Nghiên cứu thiết kế công trình cấp nước sinh hoạt sử dụng nước sông đuống cấp cho khu dân cư phía tây, huyện thuận thành, tỉnh bắc ninh

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT TRƯỜNG ĐẠI HỌC THỦY LỢI - n u TẠ THANH TÙNG Lu ận vă n th ạc sĩ Kĩ th uậ tN gh iê NGHIÊN CỨU THIẾT KẾ CƠNG TRÌNH CẤP NƯỚC SINH HOẠT SỬ DỤNG NƯỚC SƠNG ĐUỐNG CẤP CHO KHU DÂN CƯ PHÍA TÂY HUYỆN THUẬN THÀNH, TỈNH BẮC NINH LUẬN VĂN THẠC SĨ HÀ NỘI, NĂM 2017 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT TRƯỜNG ĐẠI HỌC THỦY LỢI - n u TẠ THANH TÙNG n th ạc sĩ Kĩ th uậ tN gh iê NGHIÊN CỨU THIẾT KẾ CÔNG TRÌNH CẤP NƯỚC SINH HOẠT SỬ DỤNG NƯỚC SƠNG ĐUỐNG CẤP CHO KHU DÂN CƯ PHÍA TÂY HUYỆN THUẬN THÀNH, TỈNH BẮC NINH Lu ận vă Chuyên ngành: Kỹ thuật môi trường Mã số: 60.52.03.20 NGƯỜI HƯỚNG DẪN: TS Nguyễn Hoài Nam HÀ NỘI, NĂM 2017 LỜI CAM ĐOAN Tên : Tạ Thanh Tùng Mã số học viên :1581520320012 Lớp : 23KTMT11 Chuyên ngành : Kỹ thuật Môi trường Mã số Khóa học : 60520320 : K23 (2015 - 2017) Tôi xin cam đoan luận văn tơi thực hướng dẫn TS Nguyễn Hoài Nam với đề tài nghiên cứu “ Nghiên cứu thiết kế cơng trình cấp nước sinh hoạt sử dụng nước sơng Đuống cấp cho khu dân cư phía Tây, huyện Thuận Thành, tỉnh Bắc Ninh” u Đây đề tài nghiên cứu mới, không trùng lặp với đề tài luận văn trước gh iê n đây, khơng có chép luận văn Nội dung luận văn uậ tN thể theo quy định, nguồn tài liệu, tư liệu nghiên cứu sử dụng Kĩ th luận văn trích dẫn nguồn ạc sĩ Nếu xảy vấn đề với nơi dung luận văn này, tơi xin chịu hồn tồn trách Lu ận vă n th nhiệm theo quy định Hà Nội, Ngày 25 tháng 06 năm 2017 Tác giả luận văn Tạ Thanh Tùng LỜI CẢM ƠN Trong suốt thời gian học tập, thực tập thực luận văn tốt nghiệp nhận nhiều giúp đỡ từ thầy cơ, bạn bè, đồng nghiệp, gia đình Trước tiên tơi xin bày tỏ lịng biết ơn sâu sắc tới TS Nguyễn Hoài Nam, người trực tiếp hướng dẫn, giúp đỡ tơi tận tình, chu đáo suốt trình nghiên cứu thực luận văn Tôi xin chân thành cảm ơn thầy cô giáo trường Đại học Thủy lợi nói chung thầy mơn Kỹ thuật mơi trường nói riêng, tận tình dạy bảo, hướng dẫn, tạo điều kiện giúp đỡ tơi q trình học tập, nghiên cứu trường để hồn thành khóa học Cuối tơi xin cảm ơn tồn thể bạn bè, đồng nghiệp gia đình giúp u đỡ tơi suốt thời gian vừa qua Lu ận vă n th ạc sĩ Kĩ th uậ tN gh iê n Xin chân thành cảm ơn! MỤC LỤC DANH MỤC HÌNH ẢNH DANH MỤC BẢNG BIỂU DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT MỞ ĐẦU CHƯƠNG I: TỔNG QUAN KHU VỰC NGHIÊN CỨU 1.1 Tổng quan huyện Thuận Thành – tỉnh Bắc Ninh 1.1.1 Vị trí địa lý .6 1.1.2 Đặc điểm địa hình 1.1.3 Đặc điểm khí hậu 1.1.4 Đặc điểm dân cư, kinh tế, xã hội 1.1.5 Nhu cầu sử dụng nước khu vực nghiên cứu 11 1.2 Hiện trạng tài nguyên nước khu vực nghiên cứu 13 Lu ận vă n th ạc sĩ Kĩ th uậ tN gh iê n u 1.2.1 Hiện trạng tài nguyên nước mặt .13 1.2.2 Hiện trạng tài nguyên nước ngầm .13 1.3 Tổng quan phương pháp xử lý nước có hàm lượng cặn lơ lửng lớn 14 1.3.1 Xử lý nước phương pháp học 14 1.3.2 Xử lý nước phương pháp hóa học 16 CHƯƠNG II: CƠ SỞ ĐỀ XUẤT CÔNG NGHỆ XỬ LÝ NƯỚC .19 2.1 Tính tốn, xác định quy mơ, công suất 19 2.1.1 Nhu cầu dùng nước sinh hoạt khu dân cư .19 2.1.2 Lưu lượng cho cơng trình khác .19 2.1.3 Công suất cấp nước trạm 20 2.2 Đánh giá chất lượng nước 20 2.2.1 Đánh giá chất lượng nước sinh hoạt khu dân cư 20 2.2.2 Đánh giá chất lượng nước sông Đuống 21 2.3 Lựa chọn vị trí xây dựng hệ thống xử lý 22 2.5 Nghiên cứu thực nghiệm 23 2.5.1 Cơ sở lý thuyết 23 2.5.2 Thực nghiệm 24 2.6 Sơ đồ dây chuyền công nghệ lựa chọn 34 2.6.1 Phân tích lựa chọn sơ đồ công nghệ 34 2.6.2 Mô tả sơ đồ công nghệ 35 