THIẾT KÉ HỆ THÓNG XỬ LÝ NƯỚC CÁP PHỤC VỤ NHU CÂU SINH HOẠT VÀ CÔNG NGHIỆP CHO KHU VỰC QUẬN TÂN PHÚ THÀNH PHÓ HÒ CHÍ MINH

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁN CÔNG TÔN ĐỨC THẮNG KHOA MÔI TRƯỜNG & BẢO HỘ LAO ĐỘNG NGNH CẤP THOÁT NƯỚC LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP TÊN ĐỀ TÀI : THIẾT KẾ HỆ THỐNG XỬ LÝ NƯỚC CẤP PHỤC VỤ NHU CẦU SINH HOẠT VÀ CÔNG NGHIỆP CHO KHU VỰC QUẬN TÂN PHÚ THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH SVTH MSSV LỚP GVHD : : : : Trần Việt Thắng 710260B 07CM1N Th.S Lê Đức Khải TP HỒ CHÍ MINH: THÁNG 12/2007 TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁN CÔNG TÔN ĐỨC THẮNG KHOA MÔI TRƯỜNG & BẢO HỘ LAO ĐỘNG NGNH CẤP THOÁT NƯỚC LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP TÊN ĐỀ TÀI : THIẾT KẾ HỆ THỐNG XỬ LÝ NƯỚC CẤP PHỤC VỤ NHU CẦU SINH HOẠT VÀ CÔNG NGHIỆP CHO KHU VỰC QUẬN TÂN PHÚ THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH SVTH : Trần Việt Thắng MSSV : 710260B LỚP : 07CM1N Ngày giao nhiệm vụ luận văn : Ngày hoàn thành luận văn : TP.HCM, ngày tháng năm Giảng viên hướng dẫn ( Ký tên, ghi rõ họ tên ) LỜI CẢM ƠN  Qua gầ n năm năm học tập rèn luyện trường Đạ i học Bán công Tôn Đức Thắng, với bảo, giúp đỡ tận tình thầy bạn bè Em hồn thành khóa học với luận văn tốt nghiệp “Thiết kế hệ thống xử lý nước cấp phục vụ nhu cầu sinh hoạt công nghiệp cho khu vực Quận Tân Phú – Tp Hồ Chí Minh” hướng dẫn thầy Th.S Lê Đức Khải Trong trình làm luận văn tốt nghiệp, em hiểu rõ kiến thức mà thầy cô truyền đạt cho em, trang bị thêm kiến thức thực tiễn trước trường Em xin chân thành cảm ơn thầy cô mơn cấp nước , thầy khoa Bảo hộ lao động & Môi trường tận tình giảng dạy hướng dẫn em suốt trình học tập trường Em xin chân thành cảm ơn thầy Lê Đức Khải, giảng viên khoa môi trường tận tình hướng dẫn tạo điều kiện thuận lợi cho em hoàn thành tốt luận văn này, góp ý thiếu sót truyền đạt kinh nghiệm thực tế mà em chưa trãi qua Bên cạnh đó, xin cảm ơn anh chị, bạn lớp 07CM1N giúp đỡ em suốt trình học tập Và cuối cùng, xin dành lời cảm ơn đến gia đình người thân em! Một lần nữa, em xin chân thành cảm ơn! Tp.HCM, ngày 31 tháng 12 năm 2007 Sinh viên thực Trần Việt Thắng MỤC LỤC Chương GIỚI THIỆU CHUNG 1.1 SỰ CẦN THIẾT CỦA LUẬN VĂN 1.2 MỤC TIÊU CỦA LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP 1.3 NỘI DUNG Chương GIỚI THIỆU SƠ LƯỢC VỀ NƯỚC CẤP 2.1 VAI TRÒ CỦA NƯỚC ĐỐI VỚI ĐỜI SỐNG CON NGƯỜI VÀ NỀN KINH TẾ QUỐC DÂN 2.2 CÁC LOẠI NGUỒN NƯỚC DÙNG ĐỂ CẤP NƯỚC 2.2.1 Nước mặt 2.2.2 Nước ngầm 2.2.3 Nước biển 2.2.4 Nước lợ 10 2.2.5 Nước khoáng 10 2.2.6 Nước chua phèn 10 2.2.7 Nước mưa 10 2.3 CHẤT LƯỢNG NƯỚC NGUỒN 10 2.3.1 Các tiêu lý học 10 2.3.2 Các tiêu hóa học 11 2.4 CÁC BIỆN PHÁP XỬ LÝ NƯỚC 14 2.5 CÁC DÂY CHUYỀN XỬ LÝ NƯỚC THƯỜNG GẶP 14 2.5.1 Sơ đồ cấp nước trực tiếp sau khử trùng 14 2.5.2 Sơ đồ xử lý nước lọc chậm 14 2.5.3 Sơ đồ lọc trực tiếp 15 2.5.4 Sơ đồ xử lý nước ngầm làm thoáng đơn giản lọc 15 2.5.5 Sơ đồ khử sắt nước ngầm làm thoáng, lắng tiếp xúc lọc 16 2.5.6 Sơ đồ dùng hóa chất xử lý sắt mangan nước 16 2.5.7 Sơ đồ dây chuyền công nghệ xử lý