Mỗi quốc gia đều có những tiêu chuẩn riêng về nước cấp, trong đó các chỉ tiêu cao thấp khác nhau nhưng nhìn chung các chỉ tiêu này phải đảm bảo an toàn vệ sinh về số lượng vi sinh có tro
PHƯƠNG PHÁP THỰC HIỆN KHÓA LUẬN
PHƯƠNG PHÁP THỰC HIỆN KHÓA LUẬN
Phương pháp phân tích tổng hợp lý thuyết: thu thập kiến thức từ các tài liệu có sẵn trên sách, báo chuyên ngành Vận dụng kiến thức học trên lớp cũng như những buổi học lý thuyết
Phương pháp so sánh: so sánh ưu điểm, nhược điểm của các công nghệ xử lý đã sử dụng Đồng thời, tham khảo các đề tài đã nghiên cứu trước Từ đó, đề xuất công nghệ xử lý phù hợp với tính chất nước ở vùng Tuy Phong
Phương pháp tính toán thiết kế: theo các tài liệu chuyên ngành tính toán và thiết kế để sử dụng các công thức cũng như đưa ra các hạng mục cần xây dựng cho hệ thống xử lý; sử dụng phần mềm autocad để vẽ bản vẽ kỹ thuật
Phương pháp chuyên gia: tham khảo ý kiến của thầy cô và chuyên gia Bên cạnh đó, học hỏi kinh nghiệm từ các anh chị, bạn bè đã và đang thực hiện các đề tài liên quan Không những vậy, cần phải đặt các câu hỏi mà bản thân mình còn thắc mắc với các chuyên gia để có cái nhìn khái quát hơn
3.2 NỘI DUNG THỰC HIỆN KHÓA LUẬN
Tổng quan về huyện Tuy Phong, tỉnh Bình Thuận
Tổng quan về nước cấp và các công nghệ xử lý nước cấp Đề xuất công nghệ xử lý nước cấp cho huyện Tuy Phong, tỉnh Bình Thuận
Tính toán chi tiết các công trình đơn vị trong công nghệ đề xuất
Dự toán kinh tế chi phí xử lý nước cấp và thời gian hoàn vốn đầu tư
TÍNH TOÁN CHI TIẾT CÁC CÔNG TRÌNH ĐƠN VỊ TRONG CÔNG NGHỆ ĐỀ XUẤT
TÍNH TOÁN LƯỢNG NƯỚC CẤP CẦN XỬ LÝ
Niên hạn thiết kế của nhà máy xử lý là 15 năm, do đó dân số của huyện sau 15 năm là cơ sở tính toán thiết kế
Dân số của toàn huyện Tuy Phong là: N = 141.331 (người), tỷ lệ tăng dân số tự nhiên là 1,06%/ năm
Vậy số dân toàn huyện sau 15 năm là:
5.1.2 Lưu lượng nước cho sinh hoạt
Theo TCXD 33: 2006, đối tượng dùng nước là người dân thị trấn, dân cư nông thôn nên chỉ tiêu cấp nước là:
Như vậy lượng nước cần cung cấp cho sinh hoạt của người dân là:
1000 × 150 = 24832 (m 3 / ngày đêm) Lượng nước sinh hoạt tính theo ngày dùng nước lớn nhất:
Qmax/SH = QTB/SH × Kngay max = 24832 × 1,4 = 34764 (m 3 / ngày đêm)
Trong đó: Kngay max là hệ số không điều hòa ngày lớn nhất
(Theo TCXD 33: 2006, Kngay max = 1,2 – 1,4, chọn Kngay max = 1,4 là số liệu tính toán)
5.1.3 Lưu lượng cho công nghiệp và tiểu thủ công nghiệp
Lượng nước dùng cho các công trình công cộng như: tưới cây, tưới đường, chữa cháy (Theo TCXD 33: 2006, mục III, bảng 3.1), ta có:
QCTCC = 10% × Qmax/SH = 10% × 34764 = 3476 (m 3 / ngày đêm)
Lượng nước cấp cho các khu vực hoạt động dịch vụ, các xí nghiệp công nghiệp nhỏ địa phương và tiểu thủ công nghiệp nằm rải rác (Theo TCXD 33: 2006, mục III, bảng 3.1), ta có:
QCNRR = 10% × Qmax/SH = 10% × 34764 = 3476 (m 3 / ngày đêm)
5.1.4 Công suất nhà máy xử lý
Công suất hữu ích mà Nhà máy cung cấp ra mạng lưới:
QHữu ích = Qmax/SH + QCTCC + QCNRR = 34764 + 3476 + 3476 = 41.716 (m 3 / ngày đêm) Công suất nhà máy cần xử lý:
Trong đó: b là hệ số kể đến lượng nước hao hụt do rò rỉ trong quá trình cấp nước và lượng nước dùng cho bản thân nhà máy xử lý, theo bảng 3.2, TCXD 33: 2006, ta có b= 1,05 – 1,1 Chọn b = 1,1
Vậy chọn công xuất để thiết kế trạm xử lý nước cấp cho huyện Tuy Phong, tỉnh Bình Thuận là: chọn Q = 46.000 (m 3 / ngày đêm).