CHƯƠNG III THIẾT KẾ TRẠM XỬ LÝ NƯỚC CẤP 38 3.1 Chất lượng nước sau xử lý .38 3.1.1 Chất lượng nước yêu cầu sau xử lý .38 3.1.2 So sánh tiêu .39 3.1.3 Xác định mức độ kiềm hóa 39 3.2 Tính tốn cơng trình dây chuyền cơng nghệ 40 3.2.1 Cơng trình thu 40 3.2.2 Lượng hóa chất cần dùng .47 3.2.3 Bể hòa trộn bể tiêu thụ phèn 47 3.2.4 Bể trộn khí 50 3.2.5 Bể phản ứng khí 52 3.2.6 Bể lắng li tâm .55 3.2.7 Bể lọc nhanh trọng lực .61 3.2.8 Khử trùng .69 3.2.9 Bể chứa nước .70 th ạc sĩ Kĩ th uậ tN gh iê n u 3.2.10 Hồ lắng – sân phơi bùn 71 3.3 Trạm bơm cấp II .72 3.3.1 Ống hút, ống đẩy 72 3.3.2 Bơm cấp nước sinh hoạt 72 3.4 Quy trình vận hành hệ thống 74 CHƯƠNG IV KHÁI TOÁN KINH TẾ 76 4.1 Chi phí xây dựng cơng trình ban đầu .76 4.1.1 Chi phí xây dựng cơng trình thu trạm bơm cấp I 76 4.1.2 Chi phí xây dựng trạm xử lý 76 Lu ận vă n 4.1.3 Chi phí xây dựng trạm bơm cấp II 77 4.1.4 Tổng chi phí xây dựng ban đầu 78 4.2 Suất đầu tư xây dựng dự án 78 4.3 Các chi phí khác .78 4.3.1 Chi phí khấu hao: .78 4.3.2 Chi phí cơng nhân 78 4.3.3 Chi phí điện tiêu thụ: 78 4.3.4 Chi phí hóa chất sử dụng: 79 4.3.5 Tổng chi phí quản lý vận hành hàng năm: 80 4.3.6 Giá thành xử lý 1m3 nước: 80 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ .81 Kết luận 81 Kiến nghị .81 TÀI LIỆU THAM KHẢO .83 DANH MỤC HÌNH ẢNH Hình Bản đồ hành huyện Thuận Thành, tỉnh Bắc Ninh Hình Diễn biến BOD5 sông Đuống 21 Hình Diễn biến Coliform sông Đuống .21 Hình Diễn biến DO sơng Đuống 22 Hình Bản đồ quy hoạch sử dụng đất huyện Thuận Thành – tỉnh Bắc Ninh 23 Hình 6: Lấy mẫu nước sông Đuống 25 Hình Dàn máy khuấy thí nghiệm Jartest 26 Hình Đồ thị thể tương quan hiệu xử lý SS, độ màu thay đổi pH 28 Hình Đồ thị thể tương quan hiệu xử lý độ màu, SS thay đổi hàm lượng phèn nhôm .29 Hình 10 Đồ thị thể tương quan hiệu xử lý SS, độ màu thay đổi Lu ận vă n th ạc sĩ Kĩ th uậ tN gh iê n u pH 30 Hình 11 Đồ thị thể tương quan hiệu xử lý SS, độ màu thay đổi hàm lượng PAC .31 Hình 12 Đồ thị thể tương quan hiệu xử lý SS, độ màu thay đổi pH 32 Hình 13 Đồ thị thể tương quan hiệu xử lý độ màu, SS thay đổi hàm lượng phèn sắt 33 Hình 14 Sơ đồ cơng nghệ xử lý nước sinh hoạt từ nước sơng Đuống 33 Hình 15: Mơ hình kênh dẫn nước từ sơng vào hồ sơ lắng 41 Hình 16 Tấm lắng lamen 56 Hình 17 Sơ đồ tính toán ống lắng 56 Hình 18 Kích thước ống lắng .57 Hình 19 Mơ hình bể lọc q trình rửa lọc .62 Hình 20: Bể chứa khử trùng nước 69 DANH MỤC BẢNG BIỂU Bảng Nhiệt độ khơng khí bình quân tháng, năm trạm Bắc Ninh Bảng Độ ẩm bình quân tháng, năm trạm Bắc Ninh Bảng Lượng bốc bình quân tháng, năm trạm Bắc Ninh Bảng Phân phối lượng mưa trung bình nhiều năm huyện Thuận Thành .8 Bảng Một số tiêu phát triển kinh tế xã hội giai đoạn 2000-2010 Bảng Thống kê cơng trình cấp nước VSMT huyện Thuận Thành[6] 12 Bảng Mực nước trung bình tháng, năm trạm Bến Hồ 13 Bảng Các tiêu phân tích đánh giá chất lượng nước sơng 25 Bảng Kết xác định pH tối ưu 27 Bảng 10 Kết xác định liều lượng phèn tối ưu 28 Bảng 11 Kết xác định pH tối ưu 30 u Bảng 12 Kết xác định liều lượng PAC tối ưu 30 Bảng 13 Kết xác định pH tối ưu 32 Bảng 14 Kết xác định liều lượng phèn sắt tối ưu 32 Lu ận vă n th ạc sĩ Kĩ th uậ tN gh iê n Bảng 15 Giới hạn tiêu chất lượng[3] 38 Bảng 16 So sánh tiêu nước đầu vào đầu 39 Bảng 17 Thông số máy bơm .46 Bảng 18 Các thơng số thiết kế bể hịa trộn phèn 47 Bảng 19 Các thông số thiết kế bể tiêu thụ phèn 49 Bảng 20 Các thông số thiết kế bể trộn đứng 51 Bảng 21 Các thông số thiết kế bể phản ứng khí 55 Bảng 22 Các thông số thiết kế bể lắng lamen 61 Bảng 23 Các thông số thiết kế bể lọc .69 Bảng 24 Các thông