nước truyền thống 17 2.5.8 Sơ đồ dây chuyền cơng nghệ xử lý nước có màu, mùi, vị 18 Chương ĐIỀU KIỆN TỰ NHIÊN VÀ KINH TẾ XÃ HỘI QUẬN TÂN PHÚ 19 3.1 ĐIỀU KIỆN TỰ NHIÊN 19 3.1.1 Vị trí địa lý 19 3.1.2 Khí hậu 19 3.1.3 Thủy văn 20 3.1.4 Bức xạ mặt trời 20 3.2 ĐIỀU KIỆN KINH TẾ XÃ HỘI 20 3.3 HIỆN TRẠNG CẤP NƯỚC TẠI KHU VỰC 20 Chương XÁC ĐỊNH NHU CẦU DÙNG NƯỚC CHO QUẬN TÂN PHÚ 22 4.1 GIAI ĐOẠN (2008 – 2018) 22 -1- 4.2 GIAI ĐOẠN (2018 – 2030) 25 Chương PHÂN TÍCH VÀ LỰA CHỌN NGUỒN NƯỚC CẤP 28 5.1 SƠ LƯỢC VỀ LƯU VỰC HỆ THỐNG SƠNG SÀI GỊN – ĐỒNG NAI 28 5.2 KHÁI QUÁT ĐIỀU KIỆN TỰ NHIÊN KHU VỰC HUYỆN CỦ CHI 30 5.2.1 Vị trí địa lý 30 5.2.2 Địa hình địa mạo 30 5.2.3 Khí hậu 30 5.2.4 Thủy văn 30 5.3 CHẤT LƯỢNG NGUỒN NƯỚC CẤP 31 5.3.1 Tiêu chuẩn nước dùng để ăn uống sinh hoạt 31 5.3.2 Tiêu chuẩn nước mặt dùng làm nguồn nước cấp 32 5.3.3 Chất lượng nước sơng Sài Gịn xã Hịa Phú Củ Chi 33 Chương LỰA CHỌN VÀ THUYẾT MINH CÔNG NGHỆ XỬ LÝ NƯỚC CẤP CHO QUẬN TÂN PHÚ 34 6.1 KHÁI QUÁT VỀ CÁC CÔNG NGHỆ XỬ LÝ NƯỚC MẶT 34 6.1.1 Mục đích q trình xử lý nước 34 6.1.2 Các trình xử lý nước mặt 34 6.2 ĐỀ XUẤT PHƯƠNG ÁN XỬ LÝ 36 6.2.1 Phương án 36 6.2.2 Phương án 36 6.3 THUYẾT MINH CÔNG NGHỆ 37 6.3.1 Phương án 37 6.3.2 Phương án 37 6.4 PHÂN TÍCH, LỰA CHỌN GIẢI PHÁP CÔNG NGHỆ CHO CÁC HẠNG MỤC CẦN XỬ LÝ 37 6.4.1 Bể trộn 37 6.4.2 Ngăn tách khí 38 6.4.3 Bể phản ứng 38 6.4.4 Bể lắng 38 6.4.5 Bể lọc 39 6.4.6 Bể chứa 40 6.4.7 Trạm bơm cấp hai 40 6.5 SO SÁNH PHƯƠNG ÁN 41 Chương TÍNH TỐN CÁC CƠNG TRÌNH TRONG TRẠM XỬ LÝ 42 7.1 TÍNH TOÁN KĨ THUẬT CHO GIAI ĐOẠN 42 7.1.1 7.1.2 7.1.3 7.1.4 7.1.5 7.1.6 7.1.7 7.1.8 Cơng trình thu trạm bơm cấp 42 Tính tốn liều lượng hố chất 42 Bể trộn khí 44 Bể phản ứng (bể phản ứng có lớp cặn lơ lửng) 44 Bể lắng ngang 45 Bể lọc nhanh 46 Bể chứa 47 Trạm bơm cấp 48 -2- 7.1.9 Đài nước 48 7.2 TÍNH TỐN KĨ THUẬT CHO GIAI ĐOẠN 49 Chương DỰ TÍNH KHỐI LƯỢNG VÀ KINH PHÍ THỰC HIỆN 50 8.1 GIÁ TRỊ TỔNG MỨC ĐẦU TƯ GIAI ĐOẠN 50 8.2 GIÁ TRỊ TỔNG MỨC ĐẦU TƯ ĐỢT 52 8.3 TỔNG KINH PHÍ THỰC HIỆN 53 8.4 NHU CẦU VỀ NGUYÊN LIỆU, ĐIỆN NĂNG, NHÂN LỰC TRONG QUẢN LÝ VẬN HÀNH 53 8.4.1 8.4.2 8.4.3 8.4.4 8.4.5 Nhu cầu nguyên liệu 53 Nhu cầu điện tiêu thụ 53 Nhu cầu nhân lực 54 Chi phí sản xuất vận hành cho giai đoạn 54 Hiệu mặt kinh tế xã hội 54 -3- DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 4.1 Thống kê nhu cầu nước giai đoạn 24 Bảng 4.2 Thống kê nhu cầu dùng nước giai đoạn 27 Bảng 5.1 Bảng tiêu chuẩn nước vệ sinh ăn uống 31 Bảng 5.2 Bảng tiêu chuẩn nước mặt dùng làm nguồn nước cấp 32 Bảng 5.3 Bảng chất lượng nước sơng Sài Gịn 33 Bảng 6.1 Các trình xử lý nước 35 Bảng 7.1 Tính tốn lưu lượng nước vào bể chứa 47 Bảng 7.2 Tính tốn lưu lượng vào đài nước 48 -4- DANH MỤC CÁC HÌNH Hình 2.1 Sự nhiễm bẩn nguồn nước công cộng Hình 4.1 Biểu đồ dùng nước giai đoạn 24 Hình 4.2 Biểu đồ dùng nước giai đoạn 27 Hình 5.1 Bản đồ lưu vực sơng Sài Gịn – Đồng Nai 29 -5- CÁC TỪ VIẾT TẮT Từ viết tắt CT dd nd Nghĩa từ công thức dung dịch ngày đêm -6- Chương GIỚI THIỆU CHUNG 1.1 SỰ CẦN THIẾT CỦA LUẬN VĂN Nước, thứ thiếu đời sống người sinh hoạt ngày lao động sản xuất Trong giai