngọt đổ ra từ các con sông hay gần các sông băng đang tan chảy thì nước biển nhạt hơn một cách đáng kể. Nước biển nhạt nhất có tại vịnh Phần Lan, một phần của biển Baltic. Biển hở mặn nhất (nồng độ muối cao nhất) là biển Đỏ (Hồng Hải), do nhiệt độ cao và sự tuần hoàn bị hạn chế đã tạo ra tỷ lệ bốc hơi cao của nước bề mặt cũng như có rất ít nước ngọt từ các cửa sông đổ vào và lượng giáng thủy nhỏ. Độ mặn cao nhất của nước biển trong các biển cô lập (biển kín) như biển Chết cao hơn một cách đáng kể.

7


Tỷ trọng của nước biển nằm trong khoảng 1.020 tới 1.030 kg/m³ tại bề mặt còn sâu trong lòng đại dương, dưới áp suất cao, nước biển có thể đạt tỷ trọng riêng tới 1.050 kg/m³hay cao hơn. Như thế nước biển nặng hơn nước ngọt (nước ngọt tinh khiết đạt tỷ trọng riêng tối đa là 1.000 g/ml ở nhiệt độ 4 °C) do trọng lượng bổ sung của các muối và hiện tượng điện giải [2]. Điểm đóng băng của nước biển giảm xuống khi độ mặn tăng lên và nó là khoảng -2 °C (28,4 °F) ở nồng độ 35‰ [3]. Do đệm hóa học, độ pH của nước biển bị giới hạn trong khoảng 7,5 tới 8,4. Vận tốc âm thanh trong nước biển là khoảng 1.500 m•s−1 và dao động theo nhiệt độ của nước cùng áp suất.

2.1.5. Nước thải tái sử dụng

Nước thải nếu không được xử lý đúng mức sẽ gây ô nhiễm môi trường. Tuy nhiên trong nước thải sinh hoạt có chứa một lượng khá lớn năng lượng, đạm và các chất khoáng như kali, photpho, canxi,... là những phân bón có giá trị đối với nông nghiệp. Cho nên việc tái sử dụng các giá trị này của chất thải sẽ góp phần bảo vệ tài nguyên thiên nhiên và bảo vệ môi trường.

2.2. TỔNG QUAN CÁC PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ NƯỚC CẤP

Trong quá trình xử lý nước cấp, cần áp dụng các phương pháp xử lý như sau:

Phương pháp cơ học: dùng các công trình và thiết bị để làm sạch nước như: song chắn rác, lưới chắn rác, bể lắng, bể lọc.

Phương pháp hóa học: dùng các hóa chất cho vào nước để xử lý nước như: dùng phèn làm chất keo tụ, dùng vôi để kiềm hóa nước, cho clo vào nước để khử trùng.

Phương pháp lý học: dùng các tia vật lý để khử trùng nước như tia tử ngoại, song siêu âm,. Điện phân nước biển để khử muối. Khử khí CO2 hòa tan trong nước bằng phương pháp làm thoáng.

2.2.1. Xử lý nước cấp bằng phương pháp cơ học

Song chắn rác và lưới chắn rác

Song chắn và lưới chắn đặt ở cửa dẫn nước vào công trình thu làm nhiệm vụ loại trừ vật nổi, vật trôi lơ lửng trong dòng nước để bảo vệ các thiết bị và nâng cao hiệu quả làm sạch của các công trình xử lý. Vật nổi và vật lơ lửng trong nước có thể có kích thước nhỏ hơn que tăm nổi, hoặc nhành cây non khi đi qua máy bơm vào các công trình xử lý có thể bị tán nhỏ hoặc thối rữa làm tăng hàm lượng cặn và độ màu của nước. Song chắn rác có cấu tạo gồm các thanh thép tiết diện tròn cỡ 8 hoặc 10, hoặc tiết diện hình chữ nhật kích thước 5x50 mm đặt song song với nhau và hàn vào khung thép. Khoảng cách giữa các thanh thép từ 40÷50 mm. Vận tốc nước chảy qua song chắn khoảng 0,4÷0,8 m/s.

8


Bể lắng

Bể lắng có nhiệm vụ làm sạch sơ bộ trước khi đưa nước vào bể lọc để hoàn thành quá trình làm trong nước. Theo chiều dòng chảy, bể lắng được phân thành:

Bể lắng ngang: nước chuyển động theo chiều ngang từ đầu bể đến cuối bể với vận tốc không lớn hơn 16,3 mm/s. Các bể lắng ngang thường được sử dụng khi lưu lượng nước lớn hơn 3000 m3/ngày.

Bể lắng đứng: nước chuyển động theo chiều đứng từ dưới lên đến vách tràn với vận tốc 0,3÷0,5 mm/s. Hiệu suất lắng của bể lắng đứng thường thấp hơn bể lắng ngang từ 10 đến 20%.

Bể lắng li tâm: nước chuyển động từ trung tâm bể ra phía ngoài.

Bể lắng lớp mỏng: gồm 3 kiểu tùy theo hướng chuyển động của lớp nước và cặn: dòng chảy ngang, nghiêng cùng chiều và nghiêng ngược chiều.

Bể lắng trong có lớp cặn lơ lửng: lắng qua môi trường hạt, nước chuyển động từ dưới lên.

Bể lọc

Quá trình lọc nước là quá trình cho nước đi qua lớp vật liệu lọc với một chiều dày nhất định đủ để giữ lại trên bề mặt hoặc giữa các khe hở của lớp vật liệu lọc các hạt cặn và vi trùng có trong nước. Sau một thời gian làm việc, lớp vật liệu lọc bị chít lại, làm tăng tổn thất áp lực, tốc độ lọc giảm dần. Để khôi phục lại khả năng làm việc của bể lọc, phải thổi rửa bể lọc bằng nước hoặc gió, nước kết hợp để loại bỏ cặn bẩn ra khỏi lớp vật liệu lọc. Tốc độ lọc là lượng nước được lọc qua một đơn vị diện tích bề mặt của bể lọc trong một đơn vị thời gian (m/h). Chu kì lọc là khoảng thời gian giữa hai lần rửa bể lọc T (h). Quá trình lọc nước được đặc trưng bởi hai thông số cơ bản: là tốc độ lọc và chu kỳ lọc. Công nghệ lọc hiện nay rất phong phú.

Phân loại theo áp lực: lọc hở và lọc kín.

Phân loại theo vật liệu lọc: lọc cát, lọc nổi, lọc qua lớp vật liệu đặc biệt…

Phân loại theo tốc độ lọc: lọc nhanh và lọc chậm.

Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình lọc:

Kích thước hạt lọc và sự phân bố các cỡ hạt trong lớp vật liệu lọc.

Kích thước, hình dạng, trọng lượng riêng, nồng độ và khả năng dính kết của hạt cặn bẩn lơ lửng trong nước xử lý.

Tốc độ lọc, chiều cao lớp lọc, thành phần của lớp vật liệu lọc và độ chênh áp lực dành cho tổn thất của một chu kỳ lọc.

Nhiệt độ và độ nhớt của nước.

2.2.2. Xử lý nước cấp bằng phương pháp hóa lý

Làm thoáng

9


Bản chất của quá trình làm thoáng là hòa tan oxy từ không khí vào nước để oxy hóa sắt hóa trị II, mangan hóa trị II thành sắt hóa trị III, mangan hóa trị IV tạo thành các hợp chất hydroxyl sắt hóa trị III và hydroxyl mangan hóa trị IV Mn(OH)4 kết tủa dễ lắng đọng để khử ra khởi nước bằng lắng, lọc. Làm thoáng để khử CO2, H2S có trong nước, làm tăng pH của nước, tạo điều kiện thuận lợi và đẩy nhanh quá trình oxy hóa và thủy phân sắt và mangan, nâng cao công suất của các công trình lắng và lọc trong quy trình khử sắt và mangan. Quá trình làm thoáng làm tăng hàm lượng oxy hóa hòa tan trong nước, nâng cao thế oxy hóa khử của nước để thực hiện dễ dàng các quá trình oxy hóa các chất hữu cơ trong quá trình khử mùi và mùi của nước.

Clo hóa sơ bộ

Clo hóa sơ bộ là quá trình cho clo vào trước bể lắng và bể lọc. Clo hóa sơ bộ có tác dụng tăng thời gian khử trùng khi nguồn nước bị nhiễm bẩn nặng, oxy hóa sắt hòa tan ở dạng hợp chất hữu cơ, oxy hóa mangan hòa tan để tạo thành các kết tủa tương ứng, oxy hóa các chất hữu cơ để khử màu, ngăn chặn sự phát triển của rong, rêu, phá hủy tế bào của các vi sinh sản sinh ra chất nhầy trên bề mặt bể lọc.

Quá trình keo tụ- tạo bông

Cặn bẩn trong nước thiên nhiên thường là cát hạt cát, sét, bùn, vật phù du, sản phẩm phân hủy của các chất hữu cơ… Ngoài các hạt cát lớn có khả năng tự lắng trong nước, còn có một loại cặn bé tồn tại ở trạng thái lơ lửng trong nước. Kích thước các hạt cặn lơ lửng dao động từ vài triệu milimet đến vài milimet. Công nghệ xử lý như lắng lọc có thể loại bỏ được các hạt cặn có kích thước lớn hơn 10-4 mm. Còn các hạt cặn có kích thước nhỏ hơn 10-4 mm không thể tự lắng được. Phải dùng biện pháp xử lý cơ học kết hợp với biện pháp hóa học, tức là cho vào nước cần xử lý các chất phản ứng, để tạo ra các hạt keo có khả năng dính kết lại với nhau và dính kết các hạt cặn lơ lửng có trong nước, tạo thành các bông cặn lớn hơn có thể lắng được.

Yếu tố ảnh hưởng đến quá trình keo tụ là nhiệt độ, thành phần ion trong nước, các hợp chất hữu cơ, liều lượng phèn, điều kiện khuấy trộn, môi trường phản ứng…

Hóa chất sử dụng trong quá trình keo tụ:

Phèn nhôm Al2(SO4)3.18H2O. Thành phần 9 – 17% Al2O3 dạng tinh thể hoặc lỏng, có màu trắng.

Phèn sắt FeSO4.7H2O (thường dùng loại phèn này khi cần kết hợp với làm mềm nước) hay Fe2(SO4)3.9H2O. Có màu xanh hoặc trắng.

Có thể dùng kết hợp cả phèn sắt và phèn nhôm (gọi là kết tủa hỗn hợp). Tỉ lệ hỗn hợp giữa phèn sắt và phèn nhôm tương ứng là 1:1 hoặc 2:1.

Đặc điểm của một số loại phèn:

10


Muối nhôm: trong các loại phèn nhôm, Al2(SO4)3 được dùng rộng rãi nhất do có tính hòa tan tốt trong nước, chi phí thấp và hoạt động có hiệu quả trong khoảng pH = 5,5 ÷ 7,5. Quá trình điện ly và thủy phân Al2(SO4)3 xảy ra như sau:

Al3+ + H2O → Al(OH)2+ + H+

Al(OH)2+ + H2O → Al(OH)2+ +H+

Al(OH)2+ + H2O → Al(OH)3↓ + H+

Ngoài ra, Al2(SO4)3 có thể tác dụng với Ca(HCO3)2 trong nước theo phương trình phản ứng sau:

Al2(SO4)3 + 3Ca(HCO3)2 →Al(OH)3↓ + 3CaSO4 + 6CO2

Trong phần lớn các trường hợp, người ta sử dụng hỗn hợp NaAlO2 và Al2(SO4)3

theo tỷ lệ ( 10 : 1 ) – ( 20 : 1 ). Phản ứng xảy ra như sau:6NaAlO2 + Al2(SO4)3 + 12H2O → 8Al(OH)3↓ + 2Na2SO4

Việc mở rộng muối trên cho phép mở rộng khoảng pH tối ưu của môi trường cũng như tăng hiệu quả quá trình keo tụ - tạo bông.

Muối sắt: Các muối sắt được sử dụng làm chất keo tụ do có nhiều ưu điểm sau:

Tác dụng tốt hơn ở nhiệt độ thấp.

Fe2(SO4)3 có giá trị pHtối ưu = 5 ÷ 9

FeCl3 có khoảng giá trị pHtối ưu = 4 ÷ 11

Có thể khử mùi H2S

Tuy nhiên các muối sắt cũng có nhược điểm là tạo thành phức hòa tan có màu do phản ứng của ion sắt với các hợp chất hữu cơ. Quá trình keo tụ sử dụng muối sắt xảy ra do cơ chế: FeCl3 + 3H2O → Fe(OH)3↓ + 3HCl

Trong điều kiện kiềm hóa: 2FeCl3 + 3Ca(OH)2 → Fe(OH)3↓ + 3CaCl2

Poly aluminium chloride (PAC): Một trong những chất keo tụ thế hệ mới, tồn tại dưới dạng polime vô cơ là poly nhôm clorua (Poly aluminium chloride), thường viết tắt là PAC. Hiện nay ở các nước tiên tiến người ta đã sản xuất PAC với lượng lớn và sử dụng rộng rãi để thay thế phèn nhôm sunfat trong xử lý nước sinh hoạt và đặc biệt là xử lý nước thải.PAC có nhiều ưu điểm so với phèn nhôm sunfat và các loại phèn vô cơ khác:

Hiệu quả keo tụ và lắng trong > 4 ÷ 5 lần, tan trong nước tốt, nhanh hơn nhiều, ít làm biến động độ pH của nước nên không phải dùng NaOH dễ xử lý do đó ít ăn mòn thiết bị hơn.

Không làm đục nước khi dùng thừa hoặc thiếu.

Không cần (hoặc dùng rất ít) phụ da trợ keo tụ và trợ lắng.

[Al] dư trong nước < so với khi dùng phèn nhôm sunfat

Khả năng loại bỏ các chất hứu cơ tan và không tan cùng các kim loại nặng tốt hơn.

11


Không làm phát sinh hàm lượng SO42- trong nước thải sau xử lý là loại

có độc tính đối với vi sinh vật.2.2.3. Khử trùng

Khử trùng nước là khâu bắt buộc trong quá trình xử lý nước ăn uống sinh hoạt. Trong nước thiên nhiên chứa rất nhiều vi sinh vật và khử trùng. Sau các quá trình xử lý cơ học, nhất là nước sau khi qua bể lọc, phần lớn các vi trùng đã bị giữ lại. Song để tiêu diệt hoàn toàn các vi trùng gây bệnh, cần phải tiến hành khử trùng nước. Hiện nay có nhiều biện pháp khử trùng có hiệu quả như: khử trùng bằng các chất oxy hóa mạnh, các tia vật lý, siêu âm, phương pháp nhiệt, ion kim loại nặng,…

Khử trùng bằng Clo và các hợp chất của Clo

Clo là một chất oxy hóa mạnh ở bất cứ dạng nào. Khi Clo tác dụng với nước tạo thành axit hypoclorit (HOCl) có tác dụng diệt trùng mạnh. Khi cho Clo vào nước, chất diệt trùng sẽ khuếch tán xuyên qua vỏ tế bào vi sinh vật và gây phản ứng với men bên trong của tế bào, làm phá hoại quá trình trao đổi chất dẫn đến vi sinh vật bị tiêu diệt.

Khi cho Clo vào nước, phản ứng diễn ra như sau:

Hoặc có thể ở dạng phương trình phân ly:

Khi sử dụng Clorua vôi, phản ứng diễn ra như sau:

Dùng ozone để khử trùng

Ozone là một chất khí có màu ánh tím ít hòa tan trong nước và rất độc hại đối với con người. Ơ trong nước, ozone phân hủy rất nhanh thành oxy phân tử và nguyên tử. Ozone có tính hoạt hóa mạnh hơn Clo, nên khả năng diệt trùng mạnh hơn Clo rất nhiều lần. Thời gian tiếp xúc rất ngắn do đó diện tích bề mặt thiết bị giảm, không gây mùi vị khó chịu trong nước kể cả khi trong nước có chứa phenol.

Khử trùng bằng phương pháp nhiệt

Đây là phương pháp khử trùng cổ truyền. Đun sôi nước ở nhiệt độ 10000C có thể tiêu diệt phần lớn các vi khuẩn có trong nước. Chỉ trừ nhóm vi khuẩn khi gặp nhiệt độ cao sẽ chuyển sang dạng bào tử vững chắc. Tuy nhiên, nhóm vi khuẩn này chiếm tỉ lệ rất nhỏ. Phương pháp đun sôi nước tuy đơn giản, nhưng tốn nhiên liệu và cồng kềnh, nên chỉ dùng trong quy mô gia đình.

12


Khử trùng bằng tia cực tím (UV)

Tia cực tím là tia bức xạ điện từ có bước sóng khoảng 4 – 400 nm, có tác dụng diệt trùng rất mạnh. Dùng các đèn bức xạ tử ngoại đặt trong dòng chảy của nước. Các tia cực tím phát ra sẽ tác dụng lên các phân tử protit của tế bào vi sinh vật, phá vỡ cấu trúc và mất khả năng trao đổi chất, vì thể chúng sẽ bị tiêu diệt. Hiệu quả khử trùng chỉ đạt được triệt để khi trong nước không có các chất hữu cơ và cặn lơ lửng. Sát trùng bằng tia cực tím không làm thay đổi mùi, vị của nước.

Khử trùng bằng siêu âm

Dòng siêu âm với cường độ tác dụng không nhỏ hơn 2W/cm2 trong khoảng thời gian trên 5 phút có khả năng tiêu diệt toàn bộ vi sinh vật trong nước.

Khử trùng bằng ion bạc

Ion bạc có thể tiêu diệt phần lớn vi trùng có trong nước. Với hàm lượng 2 – 10 ion g/l đã có tác dụng diệt trùng. Tuy nhiên, hạn chế của phương pháp này là: nếu trong nước có độ màu cao, có chất hữu cơ, có nhiều loại muối,…thì ion bạc không phát huy được khả năng diệt trùng.

2.3. TỔNG QUAN VỀ KHU VỰC CẤP NƯỚC2.3.1. Điều kiện tự nhiên

2.3.1.1. Vị trí địa lý

Dĩ An là một thị xã thuộc phía Nam của tỉnh Bình Dương, tiếp giáp với hai thành phố là Biên Hòa và Thành phố Hồ Chí Minh. Đồng thời cũng là cửa ngõ quan trọng để đi các tỉnh miền Trung, Tây Nguyên và các tỉnh phía Bắc Việt Nam.

Thị xã Dĩ An có tổng diện tích đất tự nhiê n là 5.995 ha, chiếm 2,2% diện tích tự nhiên của tỉnh Bình Dương. Và có tọa độ địa lý 10o54’58”vĩ độ Bắc và 106o47’11” kinh độ Đông, có vị trí giáp giới như sau:

Phía Đông giáp quận 9, thành phố Hồ Chí Minh.

Phía Tây giáp thị xã Thuận An, tỉnh Bình Dương.

Phía Nam giáp quận Thủ Đức, thành phố Hồ Chí Minh.

Phía Bắc giáp thành phố Biên Hòa, tỉnh Đồng Nai và huyện Tân Uyên, tỉnh Bình Dương.

Thị xã Dĩ An có 7 đơn vị hành chính cấp phường gồm:

Đơn vị hành chính cấp xã (phường)

Phường Dĩ An

Phường An Bình

Phường Bình An

Phường Bình Thắng

Phường Đông Hòa

Phường Tân Bình

Phường Tân Đông Hiệp

13


Diện tích (km2) 10,3 3,40 6,03 5,47 10,25 10,36 14,03

Dân số (2014) (người)

90.675 70.426 26.361 14.190 54.030 35.970 89.090

Mật độ dân số (người/km2)

8.726 20.723 4.385 2.591 5.268 3.490 6.350

Phường Bình An:

Phía đông giáp phường Bình Thắng, thị xã Dĩ An.