số thiết kế bể chứa nước .71 Bảng 25 Các thông số thiết kế sân phơi bùn 72 Bảng 26 Thông số máy bơm .74 Bảng 27 Bảng tính giá thành mua sắm trang thiết bị cơng trình thu nước trạm bơm cấp I 76 Bảng 28 Bảng tính giá thành mua sắm trang thiết bị cơng trình trạm xử lý nước 77 Bảng 29 Bảng giá thành trang thiết bị trạm bơm câp II .77 Bảng 30 Chi phí điện trạm bơm 79 Bảng 31 Chi phí hóa chất sử dụng 80 Bảng 32: Tổng hợp hạng mục cơng trình hệ thống xử lý nước cấp từ nước sông Đuống 81 DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT BOD: Biochemical oxygen Demand - Nhu cầu oxy sinh hoá BVTV: Bảo vệ thực vật BYT: Bộ Y tế COD: Chemical Oxygen Demand - Nhu cầu oxy hóa học DO: Lượng oxy hồ tan nước GDP: Gross Domestic Product – Tổng sản phẩm quốc nội HVS: Hợp vệ sinh QCVN: Quy chuẩn Việt Nam RO: Reverse Osmosis – Thẩm thấu ngược Lu ận vă n th ạc sĩ Kĩ th uậ tN gh iê n SS: Suspended Solids - Chất rắn lơ lửng STT: Số thứ tự TCVN: Tiêu chuẩn Việt Nam TCXDVN: Tiêu chuẩn xây dựng Việt Nam THCS: Trung học sở TSS: Total Suspended Solids - Tổng chất rắn lơ lửng VSMT: Vệ sinh môi trường XDCB: Xây dựng u MNCN: Mực nước cao MNTN: Mực nước thấp MỞ ĐẦU Thuận Thành huyện nằm phía Nam tỉnh Bắc Ninh ven dịng sông Đuống (sông Thiên Đức xưa) Thuận Thành nằm cách trung tâm thành phố Bắc Ninh khoảng 10 km, cách trung tâm thủ đô Hà Nội 25 km phía tây nam Phía bắc giáp với huyện Quế Võ huyện Tiên Du ngăn cách sông Đuống, phía đơng Thuận Thành giáp với huyện Gia Bình huyện Lương Tài, phía nam Thuận Thành giáp với tỉnh Hải Dương Với dân số huyện 144.536 người (2009) người dân vùng chủ yếu sử dụng nguồn nước ngầm nước mưa cho sinh hoạt hàng ngày Huyện có nhà máy cấp nước sinh hoạt thị trấn Hồ công suất ~1000m3/ngày.đêm đủ để cung cấp cho dân cư thị trấn Trong năm gần diễn biến thời tiết phức tạp, lũ bão gia tăng mùa mưa hạn hán kéo dài mùa khơ Đồng thời, tình hình phát triển kinh tế xã hội huyện có biến động mạnh u như: q trình thị hố mạnh, dân số tăng nhanh, nhiều khu cơng nghiệp xây dựng gây ảnh hưởng đến chất lượng nguồn nước ngầm nước mưa Cùng với đó, gh iê n việc phát triển nghề thủ công lượng rác thải sinh hoạt phát sinh ngày nhiều khiến cho nguồn nước sinh hoạt người dân nơi có dấu hiệu nhiễm Mặt Lu ận vă n th ạc sĩ Kĩ th uậ tN khác với nguồn nước mặt tương đối dồi hệ thống sơng ngịi dày đặc địa bàn huyện có sơng Đuống chảy qua với chất lượng nước tương đối đảm bảo Qua đánh giá Trung tâm Tài nguyên nước & Môi trường – Viện Khoa học Thủy lợi, nước sơng Đuống có hàm lượng chất lơ lửng cao, dao động khoảng từ 25,3375,7mg/l Mùa mưa nước sông chứa nhiều phù sa nên tổng lượng chất rắn lơ lửng thường cao mùa khơ Với tình hình cấp bách nhu cầu sử dụng nước người dân huyện đặc điểm nước sông Đuống, em xin đề xuất đề tài:“Nghiên cứu thiết kế cơng trình cấp nước sinh hoạt sử dụng nước sơng Đuống cấp cho khu dân cư phía Tây huyện Thuận Thành, tỉnh Bắc Ninh” Khi hệ thống cấp nước đưa vào sử dụng, không đáp ứng nhu cầu mong muốn người dân khu vực mà cịn góp phần giảm thiểu bệnh liên quan đến nước vệ sinh môi trường, cải thiện sức khỏe cộng đồng, điều kiện sống người dân, tạo môi trường xanh, sạch, đẹp, mặt nông thôn ngày khởi sắc Mục tiêu nghiên cứu đề tài Tính tốn thiết kế hệ thống xử lý nước sơng Đuống có hàm lượng cặn lơ lửng lớn để cấp nước sinh hoạt cho khu dân cư phía Tây huyện Thuận Thành, tỉnh Bắc Ninh, đạt yêu cầu theo quy chuẩn QCVN 01:2009/BYT Q- Lưu lượng bơm, Q = 0,555m3/s H- áp lực bơm, Hbơm= 14m γ- Khối lượng riêng nước, γ=1000 kg/m3 η-hiệu suất bơm, lấy η=80% - Chọn hai bơm, làm việc, dự phịng Bảng 23 