đoạn bước lên phát triển nên nhu cầu người ngày tăng dần Thành phố Hồ Chí Minh thành phố lớn nước, đầu lĩnh vực cơng nghiệp hóa, đại hóa nên nhu cầu cấp nước cho thành phố ngày cao Trong quận Tân Phú quận tách từ năm 2003 quyền nhà nước đầu tư phát triển Vì vậy, nhu cầu d ùng nước người dân sống khu vực tăng lên nhanh chóng Trong hệ thống cấp nước thành phố chưa đáp ứng đủ nhu cầu dùng nước khu vực Bên cạnh việc mạng lưới ống chuyển tải phân phối có số lượng lớn lắp đặt lâu, nhiều chỗ mục xì bể làm cho lượng nước cung cấp cịn Theo tính tốn nhu cầu dùng nước quận đến năm 2018 vào khoảng 60000 m3/ngày đêm Do việc “ thiết kế xây dựng hệ thống xử lý nước cấp phục vụ nhu cầu sinh hoạt công nghiệp cho khu vực quận Tân Phú “ cần phải đầu tư xây dựng nhanh chóng, qua cung cấp đủ lượng nước cho dân cư khu công nghiệp tập trung địa bàn quận Đây vấn đề quan tâm hàng đầu nhân dân quyền địa phương Việc cấp nước đầy đủ điều kiện thúc đẩy phát triển kinh tế xã hội, góp phần nâng cao sức khỏe người dân 1.2 MỤC TIÊU CỦA LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP Mục tiêu luận văn tính tốn, lựa chọn phương án tối ưu để thiết kế xây dựng hệ thống cấp nước nhằm đảm bảo cung cấp nước cho nhu cầu: sinh hoạt, công nghiệp, thương mại dịch vụ …đến năm 2030 quận, góp phần cải thiện nâng cao sức khỏe người dân, hỗ trợ phát triển kinh tế xã hội quận 1.3 NỘI DUNG - Thu thập số liệu cần thiết phục vụ cho việc thiết kế - Phân tích số liệu để tính tốn thiết kế - Xác định nhu cầu dùng nước đưa phương án thiết kế - Tính tốn lưu lượng tổng hợp lưu lượng theo - Tính tốn cơng trình trạm xử lý - Tính tốn kinh tế trạm xử lý - Thực vẽ chi tiết -7- - Thể tích bể phản ứng: = V Q.t 0.694 x60 x 25 = = 130.1 (m3) N t = 25’: thời gian lưu nước bể (theo quy phạm >20’) - Chiều cao hữu ích bể phản ứng: hht= V 130.1 = = 3.3 (m): thỏa (theo quy phạm >3m) x8 F - Chọn chiều cao phản ứng 3.4 (m) - Chiều cao đáy tạo dốc (m) - Chiều cao phụ 0.6 (m) Hệ thống phân phối nước - Nước theo mương (đóng vai trị làm ngăn tách khí) vào máng phân phối nước theo đường ống xuống đáy bể - Kính thước máng phân phối: cao h m = (m), dài L = (m), chiều rộng máng 0.7 (m) - Thể tích máng: V max = x x 0.7 = 5.6 (m3) - Thời gian lưu nước máng: Vm N 5.6 x8 = t = = 65 (s) ≈ 1.1 (phút) > (phút) Q 0.694 - Chọn ống nhựa để dẫn nước từ máng xuống đáy bể - Lượng nước qua ống chính: Q 0.694 = qc = = 0.01 (m3/s) N x9 Chọn ống có đường kính d c = 100 (mm) - Dựa vào bảng tính tốn thủy lực, chọn: D = 100 (mm) ; v= 1.22 (m/s) - Từ ống nước phân theo hai hướng hai ống nhánh để phân phối nước - Lượng nước qua ống nhánh: qc 0.01 q= = = 0.005 (m3/s) n 2 - Dựa vào bảng tính tốn thủy lực, chọn: D = 50 (mm) ; v = 2.35 (m/s) - Khoảng cách ống chính: Ec = L = = 0.89 (m) 9 Tính toán vách ngăn - Trong ngăn phản ứng ta đặt hai tường tràn để hướng dòng, khoảng cách giữ a tường : e = = 2.67 (m) cd - Tốc độ nước từ ngăn phản ứng sang bể lắng lấy 0.03 (m/s), chiều cao lớp nước vách tràn: ht = Q 0.694 = = 0.58 (m) BxNxvt x8 x0.03 - Sau tường chắn dòng cuối đặt vách hướng dòng ngập 2.6 m nước cách tường chắn