Phía tây giáp phường Tân Đông Hiệp, thị xã Dĩ An

Phía nam giáp phường Đông Hòa, thị xã Dĩ An

Phía bắc giáp xã Hóa An, thành phố Biên Hòa, tỉnh Đồng Nai.

2.3.1.2. Điều kiện khí hậu

Khí hậu Bình Dương mang đặc điểm nhiệt đới gió mùa, nóng ẩm với 2 mùa rõ rệt:

Mùa mưa, từ tháng 5 - 11, mùa khô từ khoảng tháng 12 năm trước đến tháng 4 năm sau.

Lượng mưa trung bình hàng năm từ 1.800 - 2.000mm với số ngày có mưa là 120 ngày. Tháng mưa nhiều nhất là tháng 9, trung bình 335mm, năm cao nhất có khi lên đến 500mm, tháng ít mưa nhất là tháng 1, trung bình dưới 50mm và nhiều năm trong tháng này không có mưa.

14


Nhiệt độ trung bình hằng năm là 26,5 °C, nhiệt độ trung bình tháng cao nhất 29 °C (tháng 4), tháng thấp nhất 24 °C (tháng 1). Tổng nhiệt độ hoạt động hàng năm khoảng 9.500 - 10.000 °C, số giờ nắng trung bình 2.400 giờ, có năm lên tới 2.700 giờ.

Chế độ gió tương đối ổn định, không chịu ảnh hưởng trực tiếp của bão và áp thấp nhiệt đới. Về mùa khô gió thịnh hành chủ yếu là hướng Đông, Đông - Bắc, về mùa mưa gió thịnh hành chủ yếu là hướng Tây, Tây - Nam. Tốc độ gió bình quân khoảng 0.7m/s, tốc độ gió lớn nhất quan trắc được là 12m/s thường là Tây, Tây - Nam.

Chế độ không khí ẩm tương đối cao, trung bình 80-90% và biến đổi theo mùa. Độ ẩm được mang lại chủ yếu do gió mùa Tây Nam trong mùa mưa, do đó độ ẩm thấp nhất thường xảy ra vào giữa mùa khô và cao nhất vào giữa mùa mưa.

Giống như nhiệt độ không khí, độ ẩm trong năm ít biến động. Với khí hậu nhiệt đới mang tính chất cận xích đạo, nền nhiệt độ cao quanh năm, ẩm độ cao và nguồn ánh sáng dồi dào, rất thuận lợi cho phát triển nông nghiệp, đặc biệt là trồng cây công nghiệp ngắn và dài ngày. Khí hậu Bình Dương tương đối hiền hoà, ít thiên tai như bão, lụt…

2.3.1.3. Địa hình

Thị xã Dĩ An có độ cao trung bình so với mực nước biển khoảng 35 – 38m, biến đổi thấp dần từ Tây sang Đông.

Khu vực phía Tây (xã An Bình và thị trấn Dĩ An) có độ cao khoảng 35 – 40m, chiếm khoảng 85% diện tích tự nhiên của huyện.

Khu vực phía Đông các xã Tân Bình, Tân Đông Hiệp Hiệp, Bình An, Bình Thắng có địa hình khá thấp, khoảng 2 – 3m, chiếm chỉ 15% diện tích tự nhiên.

Trong địa bàn huyện còn có núi Châu Thới với độ cao 85m nhưng diện tích không lớn, khoảng 23 ha.

Trên 80% diện tích tự nhiên có địa chất công trình tốt, cường độ chịu nén trên 2kg/cm2, phân bố ở thị trấn Dĩ An và các vùng lân cận. Một số khu vực bên dưới tầng đất mặt có tầng đá dày hiện đang khai thác đá xây dựng, được phân bố ở các xã Tân Đông Hiệp, Đông Hòa, Bình An. Khu vực phía Đông giáp sông Đồng Nai có nền địa chất rất yếu nên ít thích thích hợp cho việc xây dựng.

2.3.1.4. Chế độ thủy văn

Thị xã Dĩ An có mật độ sông suối suối thấp và không đều, chủ yếu tập trung ở phía Đông và Đông Nam. Đáng kể nhất là sông Đồng Nai, đoạn chạy qua thị xã có chiều dài dưới 1km, trên đoạn này có cảng Bình Dương, đây là một trong những điểm mạnh của thị xã Dĩ An trong phát triển kinh tế.

Ngoài ra, còn có một số suối chính:

15


Suối Siệp – suối Bà Lô: bắt nguồn từ ấp Đông An – xã Tân Đông Hiệp chảy qua phía Bắc núi Châu Thới đến xã Bình An, Bình Thắng (đây là ranh giới giữa thị xã Dĩ An và tp. Biên Hòa).o Đoạn thuộc xã Tân Đông Hiệp có tên là suối siệp, rộng từ 3 – 6m.

o Đoạn thuộc xã Bình An và Bình Thắng có tên là suối Bà Lô, rộng 50 – 60m.

Suối Bà Lô có các chi lưu: suối Lồ Ô, rạch Bà Khâm, rạch Mương Cái. Suối Nhum: nằm phía Tây Nam thị xã Dĩ An, là ranh giới giữa xã Đông Hòa và

quân Thủ Đức – Tp. HCM. Đoạn chảy qua xã Đông Hòa rộng 5 – 8m, chảy theo hướng Bắc – Nam, đây là suối thoát nước chính của khu vực Đông Hòa và một phần của thị xã Dĩ An.

2.3.2. Điều kiện kinh tế - xã hội2.3.2.1. Dân số, lao động

Dân số 380.730 người (năm 2014), mật độ dân số 6.350 người/km2. Có 7 đơn vị hành chính cấp phường trực thuộc. Giai đoạn 2011 – 2015 dân số toàn thị xã tăng lên rất cao, bình quân 8,4%/năm, dân số tăng chủ yếu do nhập cư và lao động đến làm việc ở các khu công nghiệp.

Trong những năm gần đây, tốc độ tăng trưởng kinh tế luôn ở mức cao, GDP tăng bình quân khoảng 14,5%/năm. Cơ cấu kinh tế chuyển biến tích cực, công nghiệp, dịch vụ tăng trưởng nhanh và chiếm tỷ trọng cao, năm 2010, tỷ lệ công nghiệp - xây dựng 63%, dịch vụ 32,6% và nông lâm nghiệp 4,4%.

2.3.2.2. Cơ sở hạ tầng

Giao thông

Hệ thống giao thông trên địa bàn thị xã cơ bản tốt, các tuyến đường chính (quốc lộ, đường tỉnh, một số tuyến huyện) được xây dựng khá hoàn chỉnh tạo điều kiện thuận lợi trong việc giao lưu kinh tế, văn hóa,… giữa Dĩ An với các trung tâm kinh tế lớn trong vùng kinh tế trọng điểm phía Nam (như Tp.HCM, Tp. Biên Hòa, Bà Rịa – Vũng Tàu), tạo thế và lực cho phát triển đô thị Dĩ An trong tương lai.

Bên cạnh đó, vẫn còn một số tuyến giao thông liên xã và giao thông trong các khu dân cư vẫn còn chưa tốt, trong tương lai cần chú trọng đầu tư góp phần phát triển kinh tế - xã hội và nâng cao chất lượng cuộc sống cho nhân dân.

Cấp điện, cấp nước

Đầu tư đồng bộ nâng cấp, xây mới hệ thống cấp điện, cấp nước đáp ứng nhu cầu sản xuất và đời sống nhân dân, đặc biệt là ở các khu công nghiệp và đô thị tập trung. Tốc độ tăng trưởng điện năng tăng trung bình 24%/năm giai đoạn 2006 – 2010 và giảm xuống còn 13%/năm giai đoạn 2011- 2015. Tổng nhu cầu điện năng tiêu thụ 6.700 GWh đến năm 2010 và 12.400 GWh đến 2015. Thành phần phụ tải cho sản xuất và

16


tiêu dùng khoảng 20% thời kỳ đến 2015 và 18% thời kì đến 2020. Thành phần phụ tải phục vụ phát triển các ngành dịch vụ khoảng 36% thời kì 2006 – 2015 và ổn định 30% thời kì sau 2015. Đến năm 2015, ngành nước phải xử lý 247.000 m3/ngày đêm và đến năm 2020 xử lý 462.000 m3/ngày đêm. Bảo đảm 95 – 97% hộ nông thôn được dùng điện và nước sạch năm 2015 và tỉ lệ này đạt 100% vào năm 2020.

Thông tin liên lạc

Phát triển ngành bưu chính viễn thông hiện đại, đồng bộ theo tiêu chuẩn kĩ thuật số hóa và tự động hóa nhằm bảo đảm thông tin thông suốt toàn thị xã, gắn kết với tỉnh và với vùng kinh tế trọng điểm phía Nam.

CHƯƠNG 3: LỰA CHỌN CÔNG NGHỆ XỬ LÝ

3.1. ĐẶC ĐIỂM CỦA NGUỒN NƯỚC CẤP3.1.1. Đặc điểm của nguồn nước mặt

Nguồn cung cấp nước mặt chính là sông Đồng Nai và một số sông rạch như suối Bà Lô,... Tổng lưu lượng dòng chảy của hệ thống này đảm bảo cung cấp đủ nước cho nhu cầu sản xuất và sinh hoạt.

Chất lượng nguồn nước mặt sông Đồng Nai (đoạn chảy qua thị xã Dĩ An) tương đối tốt, đạt tiêu chuẩn nguồn cấp nước sinh hoạt. Tuy nhiên hệ thống kênh rạch đã bị ô nhiễm hữu cơ và vi sinh. Nguyên nhân chủ yếu do nước thải công nghiệp và nước thải sinh hoạt. Vậy đối với nguồn nước mặt thì ta sẽ chọn hệ thống sông Đồng Nai để cung cấp cho hệ thống xử lý nước cấp.

17


Sông Đồng Nai bắt nguồn từ cao nguyên Lâm Viên (Lâm Đồng) dài 635km, chảy qua địa phận tỉnh Lâm Đồng, tỉnh Bình Dương và Tp. Hồ Chí Minh. Sông Đồng Nai được đánh giá là nguồn nước tốt nhất trong khu vực cho cấp nước cả về lưu lượng lẫn chất lượng.

Mặt khác, nguồn nước này được Bộ Nông Nghiệp và Phát triển Nông thôn cho phép khai thác với lưu lượng khoảng 4 m3/s để phục vụ cho nhu cầu sinh hoạt và công nghiệp.

3.2.1. Đặc điểm nguồn nước ngầm

Độ sâu chứa nước từ 30 - 39m, chiều dày tầng chứa nước từ 20 - 30m, chất lượng nước tốt, không bị nhiễm mặn, có thể khai thác phục vụ sinh hoạt và sản xuất công nghiệp.

Chất lượng nước dưới đất trên địa bàn Dĩ An nhìn chung khá tốt, tuy nhiên nước ngầm mạch nông một số khu vực bị nhiễm bẩn hữu cơ và vi sinh. Một số nơi mực nước ngầm các tầng chứa nước bị hạ thấp do hoạt động khai thác quá mức.

Nguyên nhân gây ra hiện tượng trên là do trước đây các khu công nghiệp trên địa bàn thị xã chưa có nguồn cấp nước từ nhà máy nước, tất cả các khu công nghiệp đều khai thác nước ngầm để phục vụ cho hoạt động sản xuất.

3.3.1. Lựa chọn nguồn nước

Như đã nêu ở trên thì chất lượng nguồn nước ngầm không đáp ứng được chất lượng nước cấp cho sinh hoạt và ăn uống. Chất lượng nước sông Đồng Nai nằm trong khoảng giữa giới hạn cho phép nên có thể dùng làm nguồn cấp nước.

3.2. ĐÁNH GIÁ CHẤT LƯỢNG NƯỚC

Bảng 1. Các chỉ tiêu cơ bản của chất lượng nước sông Đồng Nai

STT Chỉ tiêu phân tích Đơn vị tính QCVN 08:2008/BTNMT Kết quả Ghi chú

1 Nhiệt độ 0C - 25,5

2 pH - 6 – 8,5 6,93

3 Độ đục NTU - 250 XL

4 Độ màu Pt-Co - 40 XL

5 Độ cứng tổng (tính theo CaCO3)

mg/l - 32

18


6 Độ kiềm mgđl/l - 3,0

7 BOD mg/l 6 1,1

8 TSS mg/l 30 305 XL

9 Ca2+ mg/l - 14,4

10 Mg2+ mg/l - 4,8

11 Fe2+ mg/l 1 0,1

11 Mn2+ mg/l - 1

12 NH4+ mg/l 0,2 0,1

13 SiO3- mg/l - 6

14 HCO3- mg/l - 81,4

15 Cl- mg/l 400 8,5

16 SO42- mg/l - 9,3

17 NO2- mg/l 0,02 0

18 NO3- mg/l 5 0,2

19 PO43- mg/l 0,2 0,3

20 Tổng số Coliform MNP/100ml 5.000 4.200

3.3. NHU CẦU DÙNG NƯỚC

Dân số theo quy hoạch: 26.361 người

Tốc độ gia tăng dân số: 1,2% năm

Niên hạn công trình: 15 năm (2015-2030)

Với niên hạn thiết kế của công trình là 15 năm, ta có dân số của khu dân cư sau 15 năm được xác định theo công thức sau:

N = N0 x (1 + r%)t

Trong đó:

N0 – Là dân số khu dân cư; N0 = 26.361 (người)

19


t – niên hạn thiết kế; t = 15 (năm)

r% - Là tốc độ gia tăng dân số; r% = 1,2%

Do vậy:

N = 26361 x (1 + 1,2%)15 = 31526 (người)

Vậy khu vực có 13775 dân

3.3.1. Lưu lượng nước cấp cho sinh hoạt trong một ngày đêm

Dựa vào TCXDVN 33-2006, ta có:

Tiêu chuẩn dùng nước của người dân là: qtc = 150( l/người.ngày)

Hệ số không điều hòa ngày lớn nhất: Kngày max = 1,2- 1,4.

Lưu lượng nước sinh hoạt tính cho ngày dùng nước trung bình:

QSHTB=

q tc × N

1000=150× 31526

1000=4729(m3/ngđ )

Lưu lượng nước sinh hoạt tính cho người dùng nước nhiều nhất:

QSHngày max=Q SH

TB × Kngày max=4729 ×1,2=5675(m3 /ngđ )

3.3.2. Lưu lựợng nước cấp cho khu công nghiệp

Diện tích đất công nghiệp: 25,9 ha ( khu công nghiệp dệt may Bình An)

Tiêu chuẩn cấp nước TCVN 33:2006 lấy 45m3/ha/ngđ.

Lưu lượng nước công nghiệp:

QCN=25,9 × 45=1165,5 (m3 )

Lưu lượng nước cấp cho công nghiệp nhỏ địa phương và tiểu thủ công nghiệp

Vì không có số liệu cụ thể nên lấy nước cấp cho công nghiệp nhỏ ở địa phương và

tiểu thủ công nghiệp bằng 10 %Q SHngày max

QCNĐP=10 %× QSHngày max=10 %× 5675=567,5¿

3.3.3. Lưu lượng nước dùng cho các công trình công cộng

3.3.2.1 Trường học

QTH=qTH × H

1000=20× 4500

1000=90(m3/ngđ )

Trong đó:qTH: Tiêu chuẩn dùng nước cho một người. Theo tiêu chuẩn dùng nước từ 15

đến 20 lít/người.ngđ. Lấy qTH= 20 l/người.ngđ.H : Quy mô đào tạo (người)

20


3.3.2.2 Y tế

QYT=qYT ×G

1000=300 ×400

1000=120(m3/ngđ )

Trong đó:qYT: Tiêu chuẩn dùng nước cho một giường bệnh, theo tiêu chuẩn dùng nước từ

250 – 300 l/người.ngđ.G: Số giường bệnh ( người )

Tổng lưu lượng nước dùng cho các công trình công cộng:

QCTCC=QTH+QYT=90+120=210(m3/ngđ )

3.3.4. Lưu lượng nước cấp cho tưới cây, rửa đường

Vì không có số liệu quy hoạch cụ thể nên lấy lưu lượng nước tưới bằng 10 %Q SHngày max

QT=10 %Q SHmax=10 %× 5675=567,5¿

3.3.5. Công suất hữu ích

Qhữu ich=Q SHngày max+QCTCC+QCN +QCNĐP+QT=5675+210+1165,5+567,5+567,5=8185,5¿

3.3.6. Công suất của trạm bơm cấp 2

QML=Q hữuich × K r=8185,5 ×1,1=9004¿

Trong đó: Kr: Hệ số kể đến lượng nước rò rỉ trên mạng lưới và lượng nước dự phòng, theo

TCXD 33 – 2006: Kr = 1,1 – 1,2. Chọn Kr = 1,1

3.3.7. Lưu lượng nước chữa cháy

Qcc=qcc× n ×3 ×3600 × k

1000=10,8 ×qcc× n ×k=10,8 ×15 ×1 ×1=162¿

Trong đó:

qcc: tiêu chuẩn nước chữa cháy (l/s) = 15 (l/s)

n: Số đám cháy xảy ra đồng thời = 1

k: Hệ số xác định theo thời gian phục hồi nước dự trữ chữa cháy lấy theo TCXD 33-2006, k=1

Bảng 2. Thống kê lưu lượng nước chữa cháy

Số dân (1000) người

Số đám cháy xảy ra đồng thời

Lưu lượng nước cho 1 đám cháy, (l/s)

Nhà hỗn hợp các tầng không phụ thuộc bậc

Nhà 3 tầng trở lên không phụ thuộc bậc chịu

21


chịu lửa lửa

Đến 5 1 10 10

10 1 15 15

25 2 15 15

50 2 20 25

100 2 30 35

200 3 30 40

300 3 40 55

400 3 50 70

500 3 60 80

3.3.8. Công suất của trạm xử lý

QXL=QML × K XL+Qcc=9004 × 1,05+162=9616,2¿

Trong đó:

KXL: Hệ số tính đến lượng nước cho bản thân trạm xử lý theo( QCXD 33-2006) là 1,05-1,1. Chọn KXL = 1,05

Lấy tròn 10.000 m3/ngđ.

Vậy công suất của trạm xử lý là 10.000 m3/ngày đêm.

3.4. ĐỀ XUẤT CÔNG NGHỆ XỬ LÝ NƯỚC3.4.1. Phương án 1

22


23

CLO

Bể thu hồi nước rửa lọc

Sân phơi bùn

Bể chứa bùn

Phèn nhômmm

Trạm bơm cấp 2

Bể chứa nước sạch

Bể lọc nhanh

Bể lắng lamella

Bể phản ứng vách ngăn

Bể trộn vách ngăn

Trạm bơm cấp 1

Nguồn nước thô từ sông Đồng Nai


o Thuyết minh sơ đồ công nghệ

Nước thô được đưa từ trạm bơm cấp 1 đến bể trộn vách ngăn của trạm xử lý qua hệ thống ống dẫn nước thô. Nước ở bể trộn luôn được giữ ở mức ổn định nhất để có thể tạo dòng tự chảy cho các công trình phía sau.

Tại bể trộn, các hoá chất như phèn, vôi được châm vào với liều lượng tuỳ thuộc vào điều kiện nước nguồn, tạo ra điều kiện phân tán nhanh và đều hóa chất vào toàn bộ khối lượng nước cần xử lý vì phản ứng thủy phân tạo nhân keo tụ diễn ra rất nhanh, nếu không trộn đều và trộn kéo dài thì sẽ không tạo ra được các nhân keo tụ đủ, chắc, và đều trong thể tích nước.