Các thơng số thiết kế bể lọc Thông số Số lượng Đơn vị Vật liệu 04 bể Bê tông cốt thép Chiều rộng bể B 3,05 m - Chiều dài bể L 3,05 m - Chiều cao bể HXD 4,3 m - Ống dẫn nước từ bể lắng sang 250 mm Thép Ống dẫn gió 110 mm - Số máng thu nước rửa lọc 01 máng - Chiều rộng máng Bm 260 mm - Chiều dài máng Lm 419 mm - gh iê n u Bể lọc N Lu ận vă n th ạc sĩ Kĩ th uậ tN 3.2.8 Khử trùng Hình 20: Bể chứa khử trùng nước Sử dụng Clo dạng lỏng để khử trùng nước Clo nén với áp suất cao hóa lỏng chứa bình thép Tại trạm xử lý phải đặt thiết bị chuyên dụng để đưa Clo vào nước (Cloratơ) Lượng clo đưa vào để khử trùng, Lclo = mg/l [10] 69 + Liều lượng clo dùng giờ: ℎ 𝑄𝑐𝑙𝑜 = 𝑄×𝐿𝑐𝑙𝑜 1000×24 = 4100 × = 0,342 (kg/h) 1000×24 + Lượng clo dùng ngày : Qngclo = Qhclo× 24 = 0,342× 24 = 8,2 (kg/ngày) + Lượng clo dùng tháng: Qngclo = Qngclo× 30 = 8,2× 30 = 246(kg/tháng) - Lượng nước tính tốn cho Cloratơ làm việc lấy 0,6 m3/kg Clo[4] ⇒ Lưu lượng nước cấp cho trạm clo : ℎ Qclo = 0,6 × 𝑄𝑐𝑙𝑜 = 0,6 × 0,342= 0,21 (m3/h) Clo châm vào đường ống vào bể chứa nước 3.2.9 Bể chứa nước Lưu lượng nước điều hoà bể xác định : Chọn sơ bể chứa có dung tích từ 10% cơng suất trạm xử lý n u 10 × 4100 = 410(m3 ) 100 iê Wbdh = 10% × Qtt = ạc sĩ Kĩ th uậ tN gh Lượng nước dùng cho thân nhà máy Nước dùng riêng cho thân nhà máy chọn 8%[10] Ta có: Wbtmn = 8% x Qtt = 0,08 x 4100 = 328 (m3/ngd) Vậy dung tích bể chứa xác định : n th W = Wbdh + Wbtmn = 410 + 328 = 738 (m ) B ận vă Chọn bể dạng hình chữ nhật có : L x B x H= 20 x 7,4 x = 740 (m3) Lu Chiều cao toàn phần bể H = + 0,4 = 5,4 m Với 0.4 m chiều cao dự trữ bể - Ta xây dựng bể chứa nước có mặt hình chữ nhật Trong bể ngăn thành nhiều ngăn hướng dòng để tạo lưu thơng nước có bể khơng có góc chết tạo điều kiện cho chất khử trùng Clo tiếp xúc với 30 phút - Ta dự tính xây dựng bể chứa bê tơng cốt thép để tạo khả chịu lực tốt Đáy bể chôn sâu mặt đất - Đáy bể chứa thiết kế dốc phía hố thu nơi đặt ống hút máy bơm để tận dụng dung tích tối đa bể chứa - Bể chứa trang bị : Ống dẫn nước đặt cao mực nước thiết kế bể có mở rộng hướng phía 70 Ống hút máy bơm đặt phía hố thu, miệng hút có dạng hình cơn, hướng xuống để máy bơm khơng phải mồi, phải mồi nước cho máy bơm phải lắp crêpin có kết cấu đỡ chắn Ống tràn : nối với xiphông để đảm bảo vệ sinh cho nước Miệng ống tràn hình hướng lên cao mực nước thiết kế bể 50÷100mm Đường kính ống tràn đường kính ống dẫn nước vào Phía ống tràn nối vào mạng lưới nước Ống xả cặn :dùng để xả nước cặn thau rửa bể, ống xả cặn đặt sát đáy bể đổ vào mạng lưới nước Đường kính ống xả cặn d=100÷200mm tuỳ thuộc theo dung tích bể Ống thông hơi: dùng để thông cho bể Số lượng ống thơng tuỳ thuộc vào dung tích bể Sơ ta chọn ống Ống thông phải đặt cao lớp đất 01 bể Bê tông cốt thép Chiều rộng bể B 7,4 m - Chiều dài bể L 20 m - Chiều cao bể HXD 5,0 m - Lu Bể chứa N ận vă n th ạc sĩ Kĩ th uậ tN gh iê n u bề mặt bể ≥0.7m có mũ che để nước mưa trùng khơng vào bể - Lớp đất phủ: Thường có chiều dày 0.5m đắp nắp bể thường có lớp cỏ bao phủ Lớp đất phủ có nhiệm vụ chống đẩy bể mực nước ngầm dâng cao ổn định nhiệt độ bể Ta chống thấm cho nắp bể có hệ thống nước cho nắp - Ta cần lưu ý đến điều kiện địa chất nơi xây dựng bể tính tốn kết cấu bể hợp lý để tránh tượng lún ,và rạn nứt q trình sử dụng bể có khối tích tải trọng lớn Bảng 24 Các thơng số thiết kế bể chứa nước Thông số Số lượng Đơn vị Vật liệu 3.2.10 Sân phơi bùn a Lượng bùn tích lại bể lọc sau ngày G2 = 𝑄 × (𝐶1 −𝐶2 ) 1000 Trong đó: - G2: trọng lượng cặn khơ tích lại bể lắng sau ngày (kg) - Q: lượng nước xử lý = 4100 m3/ngđ - C2: hàm lượng cặn