Giải pháp cải tạo, nâng cấp nhà máy nước mặt việt xuân, huyện vĩnh tường, tỉnh vĩnh phúc (tóm tắt)

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ XÂY DỰNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC KIẾN TRÚC HÀ NỘI ĐỖ THẾ DŨNG GIẢI PHÁP CẢI TẠO, NÂNG CẤP NHÀ MÁY NƯỚC MẶT VIỆT XUÂN, HUYỆN VĨNH TƯỜNG, TỈNH VĨNH PHÚC LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT HẠ TẦNG Hà Nội - 2022 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ XÂY DỰNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC KIẾN TRÚC HÀ NỘI ĐỖ THẾ DŨNG KHÓA : 2020-2022 GIẢI PHÁP CẢI TẠO, NÂNG CẤP NHÀ MÁY NƯỚC MẶT VIỆT XUÂN, HUYỆN VĨNH TƯỜNG, TỈNH VĨNH PHÚC LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT HẠ TẦNG Chuyên ngành: Hạ tầng kỹ thuật Mã số: 8.58.02.10 NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: TS Nguyễn Văn Hiển XÁC NHẬN CỦA CHỦ TỊCH HỘI ĐỒNG CHẤM LUẬN VĂN TS Nguyễn Văn Nam Hà Nội – 2022 LỜI CẢM ƠN Tác giả Luận văn xin trân trọng cảm ơn Lãnh đạo trường Đại học Kiến Trúc Hà Nội, lãnh đạo khoa Sau Đại Học, khoa Kĩ Thuật Hạ tầng Môi trường Đô Thị xin gửi lời cảm ơn chân thành tới tập thể giảng viên nhà trường đã truyền dạy cho kiến thức, kinh nghiệm ủng hộ tơi śt q trình học tập, hồn thành Luận văn tớt nghiệp Tác giả xin bày tỏ lời cảm ơn sâu sắc tới Sở Xây dựng tỉnh Vĩnh Phúc, Ban Quản lý dự án sử dụng vớn vay nước ngồi tỉnh Vĩnh Phúc, cơng ty tư vấn, cơng ty cấp nước mà tác giả có điều kiện làm việc, khảo sát thu thập thông tin, số liệu vô quý giá để tác giả hồn thành Luận văn Tác giả xin bày tỏ lỏng biết ơn sâu sắc tới giảng viên hướng dẫn khoa học TS Nguyễn Văn Hiển đã ln tâm huyết, tận tình hướng dẫn tơi hồn thành Luận văn Xin chân thành cảm ơn gia đình, bạn bè đồng nghiệp đã động viên giúp đỡ hoàn thành Luận văn Xin trân trọng cảm ơn! TÁC GIẢ LUẬN VĂN ĐỖ THẾ DŨNG LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan Luận văn “Giải pháp cải tạo, nâng cấp Nhà máy nước mặt Việt Xuân, huyện Vĩnh Tường, tỉnhVĩnh Phúc” Luận văn riêng nghiên cứu Các tài liệu, sớ liệu trích dẫn Luận văn trung thực, có nguồn gớc rõ ràng Kết nêu Luận văn chưa công bố nghiên cứu TÁC GIẢ LUẬN VĂN ĐỖ THẾ DŨNG DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CHỮ VIẾT TẮT Viết tắt Cụm từ viết tắt BXD Bộ xây dựng CĐT Chủ đầu tư NMN Nhà máy nước GĐ Giai đoạn HTKT Hạ tầng kỹ thuật LAMELLA Tấm lắng lớp mỏng AW BLOCK Khối thu nước, cấp khí SCADA Thu thập, điều khiển giám sát số liệu QCXDVN Quy chuẩn xây dựng Việt Nam TCXDVN Tiêu chuẩn xây dựng Việt Nam UV Tia cực tím HDPE High -density polyethylene PVC Polyvinyl chloride G Gradient vận tốc GT Năng lượng tiêu hao