hướng dòng 0.75 (m) - Cao độ mực nước công tác bể phản ứng +9.8 (m) - Cao độ đáy bể phản ứng : 0.53 (m) - Trước bể ta gắn ống có tiết diện D = 150 (mm) để xả kiệt Hệ thống ống xả kiệt Chọn ống có tiết diện D = 150 (mm) PHỤ LỤC BỂ LẮNG NGANG Kích thước bể - Tổng diện tích mặt bể lắng: Q 2500 (CT 3.25/77 [3]) = S α= 1.5 3.6u0 3.6 x0.55 = 1893.94 (m2) α: hệ số kể đến ảnh hưởng thành phần vận tốc rơi dòng nước theo hướng thẳng đứng (tra bảng 3.1/76 [3]) Chọn L / H o = 15 → K = 10, α = 1.5 Q = 2500 (m3/h): công suất trạm xử lý u o = 0.55 (mm/s): tốc độ lắng tự hạt cặn nhỏ cần giữ lại (tra bảng 3.2/77 [3]) - Chọn số bể N = (bể) - Chiều rộng bể lắng: B = 10 (m) - Chiều dài bể lắng: S 1893.94 = L = = 47.4 (m) N B x10 - Vận tốc trung bình dòng chảy bể lắng: v tb = K.u o = 10 x 0.55 = 5.5 (mm/s) - Chiều cao vùng lắng: Q (theo công thức 3.24/77 – [ 2] ) B= 3.6vtb H N Q 2500 → H0 = = = 3.16 (m) € [ 3; ] 3.6vtb N B 3.6 x5.5 x x10 Q = 2500 (m3/ h): công suất trạm xử lý V tb = 5.5 (m/s): vận tốc trung bình dịng chảy N = 4: số bể lắng B = 10 (m): chiều rộng bể - Kiểm tra tỉ số: L 47.4 = = 15 : tỉ số chọn H 3.16 - Thể tích bể lắng: = V N= L.B.H x 46.4 x= 10.2 x3.1 5868.67 (m3) - Kiểm tra thời gian lưu nước bể : V 5868.67 τ= = = 2.35 (giờ) ∈ [1.5,3] : thỏa Q 2500 Tính tốn máng thu nước bề mặt - Nước sau lắng thu máng thu có cưa - Trong bể lắng ta bố trí máng, khoảng cách máng 3.5 (m) Máng cách bể 1.6 (m) - Tổng chiều dài mép máng cần: 0.694 Q lm = = 86.75 (m) ∑= a.N x10−3 x Q = 0.694 (m3/s): công suất trạm a = 2.10-3 ( m3/m2.s ): tải trọng máng tràn ( theo qui phạm 1.5-3 m3/m2.s ) - Diện tích máng tràn cần: Q 0.694 = = 0.217 (m2) Sm = N υ x0.8 v = 0.8 (m/s): vận tốc nước chảy máng (theo quy phạm 0.6-08 m/s) - Chiều rộng máng: chọn b m = 0.4 (m) - Chiều sâu máng: Sm 0.217 h= = = 0.543 (m) m 0.4 bm - Chiều dài mép máng: ∑ lm 86.75 = lm = = 28.92 (m) - Chiều dài máng thu nước: lm − bm 28.92 − 0.4 Lm = = = 14.26 (m) 2 - Đáy máng dốc phía cuối máng với tốc độ 0.01 - Chiều cao đầu máng: h = h m = 0.543 (m) - Chiều cao cuối máng: h = h + iL m = 0.543 + 0.01 x 14.26 = 0.69 (m) - Xung quanh máng gắn với máng tràn có rãnh hình chữ V làm thép inox dày 1.5 (mm) - Máng có góc 90o, rộng 14 cm - Chiều cao rãnh hình chữ V là: h v = 0.5 x 14 = (cm) - Khoảng cách chữ V cm - Số khe chữ V máng: lm 28.92 x100 n= = = 144.6 (rãnh) → 145 (rãnh) v 20 20 - Số khe chữ V (m) máng: n = (khe) - Lưu lượng nước qua khe chữ V: a x10−3 = 0.0004 (m3/s) qv= = n a = 2x 10 -3 ( m3/s ) : tải trọng máng tràn n = 5: số rãnh (m) máng - Chiều cao lớp nước khe chữ V: 2  q   0.0004  qv 1.4 H → = H  v= =   (CT10.7/124 [8])   1.4   1.4  = 0.038 (m) Tính tốn thiết bị cặn lắng - Việc xả cặn lắng dự kiến tiến hành với thời gian lần xả cặn 8h - Thể tích vùng chứa cặn nén bể lắng: T Q.(C max − C ) (CT 3.26/77 – [ 2] ) VC = N ∂ T = : thời gian làm việc lần hút cặn Q = 2500 (m3/h): công suất trạm N = 4: số bể lắng C = 10 ( mg/l): hàm lượng cặn lại nước sau lắng δ = 25000 (g/m3): nồng độ trung bình cặn nén chặt (tra bảng 3.3/78 [3]) x 2500(268.52 − 10) = VC = 51.7 (m3) x 25000 - Diện tích mặt bể lắng: f = L.B = 47.4 x 10 = 474 (m2) - Chiều cao trung bình vùng chứa nén cặn: VC 51.7 h= = = 0.11 (m) C f l 474 - Khi bể ngừng họat động để sửa chữa độ tăng mực nước bể lại dâng lên: Q.