nước khỏi bể lọc, lấy = (g/m3) [10] - C1: hàm lượng cặn nước vào bể lọc, lấy lượng Cmax = 61,5 g/m3 G2 = 4100 × (61,5−3) 1000 71 = 239,85(kg) Vậy lượng cặn khơ trung bình xả ngày là: G = 239,85 (kg) Tính sân phơi bùn có khả giữ bùn vòng tháng Lượng bùn tạo thành tháng là: Gnén = 239,85 x 30 = 7195,5(kg) = 7,1955 (tấn) Trong thực tế cặn tạo thành đưa sân phơi nằm hỗn hợp với nước có độ ẩm 95% nên tổng bùn lỗng xả là: Gloãng = G/5% = 143,91 (tấn/tháng) Lấy tỉ trọng bùn độ ẩm 95% 1,02 (t/m3), thể tích bùn lỗng xả ngày là: V= 𝐺𝑙𝑜ã𝑛𝑔 𝛾𝑙𝑜ã𝑛𝑔 = 141,09 (m3) u Chọn chiều cao sân phơi bùn Hb = m => Diện tích: S = V/H = 70,54 (m2) Chia làm ơ, Diện tích 35,27 m2 Kĩ th uậ tN gh iê n Chiều cao bảo vệ: Hbv = 0,4m => H = + 0,4 = 2,4 m Kích thước sân phơi bùn: L x B = 5m x 7m Bảng 25 Các thông số thiết kế sân phơi bùn Thông số Số lượng Đơn vị ạc sĩ Sân phơi bùn th Chiều rộng B ận vă n Chiều dài L Lu Chiều cao HXD Vật liệu 02 Sân Bê tông 5,0 m - 7,0 m - 2,4 m - 3.3.Trạm bơm cấp II Ta phải xây dựng trạm bơm cấp II để cung cấp toàn lượng nước vào mạng lưới cấp nước 3.3.1.Ống hút, ống đẩy a Đối với ống hút: Thiết kế ống hút thép, chiều dài ống 20m, đường kính Dh = 200 b Đối vói ống đẩy: Thiết kế ống đẩy thép, chiều dài ống 1000m chạy dọc đường nội khu thị, đường kính Dđ = 150 3.3.2 Bơm cấp nước sinh hoạt Lưu lượng nước cấp vào mạng lưới dùng nước lớn ngày: Q1 = 6,77%Qm = 0,0677 × 4100 Q1 = 277,57 (m3/h) = 77,103 (l/s) 72 Xác định cột áp máy bơm sinh hoạt: Chiều cao cột áp bơm tính sau: HB = ZB + Hhh + Hh + Hđ + Hdt + Hyc (m) Trong đó: + ZB: cốt mặt đất nơi xây dựng trạm bơm, ZB = 4,9 (m) + Hyc: áp lực yêu cầu cung cấp vào mạng lưới điểm đầu tuyến Hyc = 23,46 m + Hhh: chiều cao hút hình học tính từ mực nước thấp bể chứa đến độ cao mặt đất trạm bơm cấp II Hhh = Zđ – MNTNBC = 2,40 –(-0.50) = 2,90 (m) + Hdt: áp lực dự trữ láy Hdt = 0,5 (m) + Hh, Hđ: tổn thất áp lực đường ống hút đẩy trạm bơm Trên ống hút: vh2 2× g (m) u ∑ hh = i × lh + ∑ ξ × n Trong đó: ạc sĩ Kĩ th uậ tN gh iê lh: chiều dài ống hút sơ lấy lh = 20 (m) vh: Vận tốc nước ống hút Với lưu lượng phát vào mạng lưới dùng nước cao 77,103 l/s lưu lượng qua đoạn ống là: vă n th Q1ông Q1 ống == 77,103 = 38,552(l / s ) Lu ận Theo thiết kế ta dùng ống hút đường kính D200 Khi ta có 1000i = 6,67; vh = 0,89 (m/s) ∑ ξ tổng hệ số cục qua thiết bị mở ξ = 0,1 khóa ξ = 2×1 = phễu thu ξ = 0,5 tê, ξ = 1,5 cút 900 ξ= × 0,5 = 6, 67 × 20 0,892 = hh + (0,1 + + 0,5 + 1,5 + 0,5) × = 0, 2(m) 1000 × 9,81 Trên ống đẩy: vd2 ∑ hđ = i × lđ + Σξ × 2× g (m) Trong đó: 73 lđ: chiều dài ống đẩy dẫn nước từ trạm bơm cấp II đến điểm đầu tuyến mạng lưới cấp nước, lđ = 1000m chạy dọc đường nội khu đô thị Vđ: vận tốc nước ống đẩy Lưu lượng qua ống đẩy 38,552 l/s từ trạm bơm cấp II điểm đầu mạng lưới cấp nước đường kính ống D150 Khi ta có 1000i = 28,5; vđ = 1,56(m/s) ∑ ξ tổng hệ số cục qua thiết bị lắp đặt ống đẩy mở ξ = 0,25 khóa ξ = 2×1 = van chiều ξ = 1,7 cút 900 ξ= × 0,5 = 28,5 × 1000 1,562 = ⇒ hđ + (1 + + 0, 25 + 1, 7) ×= 4,15(m) 1000 × 9,81 Lu ận vă n th ạc sĩ Kĩ th uậ tN gh iê n u Vậy ta có: Hh + Hđ = 0,2 + 4,15 = 4,35 (m) Như ta có: HB = 4,9 + 2,90 + 4,35 + 0,5 + 23,46 = 36,11 (m) Chọn bơm: Ta chọn bơm có: Qb = 47,45 (l/s) = 0,0475 m3/s Hb = 36,11(m) Với thông số ta chọn bơm ly tâm dạng xoáy NTP HVS3150-130 20 (40 HP) Bảng 26 Thông số máy bơm NTP HVS3150-130 20 (40 HP) Model Cơng suất Đường kính Hút-Đẩy Điện áp Lưu lượng tiêu chuẩn Cột áp tiêu chuẩn Bảo hành Hãng sản xuất Xuất xứ 30 Kw / 40 HP 100-80 phase/ 380V 4950 lít/phút ( 297 m3/giờ ) 40m 12 tháng hãng NTP Đài Loan Ta lắp bơm