HRT Thời gian lưu nước NĐ Nghị định QĐ Quyết định TT Thông tư TTg Thủ tướng UBND Ủy ban nhân dân DANH MỤC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ Số hiệu Tên hình Hình 1.1 Bản đồ hành thành phố Vĩnh n, tỉnh Vĩnh Phúc Hình 1.2 Thành phố Vĩnh Yên, thành phố đô thị loại II Hình 1.3 Khách sạn Dic Stars - Khu thị Nam Vĩnh n Tịa tháp đơi VCI Tower - Khu đô thị Mountain View thành phố Vĩnh n Hình 1.4 Bản đồ vệ tinh vị trí khu vực dự án – Hợp phần cấp nước (CP-2) Hình 1.5 Mặt tổng thể nhà máy nước mặt Việt Xuân Hình 1.6 Cao trình thủy lực trạng nhà máy nước mặt Việt Xuân giai đoạn I Hình 1.7 Dây chuyền công nghệ nhà máy nước Việt Xuân giai đoạn I Hình 1.8 Sơ họa bể tiếp nhận phân phối lưu lượng Hình 1.9 Sơ họa mạch nước bể trộn nhanh Hình 1.10 Sơ họa bể lọc nhanh trọng lực Hình 1.11 Sơ họa sân phơi bùn Hình 2.1 Bản đồ định hướng cấp nước đến năm 2030 Hình 2.2 Quy hoạch Thành phố Vĩnh Yên quy hoạch vùng tỉnh Vĩnh Phúc Hình 2.3 Bể trộn khí Hình 2.4 Bể phản ứng tạo bơng khí Hình 2.5 Bể lắng lớp mỏng với dịng chảy ngang Hình 2.6 Nguyên lý làm việc bể lắng lớp mỏng với dịng chảy ngược chiều Hình 2.7 Bể lọc nhanh trọng lực Hình 2.8 Sản phẩm ống lắng tải trọng cao CPT OL PVC Hình 2.9 Bể lắng có tầng cặn lơ lửng kết hợp lắng Lamen Hình 3.1 Bể lắng ngang trạng Hình 3.2 Bể lắng ngang cải tạo thành bể lắng lamella (1) Hình 3.3 Bể lắng ngang cải tạo thành bể lắng lamella (2) Hình 3.4 Minh họa lắp đặt máng thu lắng lamela Hình 3.5 Dịng chảy bể lắng ngang hữu Hình 3.6 Dịng chảy bể lắng ngang sau cải tạo (lamella) Hình 3.7 Hệ AW block Hình 3.8 Rửa lọc dùng AW block Hình 3.9 Minh họa hiệu làm việc pha (gió-nước) bể lọc Hình 3.10 Mặt bể lọc nhanh trọng lực trạng Hình 3.11 Mặt cắt bể lọc nhanh trọng lực trạng Hình 3.12 Các lớp vật liệu bể lọc trạng Hình 3.13 Các lớp vật liệu bể lọc sau cải tạo Hình 3.14 Mặt dây chuyền công nghệ cải tạo ( cụm bể phản ứng-lắng-lọc) Hình 3.15 Cấu trúc điều khiển hệ thống NMN Việt Xuân DANH MỤC BẢNG, BIỂU Số hiệu Bảng 2.1 Tên bảng, biểu Tổng hợp dự báo dân số theo Quy hoạch liên quan dự báo Quy hoạch tỉnh 2021-2030 tầm nhìn đến năm 2050 Bảng 2.2 Nhu cầu dùng nước Bảng 2.3 Bảng xác định Cd Bảng 2.4 Bảng xác định C Bảng 2.5 Tốc độ lọc chế độ làm việc bình thường tăng cường Bảng 3.1 Đặc tính kỹ thuật lắng lamella Bảng 3.2 Tính tốn kiểm tra kích thước bể lắng lamella sau cải tạo Bảng 3.3 Bảng kích thước đặc trưng khối AW Bảng 3.4 Tính tốn kiểm tra kích thước bể lọc sau cải tạo MỤC LỤC Lời cảm ơn Lời cam đoan Mục lục Danh mục ký hiệu, chữ viết tắt Danh mục hình vẽ, đồ thị Danh mục bảng, biểu MỞ ĐẦU * Lý chọn đề tài * Mục tiêu nghiên cứu: * Đối tượng phạm