τ 2500 x 2.66 = ∆h = = 1.17 (m) N ( N − 1) L.B 4(4 − 1) x 47.4 x10 - Chiều cao trung bình vùng bể chứa lắng: H = H + h c + ∆ h + h bv = 3.16 + 0.11 + 1.17 + 0.12 = 4.56 (m) - Đáy bể lắng dốc phía đầu bể 0.015 Chiều cao bể đầu bể: H d = H + 46.4 x 0.015 = 4.56 + 47.4 x 0.015 = 5.271 (m) - Lượng nước tính thành phần phần trăm xả cặn bể: K V N 1.2 x51.7 x p = p c 100 % = 100% (CT 3.28/78 [3]) 2500 x8 Q.τ = 1.25 (%) K p = 1.2: hệ số pha loãng thường từ 1.2-1.15 - Cặn sau lắng xuống đáy bể sau hút hệ thống ống mềm có đường kính d = 100, bễ bố trí ống Khi van ống xả bùn mở, bùn chảy tự vòng 30 phút - Hồ thu xả kiệt đặt đầu bể có đáy bé hình vng có cạnh 0.5 m, đáy lớn ngang 2m, chiều sâu hố h c = 0.5 (m) - Lưu lượng bùn hút : Vc 51.7 Q bùn = = = 0.029 (m3) 30 x60 30 x60 - Vận tốc bùn chảy ống: = υc 4Qbun x0.029 = = 1.85 (m/s) π d 2π x0.12 Kiểm tra chế độ chảy nước Chuẩn số Re: - Vì bể có dạng hình chữ nhật nên: V R Q = Re = (CT 6.15/162 [7]) υ N υ ( B + H ) Q = 0.694 (m3/s): công suất trạm υ = 0.9x10-6 (m3/s): độ nhớt động học B = 10.2 m: chiều rộng bể lắng H = 3.1 m: chiều cao trung bình bể lắng 0.694 = Re = 11754,7 −6 x0.9 x10 x (10.2 + x3.1) Mương dẫn nước sau lắng - Chiều sâu mương tính từ đáy máng nước đến đáy mương: Theo công thức 7.100/285 [7]: q2 0.6942 = H m 1.75 = + = + 0.2 0.7 (m) 0.2 1.75 gA2 x9.81x0.82 q = 0.694 (m3/s): lưu lượng nước chảy vào máng a = 0.8m: chiều rộng mương - Đáy mương có cấu tạo dốc phía cuối máng 0.005 - Độ sâu cuối mương: hC = 0.7 + x10 x0.005 = 0.9 (m) - Vận tốc nước chảy mương: v= m Q 0.694 = = 1.24 (m/s) S m 0.7 x0.8 PHỤ LỤC BỂ LỌC NHANH MỘT LỚP VẬT LIỆU LỌC Kích thước bể - Bể lọc có lớp vật liệu lọc cát - Đường kính hạt cát d = 0.7 (mm), d max = 1.8 (mm) - Chiều cao lớp vật liệu lọc 0.8 (m) - Chọn rửa bể lọc theo chế độ: gió – gió + nước – gió - Diện tích bể lọc: Q (theo cơng thức 4.50/140 [2]) ∑S = Tvbt − 3.6Wt1 − at2 vbt Q = 60000 (m3/nđ): công suất trạm T = 24 (h): thời gian làm việc trạm ngày a = 1: số lần rửa bể lọc ngày chế độ làm việc bình thường t = 6’ = 0.1 (h): thời gian rửa bể lọc t = 0.35 (h): thời gian ngừng để rửa bể lọc W = (l/sm2): cường độ nước rửa lọc (bảng 4.5/128 [2]) V bt = (m/h): tốc độ lọc tính tốn chế độ làm việc bình thường (bảng 4.6/139 [3]) 60000 = ∑ S = 368.8 (m ) 24 x7 − 3.6 x8 x0.1 − 1x0.35 x7 - Chọn số bể lọc bể - Diện tích bể là: F= ∑S = n 368.8 = 46.1 (m2) - Chọn kích thước bể là: 4.5 x 10.5 (m) - Tốc độ tính tốn theo chế độ làm việc tăng cường: N = vtc vtb = 7= (m/s): đảm bảo (theo bảng 4.6/139 [3]) −1 N −1 - Chiều cao bể lọc: H = h s + h vl + h n + h bv + h d + h bt (CT 4.54/141 [3]) h s = 0.4 (m): chiều cao lớp sỏi đỡ h vl = 0.8 (m): chiều dày lớp vật liệu lọc h n = 1.5 (m): chiều cao lớp nước lớp vật liệu lọc h p = 0.5 (m): chiều cao phụ có bể lọc ngừng để sửa chữa h d = (m): chiều cao từ đáy bể đến sàn đỡ lớp vật liệu lọc h bt = 0.1 (m): chiều cao sàn đỡ vật liệu