Nước sau khi đã được trộn đều với hóa chất sẽ được dẫn sang bể phản ứng vách ngăn. Tại bể phản ứng, các vách ngăn trong bể sẽ tạo ra sự đổi chiều liên tục của dòng nước, mỗi khi dòng nước đổi chiều chảy, giữa các lớp nước lại có sự thay đổi về tốc độ và tạo ra hiệu quả khuấy trộn, các hạt cặn được vận chuyển lệch nhau sẽ dễ va chạm và kết dính với nhau tạo thành bông cặn. Bể phản ứng vách ngăn có cấu tạo hình chữ nhật, bên trong có các vách ngăn hướng dòng nước chuyển động zíc zắc, nhờ vậy mà quá trình phản ứng trong bể diễn ra hiệu quả hơn

Nước từ bể phản ứng vào bể lắng lamella sẽ chuyển động giữa các bản vách ngăn nghiêng theo hướng từ dưới lên và cặn lắng xuống đến bề mặt bản vách ngăn nghiêng sẽ trượt xuống theo chiều ngược lại và ở dạng tập hợp lớn tập trung về hố thu cặn, từ đó theo chu kì xả đi.

24

Sân phơi bùn


Nước từ bể lắng được đưa đến các bể lọc nhanh chia thành 2 dãy bằng mương dẫn và phân phối vào mỗi bể lọc bằng các máng phân phối để nước được phân phối đều trên diện tích bề mặt mỗi bể lọc. Bể lọc có nhiệm vụ giữ lại các hạt cặn nhỏ và vi khuẩn mà bể lắng không có khả năng giữ được. Nước sau khi qua lớp vật liệu lọc, lớp sỏi đỡ vào hệ thống chụp lọc và được thu vào hệ thống ống thu nước lọc và đưa đến bể chứa.

Nước sau khi qua bể lọc được dẫn đến bể chứa nước sạch. Tại đây, lượng Clo được châm vào đủ để khử trùng nước và đảm bảo lượng Clo dư đạt tiêu chuẩn trong mạng lưới nước cấp. Nước được đưa đến hố hút. Nước từ hố hút được các bơm biến tầng ở trạm bơm cấp 2 hút và bơm cấp vào mạng lưới tiêu thụ.

3.4.2. Phương án 2

25

Bùn đem đi xử lý

Bể chứa bùn

Bể thu hồi nước rửa lọc

CLO

Phèn nhôm

Trạm bơm cấp 2

Bể chứa nước sạch

Bể lọc nhanh

Bể lắng ngang

Bể phản ứng có lớp cặn lơ lửng

Bể trộn cơ khí

Trạm bơm cấp 1

Nguồn nước thô từ sông Đồng Nai


o Thuyết minh sơ đồ công nghệ

Cũng giống như phương án một nhưng ở phương án hai không dùng bể phản ứng vách ngăn và bể lắng lamella mà thay vào đó là dùng bể phản ứng có lớp cặn lơ lửng và bể lắng ngang. Bể phản ứng có lớp cặn lơ lửng chia thành nhiều ngăn dọc, đáy có tiết diện hình phễu với các vách ngăn ngang, nhằm mục đích tạo dòng nước đi lên đều, để giữ cho lớp cặn lơ lửng được ổn định. Nước từ bể phản ứng sang bể lắng ngang phải chảy qua tường tràn ngăn cách giữa hai bể.

3.4.3. So sánh lựa chọn phương án tối ưu

Phương án 1 Phương án 2

Bể phản ứng vách ngăn

Ưu điểm:

- Đơn giản trong xây dựng và vận hành.

- Không tốn chi phí năng lượng.

Bể phản ứng có lớp cặn lơ lửng

Ưu điểm:

- Cấu tạo đơn giản.- Tăng nhanh thể tích hạt bông cặn.- Không cần máy móc cơ khí, không

tốn chiều cao xây dựng.

Nhược điểm:

- Khối tích công trình lớn do có nhiều vách ngăn và bể phải đủ cao để thỏa mãn tổn thất áp lực trong toàn bể.

- Không kiểm soát được cường độ khuấy trộn.

Nhược điểm:

- Bể khởi động chậm và lớp cặn lơ lửng được hình thành và làm việc có hiệu quả chỉ sau 3 – 4 giờ làm việc.

- Dễ bị ảnh hưởng khi lưu lượng và nhiệt độ nước nguồn thay đổi.

26


- Nếu xảy ra sự cố mất điện lớp cặn lơ lửng sẽ bị phá vỡ và phải mất một khoảng thời gian để hình thành lại lớp bông cặn.

Bể lắng lamella

Ưu điểm:

- Quản lý vận hành như bể lắng ngang.

- Diện tích bề mặt lắng lớn.- Hiệu suất lắng cao hơn bể lắng

ngang.

Bể lắng ngang

Ưu điểm:

- Quản lý vận hành tương đối đơn giản.

- Ứng dụng cho mọi loại hình, công suất.

- Có khả năng tự động hóa, cơ giới hóa.

- Xả bùn thuận tiện và dễ dàng hơn.

Nhược điểm:

- Vệ sinh tấm lắng lamella khó khăn.- Lắp ráp phức tạp.

Nhược điểm:

- Chiếm diện tích lớn.- Chi phí điện năng, ít kinh tế.

Trên cơ sở so sánh ưu và nhược điểm từng công trình của 2 phương án trên, đề xuất dây chuyền công nghệ xử lý cho phường Bình An, thị xã Dĩ An, tỉnh Bình Dương thiết kế theo phương án 2 là sử dụng bể phản ứng có lớp cặn lơ lửng và bể lắng ngang.

- Bể phản ứng có lớp cặn lơ lửng tuy khởi động chậm và tốn thời gian hình thành lớp cặn lơ lửng nhưng có cấu tạo đơn giản và hình thành bông cặn nhanh hơn bể phản ứng vách ngăn. Đồng thời nếu sử dụng bể phản ứng vách ngăn thì tốn diện tích xây dựng lớn vì có nhiều vách ngăn và bể phải đủ cao để thỏa mãn tổn thất áp lực trong bể và không kiểm soát được cường độ khuấy trộn.

- Bể lắng ngang có khả năng cơ giới hóa và tự động hóa cao, quản lý vận hành tương đối đơn giản, không đòi hỏi người quản lý vận hành có trình độ kĩ thuật và chuyên môn cao mặc dù chiếm diện tích lớn. Nhưng nó ứng dụng được cho tất cả các loại hình công suất khác nhau, không tốn thời gian vệ sinh tấm lắng.

Kết luận: phương án 2 làm việc hiệu quả và kinh tế hơn so với phương án 1. Đồng thời, phương án 2 cũng phù hợp với điều kiện thực tế của dự án về cả quỹ đất xây dựng cũng như chi phí đầu tư.

3.5. XÁC ĐỊNH CÁC CHỈ TIÊU CÒN THIẾU VÀ TÍNH TOÁN LƯỢNG HÓA CHẤT CẦN ĐƯA VÀO Ở CÁC CÔNG ĐOẠN XỬ LÝ

3.5.1. Kiểm tra chất lượng nước thô đầu vào

27


Mục đích là để xem xét có nên Clo hóa sơ bộ nước thô hay không.

Ta phải xem xét ở 2 trường hợp:

Độ oxy hóa cùa nước thô > (0.5 x [Fe2+] +3)

Nước nguồn có chứa NH3, NO2- []

Do nước nguồn ở đây khi được phân tích các chỉ tiêu thì không phát hiện thấy NH3, NO2

- (hoặc nồng độ quá nhỏ) cũng như không có số liệu về độ oxy hóa nên nhìn chung nước thô đầu vào không cần Clo hóa sơ bộ.

3.5.2. Tông hàm lượng muối có trong nước P (mg/l)

P = ΣMe+ + ΣAe- + 1,4[Fe2+] + 0,5[HCO3-] + 0,13[SiO3

2-] (mg/l)

Trong đó:

+ ΣMe+: Tổng hàm lượng các Ion (+) không kể Fe2+ có trong nước nguồn (mg/l)

ΣMe+ = [Ca2+] + [Mg2+] + [Mn2+] + [NH4+]

= 14,4 + 4,8 + 0 + 0,1= 19,3 (mg/l)

+ ΣAe-: Tổng hàm lượng các Ion (-) không kể Ion [HCO3-], [SiO3

2-] có trong nước nguồn (mg/l)

ΣAe- = [Cl-] + [SO42-] + [NO2

-] + [NO3-] + [PO4

3-]

= 8,5 + 9,3 + 0+ 0,2 + 0,3 = 18,3 (mg/l)

P = 19,3 + 18,3+ 1,4×0,1 + 0,5×81,4+ 0,13×6 = 79,22 (mg/l)

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

Lượng CO2 tự do có trong nước nguồn được xác định theo biểu đồ Langlier:

P = 79,22 ( mg/l )

T0 = 25,5 0C

pH = 6,93

Tổng độ kiềm: Kio = 3,0 mgđl/l

Cách tra biểu đồ như sau

Nối giá trị thang nhiệt độ (1) và thang tổng hàm lượng muối (3) cắt thang phụ (2) tại a.

Tại giá trị a. Nối giá trị a với thang độ kiềm (4) cắt thang tổng hàm lượng muối (3) tại b.

Tại giá trị b. Nối giá trị b với thang pH kéo dài cắt thang CO2 (6) tại c.

28


Hình 1 – Toán đồ để xác định nồng độ CO2 tự do trong nước thiên nhiên

Kiểm tra biểu đồ ta xác định được hàm lượng CO2 tự do là 35 mg/l.

3.5.4. Xác định hàm lượng chất keo tụ

Nguồn nước có hàm lượng cặn tương đối lớn, độ đục và độ màu trung bình. Do vậy để làm trong nước, người ta dùng các chất keo tụ để tạo thành các bông cặn có trọng lượng lớn dần và lắng xuống được. Hiện nay hóa chất thường dùng để keo tụ là phèn nhôm (nhẹ hơn sắt, không gây ăn mòn đường ống mạnh như phèn sắt). Xác định lượng phèn nhôm sử dụng trong quá trình keo tụ được xác định theo 2 cách và lấy theo trị số lớn như sau:

Theo hàm lượng cặn

Căn cứ vào tổng hàm lượng cặn ở trên C = 305 (mg/l) tra bảng 6.3 (Trang 27) – TCXDVN 33 – 2006 được liều lượng phèn để xử lý nước là Pp

I = 40 (mg/l).

Bảng 2. Liều lượng phèn để xử lý nước:

Hàm lượng cặn (mg/l) Liều lượng phèn không chứa nước

dùng để xử lý nước đục (mg/l)

đến 100

101 - 200

201 - 400

401 - 600

25 - 35

30 - 40

35 - 45

45 - 50

29


601 - 800

801 - 1.000

1.001 - 1.500

50 - 60

60 - 70

70 - 80

Theo độ màu

Theo mục 6.11 (Trang 27) – TCXDVN 33 – 2006, liều lượng phèn cho vào xử lý nước

có màu được xác định theo công thức: Pp=4 ×√M (mg /l)

Trong đó:

+ PP: Liều lượng phèn tính theo sản phẩm không chứa nước, mg/l

+ M: Độ màu của nước nguồn tính bằng độ theo thang màu Platin – Côban:

M = 400C0 ¿>P p=4 ×√40=25,3(mg / l)

Ta thấy liều lượng phèn tính theo lượng cặn cao hơn tính theo độ màu.

Vậy hàm lượng phèn nhôm để keo tụ tính theo liều lượng cặn là: Pp = 40 mg/l.

3.5.5. Xác định hàm lượng chất kiềm hóa

Sau khi cho phèn nhôm vào trong nước, ngoài việc keo tụ các hạt để tạo thành bông cặn lớn hơn còn tạo ra H+. Các ion H+ này sẽ được khử bằng độ kiềm tự nhiên của nước. Nếu độ kiềm của nước không đủ để trung hòa H+ thì phải kiềm hóa nước bằng cách pha vôi (CaO) hoặc Na2CO3 vào. Chọn hóa chất dùng để kiềm hóa là CaO.

Kiểm tra khả năng keo tụ của nước nguồn

Pk=e1(Pp

e2

−k+1) 100C

Trong đó:

+ PK: Hàm lượng chất kiềm hoá (mg/l).

+ PP: Hàm lượng phèn nhôm dùng để keo tụ Pp = 40(mg/l)

+ e1, e2: Trọng lượng đương lượng của chất kiềm hoá và phèn ( mg/mgđl)

Chọn chất kiềm hoá là CaO có e1 = 28

Chọn chất keo tụ là Al2(SO4)3 có e2 = 57

+ k: Độ kiềm của nước nguồn k = 3,0 mgđl/l

+ 1: Độ kiềm dự phòng

30


+ C:Tỷ lệ chất kiềm hoá nguyên chất có trong sản phẩm sử dụng C = 80%

Vậy: Pk=28( 4057

−3,0+1) 10080

=−45,43(mg /l)<0

Kết luận: Ta thấy PK < 0. Do đó nước không cần phải bổ sung vôi kiềm hoá nước.

Vậy độ kiềm của nước đảm bảo cho quá trình keo tụ.

3.5.6. Xác định các chỉ tiêu của nước sau khi keo tụ3.5.6.1. Độ kiêm toàn phân sau khi keo tu băng hoa chất

Khi cho phèn vào nước độ kiềm nước giảm.

Độ kiềm của nước sau keo tụ được xác định công thức 6-33 TCXDVN 33-2006

K i¿=K io−

P p

e(mg−đl /l )

Trong đó:

+ : Độ kiềm của nước sau khi keo tụ.(mg-đl/l).

+ Kio: Độ kiềm của nước trước khi pha phèn, Kio= 3,0 (mgđl/l).

+ PP: Liều lượng phèn dùng để keo tụ PP = 40 (mg/l).

+ e: Đương lượng của phèn không chứa nước. Đối với Al2(SO4)3 e = 57

K i¿=3,0− 40

57=2,3(mgđl / l)

3.5.6.2. Xac định hàm lượng CO2 của nước sau khi keo tu

Dựa vào công thức 6–34 TCXDVN 33-2006 ta có lượng CO2 của nước sau khi keo tụ là:

CO2¿=CO2

0+44×Pp

e p

(mg /l )

Trong đó:

+ CO*2: Lượng CO2 của nước sau khi keo tụ.

+ CO20: Lượng CO2 của nước nguồn, CO2 = 35 mg/l.

+ ep : Đương lượng phèn nhôm ep = 57 mgđl/l

CO2¿=35+44 ×

4057

=65,88 (mg / l)

31


3.5.6.3. Kiểm tra độ ổn định của nước sau khi keo tu

Sau khi cho phèn vào để xử lí nước, độ kiềm và độ pH của nước giảm, có khả năng gây ra tính xâm thực cho nước, làm mất sự ổn định của nước.

Để đánh giá độ ổn định của nước, dùng chỉ số bão hoà J được tính theo công thức 6-31 TCXDVN 33-2006

J = pHo – pHs

Nếu - 0,5 < J < 0,5 thì nước được coi là ổn định.

Trong đó:

pHo là độ pH của nước sau khi keo tụ, cách tìm pHo như sau:

Sử dụng biểu đồ Langelier (Hình 6-2 TCXDVN 33-2006) tra với các thông số

P là tổng hàm lượng muối có trong nước nguồn, P = 79,22 mg/l

t là nhiệt độ của nước nguồn, t = 25,50 C

K1 là độ kiềm toàn phần sau khi keo tụ bằng hoá chất, K1 = 2,3 mgđl/l.

CO2* là hàm lượng CO2 của nước sau khi keo tụ, CO2

* = 65,88 mg/l.

Cách tra như sau:

Nối giá trị thang nhiệt độ (1) và thang tổng hàm lượng muối (3) cắt thang phụ (2) tại a.

Tại giá trị a. Nối giá trị a với thang độ kiềm (4) cắt thang tổng hàm lượng muối (3) tại b.

Tại giá trị b. Nối giá trị b với thang CO2 cắt thang pH (5) tại c.

32

53


Hình 2 - Toán đồ để xác định pH tự do trong nước thiên nhiên

Như vậy, ta tìm được độ pH của nước sau keo tụ là pH = 6,6

pHs là độ pH của nước sau khi đã bão hoà Cacbonat đến trạng thái cân bằng được tính theo công thức 6-32 TCXDVN 33-2006 như sau:

pHs = f1(t) - f2(Ca2+) - f3(Kt) + f4(P)

Với f1(t0), f2(Ca2+), f3(Kt), f4(P): là những trị số phụ thuộc vào nhiệt độ, nồng độ canxi, độ kiềm, tổng hàm lượng muối trong nước.

Tra toán đồ hình 6.1 TCXDVN 33 - 2006 (trang 88) hình đồ thị để xác định pH của nước đã bão hoà Canxi Cacbonat đến trạng thái cân bằng

Hình 3 - Đồ thị để xác định pH của nước đã bão hòa Canxi cacbonat đến

33

53


trạng thái cân bằng

Cách tra như sau:

- Từ thang nhiệt độ ta có giá trị nhiệt độ bên trái cột nhiệt độ suy ra giá trị bên phải là trị số phụ thuộc vào nhiệt độ.

- Các giá trị khác tra tương tự.

Ta có:

- t = 25,50C => f1(25,5o) = 2,0

- Ca2+ = 14,4 => f2(14,4) = 1,18

- K1 = 2,3 => f3(2,3) = 1,35

- P = 79,22 => f4(79,22) = 8,705

pHs = 2,0 – 1,18 – 1,35 + 8,705 = 8,18

Vậy J = pH0- pHs = 6,6 – 8,18 = -1,58 < -0,5

Vậy sau khi keo tụ nước không ổn định có tính xâm thực, cần châm vôi vào để kiềm hoá nước.

3.5.6.4. Xac định lượng vôi cân kiêm hoa nước sau khi keo tu

Ta có, đặc điểm nguồn nước J < 0, pHo < pHs < 8,4 nên theo bảng 6.20 TCXD 33-2006, lượng kiềm cần pha thêm vào để đưa nước về trạng thái ổn định (J = 0) được xác định theo công thức: Dv = β × K (mg/l)

Trong đó:

K là độ kiềm của nước trước khi xử lý ổn định, K = 3,0 mgdl/l

β được lấy theo đồ thị bên dưới, với J = -1,58, pHs = 8,18

34


35


Hình 4 - Biểu đồ để xác định hệ số βtheo nồng độ kiềm khi pH0 < pHs < 8,4.

Như vậy, ta được β = 0,02.