vi nghiên cứu * Phương pháp nghiên cứu * Ý nghĩa khoa học thực tiễn đề tài * Khái niệm (thuật ngữ) sử dụng luận văn * Cấu trúc luận văn NỘI DUNG CHƯƠNG HIỆN TRẠNG DÂY CHUYỀN CÔNG NGHỆ NHÀ MÁY NƯỚC MẶT VIỆT XUÂN 1.1 Khái quát thành phố Vĩnh Yên .3 1.1.1 Điều kiện tự nhiên thành phố Vĩnh Yên 1.1.2 Điều kiện kinh tế, xã hội thành phố Vĩnh Yên 1.2 Tổng quan dự án cải thiện môi trường đầu tư tỉnh Vĩnh Phúc - Hợp phần cấp nước 1.2.1 Hồ sơ dự án giai đoạn I- hợp phần cấp nước CP2 1.2.2 Hiện trạng dây chuyền công nghệ giai đoạn I 1.3 Đánh giá trạng dây chuyền công nghệ 1.3.1 Đánh giá hiệu xử lý cơng trình -9 1.3.2 Đánh giá giải pháp xây dựng - 18 1.4 Hướng phát triển, nghiên cứu cải tiến 18 1.4.1 Mặt đạt điểm hạn chế dây chuyền công nghệ trạng - 18 1.4.2 Hướng cải tiến giải pháp nâng công suất dự kiến - 19 Chương CƠ SỞ KHOA HỌC NGHIÊN CỨU GIẢI PHÁP CẢI TẠO, NÂNG CẤP DÂY CHUYỀN CÔNG NGHỆ NHÀ MÁY NƯỚC MẶT VIỆT XUÂN 20 2.1 Cơ sở pháp lý nâng công suất nhà máy nước mặt Việt Xuân 20 2.1.1 Quy hoạch tỉnh Vĩnh Phúc thời kỳ 2021-2030 tầm nhìn đến năm 2050 20 2.1.2 Quy hoạch phát triển kinh tế xã hội thành phố Vĩnh Yên giai đoạn 20212025 tầm nhìn 2050 22 2.1.3 Quy hoạch cấp nước thành phố Vĩnh Yên 28 2.1.4 Hệ thống quy chuẩn tiêu chuẩn chuyên ngành cấp thoát nước 28 2.1.5 Định hướng tăng công suất nhà máy - 29 2.2 Cơ sở lý luận cải tạo, nâng cấp dây chuyền công nghệ nhà máy .29 2.2.1 Công nghệ trộn - phản ứng - lắng - 29 2.2.2 Khử trùng thân thiện mơi trường, cấp nước an tồn - 30 2.2.3 Cơ sở tính tốn dây chuyền cơng nghệ xử lý nước 31 2.3 Tính ưu việt việc ứng dụng công nghệ thông tin vào dây chuyền công nghệ 38 2.4 Cơ sở thực tiễn nâng công suất nhà máy nước mặt Việt Xuân 39 2.4.1 Cải tạo, nâng công suất theo công nghệ Mỹ - Nhà máy nước Nam Định 39 2.4.2 Cải tạo, nâng cao chất lượng nước theo công nghệ Nhật Bản - Nhà máy nước Vĩnh Bảo - Hải Phòng - 40 2.4.3 Cải tạo, nâng công suất theo công nghệ Ấn Độ - Nhà máy nước mặt Sông Đuống - Hà Nội - 42 2.4.4 Đánh giá chung học kinh nghiệm nhà máy - 43 Chương GIẢI PHÁP CẢI TẠO, NÂNG CẤP DÂY CHUYỀN CÔNG NGHỆ NHÀ MÁY NƯỚC VIỆT XUÂN 45 3.1 Giải pháp cải tạo bể lắng 45 3.1.1 Giải pháp cải tạo bể lắng ngang bể lắng lớp mỏng (lamella) 45 3.1.2 Cải tạo phương chiều dòng nước bể lắng 51 3.1.3 Tính tốn kích thước bể kiểm tra điều kiện thủy lực - 51 3.2 Giải pháp sử dụng AW block thay cho đan chụp lọc lớp sỏi đỡ bể lọc nhanh trọng lực 53 3.2.1 Đặc tính kỹ thuật AW block - 53 3.2.2 Tính tốn bể lọc nhanh trọng lực có sử dụng AW block - 57 Dung dịch vôi (2%) - Tỷ trọng vôi 1,013 kg/m3 Vôi - Liều lượng tối đa 0,37g/1g phèn (20 mg/l) Dung dịch vôi (2%) - Tỷ trọng vôi 1,013 kg/m3 Dung tích bể chứa trộn (dung tích chứa cho liều lượng tới đa 12 giờ) Đường kính bể trụ tròn chiều cao m (2 bể: làm việc, dự phòng) m³/h 0.13 0.15 mg/l 7.4 7.4 kg/h 10.5 12.5 m³/h 0.517 0.617 m³ 6.21 6.17 m 2.0 2.0 0.40 0.40 máy khuấy (1 làm việc, dự phịng), cơng Đường suất máy: 2,2 Kw kính (m) Tớc độ khuấy (có thể điều chỉnh được) V/phút 70 - 200 70 - 200 bơm màng pitong (1 làm việc, dự phòng) m³/h 0.05 - 0.6 0.05 - 0.6 Lượng vôi tiêu thụ lớn giai đoạn III kg/d 755 693 Lượng vôi chứa kho tháng kg 22,644 20,779 Lượng chứa thực tế kg 25,000 25,000 Dự tính 25kg vơi/bao túi 1,000 1,000 m² 31 31 m² 35 35 Công suất thiết kế m³ 51,000 40,560 Liều lượng Clo (2 - mg/l) mg/l 3 kg/h 6.38 5.07 kg/h 10.00 10.00 m³/kg 0.6 0.6 m³/h 6.0 6.0 Diện tích kho chứa vôi - chiều cao chứa vôi 1, m (800kg/m2) Diện tích kho chứa thực tế 15 15.1 Clo hóa sơ sát trùng Clo hóa sơ Công suất thiết bị Clorinator (1 làm việc, dự phịng) Cơng suất chọn Lượng nước tới thiểu để pha Clo (TCVN332006, mục 6.169) Công suất tối thiểu bơm cấp cho thiết bị Clo (1 dự phòng, làm việc) Công suất chọn (1 làm việc, dự phòng) 15.2 m³/h 6.0 6.0 m³/d 45,000 40,560 mg/l 3 kg/h 5.6 5.1 kg/h 10.0 10.0 m³/kg 0.6 0.6 m³/h 3.4 3.0 m³/h 6.0 6.0 Tổng lượng Clo dùng/giờ kg/h 21 18 Tổng lượng Clo dùng/ngày kg/d 500 426 No 11 Thể tích kho chứa Clo m³ 772 772 Tổng thể tích thực tế m³ 772 772 sớ lần/h 10 10 Cơng suất quạt gió m³/h 7,720 7,720 Chọn quạt gió m³/h 8,000 8,000 m/s 1.20 1.20 1.54 1.54 Sát trùng Phạm vi thiết kế cho giai đoạn I + 50% giai đoạn II Liều lượng Clo tối đa theo TCVN33-2006, mục 6.165 Công suất thiết bị Clorinator (1 làm việc, dự phịng) Cơng suất chọn Lượng nước tối thiểu để pha Clo (TCVN332006, mục 6.169) Công suất tối thiểu bơm cấp cho thiết bị Clo (1 dự phịng, làm việc) Cơng suất chọn (1 làm việc, dự phòng) 15.3 Kho chứa Clo (thiết giai đoạn III) Sớ lượng bình chứa Clo (880 x 2100, chứa 950kg Clo) dùng cho 20 ngày 15.4 Trạm trung hịa Tớc độ trao đổi khơng khí trường hợp khẩn cấp Tớc đổi trao đổi khơng khí tới đa tháp trung hịa Đường kính tính tốn tháp Đường kính chọn m 1.60 1.60 Diện tích mặt cắt tháp m² 2.01 2.01 Tớc độ khơng khí qua tháp m/s 1.11 1.11 Thời gian lưu khơng khí tháp s 3.00 3.00 Chiều cao tháp Cột tháp phải bọc vòng đệm có bề mặt lớn Dung tích vịng đệm m 3.32 3.32 m²/m³ 110 110 m³ 6.67 6.67 Bình trung hòa dung Chất trung hòa NaOH dịch dung dịch NaOH Chọn nồng độ chất trung hòa % 20 20 Tỷ trọng 20% dung dịch NaOH kg/lit 1.22 1.22 Lượng NaOH 20% hấp thụ Clo kg/lit 0.22 0.22 Trọng lượng thùng chứa Clo kg/drum 950 950 lit 4,398 4,398 Lượng dung dịch hao hụt dự phòng % 30 