lọc H = 0.4 + 0.8 + 1.5 + 0.5 + + 0.1 = 4,3 (m) Xác định hệ thống phân phối nước lọc - Nước từ bể lắng phân phối vào bể lọc máng có chung kích thước là: Q q m == 2500 = 1250 (m /h) - Chọn chiều rộng máng b m = 0.6 (m) - Nước phân phối tiếp vào phía đầu bể lọc Nước phân phối qua máng 1, máng theo chiều rộng bể Cuối nước phân phối vào máng theo dọc chiều dài bể đưa vào bể lọc qua ống D = 20 (mm), khoảng cách 0.15 (m) Xác định hệ thống phân phối nước rửa lọc - Phân phối nước gió rửa lọc hệ thống chụp lọc đuôi dài gắn sàn đỡ Cường độ nước rửa lọc W = (l/sm2), cường độ gió W gió = 15 (l/sm2) (theo quy phạm W gió = 15 -20 l/sm2) - Lưu lượng nước rửa bể lọc là: Qr = fxW 46.1x8 = 0.369 (m3/s) = 369 (l/s) = 1000 1000 - Dựa vào bảng tra thủy lực chọn ống có D = 400 (mm), v = 2.93 (m/s) Tính tốn chụp lọc - Thiết kế sàn gắn chụp lọc bê tông cốt thép đúc sẵn dạng vng có kích thước 1000 x 1000, dày 100 (mm) - Vậy bể ta đặt 63 đan lọc - Tổn thất qua sàn chụp lọc rửa: Pe v H sàn = 0.6H lớp lọc + dh (CT 7.112/294[6]) − 2.2 Pe dv P e = 20%: độ rỗng lớp cát rửa lọc H lớp lọc = 0.8 (m): tổn thất qua lớp lọc rửa (lấy chiều dày lớp cát lọc) v2 2.932 h = γn =1 = 0.44 (m): áp lực tốc độ (áp lực động) 2g 19.6 - Ở cuối bể hai bên bể, áp lực tốc độ biến thành áp lực tĩnh v = Do độ chênh áp sàn bể dh = 0.44 (m) - Chọn độ phân phối 95 % tức vận tốc nước qua sàn chênh dv = % 0.2 1 H sàn = 0.6 x 0.8 x 0.44 = 4.44 (m) + − 2.2 x0.2 0.05 - Chọn 49 chụp lọc m2, lưu lượng nước qua chụp lọc: q= = 0.102 (l/s) 49 - Chọn chụp lọc có đặc tính thủy lực: q = 0.102 (l/s), H tổn thất = 4.44 (m) Hệ thống dẫn gió rửa lọc - Lưu lượng gió tính tốn : Q gió = 15 x 46.1 Wf = = 0.692 (m3/s) 1000 1000 - Chọn ống dẫn gió có đường kính D = 200 (mm), v = 19.8 (m/s) Tính hệ thống dẫn lọc - Nước rửa lọc thu vào ngăn có chiều rộng b = 0.6 (m), chiều dài ngăn dọc theo chiều dài bể - Hệ thống ống thu nước rửa lọc dùng ống có đường kính D = 400 (mm) (v = 0.79 m/s), ống xả nước lọc đầu chọn D = 200 (mm) Tổn thất áp lực rửa bể lọc nhanh - Tổn thất qua sàn chụp lọc rửa: H sàn = 4.44 (m) - Tổn thất áp lực qua lớp sỏi đỡ: h đ = 0.22 x L s x W L s = 0.4 (m): chiều dày lớp sỏi đỡ W = (l/sm2): cường độ rửa lọc h đ = 0.22 x 0.4 x = 0.7 (m) - Tổn thất áp lực lớp vật liệu lọc: H vl = (a +bW).L.e = (0.76 + 0.017 x 8) x 0.8 x 0.2 = 0.14 (m) Với kích thước hạt d = 0.5 – 1.25 (mm) a = 0.76, b = 0.017 W = (l/sm2): cường độ rửa lọc L = 0.8: chiều dày lớp vật liệu lọc e = 20 %: độ giãn nở tương đối lớp vật liệu lọc - Áp lực để phá vỡ kết cấu ban đầu lớp cát lọc, lấy h bđ = (m) - Vậy tổn thất áp lực nội bể lọc là: h l = 4.44 + 0.7 + 0.14 + = 7.28 (m) Chọn bơm rửa lọc bơm gió rửa lọc - Áp lực cần thiết máy bơm rửa lọc xác định theo công thức: H r = h hh + h ô + h p + h đ + h vl + h bm + h cb h hh : độ cao hình học từ cốt mực nước thấp bể chứa đến mép máng thu nước rửa (m) Chiều sâu mực nước bể chứa: 3.7 (m) Độ chênh mực nước bể lọc bể chứa: 9.1 – 6.3 = 2.8 (m) Chiều cao lớp nước bể lọc: 1.5 (m) Khoảng cách từ lớp vật liệu lọc đến mép tường tràn: 0.45 (m) h hh = 3.7 + 2.8 + 1.5 + 0.45 = 8.45 (m) h