Như vậy, Dv = 0,02 x 3,0 = 0,06 (mgdl/l)

Mặt khác, dv = 0,7 [ (CO2)22

+K ] Trong đó, CO2 là hàm lượng của chúng có trong nước nguồn sau keo tụ, CO2 = 65,88 (mg/l)

K là độ kiềm của nước trước khi ổn định, K = 3,0 (mgdl/l)

Như vậy, dv = 0,7 (65,88

22+3,0) = 4,2 (mgdl/l)

Do Dv < dv nên không dùng chất Soda mà chỉ cần vôi là đủ

Trong lượng vôi cần xác định theo CT 6–36 TCXD 33-2006:

Dk = β x K x e2 x 100C k

Trong đó:

e2 là đương lượng của chất đưa vào kiềm hóa, Đối với CaO, e2 = 28

Ck là hàm lượng hoạt chất trong sản phẩm kỹ thuật, Ck = 80%

Vậy, Dk = 0,02 x 3,0 x 28 x 10080

= 2,1 (mg/l)

3.5.6.5. Hàm lượng cặn lơ lưng sau khi keo tu

C = Cn + K × Pp + 0,25× M + V (mg/l)

Trong đó:

+ Cn: Hàm lượng cặn trong nước thô, Cn = 305 mg/ l

+ K: Hệ số với phèn, đối với phèn nhôm sạch, K = 0,55

Đối với phèn nhôm sạch: K = 0,55

Đối với phèn nhôm không sạch: K = 1

Đối với phèn sắt clorua: K = 0,8

+ Pp: Hàm lượng phèn tính theo sản phẩm không chứa nước, Pp = 40 mg/l

36


+ M: Độ màu của nguồn nước, M = 400

+ V: Lượng vôi cho vào nước, V = 2,1 mg/l

C = 305 + 0,55×40 + 0,25× 40 + 2,1 = 339,1 (mg/l)

CHƯƠNG 4: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ

4.1. TÍNH TOÁN THIẾT KẾ CÁC CÔNG TRÌNH CHÍNH4.1.1. Bể trộn vách ngăn ngang có cửa thu hẹp

4.1.1.1. Giới thiệu

Bể trộn vách ngăn ngang có cấu tạo như một cái máng hình chữ nhật. Trong máng đặt ba vách ngăn có cửa thu hẹp. Vách đầu và cuối có cửa thu hẹp ở giữa. Vách giữa có cửa thu hẹp ở hai bên. Nhờ có cấu tạo các cửa thu hẹp so le như vậy mà tạo nên chuyển động xoáy cần thiết làm cho dung dịch chất phản ứng trộn đều với nước. Tốc độ nước chảy trong máng vm ≥ 0,6m/s – tốc độ nước qua cửa thu hẹp vh = 1m/s.

Tổn thất áp lực qua một tấm chắn h = 0,13m hoặc có thể tính theo công thức. Đỉnh cửa thu hẹp ngập sâu dưới mặt nước là 0,1 ÷ 0,15 m.

Khoảng cách giữa hai vách ngăn lấy bằng 2 lần chiều rộng bể.

4.1.1.2. Tính toan thiết kế

Công suất trạm xử lý: Q = 10.000 m3/ngđ = 416,6 m3/h =0,116 m3/s.

Tổng thể tích bể trộn:

W b=Q ×t=0,116× 120=13,92 m3

Trong đó: Q: công suất trạm xử lý, Q = 0,116 m3/s.

t: thời gian lưu nước trong bể trộn là 2phút

Chọn kích thước bể là B x L x H = 2 x 3,5 x 2 = 14 (m3)

Diện tích máng:

f m=Qvm

=0,1160,6

=0,2 m2

37


Chọn chiều cao lớp nước cuối bể: hc = 0,5 m (quy phạm hc = 0,4 ÷ 0,5m).

Chiều rộng máng:

bm=f m

hc

=0,20,5

=0,4 m.

Tổn thất áp lực qua các cửa thu hẹp: lấy h = 0,13m hoặc có thể tính theo công thức

h= v2

μ2×2 g= 12

0,622× 2× 9,81=0,13 m

(quy phạm v = 1m/s lấy μ = 0,62).

Kích thước của cửa thu hẹp:

Cửa vách giữa: gồm 2 cửa, diện tích một cửa là:

fc2=Q2 v

=0,1162 ×1

=0,058 m2

Chiều cao lớp nước sau vách ngăn giữa:

h2=0,5+0,13=0,63 m.

Nếu lấy khoảng cách của mép trên cửa thu hẹp với bề mặt của lớp nước trên nó là 0,13m (quy phạm là 0,1 ÷ 0,15m) thì chiều cao của cửa thu hẹp ở ngăn giữa là:

hc2=0,63−0,13=0,5 m.

Chiều rộng cửa:

bc2=fc2

hc2

=0,0580,5

=0,116m

Cửa thu hẹp ở vách ngăn đầu và cuối:

Mỗi vách ngăn có một cửa, diện tích cửa là:

fc1,3=Qv

=0,1161

=0,116m2

Chiều cao lớp nước sau vách ngăn 3: hc = 0,5m.

Khoảng cách giữa đỉnh cửa thu hẹp và mặt nước trên nó lấy 0,13m.

Chiều cao cửa thu hẹp 3:

hc3=0,5−0,13=0,37 m .

Chiều rộng cửa thu hẹp 3:

bc3=fc3

hc3

=0,1160,37

=0,31 m .

Chiều cao lớp nước sau vách ngăn đầu:38


h1=0,5+0,13+0,13=0,76m

Lấy khoảng cách đỉnh cửa thu hẹp và mặt nước là 0,13m.

hc1=0,76−0,13=0,63 m.

bc1=fc1

hc1

=0,1160,63

=0,2 m.

Khoảng cách giữa các vách ngăn là:

l=2 b=2× 0,4=0,8 m .

Bảng 3. Các thông số thiết kế bể trộn vách ngăn

Thông sốSố lượng/ Kích thước

Đơn vị Vật liệu

Số lượng bể N 01 bể Bê tông cốt thép

Chiều rộng bể B 2 m Bê tông cốt thép

Chiều dài bể L 3,5 m Bê tông cốt thép

Chiều cao bể HXD 2 m Bê tông cốt thép

4.1.2. Bể phản ứng có lớp cặn lơ lửng4.1.2.1. Giới thiệu

Loại bể này thường được xây dựng kết hợp với bể lắng ngang. Bể có chiều rộng bằng chiều rộng của bể lắng ngang. Bể được chia thành nhiều ngăn dọc, đáy có tiết diện hình phễu với các vách ngăn ngang, nhằm mục đích tạo dòng nước đi lên đều, để giữ cho lớp cặn lơ lửng được ổn định. Nước đã trộn phèn được đưa vào phía đáy bể bằng máng có lỗ hoặc ống có lỗ. Lỗ của máng hướng ngang, lỗ của ống hướng xuống dưới một góc 450. Khoảng cách giữa trục máng hoặc ống không lớn hơn 3m. Đáy bể phản ứng giữa các ống hoặc máng phân phối phải cấu tạo hình lăng trụ với góc nghiêng giữa các cạnh là 450. Tốc độ nước chảy ở đầu máng hoặc ống phân phối phải lấy bằng 0,5 ÷ 0,6 m/s. Diện tích lỗ lấy bằng 30 ÷ 40% diện tích tiết diện của máng hoặc ống phân phối. Đường kính lỗ không được nhỏ hơn 25mm.


Diện tích mặt bằng của bể phản ứng

39


F= QN × V

= 0,116

1 ×2,2 ×10−3=53(m2)

Trong đó:

Q: lưu lượng tính toán (m3/s)

v: tốc độ đi lên của dòng nước trong bể phản ứng. Ứng với hàm lượng cặn của nước nguồn 305 mg/l (nước có độ đục lớn) lấy v = 2,2 mm/s.

Tiêu chuẩn nước nguồn Hàm lượng cặn (mg/l) v ( mm/l)

Nước nguồn có độ đục thấp

Nước ít đục

Nước có độ đục trung bình

Nước có độ đục lớn

< 20

20 – 50

50 – 250

250 - 2500

0,9

1,2

1,6

2,2

(Trang 57, Xử lí nước cấp, TS. Nguyễn Ngọc Dung) N: số bể phản ứng lấy bằng số bể lắng ngang, N = 1 bể

Lớp cặn lơ lửng không được nhỏ hơn 3 m

Lấy chiều rộng bể phản ứng bằng chiều rộng bể lắng ngang B = 7,4 (m)

Chiều dài bể phản ứng

L= FB

= 537,4

=7,2(m)

Thể tích bể phản ứng tính với thời gian nước lưu lại trong bể t = 20 phút

W = Q ×t60 × N

=417 ×2060 ×1

=139 (m3)

Chiều cao bể phản ứng lấy bằng chiều cao bể lắng H = 5 (m)

Để tránh ảnh hưởng của dòng chảy ngang trên bề mặt, trong ngăn phản ứng đặt 4 tấm chắn hướng dòng vuông góc với dòng chảy ngang, khoảng cách giữa các tấm chắn là 1,7 (m).

Trong bể phản ứng đặt 3 máng phân phối nước vào đều đặt dọc theo trên diện tích bề mặt bể có các ống đứng dẫn nước từ máng xuống đáy bể. Chọn chiều rộng máng bm = 0,4 (m), vận tốc nước chảy trong máng là 0,05m/s.

Lưu lượng nước qua mỗi máng:

qm=0,1163× 1

=0,04 (m3/ s)=40 (l /s )

Chọn mỗi ngăn có 10 ống đứng đưa nước xuống đáy bể

40


Lưu lượng nước qua mỗi ống:

qod=4010

=4 ( l / s)

Dựa vào bảng tra thủy lực chọn ống uPVC D = 90 mm, v = 0,54 m/s

Mỗi ống đứng phân bố ra 2 ống nhánh, lưu lượng qua mỗi ống nhánh

qon=42=2 ( l / s)

Dựa vào bảng tra thủy lực chọn ống uPVC D = 60 mm, v = 0,54 m/s

Nước được đưa từ bể phản ứng sang bể lắng ngang bằng tường tràn. Tốc độ nước từ ngăn phản ứng sang bể lắng vt = 0,05 m/s.

Chiều cao lớp nước trên vách tràn:

ht=Q

B × N × v t

= 0,1167,4 × 1× 0,05

=0,3 (m )

Bảng 4. Các thông số thiết kế của bể phản ứng có lớp cặn lơ lửng

Thông số Số lượng Đơn vị Vật liệu

Bể phản ứng N 01 bể Bê tông cốt thép

Chiều rộng bể B 7,4 m -

Chiều dài bể L 7,2 m -

Chiều cao bể HXD 5 m -

Số lượng máng phân phối 05 máng -

Chiều dài máng phân phối Lm 7,2 m -

Chiều rộng máng phân phối bm 0,4 m -

Chiều sâu máng phân phối hm 0,5 m -

Đường kính ống trong máng 90 mm uPVC

Số lượng ống 10 ống uPVC

4.1.3. Bể lắng ngang4.1.3.1. Giới thiệu

41


Lắng nước là giai đoạn làm sạch sơ bộ trước khi đưa nước vào bể lọc để hoàn thành quá trình làm trong nước. Trong công nghệ xử lý nước quá trình lắng xảy ra rất phức tạp, chủ yếu lắng ở trạng thái động (trong quá trình lắng nước luôn chuyển động), các hạt cặn không tan trong nước là tập hợp hạt không đồng nhất kích thước, hình dạng, trọng lượng riêng khác nhau) và không ổn định (luôn thay đổi hình dạng, kích thước trong quá trình lắng do dùng chất keo tụ).

Bể lắng ngang có dạng hình chữ nhật làm bằng bê tông cốt thép, sử dụng trong các trạm có công suất lớn. Cấu tạo bể lắng ngang gồm bốn bộ phận chính

- Bộ phận phân phối nước vào bể.

- Vùng lắng cặn.

- Hệ thống thu nước đã lắng.

- Hệ thống thu xả cặn.

Để lắng ngang làm việc có hiệu quả, trước tiên phải xác định được kích thước vùng lắng một cách hợp lí dựa vào lý thuyết lắng cặn trong bể lắng ngang đã được nghiên cứu.


Tốc độ rơi cặn v0 (mm/s) đối với nước đục (hàm lượng cặn 305 mg/l) lấy v0 = 0,7 mm/s (quy phạm 0,7 ÷ 0,8 mm/s)

Chọn chiều cao vùng lắng h0 = 3,0 m (quy phạm 2,5 ÷ 3,5 m)

Chọn tỉ số L/h0 = 10; từ đó ta có

Hệ số phụ thuộc vào chiều dài và chiều sâu của vùng lắng K = 7,5

Hệ số kể đến sự ảnh hưởng của thành phần vận tốc rối của dòng nước theo phương thẳng đứng α=1,33

Vận tốc trung bình của dòng nước trong bể

v tb=K × v0=7,5 × 0,7=5,25¿

Diện tích mặt bằng của bể

F= α ×Q3,6 ×v 0

=1,33× 4173,6 × 0,7

=220(m2)

Chọn số bể lắng ngang là N = 1

Chiều rộng bể là

B= Q3,6 × v tb× h0× N

= 4173,6 × 5,25× 3×1

=7,4 (m)

42


Mỗi bể lắng chia làm 3 ngăn, chiều rộng mỗi ngăn là: b = 7,4/3 = 2,5 m.

Chiều dài bể lắng sẽ là

L= FB× N

= 2207,4 ×1

=30(m)

Tỉ số L/h0 theo tính toán sẽ là 30/3 = 10 đúng bằng tỉ số đã chọn.

Thời gian lưu nước trong bể lắng:

T=VQ

=H 0 × L × B

Q=3× 30 ×7,4

417=1,6 (giờ )

Nước từ bể phản ứng có lớp cặn lơ lửng chuyển sang bể lắng qua vách ngăn sát thành tràn, ngập sâu 0,3 m hướng dòng nước chảy xuống phân bố đều trên bể và tránh xáo động bề mặt bể.

Chiều cao nước trên thành tràn:

∆ H =qn

b× v(m )

Trong đó:

qn: lưu lượng nước qua một ngăn, qn=4173× 3

=46,3 ( m3 /h )=0,0129 (m3/ s)

b: chiều rộng một ngăn, bằng 7,4/2 = 3,7m

v: vận tốc nước qua thành tràn v = 0,05 m/s

∆ H = 0,01293,7 × 0,05

=0,07 (m )

Thiết kế cấu tạo vùng phân phối nước vào bể:

Việc phân phối nước vào trên toàn bộ mặt cắt ngang của bể là điều kiện cực kỳ quan trọng bởi vì nếu phân phối không đều nước vào sẽ gây ra hiện tượng ngắn dòng và tạo ra các xoáy nước nhỏ làm cho dòng chảy trong vùng lắng không ổn định, có thể làm các bông cặn bị phá vỡ. Biện pháp có hiệu quả nhất là đặt tấm phân phối khoan lỗ có kích thước bằng mặt cắt ngang của bể.

Vận tốc qua lỗ từ 0,2-0,3m/s. Chọn vlỗ = 0,2m/s, vậy tổng diện tích lỗ cần thiết trên tường chắn là:

Σ f =Qv

=0,1160,2

=0,58 m2

Chọn đường kính 1 lỗ phân phối là 0,1m, vậy tổng số lỗ cần thiết là:

n=Σ ff

= 0,58 × 4

3,14 × 0,12=74 lỗ

43


Các lỗ bố trí cách nhau 0,42m theo chiều ngang và 0,45m theo chiều dọc, do đó tổng số lỗ lấy là 74 lỗ.

Tổn thất qua lỗ:

h=1×v2

2 g= 0,22

2× 9,81=0,002 (m )

Tính toán máng thu nước:

Trong mỗi bể lắng ta đặt một máng thu nước răng cưa, máng được đặt dọc theo chiều dài của bể.

Chiều dài máng thu nước:23

L=2 ×303

=20 (m )

Tốc độ trong máng thu lấy vm = 0,6 m/s (quy phạm vm = 0,6 ÷ 0,8 m/s)

Bố trí 3 máng thu theo chiều dọc của bể lắng.

Khoảng cách giữa các tâm máng:

a=3,72

=1,85 (m )

Tiết diện của máng thu:

F t=Q

5 × vm

= 0,1165 × 0,6

=0,04 ( m2 )

Chiều rộng máng: chọn bm = 0,25 m.

Chiều sâu máng:

hm=Ft

bm

=0,040,25

=0,16 (m)

Chiều cao máng thu cuối bể: 0,16+0,01× 20=0,36 (m)

Tải trọng thu nước trên 1m dài mép máng

q= Q3 L

= 1163×20

=1,93 (l / s . m )

Máng tràn gồm nhiều răng cưa hình chữ V. Công thức tính lưu lượng qua mỗi răng cưa hình chữ V

Q= 815

Cd tgθ2

√2 g H52

Trong đó:

θ: góc ở đỉnh tam giác, chọn θ =900

g: gia tốc trọng trường

44


H: chiều cao cột nước trên đỉnh tam giác, chọn H = 0,03m

Cd: hệ số lưu lượng, chọn Cd = 0,6

Q= 815

× 0,6 ×tg 450√2 ×9,81 ×0,0352 =0,00022 ( m3 /s )

Số răng cưa trên 1 máng

n= 200003 × 24 ×3600 ×0,00022

=356

Chọn máng có 356 răng. Mỗi bên của máng có 178 răng.

Khoảng cách giữa các răng cưa được thiết kế bằng nhau và bằng ½ chiều rộng của 1 răng cưa

Chiều rộng của 1 răng cưa:

B= 20

356+702

=0,051m

Việc xả cặn dự kiến tiến hành theo chu kì với thời gian giữa hai lần xả cặn T = 24 giờ.

Thể tích vùng chứa nén cặn của một bể lắng là:

W c=T × Q×(Cmax−C)

N × δ=

24 × 417 ×(337−12)1× 10000

=325,26(m3)

Trong đó:

T: thời gian làm việc giữa 2 lần xả cặn.

Q: lưu lượng nước đưa vào bể; Q = 417 m3/h

N: Số lượng bể lắng ngang, N=1 bể

C: hàm lượng cặn lơ lửng trong nước sau khi lắng, C= 12mg/l.

δ : Nồng độ trung bình của cặn sau khi đã nén chặt, δ= 10000(g/m3) (lấy theo bảng 3-3 giáo trình Xử lý nước cấp, Nguyễn Ngọc Dung)

Cmax: hàm lượng cặn trong nước đưa vào bể lắng,

Cmax=Cn+K × P+0,25 × M +v=305+0,55× 40+0,25× 40=337 (mg / l )

Trong đó:

Cn: hàm lượng cặn trong nước nguồn, Cn= 305mg/l.

P : liều lượng phèn tính theo sản phẩm không ngậm nước. P = 40 g/m3.

K : hệ số phụ thuộc vào độ tinh khiết của phèn sử dụng. Đối với phèn nhôm sạch K = 0,55

M : độ màu của nước nguồn theo thang màu Pt-Co. M = 40 Pt-Co

Chiều cao trung bình của vùng chứa nén cặn là:

45


H cặn=W c

f bể

=325,26220

=1,5(m)

Chiều cao trung bình của bể lắng:

H b=H o+H c=3+1,5=4,5 (m )

Chiều cao xây dựng bể có kể chiều cao bảo vệ (0,3 ÷ 0,5m) là: HXD = 4,5 + 0,5 = 5 (m)

Đáy bể có độ dốc 1% hướng về phía đầu bể.

Mương thu nước từ máng thu của bể lắng chọn bề rộng Bmương = 0,7 m; chiều dài mương bằng chiều rộng bể Lmương = B = 7,4 m; chiều sâu của mương hmương = 1,2 m.

Tổng chiều dài bể lắng kể cả mương thu nước:

Lb=30+0,7=30,7 (m )

Thể tích của bể lắng:

W =Lb× H b × B=30,7×5 × 7,4=1136m3

Lượng nước tính bằng phần trăm mất đi khi xả cặn ở bể là:

P=K p .W c

Q . T×100=1,5 × 325,26 ×100

417× 24=4,9 %

Với Kp: hệ số pha loãng khi xả cặn bằng thủy lực; Kp = 1,5

Thời gian xả cặn quy định t = 8 ÷ 10 phút; lấy t = 10 phút.

Lưu lượng cặn ở bể:

qc=W c

t=325,26

10 ×60=0,54 (m3/s )

Đường kính ống xả cặn với qc = 0,54 m3/s; chọn dc = 450 mm ứng với vc = 2,76 m/s.