Tính toán các công trình
Theo số liệu thu thập được và kết quả khảo sát thực địa tại vị trí xây dựng công trình thu – trạm bơm cấp I cho thấy:
+ Mực nước sông thấp nhất: 54 m
+ Mực nước sông trung bình: 76,75 m
+ Mực nước sông cao nhất: 78,24 m
Lưu lượng máy bơm cấp I: Công suất yêu cầu là 46 000 m 3 / ngày đêm (1917 m 3 /h), sử dụng máy bơm ly tâm trục ngang, lắp đặt 3 máy bơm (2 chạy, 1 dự phòng) với lưu lượng mỗi máy bơm là:
2 = 266 (l/s) Áp lực cần thiết cho máy bơm, xác định theo công thức:
Hb = Hhh + Hdd + Hcb + Hd
❖ Độ chênh cao độ giữa mực nước thấp nhất ở sông Lòng Sông và mực nước công tác ở bể trộn của nhà máy xử lý (Hhh):
Cao độ mực nước thấp nhất trên sông Lòng Sông: 54 m
Cao độ mực nước tại bể trộn của nhà máy xử lý: 79,8 m
❖ Tổng tổn thất áp lực đường dài trên đường ống truyền tải nước thô (Hdd):
Công suất trạm xử lý là: Q = 46 000 m 3 / ngày đêm = 1917 m 3 /h = 532 (l/s)
Chiều dài ống truyền tải: l = 500 m
Dựa vào bảng II trang 51 – Các bảng tính toán thủy lực (Th.S: Nguyễn Thị Hồng), ta có: chọn ống đặt ống thép D = 500 mm, v = 1,11 m/s, 1000i = 3,15
❖ Tổng tổn thất áp lực cục bộ trong nội bộ trạm bơm và trên đường ống truyền tải nước thô lấy bằng 50% Hdd (Hcb)
❖ Áp lực tự do cần thiết: Hdư = 5 m
Vậy áp lực cần thiết của máy bơm là:
Hb = Hhh + Hdd + Hcb + Hdư = 25,8 + 1,575 + 0,7875 + 5 3,1625 (m)
Các thông số kỹ thuật của máy bơm cấp I được lắp đặt là: q = 266 l/s = 0,266 m 3 /s = 15,96 m 3 /h, H = 33 m
Song chắn rác được đặt ở đầu loe của ống tự chảy Song chắn bao gồm thanh thép tiết diện hình chữ nhật
Diện tích song chắn rác:
− Q: lưu lượng cần thu, Q = 46 000 m 3 /ngày đêm = 1917 m 3 /h = 0,53 m 3 /s
− V: vận tốc nước qua lưới ( v = 0,5 m/s < 0,6 m/s)
− K1: hệ số thu hẹp diện tích do các thanh thép
• a: khoảng cách giữa các thanh thép, quy phạm từ 40 – 50 mm Chọn a = 40 mm
• d: chiều dày thanh thép, quy phạm từ 8 – 10 mm Chọn d = 10 mm
− K2: hệ số thu hẹp diện tích do rác bám vào song rác, K2 = 1,25
− K3: hệ số ảnh hưởng đến hình dạng thanh thép, thanh thép hình chữ nhật, K3 = 1,25
Suy ra: F1 = 1,25 × 1,25 × 1,25 × 0,53 0,5 = 2,07 (m 2 ) Đối với họng thu nước, song chắn rác hình vuông
Kích thước song chắn rác:
⇨ Kích thước song chắn rác: 1440 mm × 1440 mm
Số thanh cần có (đường kính sợi d1 = 1 mm):
1440 = 10 × 𝑛 + 40 × (𝑛 − 1) Suy ra: n = 28 thanh Chọn 28 thanh
Khoảng cách giữa các thanh thực tế:
1440 = 10 × 𝑛 + 𝑤(𝑛 − 1) Suy ra: w = 43 mm Chọn w = 43 mm
Tổn thất áp lực qua song chắn rác:
− C: hệ số lưu lượng xả qua ống lưới, 𝐶 = 0,6
− A: diện tích hiệu quả của lưới (m 3 )
− v: vận tốc nước qua lưới, 𝑣 = 0,5 𝑚 𝑠⁄
5.2.2 Bể trộn có vách ngăn
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 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
Trạm xử lý được chia làm 3 đơn nguyên, công suất của mỗi đơn nguyên:
Thể tích mỗi đơn nguyên bể trộn: 𝑊 𝑏 = 𝑄 × 𝑡 = 0,18 × 600 = 108 𝑚 3
− Q: công suất trạm xử lý, Q = 0,18 m 3 /s
− t: thời gian lưu nước trong bể trộn là 10 phút
Thể tích tổng thể bể trộn: 𝑊 𝑏 = 𝑄 × 𝑡 = 0,53 × 600 = 318 𝑚 3
Chọn kích thước của bể trộn là: 𝐵 × 𝐿 × 𝐻 = 1,5 × 6,5 × 2,3
Tính toán diện tích máng:
− Q: công suất trạm xử lý, Q = 0,18 m 3 /s
− vm: vận tốc nước chảy trong máng, theo quy phạm là vm = 0,6 m/s
Trong đó: hc: chiều cao lớp nước cuối bể, theo quy phạm hc = 0,4 – 0,5 m Chọn hc 0,4 m
Tổn thất áp lực qua các cửa thu hẹp:
❖ Kích thước cửa thu hẹp:
Cửa vách giữa gồm hai cửa, diện tích 1 cửa là:
2 × 1 = 0,09 (𝑚 2 ) Chiều cao lớp nước sau vách ngăn giữa:
Nếu lấy khoảng cách của mép trên cửa thu hẹp với bề mặt của lớp nước trên nó là 0,13 m (quy phạm 0,1 – 0,15 m) thì chiều cao của cửa thu hẹp ở ngăn giữa là:
❖ Cửa thu hẹp ở vách ngăn đầu và cuối:
Mỗi vách ngăn có 1 cửa, diện tích cửa là:
1 = 0,18 (𝑚 2 ) Chiều cao lớp nước sau vách ngăn thứ 3 là: hc = 0,4 m
Khoảng cách giữa đỉnh cửa thu hẹp và mặt nước trên nó lấy 0,13 m
Chiều cao cửa thu hẹp thứ 3:
Chiều rộng cửa thu hẹp thứ 3:
0,27 = 0,67 (𝑚) Chiều cao lớp nước sau vách ngăn đầu:
ℎ 1 = 0,4 + 0,13 + 0,13 = 0,66 (𝑚) Lấy khoảng cách đỉnh cửa thu hẹp và mặt nước là 0,13 m:
0,53= 0,34 (𝑚) Vậy tổng tổn thất thủy lực qua bể trộn là: 0,13 × 3 = 0,39 (𝑚)
Kiểm tra G – giá trị gradien vận tốc thể hiện sự xáo trộn dòng chảy đủ đề hòa trộn hoàn toàn hỗn hợp nước và hóa chất Theo tiêu chuẩn G = 200 – 1000 s -1
− H: tổng tổn thất thủy lực qua bể trộn (m), H = 0,39 m
− Q: lưu lượng nước qua bể trộn, Q = 0,18 m 3 /s
− v: độ nhớt động học của nước (m 2 /s) Với nhiệt độ của nước là 27℃, chọn v = 0,81 m 2 /s
Khoảng cách giữa các vách ngăn là: 𝑙 = 2 × 𝐵 = 2 × 1,5 = 3 (𝑚)
Bảng 5.1 Các thông số thiết kế của bể trộn có vách ngăn
Thông số Số lượng Kích thước Đơn vị Vật liệu
Số lượng bể N 01 Bể Bê tông cốt thép
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 Để bể lắng ngang làm việc có hiệu quả, trước tiên phải xác định được kích thước vùng lắng một cách hợp lý dựa vào lý thuyết lắng cặn trong bể lắng ngang đã được nghiên cứu