trạm bơm có bơm làm việc bơm dự trữ 3.4 Quy trình vận hành hệ thống Nước thu cơng trình thu, qua họng thu, dẫn vào âu thu ống dẫn nước tự chảy Tại nước bơm vào ống dẫn nước thô bơm khu xử lý máy bơm chìm 74 Nước thô cụm bể lắng – lọc Nước vào bể trộn trộn phèn với liều lượng tính tốn pha trộn cách nhanh chóng hiệu nhờ vào thiết kế dòng chảy rối Sau hỗn hợp nước thơ phèn nhơm phân phối vào bể lắng kết hợp với ngăn phản ứng Nước theo ống đầu ống dạng thu theo chế tự chảy Dịng nước từ ngăn phản ứng dần xuống cuối ngăn vào vùng lắng Tại xảy trình kết nhờ lực tác động đến hạt gọi lực vanderWaal Khi hạt kết hợp nhau, chúng trở thành kết tủa lắng khỏi nước Bông cặn lắng xuống tạo thành bùn xả định kỳ sang bể bùn Hiệu trình lắng làm giảm độ đục xuống Nước sau lắng lên qua máng cưa chảy vào máng góp chuyển sang bể lọc Quá trình xử lý nước cụm lắng lọc trình làm nước, khâu quan trọng trạm xử lý nước cấp, toàn trình hoạt động theo Lu ận vă n th ạc sĩ Kĩ th uậ tN gh iê n u nguyên lý tự chảy, điều khiển hoạt động trình hệ thống van điều khiển trình hoạt động cần điều chình van để khống chế tốc độ lọc, tốc độ lắng cho phù hợp Nước sau bể lọc chảy sang bể chứa, ống dẫn Clo định lượng bơm trực tiếp vào dòng nước tạo xáo trộn đều, q trình Clo hóa nhằm khử trùng tiêu diệt vi sinh vật chỗ tạo lượng Clo dư để khử trùng trì mạng ống vừa có tác dụng diệt khuẩn tĩnh chống lại hồi sinh vi sinh vật đồng thời diệt vi khuẩn xâm nhập thời điểm nước hệ thống ống dẫn.Cuối Trạm bơm cấp 2, nước từ bể chứa bơm mạng cấp 75 CHƯƠNG IV KHÁI TOÁN KINH TẾ 4.1 Chi phí xây dựng cơng trình ban đầu - Chi phí xây dựng cơng trình trạm bơm cấp I - Chi phí xây dựng trạm xử lý (bao gồm bể chứa) - Chi phí xây dựng trạm bơm cấp II - Chi phí xây dựng cơng trình phụ trợ khác 4.1.1 Chi phí xây dựng cơng trình thu trạm bơm cấp I Để cung cấp nước cho trạm xử lý nước, ta phải xây dựng trạm bơm cấp I Bảng chi phí thiết bị trạm bơm cấp I sau (bao gồm bao gồn hệ thống ống dẫn nước từ trạm bơm cấp I đến trạm xử lý nước): Bảng 27 Bảng tính giá thành mua sắm trang thiết bị cơng trình thu nước trạm bơm cấp I Loại thiết bị Số lượng Đơn giá Thành tiền (tr.đ) 55 m Ống thép D200 3000 m u Ống thép D250 98.460.000 đ/cái 02 196,92 iê n Bơm Ebara MD 65 – 160/11 Công suất: 11 kW /15 Hp 43,175 0,628 tr.đ/m 1884 02 18,82 tr.đ/cái 37,64 Van D200 15,45 tr.đ/cái 154,5 Kĩ Van D250 sĩ th uậ tN gh 0,785 tr.đ/m ạc 10 n th Các thiết bị phụ trợ khác 10% Tổng giá thành 2562,105 Lu ận vă Tổng 241,87 - Giá thành mua sắm trang thiết bị GTB = 2562,105 (tr.đ) chiếm 60% tổng giá thành xây dựng - Giá thành xây dựng cơng trình trạm bơm cấp I 40% tổng giá trị xây dựng trạm bơm cấp I 40G 60 TB = = GXDCT 2562,105 × 40 = 1708, 07(tr.đ ) 60 - Tổng giá thành xây dựng cơng trình thu trạm bơm cấp I trạm xử lý nước: GCTT-TB1 = GTB + GXDCT GCTT-TB1 = 2562,105 + 1708, 07 = 4270,175 (tr.đ) 4.1.2 Chi phí xây dựng trạm xử lý Để phục vụ nhu cầu dùng nước khu vực, ta xây dựng trạm xử lý nước với quy mô công suất giai đoạn 4100 m3/ngày đêm Chi phí đầu tư cho trạm xử lý sau: 76 Bảng 28 Bảng tính giá thành mua sắm trang thiết bị cơng trình trạm xử lý nước Tên cơng trình Thể tích (m3) Đơn giá (tr.đ/m3) Thành tiền (tr.đ) Bể trộn khí 5,7 4,5 25,65 Bể phản ứng khí 85,42 4,5 384,39 Bể lắng lamen 104,21 4,5 468.945 Bể lọc nhanh 158,154 3,0 474,462 840,32 Tổng 3,5 2941,12 4294.567 Bể nước Chi phí xây dựng cơng trình khác lấy 30% tổng giá thành xây dựng cơng trình Tổng giá thành xây dựng trạm xử lý là: G = 4294.567 × 1,3 = 5582,937(tr.