Khi xả cặn mực nước trong bể hạ xuống:

∆ H =( qc−Q ).60 . t

f=

(0,54−0,116)×60 ×10220

=1,16 (m )

Bảng 5. Các thông số thiết kế của bể lắng ngang


Bể lắng ngang N 01 bể Bê tông cốt thép


Chiều dài bể L 30 m -

46



Số lượng máng thu 04 máng Thép

Chiều dài máng thu Lm 20 m -

Chiều rộng máng thu bm 0,25 m -

Chiều sâu máng thu hm 0,16 m -

Chiều cao mương thu hmương 1,2 m Bê tông cốt thép

Chiều rộng mương thu Bmương 0,7 m -

Chiều dài mương thu Lmương 7,4 m -

Đường kính ống xả cặn dc 450 mm Thép

4.1.4. Bể lọc nhanh4.1.4.1. Giới thiệu

Quá trình lọc nước là cho nước đi qua lớp vật liệu lọc với một chiều dày nhất định đủ để giữ lại trên bề mặt hoặc giữa khe hở của lớp vật liệu lọc các hạt cặn và vi trùng có trong nước. Hàm lượng cặn trong nước sau khi qua bể lọc phải đạt tiêu chuẩn cho phép (nhỏ hơn hoặc bằng 3 mg/l).Sau một thời gian làm việc lớp vật liệu lọc bị khít lại làm tốc độ lọc giảm dần.Để khôi phục lại khả năng làm việc của bể lọc, phải thổi rửa bể lọc bằng nước hoặc gió, nước kết hợp để loại bỏ cặn bẩn ra khỏi lớp vật liệu lọc.Bể lọc luôn luôn phải hoàn nguyên. Chính vì vậy quá trình lọc nước được đặc trưng bởi hai thông số cơ bản là tốc độ lọc và chu kỳ lọc.


Xac định kích thước bể lọc

Chọn loại bể lọc cho trạm xử lý là loại bể lọc nhanh một lớp vật liệu lọc là cát thạch anh với cỡ hạt khác nhau.Theo bảng 6.11 TCXDVN 33 – 2006 lớp vật liệu lọc có:

Đường kính nhỏ nhất: 0,5 mm

Đường kính lớn nhất: 1,25 mm

Đường kính tương đương: dtd = 0,7 ÷ 0,8 mm.

Hệ số không đồng nhất:K = 1,5 ÷ 1,7

Mức độ nở tương đối của lớp vật liệu lọc là e = 45%

Chiều dày lớp vật liệu lọc: l = 700 ÷ 800 mm.

Tốc độ lọc làm việc ở chế độ bình thường vbt = 5,5 ÷ 6 m/h.

Tốc độ lọc cho phép ở chế độ lọc tăng cường: vtc = 6 ÷ 7,5 m/h.

47


Phương pháp rửa lọc là nước và gió kết hợp.

Thời gian rửa nước thuần túy là: t1= 6 phút = 0,1 giờ

Thời gian ngừng để rửa bể là: t2 = 20 phút = 0,35 giờ

Cường độ nước rửa là: W = 12 – 14 (l/sm2).

Tổng diện tích bể lọc của 1 đơn nguyên xử lý

F= QT × vbt−3,6 × W ×t 1−a ×t 2× vbt

= 1000024 × 6−3,6 × 12× 0,1−1 ×0,35 × 6

=72,7(m2)

Trong đó: Q: lưu lượng xử lý; Q = 10000 m3/ngđ.

T: thời gian làm việc của trạm trong 1 ngày đêm; T = 24 giờ.

Vtb: tốc độ lọc tính toán ở chế độ làm việc bình thường; vbt = 6 m/h.

W: cường độ nước rửa lọc; W = 12 l/s.m2

a: số lần rửa mỗi bể trong một ngày đêm ở chế độ làm việc bình thường; a=1.

t1: thời gian rửa lọc; t1 = 0,1 giờ. Theo bảng 6.13 TCXDVN 33-2006

t2: thời gian ngừng bể lọc để rửa; t2 = 0,35 giờ.

Số bể lọc cần thiếtN=0,5√F=0,5√72,7=6 bể

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

v tc=vbt .N

N−N1

=6.6

6−1=7,2¿

Trong đó:N1: số bể lọc ngừng làm việc để rửa lọc

vbt: Tốc độ lọc làm việc ở chế độ bình thường. Chọn vbt =6 m/h.

Nằm trong khoảng vbt = (6 ÷ 7,5) đảm bảo yêu cầu. Như vậy số bể lọc N = 6 là hợp lý.

Diện tích mỗi bể lọc là:

f = FN

=72,76

=12,12(m2)

Chọn kích thước bể là: B× L=3 × 4=12(m2)Chiều cao toàn phần của bể lọc nhanh:

H=hđ+hv+hn+hs+hc+hbv=0,7+0,8+2+1+0,1+0,5=5,1(m)

Trong đó:

hđ: chiều cao lớp sỏi đỡ; hđ = 0,7 m.

hv: chiều dày lớp vật liệu lọc; hv = 0,8 m.

hn: chiều cao lớp nước trên lớp vật liệu lọc; hn = 2 m.

hs: chiều cao từ đáy bể đến sàn đỡ chụp lọc; hs = 1 m.

hc: chiều cao sàn đỡ chụp lọc; hc = 0,1 m.

48


hbv: chiều cao bảo vệ; hbv = 0,5m.

Xac định hệ thống phân phối nước rưa lọc:

Chọn biện pháp rửa bể bằng gió, nước phối hợp. Chọn cường độ nước rửa lọc W= 12 l/s.m2 (quy phạm là 12 ÷ 14 l/s.m2 cho ở bảng 4-5 ứng với mức độ nở tương đối của lớp vật liệu lọc là 45%). Cường độ gió rửa lọc Wgió = 15 l/s.m2 (quy phạm cho phép Wgió = 15 ÷ 25 l/s.m2).

Lưu lượng nước rửa của 1 bể lọc là:

Qr=f .W1000

=12 ×121000

=0,144 m3/ s

Chọn đường kính ống chính là dc = 400 mm bằng thép thì tốc độ nước chảy trong ống chính sẽ là: vc = 1,07 m/s (nằm trong giới hạn cho phép ≤ 2,0 m/s).

Lấy khoảng cách giữa các ống nhánh là 0,25m (quy phạm cho phép 0,25 ÷ 0,3m), thì số ống nhánh của 1 bể lọc là:

m= B0,25

× 2= 30,25

× 2=24 ống nhanh

Lưu lượng nước rửa lọc chảy trong mỗi ống nhánh là:

qn=Qr

m=144

24=6 l / s

Chọn đường kính ống nhánh dn = 50 mm bằng thép, thì tốc độ nước chảy trong ống nhánh là: vn = 1,87 m/s (nằm trong giới hạn cho phép 1,8 ÷ 2,0 m/s).

Với ống chính là 400 mm, thì tiết diện ngang của ống sẽ là:

Ω=π d2

4=3,14 × 0,42

4=0,1256 m2

Tổng diện tích lỗ lấy bằng 35% diện tích tiết diện ngang của ống (quy phạm cho phép 30 ÷ 35%), tổng diện tích lỗ tính được là:

ω=0,35 × 0,1256=0,04396 m2

Chọn lỗ có đường kính 10 mm (quy phạm 10 ÷ 12mm) diện tích 1 lỗ sẽ là:

ωlỗ=3,14 ×0,012

4=0,0000785 m2

Tổng số lỗ sẽ là:

n0=ωωlỗ

= 0,043960,0000785

=560lỗ

Số lỗ trên mỗi ống nhánh sẽ là:

49


56024

=23,3 lỗ

Trên mỗi ống nhánh, các lỗ xếp thành 2 hàng so le nhau, hướng xuống phía dưới và nghiêng 1 góc 450 so với mặt phẳng nằm ngang. Số lỗ trên mỗi hàng của ống nhánh là: 23,3/2 = 12 lỗ.

Khoảng cách giữa các lỗ sẽ là:

a=4−0,4252 ×12

=0,15 m

(0,425: đường kính ngoài của ống gió chính (m))

Chọn 1 ống thoát khí ∅ 32 mm đặt ở cuối ống chính.

Tính hệ thống dẫn gió rưa lọc

Chọn cường độ gió rửa bể lọc là: Wgió = 15 m/s, thì lưu lượng gió tính toán là:

Q gió=W gió × f

1000=15× 12

1000=0,18 m3/s

Lấy tốc độ gió trong ống dẫn gió chính là 15 m/s (quy phạm 15 ÷ 20 m/s), đường kính ống gió chính tính như sau:

D gió=√ 4 Q gió

π v gió

=√ 4 × 0,183,14 ×15

=0,124 m=124 mm

Số ống gió nhánh cũng lấy bằng 24.

Lượng gió trong 1 ống gió nhánh sẽ là:

0,1824

=0,0075 m3/s

Đường kính ống gió nhánh là:

d gió=√ 4 ×0,00753,14 × 15

=0,025 m=25 mm

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

Ω gió=π d2

4=3,14× 0,152

4=0,018 m2

Tổng diện tích các lỗ lấy bằng 40% diện tích tiết diện ngang ống gió chính (quy phạm

là 35 ÷ 40%), sẽ là ωgió=0,4 × 0,018=0,0072m2 .Chọn đường kính lỗ gió là 3mm (quy

phạm 2 ÷ 5mm), diện tích 1 lỗ gió là:

f lỗ gió=3,14 ×0,0032

4=0,000007 m2

50


Tổng số lỗ gió sẽ là:

m= 0,00750,000007

=1.071 lỗ

Số lỗ trên 1 ống gió nhánh là:

107124

=44 lỗ

Khoảng cách giữa các lỗ là:

a=4−0,172 ×22

=0,087 m

(0,17: đường kính ngoài của ống gió chính; 22: số lỗ trên 1 hàng, vì lỗ gió trên ống nhánh phải được đặt thành 2 hàng so le và nghiêng 1 góc 450 so với trục thẳng đứng của ống).

Tính toan mang phân phối nước lọc và thu nước rưa lọc

Bể có chiều dài là 4m, chọn mỗi bể bố trí 2 máng thu nước rửa lọc có đáy hình tam giác, khoảng cách giữa các máng sẽ là d = 4/2 = 2m (quy phạm không được lớn hơn 2,2m).

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

qm=W . d .l

Trong đó:

W: Cường độ rửa lọc; W = 12 (l/s.m2)

d: Khoảng cách giữa các tâm máng; d = 2m

l: Chiều dài của máng; l = 3m

qm=12 ×2 ×3=72 l/s = 0,072 m3/s

Chiều rộng máng tính theo công thức:

Bm=K ×5√ qm

2

(1,57+a)3 =2,1× 5√ 0,0722

(1,57+1,3)3=0,4(m)

Trong đó:

K : Hệ số phụ thuộc vào hình dáng của máng, có tiết diện đáy tam giác, K 2,1.

qm: Lưu lượng nước vào máng, qm 0,072 (m3/s).

a: Tỉ số giữa chiều cao phần chữ nhật của máng với một nửa chiều rộng máng, a 1,3 ( quy phạm a = 1 ÷ 1,5)

51


a=hCN

Bm/2=¿hCN=

Bm × a

2=0,4 ×1,3

2=0,26(m)

Vậy chiều cao phần máng hình chữ nhật là: hCN = 0,26 (m). Lấy chiều cao phần đáy tam giác là: hđ = 0,2m. Độ dốc đáy máng lấy về phía máng tập trung nước là i = 0,01. Chiều dày thành máng lấy là: δm=0,08 m.

Chiều cao toàn phần của máng thu nước rửa là:

Hm=hCN+hđ +δm=0,26+0,2+0,08=0,54m

Khoảng cách từ bề mặt lớp vật liệu lọc đến mép trên máng thu nước xác định theo công thức sau:

∆ H m=L × e100

+0,25=0,8 × 45100

+0,25=0,61(m)

Trong đó:

L: Chiều dày lớp vật liệu lọc, L = 0,8 (m)

e: Độ giãn nở tương đối của lớp vật liệu lọc, e = 45%

Theo quy phạm, khoảng cách giữa đáy dưới cùng của máng dẫn nước rửa phải nằm cao hơn lớp vật liệu lọc tối thiểu là 0,07 (m).

Chiều cao toàn phần của máng thu nước rửa là Hm = 0,54m, vì máng dốc về phía máng tập trung i = 0,01; máng dài 3m nên chiều cao máng ở phía máng tập trung là: 0,54 + 0,03 = 0,57m

Vậy ∆ H msẽ phải lấy bằng:

∆ H m=0,57+0,07=0,64 m

Nước rửa lọc từ máng thu tràn vào máng tập trung nước.

Khoảng cách từ đáy máng thu đến đáy máng tập trung xác định theo công thức:

hm=1,75 ×3√ qM

2

g × A2 +0,2 (m )

Trong đó:

qM : Lưu lượng nước chảy vào mương tập trung nước (m3/s); qM = 0,144 m3/s

A : Chiều rộng của máng tập trung. Chọn A = 0,75m (quy phạm không được nhỏ hơn 0,6m)

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

Vậy hM=1,75 × 3√ 0,1442

9,81 ×0,752+0,2=0,47 m

52


Tính tổn thất ap lực khi bể rưa lọc nhanh

Tính tổn thất áp lực trong hệ thống phân phối bằng giàn ống khoan lỗ:

hp=ξv0

2

2 g+

vn2

2 g(m )

Trong đó:

v0: tốc độ nước chảy ở đầu ống chính; vo = 1,91 m/s

vn: tốc độ nước chảy ở đầu ống nhánh; vn = 1,99 m/s

g: gia tốc trọng trường; g = 9,81 m/s2

ξ: hệ số sức cản; ξ=2,2

k W 2+1(kW = 0,35)

ξ= 2,2

0,352+1=18,96

hp=18,96 ×1,912

2× 9,81+ 1,992

2 ×9,81=3,73 m

Tổn thất áp lực qua lớp sỏi đỡ: hđ=0,22 LsW =0,22 ×0,7 × 12=1,85 (m )

Trong đó:

Ls: chiều dày lớp sỏi đỡ; Ls = 0,7m

W: cường độ rửa lọc; W = 12 l/s.m2

Tổn thất áp lực trong lớp vật liệu lọc

hvl=( a+b . W ) . L . e=(0,76+0,017 ×12 )× 0,8 ×0,45=0,35(m)

(với kích thước hạt d = 0,5 ÷ 1 mm; a = 0,76; b = 0,017)

Áp lực để phá vỡ kết cấu ban đầu của lớp cát lọc lấy hbm = 2m

Vậy tổn thất áp lực trong nội bộ bể lọc sẽ là

ht=3,73+1,85+0,35+2,0=7,93 (m )

Chọn máy bơm rửa lọc và bơm gió rửa lọc:

Áp lực công tác cần thiết của máy bơm rửa lọc xác định theo công thức:

H r=hhh+hô+hp+hđ +hvl+hbm+hcb (m )

Trong đó: ht=h p+hđ+hvl+hbm (m )

Như trên đã tính được: ht = 7,93m.

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

hhh=4+3,5−2+0,71=6,21 m

53


4 : chiều sâu mức nước trong bể chứa (m)

3,5 : độ chênh mực nước giữa bể lọc và bể chứa (m)

2 : chiều cao lớp nước trong bể lọc (m)

0,71 : khoảng cách từ lớp vật liệu lọc đến mép máng (m)

hô: tổn thất áp lực trên đường ống dẫn nước từ trạm bơm nước rửa đến bể lọc (m)

Giả sử chiều dài đường ống dẫn nước rửa lọc là l = 100m. Đường kính ống dẫn nước rửa lọc D = 400mm, Qr = 144 l/s. Tra bảng được 1000i = 3,92

Vậy hô = i.l = 0,00392 x 100 =0,392 (m)

hcb: tổn thất áp lực cục bộ ở các bộ phận nối ống và van khóa, xác định theo công thức

hcb=Σ ξv2

2 g(m )

Giả sử trên đường ống dẫn nước rửa lọc có các thiết bị phụ tùng như sau: 2 co 90 0, 1 van khóa, 2 ống ngắn.

Vậy hcb=(2 ×0,98+0,26+2,1 ) × 1,912

2× 9,81=0,8(m)

H r=6,21+0,392+7,93+0,8=15,332 (m )

Với Qr = 144 l/s; Hr = 15,332m chọn được máy bơm nước rửa lọc phù hợp. Ngoài 1 máy bơm rửa lọc công tác, phải chọn 1 máy bơm dự phòng. Với Qgió = 0,18 l/s, Hgió = 3m sẽ chọn được máy bơm gió phù hợp.

Tỉ lệ lượng nước rửa so với lượng nước vào bể lọc tính theo công thức

P=W . f . t1 .60 . N .100

Q .T 0.1000=12× 12× 0,1× 60 ×6× 100

416,7× 11,38×1000=10,93 %

Trong đó:

W: cường độ nước rửa lọc (L/s.m2); W = 12 L/s.m2)

f: diện tích 1 bể lọc (m2), f = 12 m2

N: số bể lọc; N = 6 bể

Q: công suất trạm xử lý (m3/h); 416,7 m3/h

T0: thời gian công tác của bể giữa 2 lần rửa (giờ)

T 0=Tn−(t 1+t2+t 3 )=24

1−(0,1+0,17+0,35 )=11,38 ( giờ )

Trong đó:

T: thời gian công tác của bể lọc trong 1 ngày (giờ)

54


n: số lần rửa bể lọc trong 1 ngày

t1, t2, t3: thời gian rửa, xả nước lọc đầu và thời gian chết của bể (giờ)

Bảng 6. Các thông số thiết kế của bể lọc


Bể lọc N 6 bể Bê tông cốt thép

Chiều rộng bể B 3000 mm Bê tông cốt thép

Chiều dài bể L 4000 mm Bê tông cốt thép

Chiều cao bể HXD 5100 mm Bê tông cốt thép

Ống dẫn nước rửa lọc 400 mm Thép

Ống dẫn gió 150 mm Thép

4.1.5. Bể chứa nước sạch4.1.5.1. Giới thiệu

Bể chứa là chứa nước sạch sau quá trình lọc. Đặt cạnh bể chứa là hệ thống bơm cung phân phối nước ra mạng tiêu thụ, bơm nước rửa lọc…trạm bơm phải đảm bảo việc phân phối nước theo yêu cầu về công suất và độ tin cậy.

Do trạm bơm cấp I làm việc suốt ngày đêm, trạm bơm cấp II làm việc không điều hoà theo nhu cầu dùng nước của mạng lưới trong theo các giờ trong ngày. Vì vậy bể chứa làm nhiệm vụ điều hoà lưu lượng giữa trạm bơm cấp I và trạm bơm cấp II, đồng thời có nhiệm vụ dự trữ lượng nước chữa cháy và lượng nước dùng cho bản thân trạm xử lý.


Bảng 7. Bảng xác định dung tích điều hòa của bể chứa nước sạch.