Chọn tốc độ lắng tự do của hạt cặn nhỏ nhất cần giữ lại uo = 0,5 mm/s (quy phạm từ 0,5 – 0,6 mm/s, theo bảng 6.9 điều 6.71, TCXDVN 33 : 2006) uo được xác định theo tài liệu thí nghiệm hay theo kinh nghiệm quản lý các công trình đã có trong điều kiện tương tự lấy vào mùa không thuận lợi nhất trong năm, với yêu cầu hàm lượng cặn của nước đã lắng không quá 12 mg/l
Chọn chiều cao vùng lắng: Ho = 3 m (quy phạm từ 2,5 – 3,5)
Vận tốc trung bình của dòng nước trong bể:
− α: hệ số kể đến dòng chảy trong bể theo phương thẳng đứng, phụ thuộc vào tỉ số L/Ho (lấy theo bảng 3 – 1, giáo trình xử lý nước cấp – TS Nguyễn Ngọc Dung, trang 76) Chọn tỉ số L/Ho = 15 𝛼 = 1,5 và K = 10
− uo: tốc độ lắng tự do của hạt cặn nhỏ nhất
Diện tích mặt bằng bể lắng:
3,6 × 0,5 = 533 (𝑚 2 ) Chọn số bể lắng ngang là 1 bể (đối với 1 đơn nguyên)
11,8 × 1= 45,17 (𝑚) Kiểm tra lại tỉ số:
⇨ Đúng bằng tỉ số đã chọn
Thời gian lưu nước trong bể lắng:
Khi hạt cặn lắng trong dòng chảy ngang, hạt cặn chịu ảnh hưởng của hai hệ số Reynold của bản thân hạt cặn và dòng chảy ngang của bể lắng Trong kỹ thuật xử lý nước, hệ số Reynold của hạt lắng rất nhỏ và hạt lắng luôn trong trạng thái chảy tầng không cần xét đến, chỉ có hệ số Reynold của dòng chảy ngang trong bể là cần xét đến Khi Re < 20000 dòng chảy ngang trong bể là dòng chảy tầng, khi Re > 20000 dòng chảy ngang trong bể là dòng chảy rối
Trong thực tế không thể cấu tạo bể lắng có dòng chảy tầng, vì thế quá trình lắng cặn trong bể lắng xảy ra chậm hơn trong ống nghiệm do chuyển động rối, với sự xuất hiện của thành phần tốc độ của dòng chảy theo hướng thẳng đứng và ngang
Vì thế, tại mỗi thời điểm trị số thực và hướng tốc độ chuyển động của hạt cặn trong quá trình lắng là vector tổng hợp của ba vector thành phần: thành phần chuyển động ngang, thành phần thẳng đứng và tốc độ lắng của hạt dưới tác động của trọng lực
Vì vậy, để bể lắng hoạt động có hiệu quả thì hệ số của dòng chảy Reynold của dòng chảy không được quá lớn đủ để phá vỡ các đám mây bông cặn hình thành trong quá trình lắng Do đó bằng nhiều thực nghiệm, các nhà khoa học đã tìm ra được hệ số Re cho bể lắng ngang là không lớn hơn 20000
𝑣 < 20000 Vận tốc nước chảy trong bể:
Kiểm tra chuẩn số Fr, nếu Fr < 10 -5 trong bể sẽ xuất hiện hiện tượng ngắn dòng, tạo ra vùng nước chết trong bể
𝐹𝑟 > 10 −5 , đảm bảo điều kiện ổn định dòng
Thiết kế cấu tạo vùng phân phối nước vào bể:
Việc phân phôi nước vào trên toàn bộ mặt cắt ngang của bể là điều kiện cực kì 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 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 – 0,3 m/s Chọn vlỗ = 0,2 m/s, vậy tổng diện tích lỗ cần thiết trên tường chắn là:
𝑣 =0,18 0,2 = 0,9 (𝑚 2 ) Chọn đường kính một lỗ phân phối là 0,1 m, vậy tổng số lỗ cần thiết là:
Các lỗ bố trí cách nhau 0,42 m theo chiều ngang và 0,45 m theo chiều dọc, do đó tổng số lỗ lấy là 115 lỗ
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:
Tốc độ trong máng thu: vm = 0,6 m/s (quy phạm 0,6 - 0,8 m/s, theo điều 6.84 TCXDVN 33:2006)
Bố trí 2 máng thu theo chiều dọc của bể lắng
Khoảng cách giữa các tâm máng:
3 = 1,53 𝑚 Tiết diện của máng thu:
0,2 = 0,75 𝑚 Tải trọng thu nước trên 1 m dài mép máng:
Tính toán thiết bị lắng cặn
Việc xả cặn dự kiến tiến hành theo chu kì với thời gian giữa hai lần xả cặn là T= 24 giờ
Thể tích vùng chứa cặn của 1 bể lắng là:
− T: thời gian làm việc giữa hai lần xả cặn 6 – 24 giờ
− Q: lưu lượng nước đưa vào bể, Q = 639 m 3 /h
− N: số lượng bể lắng ngang, N = 1 (đối với 1 đơn nguyên)
− C: hàm lượng cặn còn lại trong nước sau khi lắng 10 – 12 mg/l, chọn C = 10 mg/l
− Cmax: hàm lượng cặn trong nước đưa vào bể lắng, được xác định theo công thức sau:
− Cn: hàm lượng cặn nước nguồn, Cn = 228 mg/l
− P: liều lượng phèn tính theo sản phẩm không ngậm nước, P= 0,08 g/m 3
− K: hệ số phụ thuộc vào độ tinh khiết của phèn sử dụng
78 Đối với phèn nhôm sạch: K = 0,55 Đối với phèn nhôm không sạch: K= 1,0 Đối với phèn sắt clorua: K = 0,8
− M: độ màu của nước nguồn theo thang màu PtCo M = 70 o PtCo
− v: liều lượng vôi kiềm hóa nước, v= 21 mg/l
Diện tích mặt bằng bể lắng:
1 = 533 𝑚 2 Chiều cao trung bình của vùng chứa nén cặn:
533 = 0,25 𝑚 Chiều cao trung bình của bể lắng:
𝐻 𝑏 = 𝐻 𝑜 + 𝐻 𝐶 = 3 + 0,25 = 3,25 𝑚 Chiều cao xây dựng của bể có cả chiều cao bảo vệ (0,3 – 0,6 m):
𝐻 𝑥𝑑 = 𝐻 𝑏 + 𝐻 𝑏𝑣 = 3,25 + 0,6 = 3,85 𝑚 Chọn chiều cao xây dựng của bể là 4 m
Chiều dài tổng cộng của bể lắng kể cả 2 ngăn phân phối và thu nước:
Lượng nước tính bằng phần trăm mất đi khi xả cặn ở bể:
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 Chọn t = 10 phút
Lưu lượng cặn trong bể:
10 × 60 = 0,22 (𝑚 3 ⁄ ) 𝑠 Đường kính ống xả cặn với qc = 0,22 m 3 /s, chọn dc = 450 mm ứng với vc = 2,76 m/s Khi xả cặn mực nước trong bể hạ xuống:
45,17 = 0,53 𝑚 Diện tích của máng xả cặn, chọn vm = 0,8 m/s
Tốc độ nước qua lỗ: vlỗ = 1 m/s (theo 6.84, TCXD 33 – 2006)
Chọn đường kính lỗ: dlỗ = 30 mm (quy phạm ≥ 25 𝑚𝑚), flỗ = 0,00071 m 2
Tốc độ nước chảy qua lỗ: v1 = 1 m/s thì tổng diện tích lỗ trên 1 máng xả cặn là:
Số lỗ một bên máng xả cặn:
2 × 0,00071= 154,93 𝑙ỗ ≈ 155 𝑙ỗ Khoảng cách tâm các lỗ:
155 = 0,3 (𝑚) (𝑞𝑢𝑦 𝑝ℎạ𝑚 𝑙 𝑙ỗ = 0,3 ÷ 0,5 𝑚) Tổn thất trong hệ thống xả cặn:
- ξd: là hệ số tổn thất qua lỗ đục của máng, lấy ,4
- Σξ: hệ số tổn thất cục bộ trong máng, lấy bằng 0,5
- fc: diện tích ống xả cặn f c =π× d 2
- fm: diện tích máng xả cặn, fm= 0,3 × 0,6 = 0,18 m 2
- Vc: tốc độ xả cặn, vc = 2,2 m/s
Bảng 5.2 Các thông số thiết kế của bể lắng ngang
Thông số Số lượng Kích thước Đơn vị Vật liệu
Bể lắng ngang N 1 Bể Bê tông cốt thép
Số lượng máng thu 1 thép
Chiều dài máng thu Lm 30 m -
Chiều rộng máng thu Bm 0,2 m -
Chiều sâu máng thu hm 0,75 m - Đường kính ống xả cặn dc 450 mm thép
Thời gian xả cặn 10 phút -
Thời gian lưu nước trong bể 2,5 giờ -
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 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
❖ Xác 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 Lớp vật liệu 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 = 2 – 2,2
− Mức độ nở tương đương của lớp vật liệu lọc là 45%
− Chiều dày lớp vật liệu lọc: 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
Tổng diện tích bể lọc của 1 đơn nguyên xử lý:
− Q: lưu lượng xử lý; Q = 15 333 m 3 / ngày đêm (đối với 1 đơn nguyên)
− T: thời gian làm việc của một trạm trong thời gian một ngày đêm, T = 24 giờ
− vbt : tốc độ lọc tính toán ở chế độ làm việc bình thường, vbt = 6 m/h [5]
− W: cường độ rửa lọc Chọn W = 14 (l/s.m 2 ) (lấy theo bảng 6.13 TCXDVN 33-2006)
− a: số lần rửa mỗi bể trong một ngày đêm ở chế độ làm việc bình thường; a = 2
− t1: thời gian rửa lọc, chọn t1 = 6 phút = 0,1 giờ.m 2 (theo bảng 6.13, TCXD 33 – 2006)
− t2: thời gian ngừng bể lọc để rửa, chọn t2 = 0,35 giờ
Số bể lọc cần thiết:
Kiểm tra lại tốc độ lọc tăng cường với điều kiện đóng 1 bể để rửa
𝑣 𝑡𝑐 = 𝑣 𝑏𝑡 × 𝑁−1 𝑁 = 6 × 5−1 5 = 7,5 (𝑚 ℎ⁄ ), nằm trong khoảng 6 – 9 Suy ra: đảm bảo Diện tích 1 bể lọc là:
5 = 22,8 (𝑚 2 ) Chọn kích thước bể là: 𝐿 × 𝐵 = 5,7 × 4 = 22,8 (𝑚 2 )
Chiều cao toàn phần của bể lọc nhanh:
− hđ: chiều cao lớp sỏi, hđ = 0,7 m
− hv: chiều dày lớp vật liệu lọc, hv = 0,8 m (lấy theo bảng 6.11, TCXD 33 – 2006) [11]
− hn: chiều cao lớp nước trên lớp vật liệu lọc, hn = 2 m
− hp: chiều cao phụ, hp = 0,5 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
❖ Tính toán hệ thống phân phối nước rửa lọc
Chọn biện pháp rửa bể bằng gió, nước phối hợp Chọn cường độ nước rửa lọc W = 14 l/s.m 2 (quy phạm là 12 – 14 l/s.m 2 theo bảng 6.13, TCXD 33 – 2006 ứng với mức độ nở tương đối của lớp vật liệu lọc là 45%) Cường độ gió rửa lọc là Wgió = 15 l/s.m 2 (quy phạm cho phép gió là 15 – 20 l/s.m 2 )