tt = tổn thất áp lực đường ống dẫn nước từ trạm bơm nước rửa đến bể lọc tổn thất áp lực cục phận nối ống van khóa, chọn khoảng (m) h t = h p + h đ + h vl + h bm = 7.28 (m) Vậy H r = 8.45 + + 7.28 = 17.73 (m) - Chọn máy bơm rửa lọc có Q r = 605 (m3/h), H r = 18 (m) - Chọn máy bơm gió có Q gió = 1134 m3/h, H g = (m) - Tỉ lệ lượng nước rửa so với lượng nước vào bể lọc: W f t1.60.N 100 (%) P= Q.T0 1000 W = (l/sm2): cường độ rửa lọc f = 46.1 (m2): diện tích bể lọc N = 8: số bể lọc Q = 2500 (m3/h): công suất trạm xử lý T : thời gian công tác bể lần rửa (h) T0 = T - (t + t + t ) n T = 24 (h): thời gian công tác bể lọc ngày n = 2: số lần rửa bể lọc tong ngày t , t , t : thời gian rửa, xả nước lọc đầu thời gian chết bể t = 0.1 (h), t = 0.17 (h), t = 0.35 (h) 24 - ( 0.1 + 0.17 + 0.35 ) = 11.38 (h) x 46.1x6 x60 x8 x100 P= = 11,11 % 2500 x11.38 x1000 T0 = Xác định hệ thống thu nước sau lọc - Thu nước sau lọc qua hệ thống phân phối nước rửa lọc Xử dụng xi phông đồng tâm D = 250 (mm) để kiểm soát bể lọc thu nước sau lọc PHỤ LỤC BỂ CHỨA – TRẠM BƠM CẤP – ĐÀI NƯỚC Bể chứa - Thể tích nước điều hịa: V dh = V max – V = 4693 - (-2402) = 7095 (m3) - Thể tích dự trữ nước chữa cháy: V cc = 3.6 q c n t = 3.6 x 40 x x = 1296 (m3/h) q c = 40 (l/s): lưu lượng nước chữa cháy dành cho đám cháy n = 3: số đám cháy xảy đồng thời t = (h): thời gian chữa cháy - Thể tích bể chứa: V = V dh + V cc = 7095 + 1296 = 8391 (m3) - Chọn chiều sâu bể chứa H = (m), chiều cao bảo vệ H bv = 0.5 (m) - Xây dựng bể chứa có kích thước diện tích 35 x 50 (m) Trạm bơm cấp - Dựa vào biểu đồ bảng thống kê lưu lượng nước theo toàn khu đô thị ta chọn chế độ làm việc trạm bơm cấp II dựa nguyên tắc: + Chế độ làm việc trạm bơm cấp II bám sát chế độ tiêu thụ nước + Khi xác định thể tích điều hoà đài, lưu lượng nước cuối thứ 24 phải lượng nước đầu ngày( có nghĩa lượng nước dao động điều hoà ngày) + Thể tích điều hồ đài nước nhỏ + Nếu có nhiều bơm ghép song song bước nhảy bậc làm việc trạm bơm phải thoả điều kiện hệ số giảm lưu lượng α bơm làm việc đồng thời bơm làm việc song song: α = 0,9 bơm làm việc song song: α = 0,88 - Ta thấy máy bơm vận hành cấp thể tích đài lớn nhiều so với bơm chế độ cấp cấp, có đơn giản Cịn sử dụng bơm vận hành cấp thể tích đài nhỏ chế độ vận hành quản lý phức tạp, đồng thời số lượng bơm tăng diện tích trạm bơm tăng nên không kinh tế Do vậy, ta chọn chế độ bơm cho trạm bơm cấp II cấp để cung cấp nước cho khu đô thị a Cấp 1: Q h = 2,3%Q ngđ + Thời gian làm việc từ 21:00h ÷ 5:00h (trong giờ) + Lượng nước bơm thời gian hoạt động: Q b1 = 2,3% × × Q ngđ = 2,3% × × 1876,7 = 345,31 (m3) b Cấp 2: Q h = 5,1%Q ngđ + Thời gian làm việc từ 5:00h ÷ 21:00h (trong 16giờ) - Chọn bơm có cơng suất 750 (m3/h), hoạt động theo chế độ: bơm hoạt động lúc từ 21h – 5h, bơm hoạt động lúc từ 5h – 21h - Trong trạm nên lắp đặt bơm có cơng suất 750 (m3/h) để dự phòng - Cột áp bơm 20 (m), ống hút có đường kính 600 (mm) Đài nước - Đài nước có nhiệm vụ điều hồ lưu lượng trạm bơm cấp II chế độ tiêu thụ nước đô thị (khi bơm thừa nước lên đài, bơm thi ếu nước từ đài bổ sung xuống) tạo áp để