Giờ trong ngày đêm

Chế độ bơm của trạm bơm cấp

I(%Qngđ)

Chế độ bơm của trạm bơm cấp II(%Qngđ)

Lượng nước vào đài(%Qngđ)

Lượng nước ra đài(%Qngđ)

Lượng nước còn lại trong đài(%Qngđ)

0--1 4.1600 2.7778 1.3822 6.9110

1--2 4.1600 2.7778 1.3822 8.2932

2--3 4.1600 2.7778 1.3822 9.6754

55


3--4 4.1600 2.7778 1.3822 11.0576

4--5 4.1600 2.7778 1.3822 12.4398

5--6 4.1700 5.0000 0.8300 11.6098

6--7 4.1700 5.0000 0.8300 10.7798

7--8 4.1700 5.0000 0.8300 9.9498

8--9 4.1700 5.0000 0.8300 9.1198

9--10 4.1700 5.0000 0.8300 8.2898

10--11 4.1700 5.0000 0.8300 7.4598

11--12 4.1700 5.0000 0.8300 6.6298

12--13 4.1700 5.0000 0.8300 5.7998

13--14 4.1700 5.0000 0.8300 4.9698

14--15 4.1700 5.0000 0.8300 4.1398

15--16 4.1700 5.0000 0.8300 3.3098

16--17 4.1700 5.0000 0.8300 2.4798

17--18 4.1700 5.0000 0.8300 1.6498

18--19 4.1700 5.0000 0.8300 0.8198

19--20 4.1700 5.0000 0.8300 0.0000

20--21 4.1600 2.7778 1.3822 1.3822

21--22 4.1600 2.7778 1.3822 2.7644

22--23 4.1600 2.7778 1.3822 4.1466

23--24 4.1600 2.7778 1.3822 5.5288

Theo bảng thống kê, dung tích điều hòa lớn nhất của bể chứa là 12.4398%Qngđ.

56


W bc=W đh+W cc+W bt

Trong đó:

W đh: dung tích điều hòa của bể chứa.

W đh=12,4398

100×10000=1243,98 (m3)

W cc: dung tích nước dự trữ chữa cháy.

W cc=10,8 ×n× qcc=10,8 × 1× 15=162(m3)

Trong đó:

n: số đám cháy xảy ra đồng thời

qcc: tiêu chuẩn nước chữa cháy, tra bảng 2-6 giáo trình Cấp nước đô thị - Nguyễn Ngọc Dung, NXBXD Hà Nội, chọn n = 1 và qcc = 15 l/s.

W bt: dung tích bản thân trạm xử lý;

W bt=5 %QML=5%×10000=500(m3)

Vậy:

W bc=1243,98+162+500=1905,98(m3)

Chiều cao hữu ích của bể chứa là: h=4m.

Chọn chiều cao xây dựng bể là: H = h + hbv = 4 + 0,5 = 4,5m.

Diện tích mặt bằng bể chứa là

Fbc=W bc

h=1905,98

4=476,495(m2)

Vậy mỗi bể chứa có kích thước: L x B x H = 25 x 20 x 4,5.

Bảng 8. Các thông số thiết kế bể chứa nước sạch


Bể chứa N 1 bể Bê tông cốt thép

Chiều rộng bể B 20 m Bê tông cốt thép

Chiều dài bể L 25 m Bê tông cốt thép

Chiều cao bể HXD 4,5 m Bê tông cốt thép

4.1.6. Bể thu hồi

57


Bể thu hồi là bể dùng để tuần hoàn lại 1 phần nước rửa lọc của bể lọc và phần nước của hỗn hợp bùn – nước xả ra sân phơi bùn của bể lắng ngang và bể phản ứng. Bể này có chức năng tương tự như bể lắng sơ bộ. Nước rửa lọc và nước thu hồi từ sân phơi bùn sẽ được cho lắng sơ bộ trong bể sau đó dùng bơm chìm bơm trả trở về bể trộn.

Lưu lượng nước trung bình cho 1 lần rửa 1 bể lọc

V 1bể=q × Sbể ×T=12× 12,12× 360=52358,4 ( l )=52,36 (m3 )

Trong đó

- Q : cường độ nước rửa lọc; q = 12 L/s.m2

- Sbể : diện tích bề mặt 1 bể lọc; Sbể = 12,12 m2

- T : thời gian rửa bể lọc bằng nước; T = 6 phút

Lượng nước lọc được sau 1 chu kỳ

V nước sạch=v lọc× Sbể ×T lọc=6 ×12,12 ×23,38=1700 ( m3 )

Trong đó

- vlọc : vận tốc lọc trung bình trong các bể lọc; v = 6 m/h

- Sbể : diện tích bề mặt của 1 bể lọc; Sbể = 12,12 m2

- Tlọc : chu kỳ trung bình của bể lọc; T = 23,38 giờ

Hàm lượng cặn trong nước rửa lọc của 1 bể lọc

C=C1 ×V

V 1

=12× 1700106

=192,5 (mg / l )

Lượng nước rửa lọc của trạm xử lý trong 1 ngày

V rưa lọc=106 × 1× 6=636 (m3/1 ngày )

Thể tích vùng chứa cặn

W c=V ×C

γ=636 × 192,5

1200000=0,1 (m3 )

Vì lượng nước rửa lọc ra không liên tục (tùy theo thời gian rửa lọc) nên ta sẽ không sử dụng bể lắng mà sẽ thiết kế hồ lắng tĩnh để thu hồi lượng nước rửa lọc này. Chọn thời gian lắng đối với nước của 1 lần rửa lọc là 1 giờ. Nước rửa lọc được đưa vào hồ lắng và để cho lắng trong 1 giờ sau đó sẽ được bơm trở lại bể trộn, còn cặn được xả ra sân phơi bùn. thiết kế bể có thể chứa được 2 lần rửa lọc liên tiếp.

Thể tích của bể thu hồi

58


W =2× (V 1+W c )=2× (106+0,1 )=212,2 (m3 )

Cho xây dựng bể có hình dạng chữ nhật với kích thước là

L x H x B = 10 x 4 x 5,5 (m)

Chọn lưu lượng bơm tuần hoàn, qth = 50 m3/h

Bể có vách ngăn để lượng bùn lắng xuống và được bơm ra ngoài, vách ngăn có chiều cao bằng 3/4H = 3m, vách ngăn vật liệu là bê tông cốt thép đá 1x2 mác 250.

Lượng nước bơm lên từ sân phơi bùn được lấy bằng 10%Q = 0,0116 m3/s, đường kính ống vào từ sân phơi bùn là:

D=√ 4 × Qπ × v

=√ 4×0,01163,14 ×1,2

=0,11 (m )

Chọn đường kính ống là 150mm.

Đường kính ống dẫn về bể trộn:

D=√ 4 × Qπ × v

=√ 4 ×0,1163,14 × 1,2

=0,35 (m )

Chọn đường kính ống là 350mm

Đường kính ống từ bể lọc vào là D = 400mm

Bảng 9. Các thông số thiết kế của bể thu hồi


Bể thu hồi 01 bể Bê tông cốt thép


Chiều dài bể L 10 m -


4.1.7. Trạm bơm cấp II

Máy bơm cấp II được chọn lắp đặt là bơm ly tâm trục ngang. Máy bơm được gắn thiết bị biến tần để cho phép thay đổi lưu lượng của máy bơm tuỳ theo nhu cầu sử dụng khác nhau của các giờ trong ngày.

Công suất trạm xử lý là Q = 10000 m3/ngđ = 417 m3/h = 0,116 m3/s.

59


Chọn số máy bơm trong trạm cấp II là 4 máy, bao gồm 3 máy hoạt động và 1 máy dự phòng.

Công suất của mỗi bơm được tính như sau:

Nb=Qb × H b× g × f

1000 × μ×3=0,116× 50× 9,81 ×1000

1000× 0,8 ×3=23,7 ( kw )=33 ( H P )

Trong đó:

μ: hiệu suất máy bơm (80%), μ = 0,8

f : khối lượng riêng của nước, f = 1000 (kg/m3)

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

H b: cột áp của bơm (m); chọn Hb = 50 m.

Bảng 10. Vận tốc nước trong đường ống hút và ống đẩy

Đường kính ống (mm)

Vận tốc nước (m/s)

Trong ống hút Trong ống đẩy

Dưới 250 0,7÷1,0 1,0÷1,5

300÷800 1,0÷1,3 1,2÷1,8

Trên 800 1,3÷2,0 1,8÷3,0

(Nguồn: bảng 7.3 – TCXDVN 33 – 2006)

Tính toán đường ống hút: với công suất và cột áp bơm như trên, chọn 3 bơm cấp II bơm nước ra mạng lưới: 2 bơm hoạt động, 1 bơm dự phòng.

Sử dụng 2 đường ống hút bằng thép, mỗi ống có dh = 350mm, vh = 1,02 m/s.

Đường kính phễu hút:

d p=1,4 ×350=490 (mm )

Tính toán đường ống đẩy: ống đẩy gồm 2 phần: phần nằm trong nhà trạm và phần nằm ngoài nhà trạm. Cả 2 phần ống này ta đều sử dụng ống bằng thép.

Sử dụng hai đường ống đẩy để cung cấp nước ra mạng lưới. Mỗi ống đẩy có dd = 300 mm, có vd = 1,4 m/s. Trên mỗi đường ống đẩy đặt 1 đồng hồ đo lưu lượng để đo lưu lượng nước cấp vào mạng.

Bố trí các tổ máy bơm trục ngang theo kiểu một dãy vuông góc với nhà trạm. Việc bố trí như vậy sẽ đảm bảo cho các máy bơm làm việc chắc chắn, hiệu quả, quản lý thuận tiện và chiều rộng nhà trạm sẽ không lớn. Ngoài các bơm cấp II dùng để bơm nước ra

60


mạng lưới, ta còn bố trí các máy bơm khác như: 1 máy bơm nước rửa lọc, 1 bơm thổi khí rửa lọc, 1 bơm thu nước rò rỉ.

Khu vực nhà trạm được xây dựng theo kiểu nửa chìm, với kết cấu xây dựng bằng bê tông cốt thép để đảm bảo tính chắc chắn và an toàn. Trong nhà trạm bố trí các tủ điện, tủ điều khiển hoạt động của các máy bơm, và các thiết bị phòng cháy chữa cháy.

Bảng 11. Các thông số thiết kế của trạm bơm cấp II


Số máy bơm 03 cái -

Công suất bơm 33 HP -

Cột áp bơm 50 m -

Đường kính ống hút 350 mm Thép

Vận tốc trong ống hút 1,02 m/s -

Đường kính ống đẩy 300 mm Thép

Vận tốc trong ống đẩy 1,4 m/s -

4.2. TÍNH TOÁN THIẾT KẾ CÁC CÔNG TRÌNH PHỤ4.2.1. Công trình thu và trạm bơm cấp I

4.2.1.1. Công trình thu nước

Nước trước khi đi qua bơm phải được lượt hết rác và vật trôi nổi bằng cách sử dụng song chắn rác và lưới chắn rác.

Song chắn rác

* Diện tích song chắn rác: ω1=Q

v .nK1 K 2 K3 (m2 )

Trong đó:

Q: lưu lượng tính toán của trạm, Q = 10.000 m3/ngđ.

v : Vận tốc tự chảy qua song chắn rác: theo TCXD 33-2006 thì v =0,10,3 (m/s). Chọn v =0,2 (m/s ).

K1: Hệ số co hẹp do các thanh thép

K1= (a+ d)/ a.

61


a: Khoảng cách giữa các thanh thép, theo TCXD 33-2006 thì a = 40 – 50 mm, chọn a = 40 (mm)d: chiều rộng thanh thép, theo TCXD 33-2006 thì d = 8 – 10mm, chọn d = 10mm.K1= (40 +10)/ 40 =1,25

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

K3: Hệ số kể đến tiết kiệm diện song chắn, tiết diện hình chữ nhật: K3=1,25.

n: số cửa thu nước, chọn n = 2

ω1=1,25 ×1,25 ×1,25 ×10000

3600 ×24 × 0,2× 2=0,56(m¿¿2)¿

Chọn kích thước song chắn: H x L= 700 x 800 (mm)

Số lượng thanh thép: L=d × (n−1 )+a× n=800

n=16,2. Chọn n = 16.

Tổn thất qua song chắn rác:

hs=ξ ×vmax

2

2 g× K1

Trong đó :

vmax: vận tốc dòng chảy trước song chắn rác, vmax= 0,2 (m/s)

K1: hệ số tính đến sự tăng tổn thất do vướng mắc rác ở song chắn, K1 = 2 ÷ 3, chọn K1 = 3.

ξ: hệ số sức cản cục bộ của song chắn.

ξ=β ×( da )

43 ×sin α=1,25 ×( 10

40 )43 × sin 600=¿0,17¿

β: hệ số phụ thuộc tiết diện ngang của thanh song chắn, β= 1,25.

α : góc nghiêng của song chắn so với hướng dòng chảy, α=600

hs=0,17 ×0,22

2 ×9,81×3=0,001 ( m)=1 (mm )

Lưới chắn rác

Lưới chắn rác là một tấm lưới đan bằng dây thép có đường kính d = 1,5 mm, mắt lưới 5 x 5 mm. Lưới chắn rác được đặt ở cửa thông giữa ngăn thu và ngăn hút.

Theo sach: “công trình thu nước – trạm bơm cấp thoat nước - Lê Dung”. Diện tích công tác của lưới xác định theo công thức:

ω2=Q

v ×nK 1 K2 K3 ( m2 )

Q: lưu lượng tính toán của công trình, Q= 10000 m3/ngđ

62


v: vận tốc nước chảy qua lưới chắn rác. Chọn lưới chắn phẳng v = 0,2 – 0,4 m/s. Chọn v = 0,4 m/s

n: số lượng cửa đặt lưới. Chọn n= 2

K1: hệ số thu hẹp tiết diện do các thanh lưới chắn

K1=( a+da )

2

=( 2,5+1,52,5 )

2

=2,56

- a: khoảng cách giữa các thanh thép, a= 2,5 mm- d: đường kính dây đan lưới, d= 1,5 mm K2: hệ số co hẹp do rác bám vào lưới chắn, K2 = 1,5

K3: hệ số kể đến ảnh hưởng hình dạng, K3 = 1,15 ÷ 1,5; chọn K3 = 1,25 (với thanh tiết diện hình chữ nhật)Vậy

ω2=10000 × 2,56 ×1,5 ×1,25

3600 ×24 ×2×0,4=0,7 (m2)

Chọn kích thước cửa đặt lưới chắn rác hình chữ nhật kích thước H x L = 700 x 1000 mm.Tổn thất qua lưới chắn rác:

hlc=ξ × K ×v2

2g(m )

Trong đó: hlc: tổn thất cục bộ qua lưới chắn

K: hệ số dự trữ, K = 3.

V: vận tốc nước chảy qua lưới chắn, v = 0,3 (m/s)

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

ξ: hệ số tổn thất cục bộ qua lưới chắn rác với thanh thép tiết diện hình chữ nhật β = 1,25.

ξ=1,25( da )

34=1,25 (1,5

2,5 )34=0,85

Vậy:

hlc=0,85 ×3×0,32

2×9,81=0,01 (m )

Đoạn ống tự chảy

Dùng 2 ống thép dẫn nước vào ngăn thu để đảm bảo công trình làm việc an toàn. Vận tốc nước chảy trong ống chọn v = 1 m/s (mục 5.96 TCXDVN 33-2006 v = 0,7 ÷ 1,5 m/s)

D=√ 4Qn × π × v

=√ 4 ×1000024 ×3600 × 2× 3,14 ×1

=0,27 ( m)=270(mm)

63


Chọn 2 ống thép D350 mm, tra bảng III trang 74 Nguyễn Thị Hồng. Cac bảng tính toan thủy lực. NXB Xây Dựng v=1,19 m/s (thỏa quy phạm), i=0,0059.

Tổn thất áp lực dọc đường trong ống tự chảy bằng thép

Với đường kính quy ước D350 mm, chiều dài ống tự chảy 50 m với lưu lượng vận chuyển trong ống Q = 116/2 = 58 l/s.

Theo bảng III trang 71 Nguyễn Thị Hồng. Cac bảng tính toan thủy lực. NXB Xây Dựng tìm được i = 0,00164.

Tổn thất áp lực sẽ là: h=i× L=0,00164 ×50=0,082 (m )

Kiểm tra khả năng tự làm sạch của ống tự chảy

ρ=0,11(1− δU )

4,3

×V 3

g× δ × D

Trong đó:

ρ: khả năng vận chuyển của dòng chảy trong ống tự chảy

δ : độ lớn thủy lực trung bình của cặn, δ=10-4 mm

U: vận tốc lắng cặn U = v×√gC

× v

Trong đó: v: vận tốc nước chảy trong ống tự chảy, v = 1 (m/s)

C: hệ số Chezy, phụ thuộc vào vật liệu ống

C=1n

× R1/6= 10,11

× 0,151 /6=6,4

n: hệ số nhám, n = 0,11

R: bán kính thủy lực, đối với chế độ chảy đầy R=D /4=0,5 /4=1,25 (m )

U=1×√9,816,4

× 1=0,5 (m )

ρ=0,11(1−10−4

0,5 )4,3

×13

9,81× 10−4 × 0,45=249 (g /m3 )

Ta có hàm lượng cặn không tan của nước nguồn C0 = 305 mg/l > ρ = 249 (g/m3) = 0,249 (kg/m3).

Vậy C0 > ρ, trường hợp này ống tự chảy không có khả năng tự làm sạch (theo công thức A.C.Obradopxki).

Ngăn thu – ngăn hút

Trong ngăn thu bố trí song chắn rác, thang lên xuống, thiết bị tẩy rửa.

Trong ngăn hút bố trí lưới chắn rác, ống hút của máy bơm cấp một, thang lên xuống, thiết bị tẩy rửa.

64


Trong gian quản lý bố trí thiết bị nâng, thiết bị điều khiển, tẩy rửa, thiết bị vớt rác và có thể có cả song chắn rác và lưới chắn rác dự trữ. Kích thước các ngăn được xác định dựa vào yêu cầu bố trí thiết bị và điều kiện thi công.

Ngăn thu

- Chiều rộng ngăn thu: B1 = BL + 2e = 0,7 + 2 x 0,4 = 1,5mBL: chiều rộng lưới chắn rác, BL= 700mme = 0,4 ÷ 0,6m. Chọn e= 0,4m- Chiều dài ngăn thu theo quy phạm: A1 = 1,6 ÷ 3 m. Chọn A1= 2,5m

Ngăn hút

Theo sach :” công trình thu nước – trạm bơm cấp thoat nước- Lê Dung”- Chiều rộng ngăn hút tính theo công thức: B2≥ 3Df

Df: đường kính phễu hút ; Df = (1,3 ÷ 1,5) Dh.Chọn Df = 1,3Dh

Dh: đường kính ống hút. Ta chọn Dh= 600mm dùng ống thép.Vậy chiều rộng ngăn hút : B2≥ 3 x 1,3 x 0,6 = 2,34m- Chiều dài ngăn hút chọn AZ = 3m, (quy phạm 1,5 ÷ 3m)Do B1 và B2 tính toán chênh nhau không nhiều, để dễ thi công ta lấy B1 = B2 =

2,5m.Với kích thước này đảm bảo thuận lợi cho việc lên xuống ngăn thu, ngăn hút

bằng thang.

Kích thước mặt đứng công trình

Chiều sâu ngăn thu và ngăn hút tính theo mực nước thấp nhất của sông Đồng Nai.

- Khoảng cách từ mép dưới cửa thu nước đến đáy sông: h1= 0,7 ÷ 1m (theo quy phạm). Chọn h1=0,8m.

- Khoảng cách từ mép dưới cửa đặt lưới chắn rác đến đáy công trình thu: h2 = 0,5 ÷1 m (theo quy phạm). Chọn h2=0,5m.

- Khoảng cách từ mực nước thấp nhất đến mép trên cửa: h3 ≥ 0,5 m (theo quy phạm). Chọn h3 = 0,6m.