đ) n u 4.1.3 Chi phí xây dựng trạm bơm cấp II Chi phí mua sắm trang thiết bị Ta có bảng chi phí mua sắm trang thiết bị trạm bơm cấp II sau (kể đường ống dẫn nước từ trạm xử lý đến điểm đầu mạng lưới cấp nước): gh iê Bảng 29 Bảng giá thành trang thiết bị trạm bơm câp II Loại thiết bị Số lượng Đơn giá Thành tiền (tr.đ) Bơm Ebara NTP HVS3150130 20 (40 HP) 03 131,72 tr.đ/cái 395,16 Ống hút D200 2×20 m 0,628 tr.đ/m 25,12 Ống đẩy D150 2×1000 m 0,525 tr.đ/m 1050 Van D200 11 15,45 tr.đ/cái 169,95 Van D150 12,85 tr.đ/cái 25,7 Van chiều D 17,57 tr.đ/cái 35,14 Các thiết bị phụ trợ Lu ận vă n th ạc sĩ Kĩ th uậ tN STT 20% Tổng giá thành Tổng 179,821 1880,89 Tổng chi phí mua sắm thiết bị trạm bơm cấp II là: GTBIITB = 1880,89 (tr.đ) Chi phí thiết bị 60% tổng chi phí xây dựng trạm bơm cấp II Chi phí cho phần xây dựng 40G 60 XD TB GTBCII= = 1880,89 × 40 = 1253,93(tr.đ ) 60 Tổng chi phí xây dựng trạm bơm cấp II GTBCII = 1880,89 + 1253,93 = 3134,82 (tr.đ) 77 4.1.4 Tổng chi phí xây dựng ban đầu GXD = GCTT-TBI + GTXL + GTBII GXD = 4270,175 + 5582,937 + 3134,82 GXD = 12987.932(tr.đ) 4.2 Suất đầu tư xây dựng dự án 𝑆 = Tổng vốn đầu tư = Công suất thiết kế 12987932000 = 3167788 đ/𝑚3 /𝑛𝑔à𝑦 4100 Hồn vốn cơng trình vịng 10 năm, giá thành xây dựng cho m3 nước là: = S 10 XD S XD 2,17 × 106 = = 867,9 (đồng/ m ) 365 × 10 365 × 10 iê n u 4.3 Các chi phí khác 4.3.1 Chi phí khấu hao: (chọn thời gian khấu hao 20 năm) Skh = 12987932000/20 = 649396600(đ) vă n th ạc sĩ Kĩ th uậ tN gh 4.3.2 Chi phí cơng nhân Chi phí cơng nhân tính với mức lương bình qn 5000000 đồng/người.tháng 20% bảo hiểm xã hội Nhân viên quản lý hệ thống bao gồm: Trạm bơm cấp I :3 Trạm xử lý :3 Lu ận Mạng lưới đường ống :5 Bộ phận quản lý hành : Tổng cộng có : 14 người Chi phí cơng nhân = 5000000 ×14 × 12 = 840(triệu) 4.3.3 Chi phí điện tiêu thụ: Chi phí điện Chi phí điện cho sản xuất năm xác định theo cơng thức tổng qt sau: = GD Q × H ×T × 365 × g D 102 × 3, ×ηb ×η dc (đ) Trong đó: Q: Lưu lượng trạm bơm (m3/h) H: Cột áp máy bơm (m) T: Thời gian công tác máy bơm ngày (h) 78 ηb: Hiệu suất máy bơm(%) gĐ: Đơn giá điện cho sản xuất gĐ = 2000(đ/KW) Chi phí sản xuất điện tính cho trạm bơm cấp I cấp II nhà máy Tính cho cơng trình trạng cơng trình xây dựng giai đoạn I Bảng 30 Chi phí điện trạm bơm STT Trạm bơm Q H T ηβ ηδχ (m3/ngđ) (m) (ngđ) % % gd Thành tiền (đ/KW) (Tr.đồng) Cấp I 4100 36,466 0,85 0,90 2000 388,53 Cấp II 4100 36,11 0,85 0,90 2000 384,74 + Chi phí điện bơm nước rửa lọc cho nhà máy nước th uậ tN gh iê n u Cơng suất bơm tính: N = 18,14 kW => Giá điện: 95,22 x (6/60) x x 365 x 2000 = 13,9 (triệu đồng) + Chi phí điện cho máy khuấy bể trộn Cơng suất tính : P = 0,86 kW Tiền điện: GĐ = 33,61 x 24 x 365 x 2000 = 588,85 (triệu đồng) Tổng chi phí điện cho sản xuất: GĐSX = GTBI+ GTBII+ GĐTR+ GĐ Lu ận vă n th ạc sĩ Kĩ GĐSX = 388,53 + 384,74 + 13,9 + 588,85= 1376 (triệu đồng) + Các chi phí khác gồm: - Chi phí điện cho thắp sáng - Chi phí điện cho bơm hút bùn - Chi phí điện cho bơm mồi - Chi phí điện cho bơm nước rị rỉ - Chi phí điện cho định lượng vơi, phèn - Chi phí bơm cấp nước cho clorator - Chi phí điện cho bơm cấp gió rửa lọc - Chi phí điện cho bơm nước hố móng Các chi phí lấy 10% chi phí cho thiết bị GK = 10%×GĐSX = 0,1×1376 = 137,6 (tr.đồng) => Tổng chi phí điện GĐ = GĐSX + GK = 1376+ 137,6= 1513,6 (triệu.