vận chuyển nước mạng lưới đến đối tượng tiêu dùng Dung tích điều hồ đài nước Giờ ngày đêm Lưu lượng nước tiêu thụ theo ngày (%Qngđ) Chế độ bơm trạm bơm cấp II (%Qngđ) Lượng nước vào đài (%Qngđ) Lượng nước đài (%Qngđ) Lượng nước lại đài (%Qngđ) 0-1 1-2 2-3 3-4 4-5 5-6 6-7 7-8 8-9 - 10 10 - 11 11 - 12 12 - 13 13 - 14 14 - 15 15 - 16 16 - 17 17 - 18 18 - 19 19 - 20 20 - 21 21 - 22 22 - 23 23 - 24 TC 2.06 2.06 2.06 2.06 2.76 4.70 5.63 4.97 4.86 4.64 5.46 5.63 5.46 4.23 3.69 4.87 5.40 5.46 5.69 4.27 4.16 3.75 3.22 2.93 2.1 2.1 2.1 2.1 2.1 5.2 5.2 5.2 5.2 5.2 5.2 5.2 5.2 5.2 5.2 5.2 5.2 5.2 5.2 5.2 5.2 2.1 2.1 2.1 100,00 0.04 0.04 0.04 0.04 100,00 0.66 0.5 0.43 0.23 0.34 0.56 0.26 0.43 0.26 0.97 1.51 0.33 0.2 0.26 0.49 0.93 1.04 1.65 1.12 0.83 0.54 0.58 0.62 0.66 0.5 0.07 0.3 0.64 1.2 0.94 0.51 0.25 1.23 2.74 3.07 2.87 2.61 2.12 3.05 4.09 2.44 1.33 0.5 - Dung tích điều hồ: V dh = 4.09% x Q = 4.09 x60000 = 2454 (m3) 100 - Dung tích nước chữa cháy: V cc = 0.6.3.40 = 72 (m3) - Dung tích đài nước: V = V dh + V cc = 2454 + 72 = 2526 (m3) - Chọn đài có chiều dài 10 (m) - Diện tích đài: S= V 2526 = 126 (m) = 20 20 - Đường kính đài nước: D= 4S = π x126 = 12.67 (m) 3.14 - Chiều cao chân đài 10 (m) - Ống dẫn nước vào đài có đường kính: 0.2 (m) PHỤ LỤC HỒ CÔ ĐẶC VÀ SÂN PHƠI BÙN - Lượng cặn khô cần xả ngày: G= Q(Cmax − C ) 60000(268.52 − 10) = = 15511.2 (kg/nđ) 1000 1000 - Lượng bùn cần nén tháng: G = x 30 x 15511.2 = 1861344 (kg) - Diện tích mặt hồ cần thiết: G 1861344 F= = = 15511.2 (m2) a 120 a = 120 (kg/m2): tải trọng bùn nén - Ta chọn bể có tiết diện: 28 x 112 (m) luân phiên làm việc năm - Sau tháng nước hút khỏi hồ, để phơi bùn tháng, nồng độ bùn đạt 25 %, tỉ trọng bùn γ = 1.2 (tấn/m3) - Thể tích bùn khơ hồ: G 1861.334 V= = = 1551.2 (m3) ϒ 1.2 - Chiều cao bùn khô hồ: V 1551.2 hk = = = 0.1 (m) 5LB x112 x 28 - Lượng cặn khô xả ngày G = 15511.2 (kg), nồng độ cặn khoảng 0.4%, tỉ trọng bùn 1.011 (tấn/m3) - Trọng lượng dung dịch xả cặn ngày: G 15511.2 G3 = = = 3877800 (kg) = 3877.8 (tấn) 0.4% 0.4% - Thể tích bùn lỗng ngày: G 3877.8 V= = = 3835.61 (m3) 1.011 ϒ - Chiều cao phần bùn loãng hồ: Vl 3835.61 hl = = = 0.25 (m) x112 x 28 5LB - Chiều cao hữu ích bể: h hi = h l + h k = 0.25 + 0.1 = 0.35 (m) - Chọn chiều sâu hồ h s = 1.5 (m) h s = h đáy + h chứa cặn + h dự trữ = 1.5 (m) h dự trữ = 0.3 (m) h chứa cặn = h s – h đáy - h dự trữ = 1.5 – 0.4 – 0.3 = 0.8 (m) - Hồ có khả chứa cặn vịng năm, năm vét hồ lần TÀI LIỆU THAM KHẢO Hoàng Văn Huệ Mạng lưới cấp nước Nhà xuất xây dựng Lê Thị Dung Máy bơm trạm bơm cấp thoát nước Nhà xuất khoa học kỹ thuật Hà Nội – 2002 Nguyễn Thị Dung Xử lý nước cấp Nhà xuất xây dựng Hà Nội – 2005 Nguyễn Thị Hồng Các bảng tính tốn thủy lực Nhà xuất xây dựng Trần Hiếu Nhuệ & CTV Cấp thoát nước Nhà xuất khoa học kĩ thuật Hà Nội – 1996 Trần Hiếu Nhuệ & CTV Cấp nước vệ sinh nông thôn Nhà xuất khoa học kĩ thuật Hà Nội – 2002 Trịnh Xuân Lai Cấp nước – Tập Nhà xuất khoa học kĩ thuật Hà Nội – 2002 Trịnh Xn Lai Tính tốn thiết kế cơng trình hệ thống cấp nước Nhà xuất khoa học kĩ thuật Hà Nội – 2002 Tiêu chuẩn xây dựng TCXD 33-85