- Khoảng cách từ mực nước cao nhất đến sàn công tác: h4 ≥ 0,5m (theo quy phạm). Chọn h4= 1m

- Khoảng cách từ đáy ngăn hút đến miệng vào phễu hút: h5 ≥ 0,5m và h5 ≥ 0,8Df mà Df = (1,3 ÷ 1,5)Dh = 0,8 x 0,42 = 0,336m. Chọn h5= 0,9m- Khoảng cách từ mực nước thấp nhất đến miệng vào phễu hút: h6 ≥ 0,5m và h6 ≥ 1,5Df = 1,5 x 0,336 = 0,504 m. Chọn h6= 1,5m- Đáy công trình thu có độ dốc 3% về phía hố thu cặn. Hố thu cặn kích

thước 300 x 300 mm, sâu 250 mm

65


Chiều cao gian quản lý H = 3,5m

Cưa thu nước

Chọn cửa thu nước có kích thước bằng đường kính ống thu nước D600 mm, với 2 cửa thu.

Cao độ công trình thu

- Cao trình mực nước tính toán thấp nhất trong ngăn thu

Z tth=Zmin−Σhs−t (m )

Trong đó

Z tth: cao trình mực nước thấp nhất trong ngăn thu (m)

Zmin: cao trình mực nước thấp nhất của sông, Zmin=3,1 (m)

Σ hs−t: tổn thất áp lực từ sông tới ngăn thu, bao gồm tổn thất qua song

chắn rác và tổn thất dọc đường của ống tự chảy

Σ hs−t=0,0065+0,0845=0,091 (m )

Z tth=3,1−0,091=3,009 (m)

- Cao trình mực nước tính toán cao nhất trong ngăn thu

Zcth=Zmax−Σ hs−t (m )

Trong đó

Zcth: cao trình mực nước cao nhất trong ngăn thu (m)

Zmax: cao trình mực nước cao nhất của sông, Zmax=6,1 (m )

Σ hs−t: tổn thất áp lực từ sông tới ngăn thu, bao gồm tổn thất qua song

chắn rác và tổn thất dọc đường của ống tự chảy

Σ hs−t=0,0065+0,0845=0,091 (m )

Zcth=6,1−0,091=6,009 (m )

Cao độ công trình hút

- Cao trình mực nước thấp nhất trong ngăn hút

Z th=Z t

th−hLCR (m )

Trong đó

Z th: cao trình mực nước thấp nhất trong ngăn hút (m)

Z tth: cao trình mực nước thấp nhất trong ngăn thu, Z t

th=3,009 (m )

hLCR: tổn thất qua lưới chắn rác, hLCR=0,01 (m )

Z th=3,009−0,1=2,999 (m )

- Cao trình mực nước cao nhất trong ngăn hút

Zch=Zc

th−hLCR (m )

66


Trong đó

Zch: cao trình mực nước cao nhất trong ngăn hút (m)

Zcth: cao trình mực nước cao nhất trong ngăn thu, Zc

th=6,009 (m )

hLCR: tổn thất qua lưới chắn rác, hLCR=0,01 (m )

Zch=6,009−0,01=5,999 (m )

- Cốt đáy công trình thu

ZđCTT=Zmin−h (m )

Trong đó

ZđCTT : cao độ đáy công trình thu (m)

Zmin: cao trình mực nước thấp nhất của sông, Zmin=3,6 (m)

h: khoảng cách từ MNTN đến đáy công trình thu, chọn h = 2 (m).

ZđCTT=3,6−2=1,6 (m )

4.2.1.2. Trạm bơm cấp 1Trạm bơm cấp I bơm nước từ công trình thu (sông, hồ,…) đưa lên trạm xử lý.

Trạm bơm cấp I thường làm việc điều hòa suốt ngày đêm (24h) Lưu lượng bơm

Chọn máy bơm cấp I:

Bơm cấp I làm việc điều hòa trong ngày, lưu lượng bơm cấp I là lưu lượng trung bình ngày:

Q=b × c× Qngđ

max

T(m3/h)

Trong đó:

b: hệ số kể đến lượng nước dùng cho các nhu cầu chưa tính hết và lượng nước dự phòng cho rò rỉ, thất thoát trên mạng lưới. Chọn b = 1,1

c: hệ số kể đến lượng nước dùng cho bản thân trạm xử lý. Chọn c = 1,01

Qngđmax: Lưu lượng dùng nước lớn nhất, Qngđ

max=10000 (m3/ngđ ) T: Thời gian làm việc trong một ngày của trạm bơm, T = 24h.

Vậy Q=1,1 ×1,01 ×1000024

=463(m3/h)

Để an toàn trong quá trình bơm nước, hạn chế sự cố xảy ra trong trạm ta chọn 2 bơm. Trong đó có 1 bơm hoạt động và 1 bơm dự phòng. Dự tính sử dụng bơm chìm nên việc tính tổn thất thủy lực của bơm chủ yếu ở ống đẩy và các thông số chọn bơm tính như sau:

Lưu lượng qua mỗi bơm:

67


Qb=Qtb

2=463

2=231,5 (m3/h )=0,064 ( m3/ s)

Ống hút

Bảng 12. 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 0,7÷1,0 1,0÷1,5

300÷800 1,0÷1,3 1,2÷1,8

Trên 800 1,3÷2,0 1,8÷3,0

(Nguồn: bảng 7.3/Tr 135_TCXDVN 33-2006)Đối với ống hút có D = 300 ÷ 800 mm, vận tốc nước trong ống v = 1 ÷ 1,3 m/s. Chọn v = 1,3 m/s.

Đường kính ống hút: Dh=√ 4× Qπ × v

=√ 4× 0,0643,14× 1,3

=0,25(m)

Chọn ống hút làm bằng thép có D = 250 mm. Tra bảng III trang 72 Nguyễn Thị Hồng Cac bảng tính toan thủy lực. NXB Xây Dựng, 1000i = 10,4. Vậy 2 ống hút được đặt song song (1 ống hút của máy bơm dự phòng), có độ dốc tối thiểu i = 0,0104 cao về phía máy bơm.

Ống đẩy

Ống đẩy chung

Đối với ống đẩy có D = 300 ÷ 800 mm, vận tốc nước trong ống v = 1,2 ÷ 1,8 m/s. Chọn v = 1,2 m/s.

Đường kính ống đẩy: Dd=√ 4 Qπ × v

=√ 4× 0,0643,14 ×1,2

=0,26 (m )

Chọn ống đẩy làm bằng thép có D = 300 mm. Tra bảng III trang 72 Nguyễn Thị Hồng Cac bảng tính toan thủy lực. NXB Xây Dựng, 1000i = 4,07. Vậy ống đẩy có độ dốc tối thiểu i = 0,00407 cao về phía máy bơm.

Ống đẩy riêng

(từ máy bơm đến đường ống đẩy chung)Để đảm bảo an toàn bố trí 2 bơm (1 làm việc, 1 dự phòng). Lưu lượng qua mỗi

ống đẩy 0,064

2=0,032 (m3/ s).

68


Đối với ống đẩy có D = 300 ÷ 800 mm, vận tốc nước trong ống đẩy v = 1,2 ÷ 1,8 m/s. Chọn v = 1,8 m/s.

Đường kính ống đẩy Dđ=√ 4 × Qπ ×v

=√ 4 × 0,0323,14 × 1,8

=0,15 (m )

Chọn ống đẩy làm bằng thép có D = 150 mm. Tra bảng III trang 70 Nguyễn Thị Hồng Cac bảng tính toan thủy lực. NXB Xây Dựng, 1000i = 38 và v = 1,75 m/s thỏa quy phạm. Cột áp bơm

H=H 1+H 2+H 3+H 4

Tính H1: Chiều cao bơm nước hình học (năng lượng để nâng độ cao hoạt động của chất lỏng), bằng hiệu cao trình mực nước cao nhất trên trạm xử lí (mực nước trên bể trộn) và cao trình mực nước thấp nhất trong ngăn hút của công trình thu nước.

H1= ZTr – Zh = 13,1 – 3,6 = 9,5 mZTr: cao độ mực nước trên bể trộn. ZTr = +13,1 (m). Chiều cao từ mặt đất lên bể

trộn là 6,5m và cao độ mặt đất là 7,1m.Zh: cao độ mực nước thấp nhất tại ngăn hút, Zh = +3,6 (m). Cao độ ngăn hút

thấp hơn MNTN 2m.Tính H2: tổn thất áp lực trên ống đẩy (h1) và tổn thất cục bộ qua bơm và các phụ

tùng (h2)H2 = h1 + h2

h1=i1 × L1+i2× L2

Với:i1, L1: tổn thất dọc đường đơn vị và chiều dài mỗi ống đẩy riêng; L1 = 2,5 (m), i1

= 0,038.i2, L2: tổn thất dọc đường đơn vị và chiều dài ống chung từ trạm bơm I đến bể

trộn. Chiều dài tuyến ống từ trạm bơm I đến trạm xử lý là L2 = 500 (m), i2 = 0,00407. h1=0,038 ×2,5+0,00407 × 500=2,13 (m )

h2: tổn thất cục bộ trên đường ống từ ngăn hút đến bể trộn, các tổn thất này

được lấy bằng (10 ÷ 15 %) ×hd nên tổn thất cục bộ trên đường ống từ ngăn thu tới bể trộn

sẽ là h2=0,15 ×0,98=0,15 (m )

H 2=h1+h2=2,13+0,15=2,28 (m )

H3: chiều cao lớp nước bể trộn, H3 = 5,6 (m)H4: là áp lực tự do ra khỏi tuyến ống vào bể trộn, lấy H4 = 1 (m).Hb = 9,5 + 2,28 + 5,6 + 1=18,4 (m)Công suất của bơm là

N= ρ × g×Q × H1000 ×η

=1 ×9,81 ×64 ×18,41000 ×80 %

=14,4 ( KW )

Chọn máy bơm

69


Vậy trong trạm bơm cấp I lắp 2 bơm chìm (1 làm việc, 1 dự phòng). Với Hb = 20 m; Qb = 250 m3/h.

4.2.2. Các công trình chuẩn bị dung dịch phèn

Các công trình và thiết bị chuẩn bị dung dịch và định liều lượng chất phản ứng gồm: thùng hòa trộn, thùng tiêu thụ, thiết bị định liều lượng chất phản ứng; ngoài ra còn cần phải có kho chứa hóa chất, thiết bị vận chuyển hóa chất, cân đong đo hóa chất, bơm hóa chất và các ống dẫn hóa chất.

Phèn cục thường chứa nhiều tạp chất và hòa tan chậm, để đảm bảo cho phèn được hòa tan đều trong nước người ta pha phèn làm hai bậc. Trước tiên, phèn cục được đưa vào bể hòa trộn để hòa tan thành dung dịch có nồng độ cao và loại bỏ cặn bẩn. Sau đó dung dịch này được dẫn sang bể tiêu thụ để pha loãng thành nồng độ sử dụng.

4.2.2.1. Bể hòa trộn với canh khuấy phẳng

Giới thiệu

Phèn nhôm khi mua về còn lẫn nhiều tạp chất, cặn bẩn nên phải cho vào bể hòa trộn có cánh khuấy phẳng (có thêm nước vào) bể tạo ra dung dịch phèn có nồng độ cao và tạo điều kiện cho cặn bẩn lắng xuống. Sau đó, dung dịch này được dẫn sang bể tiêu thụ để thực hiện các bước tiếp theo.

Bể hòa trộn phèn có thể là các thùng nhựa, thùng gỗ hoặc xây bằng gạch, trong đồ án này chọn bể hòa trộn xây bằng gạch. Bộ phận khuấy trộn, bao gồm: động cơ điện, bộ phận truyền động và cánh khuấy kiểu cánh phẳng

Tính toán thiết kế

- Hàm lượng phèn cần dùng

Căn cứ vào hàm lượng cặn trong nước nguồn là Cc = 305 mg/l, lấy liều lượng phèn nhôm khô cần thiết theo bảng:

Bảng 13. Liều lượng dùng phèn để xử lý nước đục

Hàm lượng cặn trong nước nguồn (mg/l)

Liều lượng phèn nhôm Al2(SO4)3 không chứa nước (mg/l)

1 2

Đến 100

101 – 200

201 – 400

401 – 600

25 – 35

30 – 45

40 – 60

45 – 70

70


601 – 800

801 – 1000

1001 – 1400

1401 – 1800

1801 – 2200

2201 - 2500

55 – 80

60 – 90

65 – 105

75 – 115

80 – 125

90 – 130

Chọn, liều lượng phèn nhôm cần dùng là 40 mg/l

Căn cứ vào độ màu của nước nguồn là 40 độ, xác định hàm lượng phèn nhôm theo công thức:

PAl = 4√ M = 4 √40=25,3 mg /l

Trong đó: M là độ màu trong nước nguồn

So sánh giữa liều lượng phèn cần dùng theo hàm lượng cặn và theo độ màu, chọn liều lượng phèn lớn nhất là 40 mg/l

- Dung tích bể hòa trộn

Dung tích bể hòa trộn được tính theo công thức:

W h=Q . n . P p

10.000 . bh . γ(m3 )

Trong đó:

Q: là lưu lượng nước cần xử lý, Q = 416,7 m3/h

n: là thời gian giữa 2 lần hòa tan phèn, lấy như sau:

Đối với trạm xử lý có công suất: 1200 ÷ 10000 m3/ngày đêm, n= 12 giờ

Pp: là liều lượng phèn dự tính cho vào nước, Pp = 40 mg/l

bh: là nồng độ dung dịch phèn trong bể hòa trộn, chọn bh = 10% (quy phạm 4 ÷ 10%)

γ : là khối lượng riêng của dung dịch, γ = 1 tấn/m3

Như vậy,

W h=416,7 ×12 × 4010000 ×10 ×1

=2,0 (m3 )

- Kích thước bể hòa trộn

Chọn chiều cao bể: hb = 1m và chiều cao bảo vệ hbv = 0.2m

71


Diện tích mặt bằng bể: fb = W h

hb

=2,01

=2,0 m2

Chọn mặt bằng bể có hình vuông: lb = bb = √2 = 1,414 m

- Tính toán bộ phận khuấy trộn

Mấy khuấy trộn phèn dùng cánh khuấy phẳng. Máy khuấy kiểu cánh phẳng có số vòng quay là 20 – 30 vòng/phút. Chọn số cánh khuấy nk = 2 (quy phạm nk ≥ 2)

Chiều dài cánh khuấy tính từ trục quay lấy bằng 0,4 – 0,45 lần chiều rộng bể. Chọn chiều dài cánh khuấy bằng 0,4 lần chiều rộng bể hòa trộn:

lk = 0,4bb = 0,4 x 1,414 = 0,6 m

Tổng diện tích bản cánh lấy bằng 0,1 ÷ 0,2 m2/1m3 dung tích bề, chọn tổng diện tích bản cánh bằng 0,15 m2/m3 dung tích bể.

Vậy, Fk = 0,15 x 2 = 0,3 m2

Do chọn 2 cánh khuấy nên diện tích mỗi cánh là fk = Fk

2=0.3

2=0,15 m2

Chiều rộng mổi cánh: bk = f k

lk

=0,150,6

=0,25 m.

Trục gắn 2 cánh khuấy đặt dọc theo chiều cao bể là cách đáy bể 100mm

Chiều dày cánh khuấy, được thiết kế với chiều dày 20 mm

Khoảng cách giữa 2 cánh khuấy, được tính như sau:

Chọn khoảng cách từ điểm cuối của trục đến cánh khuấy đầu tiên (từ dưới lên) là 0,3m(1)

Chọn khoảng cách từ miệng bể (không tính chiều cao bảo vệ) đến cánh khuấy đầu tiên (từ trên xuống) là 0,3m (2)

Như vậy, khoảng cách của 2 cánh khuấy được tính:

(1 – 0,1) = 0,3 x 2 + 0,02 x 2 + Kck

Suy ra, Kck = 0,26 m

Khoảng cách từ cánh khuấy đến thành bể lkb: bb = lk x 2 + 0,1 + 2lkb

Suy ra,

lkb=bb−lk ×2−0,1

2=1,25−0,5 ×2−0,1

2=0,075 m

Trong đó, 0,1m là đường kính trục khuấy

4.2.2.2. Bể tiêu thu sư dung canh khuấy

72


Giới thiệu

Pha loãng dung dịch phèn đưa tử bể hòa trộn sang đến nồng độ cho phép. Theo TCVN 33-2006 nồng độ phèn trong bể tiêu thụ lấy bằng 4 ÷ 10% tính theo sản phẩm không ngậm nước.

Để hòa trộn đều dung dịch phèn trong bể tiêu thụ cũng dùng máy khuấy.

Đáy bể tiêu thụ phải có độ dốc không nhỏ hơn 0,005 về phía ống xả. Ống xả phải có đường kính không nhỏ hơn 100mm. Ống dẫn dung dịch đã điều chế phải đặt cách đáy 100 ÷ 200 mm khi dùng phèn không sạch, lấy dung dịch phèn ở lớp trên bằng ống mềm

Bể tiêu thụ của được làm từ gạch hoặc bê tông cốt thép, bề mặt bên trong phải có lớp vật liệu chịu axit. Bể tiêu thụ có ống dẫn nước vào để pha loãng phèn nồng độ cao, có ống dẫn từ bể hòa trộn sang và ống dẫn từ bể tiêu thụ sang bể trộn

Tính toán thiết kế

- Dung tích bể tiêu thụ

W t=W h ×bh

bt

Trong đó:

bt là nồng độ phèn trong bể tiêu thụ, chọn bt = 6% (quy phạm 4 – 10%)

Vậy, W t=2× 10

6=3,3 m3

- Diện tích mặt bằng bể

Chọn chiều cao htt = 1m, và chiều cao bảo vệ hbv = 0,2m, diện tích mặt bằng bể ftt = W t

htt

=3,31

=3,3 m2

- Kích thước bể tiêu thụ

Chọn bể tiêu thụ có hình vuông, như vậy: ltt=b tt=√3,3=1,82m

- Bể tiêu thụ phèn có độ dốc bằng 0,005 về phía ống xả (quy phạm ≥ 0,005)

- Do bể có phần đáy nghiêng về ống xả nên chiều cao của bể phải tăng thêm:

H th=( ltt

2−0,1

2 )×0,005=0,04m

Trong đó: 0,1 là bán kính của ống xả, ống xả được chọn có D = 100mm (quy phạm ≥ 100mm). Thiết kế ống xả có kích thước của ống xả

Như vậy, bể tiêu thụ sẽ có chiều cao toàn phần là:

73


htt + hbv + hth = 1 + 0,2 + 0,04 = 1,24 m

- Tính toán bộ khuấy trộn

Bể khuấy trộn được tính toán như bể hòa trộn phèn nhưng cường độ khuấy trộn lấy bằng 10 vòng/phút

4.2.2.3. Kho dự trữ hóa chất

Hóa chất dùng để xử lý nước là phèn nhôm cần phải được dự trữ đảm bảo để có thể sử dụng liên tục. Đối với nhà máy có công suất Q= 10000 m3/ngđ thì lượng hóa chất cần phải dự trữ trong 30 ngày. Kho chứa phải khô ráo, có mái che. Kho xây liền với gian đặt các công trình chuẩn bị dung dịch phèn

Lượng phèn cân dùng cho một ngày:

G=Q × PAl

1000 × ρ= 10000 × 40

1000 ×35 %=1143¿

Trong đó:

Q: Công suất trạm xử lý, Q=10000 m3/ngđ

PAl: Lượng phèn cho vào nước tính theo sản phẩm tinh khiết, PAl =40 mg/l.

ρ :Lượng phèn trong thị trường chứa 35% Al2(SO4)3 tính theo sản phẩm không ngậm nước.

Lượng phèn dự trữ cho một thang (T = 30 ngày)

G=30 × 1,143=34,29¿

Diện tích sàn kho cân thiết

Theo mục 2.4 trang 36 giáo trình “Xử lý nước cấp”_Nguyễn Ngọc Dung_NXB Xây Dựng Hà Nội 2008.