đồng) 4.3.4 Chi phí hóa chất sử dụng: Liều lượng phèn sử dụng: 25 mg/l Liều lượng Clo sử dụng: mg/l 79 Bảng 31 Chi phí hóa chất sử dụng Lượng tiêu STT Tên cơng trình Đơn vị: triệu đồng Đơn giá (đ) Thành tiền trđ/1năm thụ/năm (kg) Lượng phèn tiêu thụ 36900 7,500 276,75 Lượng clo tiêu thụ 2952 11,000 32.472 Tổng cộng 309,222 SQL 3312, 222 = = ×106 2213,3 (đồng/ m ) 365 × 3000 365 × 4100 n Q = iê GQL gh S1QL = u 4.3.5 Tổng chi phí quản lý vận hành hàng năm: Sql = 649,4 + 840 + 1513,6 + 309,222= 3312,222 (triệu) Giá thành quản lý 1m3 nước th uậ tN 4.3.6 Giá thành xử lý 1m3 nước: + Giá thành sản xuất 1m3 nước: Lu ận vă n th ạc sĩ Kĩ S = SXD1 + S1QL = 867,9 +2213,3 = 3081,2 (đồng/ m3) + Giá bán 1m3 nước có tính thuế phí nước: Sb = S x( + L + T + Pt) = 3081,2×(1+0,03+0,05+0,05) = 3481,76(đ/m3) ~ 3482 (đ/m3) Trong đó: L: lãi định mức nhà máy L= 3% T: thuế VAT kinh doanh nước T = 5% Pt : Phí thoát nước (5%) Vậy giá thành 1m3 nước Sn= 3482 (đồng/m3) 80 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ Kết luận Qua thời gian thực luận văn, rút số kết luận sau: - Đã thu thập, khảo sát số liệu thành phần tính chất đặc trưng nguồn nước sơng Đuống với hàm lượng cặn lơ lửng 56 mg/l độ màu 278 - Từ thông số nguồn nước sông Đuống tiến hành công tác thực nghiệm để lựa chọn phèn nhôm phèn phù hợp với hệ thống với hàm lượng 25mg/l đưa sơ đồ công nghệ xử lý phù hợp; - Đã tiến hành tính tốn thiết kế chi tiết cơng trình đơn vị phát triển vẽ chi tiết cho toàn hệ thống xử lý với thơng số hạng mục cơng trình sau: u Bảng 32: Tổng hợp hạng mục công trình hệ thống xử lý nước cấp từ nước sông Đuống Hạng mục công Số lượng Số ngăn Chiều Chiều Chiều STT trình bể dài (m) rộng (m) cao (m) Hồ sơ lắng 2 Bể hòa trộn phèn Bể tiêu thụ phèn Bể trộn khí Bể phản ứng khí Bể lắng lamen Bể lọc nhanh 3,0 0,8 1,0 0,8 1,0 0,8 1,5 1,5 1,5 2,5 4,6 2,5 2,5 8,5 2,0 6,13 3,05 3,05 4,3 Bể chứa nước 1 20 7,4 5,0 Sân phơi bùn 7,0 5,0 2,4 uậ th Kĩ sĩ ạc th n vă ận Lu iê n 10,0 tN 17,1 gh - Đã lập dự toán chi tiết chi phí xây dựng, vận hành cho tồn hệ thống xử lý với hạng mục cụ thể Đồng thời ước tính giá thành xây dựng cho m3 nước 3482 đồng/m3 Kiến nghị Qua thời gian thực luận văn, em xin có số kiến nghị sau: - Về mặt quy trình công nghệ đề xuất thực quy trình phổ biến, không phức tạp mặt kỹ thuật Quy trình hoàn toàn đảm bảo việc xử lý nước đạt tiêu chuẩn cấp nước - Về cơng tác thực nghiệm: đề tài lựa chọn phèn thơng qua q trình thực nghiệm, nhiên thực gặp khó khăn thiết bị, hóa chất Vì vậy, kính mong thầy cô lãnh đạo Khoa, lãnh đạo Nhà trường quan tâm để đề tài 81 Lu ận vă n th ạc sĩ Kĩ th uậ tN gh iê n u nghiên cứu khoa học thực nghiệm ngày phát triển số lượng chất lượng - Kết thực đề tài cần mở rộng nghiên cứu hồn thiện để áp dụng vào triển khai thực tế xây dựng hệ thống cấp nước cho khu dân cư phía Tây huyện Thuận Thành, tỉnh Bắc Ninh đáp ứng nhu cầu dùng nước người dân 82 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Lê Dung Cơng trình thu nước trạm bơm cấp thoát nước NXB Xây dựng : Hà Nội, 1999 [2] Nguyễn Ngọc Dung Xử lý nước cấp NXB Xây dựng : Hà Nội, 2008 [3] Bộ Y tế Quy chuẩn kỹ thuật Việt Nam QCVN 01:2009/BYT Quy chuẩn kỹ thuật Quốc gia chất lượng nước ăn uống, 2009 [4] Hồng Huệ Giáo trình cấp nước NXB Xây dựng : Hà Nội, 1993 [5] Trịnh Xuân Lai Xử lý nước cấp cho sinh hoạt công nghiệp NXB Xây dựng, Hà Nội, 2004 [6] Trung tâm nước VSMT tỉnh Bắc Ninh Đánh giá kết thực chương trình mục tiêu Quốc gia nước VSMT nông thôn từ năm 1997 đến 2010 2010 [7] Sở Tài nguyên Môi trường tỉnh Bắc Ninh Phân tích diễn biến chất lượng Lu ận vă n th ạc sĩ Kĩ th uậ tN gh iê n u nước mặt tỉnh Bắc Ninh 2016 [8] Nguyễn Công Thành Xử lý nước thiên nhiên NXB Hà Nội, 1992 [9] Tiêu chuẩn Việt Nam TCVN 4513:1988 Cấp nước bên - Tiêu chuẩn thiết kế 1988 [10] Bộ Xây dựng Tiêu chuẩn Việt Nam TCXDVN 33:2006 Cấp nước - Mạng lưới đường ống cơng trình tiêu chuẩn thiết kế, 2006 83