30 Dung tích thùng chứa NaOH cần lit 5,718 5,718 Dung tích thùng chứa chọn m³ 6.00 6.00 Chọn đường kính thùng chứa m 3.00 3.00 Mặt cắt thùng chứa 7.07 7.07 Chiều cao cần thùng chứa 0.85 0.85 Trọng lượng tối thiểu thùng chứa dung dịch trung hịa Bơm tuần hồn dung dịch 16 16.1 Lượng NaOH tới đa để trung hịa Clo kg/sec 1.00 1.00 Lượng NaOH 20% để hấp thụ Clo kg/lit 0.22 0.22 Lưu lượng bơm tuần hồn m³/h 16.67 16.67 Cơng suất bơm chọn m³/h 20.00 20.00 mg/l 2.5 2.5 kg/h 3.5 4.2 m³/h 0.12 0.15 mg/l 10 10 Pha trộn định lượng chất keo tụ Dùng PACI chất keo tụ Liều lượng PACI (theo số liệu nhà máy nước Việt Trì) - trung bình Liều lượng trung bình dung dịch PACI (2,5%) - tỉ trọng PACI 1.160kg/m3 Liều lượng PACI (theo số liệu nhà máy nước Việt Trì) - tới đa Liều lượng tới đa dung dịch PACI (2,5%) tỉ trọng PACI 1.160kg/m3 Dung tích bể chứa trộn (dùng cho 12 với liều lượng max) Đường kính bình trụ chứa cao m (1 làm việc, dự phòng) máy khuấy 2,2 kw (1 làm việc, dự phòng) 14.2 16.9 m³/h 0.49 0.58 m³ 5.86 5.83 m 2 0.4 0.4 Đường kính (m) Hai bơm màng pitong (1 làm việc, dự phòng) m³/h 0.05 - 0.5 0.05 - 0.5 Liều lượng PACI trung bình cho giai đoạn III kg/d 255 234 Kho chứa PACI tháng kg 7,650 7,020 Dự tính 25kg PACI /bao bao 306 281 m² 14 13 m² 20 20 mg/l 5.0 5.0 kg/h 7.1 8.5 m³/h 0.24 0.29 mg/l 10 10 kg/h 14.2 16.9 m³/h 0.5 0.6 m³ 5.86 5.83 m 2 0.4 0.4 Diện tích chứa PACI - bao chất cao 1,5 m (550kg/m2) 16.2 kg/h Dùng phèn làm chất keo tụ Liều lượng phèn (theo số liệu nhà máy nước Việt Trì) - trung bình Liều lượng trung bình dung dịch phèn (2,5%) - tỉ trọng phèn 1.160kg/m3 Liều lượng phèn (theo số liệu nhà máy nước Việt Trì) - tới đa Liều lượng tới đa dung dịch phèn (2,5%) - tỉ trọng phèn 1.160kg/m3 Dung tích bể chứa trộn (dùng cho 12 với liều lượng max) Đường kính bình trụ chứa cao m (1 làm việc, dự phòng) máy khuấy 2,2 kw (1 làm việc, dự phòng) Đường kính(m) Hai bơm màng pitong (1 làm việc, dự phòng) m³/h 0.05 - 0.5 0.05 - 0.5 Liều lượng phèn trung bình cho giai đoạn III kg/d 510 468 Kho chứa phèn tháng kg 15,300 14,040 Dự tính 25kg phèn /bao bao 612 562 m² 28 26 m³/d 60,000 39,000 m² 2,400 1,560 Diện tích chọn m² 2,520 2,520 Độ cao chứa bùn/nước m 1.10 1.10 Lớp thứ nhất: sỏi to cao - mm mm 300 300 Lớp thứ hai: cát thô, cao mm 300 300 Diện tích chứa phèn - bao chất cao 1,5 m (550kg/m2) 17 Sân phơi bùn Lượng nước thành phẩm hàng ngày Diện tích sân phơi bùn >40 m2/1.000 m3/ngày nước thành phẩm Cấp phối vật liệu sân phơi bùn gồm lớp: Các ống thu đục lỗ DN 250 phủ lớp sỏi có cỡ hạt 10 - 12 mm pieces/unit 3 PHỤ LỤC 3-CATALOGUE KHỐI AW BLOCK PHỤ LỤC 4-CATALOGUE TẤM LẮNG LỚP MỎNG ( LAMELLA)