F kho=Q × PAl× T × α

10000 × Pk ×h ×G0

=10000 × 40× 30 ×1,310000 × 65× 2× 1,1

≈ 10,9 (m2)

Trong đó

Q : Công suất trạm xử lý (m3/ngđ); Q = 10000 m3/ngđ.

PAl : Liều lượng hóa chất tính toán (g/m3); PAl = 40 g/m3.

T : Thời gian giữ hóa chất trong kho; Chọn T = 30 ngày.

α : Hệ số tính đến diện tích đi lại và thao tác trong kho; α = 1,3

G0 : Khối lượng riêng của hóa chất (tấn/m3); G0 = 1,1 tấn/m3.

Pk : Độ tinh khiết của hóa chất (%); Pk = 65%

74


h : Chiều cao cho phép của lớp hóa chất; phèn nhôm cục có h = 2m.

Vậy nhà kho được chọn với kích thước: 3,0 m× 4,0 m ×2,5 m. Chiều cao an toàn là hbv=0,3÷ 0,5. Chọn hbv= 0,5.

4.2.3. Máy bơm định lượng phèn

Chọn bơm định lượng để đưa dung dịch phèn vào bể trộn

Lưu lượng dung dịch phèn 5% cần thiết đưa vào nước trong 1 giờ

Qb=Q × Pp

1000 ×b= 416,7 × 40

1000 ×5 %=333,36¿

Công suất bơm :

N=Qb × ρ × g × H

1000× η=9,26 × 10−5 ×997 × 9,81× 8

1000 ×0,8=0,009 (kW )=9(W )

Qb: lưu lượng bơm,Qb = 9,26 ×10−5 m3/s.

ρ: khối lượng riêng của dung dịch, ρ = 997 kg/m3

g : gia tốc trọng trường, g = 9,81 m/s2.

H : cột áp bơm, H = 8 m.

η: hiệu suất chung của bơm η = 0,72 ÷ 0,93. Chọn η = 0,8.

Chọn máy bơm định lượng kiểu màng, loại chịu được axit có lưu lượng thay đổi từ 0,2÷ 1,2 m3/h, công suất bơm 9 W.

Trong trạm bố trí 2 máy, 1 làm việc 1 dự phòng.

4.2.4. Hồ cô đặc, nén và phơi khô bùn

Sản lượng bùn khô xả ra hằng ngày từ bể lắng tính theo công thức:

G=Q(C1−C2)

1000=

10000×(305−11)1000

=2940 kg

Trong đó:

Q là lưu lượng tính toán, Q = 10.000 m3/ngày đêm

C1 là hàm lượng cặn trong nước đầu vào bể lắng, C1 = 305 mg/l = 305 g/m3

C2 là hàm lượng cặn trong nước đi ra bể khỏi bể lắng, chọn C2 = 11 (g/m3) (quy phạm 10 – 12 g/m3)

Sản lượng bùn khô thải ra hàng ngày từ bể lọc được tính theo công thức:

G2=Q ×(C2−C3)

1000=

10000 ×(12−0)1000

=120 kg

Trong đó:

75


Q là lưu lượng nước xử lý, Q = 10.000 m3/ngày đêm

C2 là hàm lượng cặn trong nước đi vào bể lọc, C2 = 12 (g/m3)

C3 là làm lượng cặn trong nước đi ra bể khỏi bể lọc, chọn C3 = 0 (g/m3) (lý tưởng)

- Tổng số lượng cặn 2 bể xả ra trong 1 ngày:

G=G1+G2=2940+120=3060 kg

Lượng bùn cần nén trong vòng 4 tháng

G4=4 × 30 ×3060=367200 kg=367,2tấn

- Diện tích mặt hồ cần thiết:

F=G4

a=367200

120=3060 m2

Trong đó:

a là tải trọng nén bùn: a = 100 ÷ 120 (kg/m2). Chọn a = 120 (kg/m2)

(Theo Giáo trình xử lý nước thải sinh hoạt và công nghiệp – Ts. Trịnh Xuân Lai).

- Xây dựng 2 hồ, diện tích mỗi hồ là:

Fh=F2

=30602

=1530 m2

- Chọn hồ có hình chữ nhật, có kích thước như sau:

Lh x Bh = 51 m x 30 m = 1530 m2

- Sau 4 tháng nước rút ra khỏi hồ, để phơi bùn trong 3 tháng nồng độ bùn đạt được tỷ

trọng 25%. Tỷ trọng bùn đạt γ=¿ 1,2 tấn /m3

- Thể tích bùn khô trong hồ:

V khô=G 4

γ=367,2

1,2=306 m3

- Chiều cao bùn khô trong bể:

H=V khô

F= 306

3060=0,1 m

- Trọng lượng dung dịch cặn xả ra hàng ngày với nồng độ 0,4% có tỷ trọng 1,011

tấn/m3

G4=3060 ×1000,4

=765000 kg=765 tấn

- Thể tích bùn loãng xả ra trong 1 ngày

76


V ướt=G4

1,011= 765

1,011=756,7 m3

- Chiều cao bùn loãng trong trong hồ:

hl=V ướt

F=756,7

3060=0,25 m

- Chiều sâu phần chứa cặn:

hcặn=H+hl=0,1+0,25=0,35 m

- Chọn chiều sâu hồ là 1,5 m thì

H = hđáy + hchứa cặn + hbảo vệ = 1,5 m.

Trong đó:

hđáy là chiều cao 3 lớp sỏi = 0,4m.

hbảo vệ là chiều cao bảo vệ, chọn hbảo vệ = 0,3m.

hchứacặn = H – hđáy – hdựtrữ = 1,5 – 0,4 – 0,3 = 0,8m.

Đáy hồ có độ dốc i = 2% về phía cửa tháo nước ra. Giữa 2 bể làm đường rộng 3 (m).

4.3. TÍNH TOÁN CAO TRÌNH

Theo điều 6.355, TCXDVN 33 :2006 ta có thể lấy tổn thấp áp lực trong các trong các công trình đơn vị như sau :

Trong bể trộn thủy lực : 0,4 – 0,6m. Chọn 0,5m

Trong bể lắng : 0,4 – 0,6 m. Chọn 0,5 m

Trong bể lọc : 3 – 3,5 m. Chọn 3m

Tôn thất áp lực trong các ống nối

Từ bể trộn đến bể bể lắng : 0,3 – 0,4 m. Chọn 0,3 m

Từ bể lắng đến bể lọc : 0,6 m

Từ bể lọc đến bể chứa nước sạch : 0,5 -1 m.Chọn 0,6m

Cao trình của các công trình trong trạm xử lí

Chọn cốt mặt đất trạm xử lí Ztr = +0,00m

4.3.1. Cao trình bể chứa nước sạch

Xây dựng bể nửa nổi nửa chìm, với kích thước bể : L× B × H = 25m ×20 m× 4,5m

Cốt đáy bể chứa

Zđáy bể chứa = + 0,00 – 4,5 = -4,5 m

77


Mực nước cao nhất trong bể chứa là 4m. Cốt mực nước trong bể chứa là

Zmực nước bể chứa = +4 – 4,5 = -0,5 m

4.3.2. Cao trình bể lọc nhanh

Tổn thất áp lực trong bể lọc : Hbl = 7,93 m

Tổn thất áp lực từ bể lọc đến bể chứa nước sạch : Hsbc = 0,6 m

Cốt mực nước trong bể lọc :

Zmực nước bể lọc = Zmực nước bể chứa + Hbl + Hsbc = -0,5 + 7,93 + 0,6 = +8,03 m

Cốt đáy bể lọc :

Zđáy bể lọc = Zmực nước bể lọc - Hlọc = +8,03 – 4,6 = + 3,43 m

Trong đó

Hlọc = H – hbv = 5,1 – 0,5 = 4,6 m

hbv = 0,5. Chiều cao bảo vệ

H = 5,1 m. Chiều cao bể lọc

4.3.3. Cao trình bể lắng ngang

Tổn thất áp lực trong bể lắng : hlắng = 0,5m

Tổn thất áp lực từ bể lắng đến bể lọc : hlắng-lọc = 0,6 m

Cốt mực nước trong bể lắng :

Znước bể lắng = Zmực nước bể lọc + hlắng-lọc + hlắng = +8,03 + 0,5 + 0,6 = +9,13 m

Cốt đáy bể lắng :

Zđáy bể lắng = Znước bể lắng – (Hl + hbv) = +9,13 – (3,52 + 0,5) = +5,11 m

Trong đó

Hl : Chiều cao bể lắng. Hl = 3,52 m


4.3.4. Cao trình bể trộn vách ngăn

Tổn thất áp lực trong bể trộn : 0,5m

Tổn thất áp lực từ bể trộn đến bể bể lắng : 0,3 m

Cốt mực nước trong bể trộn :

Znước bể trộn = Znước bể lắng + 0,5 + 0,3 = +9,93 m

Cốt đáy bể trộn :

Zđáy bể trộn = Znước bể trộn – (Htrộn + hbv) = +9,93 – (1,17 + 0,5) = +8,26 m

78


Trong đó : Htrộn : chiều cao bể trộn, Htrộn = 1,17 m;


CHƯƠNG 5: DỰ TOÁN CHI PHÍ

5.1. CHI PHÍ XÂY DỰNG

Chi phí xây dựng được tính toán theo bảng sau:

STT HẠNG MỤC SỐ LƯỢNG

ĐƠN GIÁ (TRIỆU ĐỒNG)

THÀNH TIỀN (TRIỆU ĐỒNG)

1 BỂ HÒA TRỘN PHÈN

1 1.56 1.56

2 BỂ TIÊU THỤ PHÈN 1 2.6 2.6

3 BỂ ĐỊNH LƯỢNG PHÈN

1 2.6 2.6

4 BỂ TÔI VÔI 1 24 24

5 BỂ PHA VÔI 1 1.38 1.38

6 BỂ TRỘN VÁCH NGĂN

1 5.4 5.4

7 BỂ PHẢN ỨNG CÓ LỚP CẶN LƠ LỬNG

4 1.5 326.4

8 BỂ LẮNG ĐỨNG 4 1.5 1831.2

9 BỂ LỌC NHANH 4 1.5 176.28

10 BỂ CHỨA NƯỚC SẠCH

1 1.5 2042.25

11 HỒ LẮNG BÙN 2 1.5 4084.5

12 NHÀ ĐIỀU HÀNH 1 1.5 337.5

13 NHÀ QUẢN LÝ 1 1.5 168

79


14 PHÒNG THÍ NGHIỆM

1 1.5 288

5.2. CHI PHÍ THIẾT BỊ

STT THIẾT BỊ Số lượng

Đơn vị

Đơn giá (triệu đồng)

Thành tiền (triệu đồng)

A CHI PHÍ THIẾT BỊ VÀ CÔNG NGHỆ 2320

1 BỂ TRỘN VÀ TIÊU THỤ PHÈN

47

Motor khuấy bể trộn

Motor khuấy bể tiêu thụ

Thiết bị định lượng

1

1

1

Bộ

Bộ

Bộ

14

14

19

14

14

19

2 BỂ TRỘN VÀ TIÊU THỤ VÔI 33

Motor khuấy bể trộn 1 Bộ 14 14

Thiết bị định lượng 1 Bộ 19 19

3 VÒI PHÂN PHỐI NƯỚC BỂ PHẢN ỨNG

4 Bộ 10 40

4 BƠM BÙN CẶN BỂ LẮNG ĐỨNG

4 Bộ 25 100

5 BỂ LỌC NHANH 1200

Hệ vật liệu lọc 4 Hệ 100 400

Bơm rửa lọc trục ngang 2 Bộ 250 500

Hệ thống pha và định lượng phèn 1 Hệ 300 300

6 TRẠM BIẾN ÁP VÀ MÁY PHÁT ĐIỆN DỰ PHÒNG

1 Hệ 300 300

7 HỆ ĐƯỜNG ỐNG KỸ THUẬT 1 Hệ 350 350

80


DẪN NƯỚC

8 HỆ ĐƯỜNG ỐNG KỸ THUẬT DẪN KHÍ

1 Hệ 150 150

9 HỆ TỦ ĐIỆN ĐIỀU KHIỂN TRUNG TÂM

1 Hệ 100 100

B CHI PHÍ KHÁC 250

1 Chi phí vận chuyển, thi công lắp đặt thiết bị

1 Hệ 150 150

2 Chi phí hóa chất ban đầu 1 Hệ 30 30

3 Chi phí hướng dẫn vận hành, chuyển giao công nghệ

1 Hệ 50 50

4 Chi phí nghiệm thu hệ thống 1 Hệ 20 20

TỔNG CỘNG 2570

5.3. CHI PHÍ ĐIỆN NĂNG VÀ HÓA CHẤT

Loại

chi phí

Khối lượng cho sản

xuất 1 m3 nước

Khối lượng

cả năm

GiáChi phí hàng

năm

(Triệu VNĐ)

Phèn 0.06kg/m3 113880 Kg 3500 đ/kg 398.58

Vôi 0.0266 kg/m3 50486.8 Kg 1200 đ/kg 60.4

Clo 0.003 kg/m3 5694 Kg 35000 đ/kg 199.3

Điện 1100 kW/ngày 401500 kW 2000 đ/kW 803

Tông cộng 1461.28

Chi phí cho giai đoạn đầu tư, xây dựng được tổng hợp tại bảng 6.3

STT Hạng mục Giá trị ( Triệu VNĐ)

81


1 Chi phí xây dựng 9291.67

2 Chi phí thiết bị công nghệ 2570

3 Dự phòng (10% chi phí 1 và 2)

1186.167

Tổng cộng: 13047.837

5.4. CHI PHÍ NHÂN CÔNG QUẢN LÝ VẬN HÀNH HỆ THỐNG5.4.1. Chi phí hoá chất và điện năng

Loại

chi phí

Khối lượng cho sản

xuất 1 m3 nước

Khối lượng

cả năm

GiáChi phí hàng

năm

(Triệu VNĐ)

Phèn 0.06kg/m3 113880 Kg 3500 đ/kg 398.58

Vôi 0.0266 kg/m3 50486.8 Kg 1200 đ/kg 60.4

Clo 0.003 kg/m3 5694 Kg 35000 đ/kg 199.3

Điện 1100 kW/ngày 401500 kW 2000 đ/kW 803

Tông cộng 1461.28

5.4.2. Chi phí nhân công

TTCông việc

Số lượng

(người)

Lương

(Triệu VNĐ/tháng)

Lương năm

(Triệu VNĐ/năm)

1 Quản lí 2 6 144

2 Vận hành 5 4.5 270

3 Bảo vệ 2 3 72

Tông cộng : 486

Ta có: TCP1 = 1461.28 + 486 = 1947.28

82


5.4.3. Chi phí sửa chữa, bảo trì

Ước tính bằng 1% tổng chi phí TCP1

TCP2 = 1%TCP1 = 1% 1946.28 = 19.5 (Triệu VNĐ/năm).

5.4.4. Chi phí khấu hao hằng năm

Công trình được tính toán khấu hao trong 15 năm:

TCP3=VĐĐ

15=13047.837

15=869.9(triệu

VNĐnăm

)

5.4.5. Chi phí khác

Các chi phí khác bao gồm chi phí sữa chữa sự cố nghiêm trọng, chi phí do rủi ro, chi phí quản lí hàng năm,…. Chi phí khác ước tính bằng 10% của các chi phí trên

TCP4 = 10%(TCP1 + TCP2 + TCP3) = 10%(1947.28 + 19.5 +869.9) = 283.7 (Triệu VNĐ/năm)

5.5. GIÁ THÀNH CHO 1 MÉT KHỐI NƯỚC

Giá thành cho 1 m3 được tính như sau:

G=TCP1+TCP 2+TCP3+TCP 4Q× 365

×106=1947.28+19.5+869.9+283.75200 ×365

×106

¿1644đồng

m3

Giá trên chưa bao gồm chi phí cho trạm bơm cấp 1, trạm bơm cấp 2 và chi phí mạng lưới.

83


KẾT LUẬN

Trạm xử lý nước cấp cho phường Bình An được thiết kế tương đối đầy đủ với các công trình trong sơ đồ công nghệ, hệ thống thu nước và các thiết bị phụ trợ. Tuy nhiên, nếu so sánh với một đồ án thực tế để xây dựng thì đồ án này vẫn còn thiếu xót nhiều về sơ đồ đường ống, các thiết bị kèm theo và một số chi tiết khác nữa.

Đồ án này thiết kế với sơ đồ công nghệ đơn giản nhưng có khả năng xử lý cao, không cần trình độ tự động hóa phức tạp. Các công trình đơn vị được chọn lựa sao cho phù hợp với công suất, vận hành đơn giản và phù hợp với kinh tế của địa phương.

Tuy đồ án đã cố gắng đề xuất các sơ đồ công nghệ và các công trình đơn vị sao cho phù hợp với điều kiện tại địa phương nhưng vẫn không tránh khỏi sự mâu thuẫn ở nhiều khía cạnh như kinh tế, công suất và trình độ kĩ thuật. Bất cứ sơ đồ công nghệ hay công trình đơn vị nào cũng có ưu nhược điểm của nó và người làm đồ án hi vọng các ưu điểm của sự lựa chọn sẽ được phát huy trong khi các khuyết điểm sẽ dần được khắc phục trong quá trình vận hành hệ thống.

KIẾN NGHỊ

Có thể nói khi trạm xử lý nước đi vào hoạt động sẽ giải quyết tốt được vấn đề nước sạch. Tuy nhiên, như đã nói về những mâu thuẫn cũng như ưu và nhược điểm của công nghệ mà trong quá trình vận hành cần hết sức chú ý đến những sự cố có thể xảy ra.

Để hệ thống xử lý nước hoạt động có hiệu quả và ổn định một số đề xuất mà ban quản lý trạm xử lý cần lưu ý bao gồm:

Thực hiện tốt các vấn đề về quy hoạch, thiết kế hệ thống xử lý nước cấp sao cho phù hợp với quy hoạch chung của huyện và công suất đáp ứng nhu cầu phát triển trong tương lai.

Khi thi công cần có biện pháp thi công an toàn, đảm bảo chất lượng của vật liệu xây dựng đúng theo yêu cầu kĩ thuật.

Bảo đảm công tác quản lý và vận hành đúng theo hướng dẫn kỹ thuật.

Thường xuyên quan trắc chất lượng nước cấp xử lý đầu vào để kiểm tra xem lưu lượng và chất lượng có đạt điều kiện xử lý đảm bảo chất lượng đầu ra phù hợp tiêu chuẩn.

Nâng cao ý thức sử dụng nước tiết kiệm đúng mục đích, chống thất thoát.

84


TÀI LIỆU THAM KHẢO

[1]. Nguyễn Ngọc Dung, 2010. Xư lý nước cấp. Nhà xuất bản xây dựng Hà Nội.

[2]. Nguyễn Ngọc Dung, 2003. Cấp nước đô thị. Nhà xuất bản xây dựng Hà Nội.

[3]. Trịnh Xuân Lai, 2002. Cấp nước – Tập 2: xư lý nước thiên nhiên cấp cho sinh hoạt và công nghiệp. Nhà xuất bản Khoa Học và Kỹ Thuật, Hà Nội.

[4]. Tiêu chuẩn xây dựng (TCXD) 33:2006, Cấp nước – Mạng lưới bên ngoài công trình - Tiêu chuẩn công trình thiết kế. Bộ Xây Dựng, Hà Nội.

[5]. Nguyễn Thị Hồng, 2001. Cac bảng tính toan thủy lực. NXB xây dựng Hà Nội.

85

đồ án xử lý nước cấp

Documents