Lưu lượng nước rửa của 1 bể lọc:
1000 = 0,32 (𝑚 3 ⁄ ) 𝑠 Vận tốc chảy trong ống chính cho phép vc = 1,2 – 2,4 m/s, chọn vc = 2,4 m/s Đường kính ống chính:
Chọn đường kính ống chính là dc = 400 mm bằng thép không gỉ Để phân phối nước và gió rửa lọc ta dùng hệ thống chụp lọc
Chọn chụp lọc có khe rộng 0,6 mm < dtd = 0,9 mm Tra bảng ta có tổng diện tích các khe hở trên chụp lọc là Fk = 0,0001 m 2
Tổng diện tích cần thiết của các khe hở trên toàn bộ bể:
− Qr: lưu lượng nước rửa của 1 bể lọc, Qr = 0,32 (m 3 /s)
− vk: vận tốc nước chảy qua khe chụp lọc, vk = 2 m/s
2 = 0,16 𝑚 2 Vậy tổng số chụp lọc trên toàn bộ bể là:
Số chụp lọc trên 1 bể lọc:
Ta bố trí các chụp lọc trên sàn đỡ chụp lọc thành 10 hàng và mỗi hàng là 20 chụp lọc
❖ Tính hệ thống dẫn gió rửa lọc
Chọn cường độ gió rửa lọc bể là Wgió = 15 m/s (quy phạm từ 15 – 20 m/s)
1000 = 0,34 (𝑚 3 ⁄ ) 𝑠 Chọn đường kính ống dẫn gió:
Lấy khoảng cách giữa các ống nhánh là 0,25 m (quy phạm cho phép là 0,25 – 0,3 m) thì số ống nhánh của 1 bể lọc là:
0,25× 2 = 32 ố𝑛𝑔 𝑛ℎá𝑛ℎ Lưu lượng gió trong 1 ống nhánh:
32 = 0,01 (𝑚 3 ⁄ ) 𝑠 Đường kính ống gió nhánh:
86 Đường kính ống gió chính là 170 mm, diện tích mặt cắt ngang của ống gió chính là: Ω gió =𝜋 × 𝑑 2
Tổng diện tích các lỗ lấy bằng 40% diện tích tiết diện ngang ống gió chính (quy phạm
𝑤 𝑔𝑖ó = 0,4 × Ω gió = 0,4 × 0,02 = 0,008 𝑚 2 Chọn đường kính lỗ gió: dlỗ gió = 3 mm (quy phạm từ 2 – 5 mm) Diện tích 1 lỗ gió:
Số lỗ trên 1 ống gió nhánh là:
32 = 36 𝑙ỗ Khoảng cách giữa các lỗ là:
− 0,21: đường kính ngoài của ống gió chính (m)
− 18: là số lỗ trên 1 hàng (vì lỗ gió trên ống nhánh phải được đặt thành hai hàng so le và nghiêng 1 góc 45° so với trục thẳng đứng của ống)
❖ Tính toán máng phân phối và thu nước rửa lọc
Bể có chiều dài là L = 5,7 m, chọn mỗi bể bố trí 3 máng thu nước rửa lọc có đáy hình tam giác
Khoảng cách giữa các máng:
3 = 1,9 𝑚 (quy phạm không được quá 2,2 m) Lượng nước rửa thu vào mỗi máng:
− d: khoảng cách giữa các tâm máng, d = 1,9 m
− l: chiều dài của máng, chọn lm = 4 m
Chiều rộng máng tính theo công thức:
− a: tỉ số chiều cao phần chữ nhật (hcn) với nửa chiều rộng của máng Lấy a = 1,3 (quy phạm a = 1 – 1,5)
− K: hệ số đối với tiết diện máng hình chữ nhật, K = 2,1
𝑎 =0,58 1,3 = 0,45 𝑚 Độ dốc đáy máng lấy về phía tập trung nước là: i = 0,01
Chiều dày thành máng lấy là: 𝛿 𝑚 = 0,08 𝑚
Chiều cao toàn phần của máng thu nước rửa là:
ℎ 𝑚 = ℎ 𝑐𝑛 + ℎ đ + 𝛿 𝑚 = 0,58 + 0,45 + 0,08 = 1,11 𝑚 Khoảng cách từ bề mặt lớp vật liệu lọc đến mép máng thu nước được xác định:
- L: chiều dày lớp vật liệu lọc, L = 0,8 m
- e: độ giãn nở tương đối của vật liệu lọc, e = 45%
Theo phạm vi, 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 ℎ 𝑚 = 1,11 𝑚, vì máng dốc về phía máng tập trung i = 0,01, máng dài lm = 4 m nên ∆𝐻 𝑚 sẽ lấy bằng:
Nước rửa lọc từ máng thu tràn vào máng tập trung nước
Khoảng cách từ đáy máng thu đến máng tập trung là:
− qM: lưu lượng nước chảy vào máng tập trung nước, qM = 0,18 m 3 /s = Qr
− A: chiều rộng của máng tập trung, chọn A = 0,75 m (quy phạm không nhỏ hơn 0,6 m)
❖ Tính tổn thất áp lực khi rửa bể lọc nhanh
Tổn thất áp lực qua lớp sỏi đỡ:
− Ls: chiều dày lớp sỏi đỡ, Ls = 0,5 m
Tổn thất áp lực trong lớp vật liệu lọc:
(với kích thước hạt d = 0,5 – 1 mm, a = 0,76; b = 0,017)
Tổn thất qua hệ thống phân phối bằng chụp lọc:
− vk: vận tốc nước qua khe chụp lọc, vk = 2 m/s
− 𝜇: hệ số lưu lượng của chụp lọc, loại có xẻ khe bằng 0,5 Áp lực để phá vỡ kết cấu ban đầu của lớp cát lọc lấy hbm = 2 m
Vậy tổn thất áp lực trong nội bộ bể lọc sẽ là:
ℎ 𝑡 = ℎ 𝑐𝑛 + ℎ đ + ℎ 𝑣𝑙 + ℎ 𝑏𝑚 + ℎ = 0,58 + 0,45 + 0,36 + 2 + 0,82 = 4,21 𝑚 Áp lực công tác cần thiết của máy bơm rửa lọc:
− hhh: độ cao hình học từ cốt mực nước thấp nhất trong bể chứa đến mép máng thu nước rửa (m)
− 4: chiều sâu mức nước trong bể chứa (m)
− 3,5: độ chênh lệch mực nước giữa bể lọc và bể chứa (m)
− 2: chiều cao lớp nước trong bể lọc (m)
− 0,61: 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 Giả sử:
− Chiều dài đường ống dẫn nước rửa lọc là: l = 100 m
− Đường kính ống dẫn nước rửa lọc D = 500 mm, Qr = 0,53 m 3 /s Tra bảng được 1000i
− hcb: tổn thất áp lực cục bộ ở các bộ phận nối ống và van khóa
2 × 𝑔 Giả sử: trên đường ống dẫn nước rửa lọc có các thiết bị phụ tùng như sau:
Với Qr = 320 l/s, Hr = 12,72 m, chọn được máy bơm nước rửa lọc phù hợp Ngoài một máy bơm rửa lọc công tác, phải chọn 1 máy bơm dự phòng
Với Qgió = 340 l/s, Hgió = 3 m sẽ chọn được máy bơm phù hợp
Tỉ lệ lượng nước rửa lọc so với lượng nước vào bể lọc :
− W: cường độ nước rửa lọc, W = 14 l/s.m 2
− Q: công suất trạm xử lý, Q = 1917 m 3 /h
− To: thời gian công tác của bể giữa 2 lần rửa
− T: thời gian công tác của bể lọc trong 1 ngày đêm, T = 24 giờ
− n: số lần rửa bể lọc trong 1 ngày
− t1: thời gian rửa lọc, t1 = 0,1 giờ
− t2: thời gian xả nước lọc đầu, t2 = 0,13 giờ
− t3: thời gian ngừng bể lọc để rửa, t3 = 0,35 giờ
❖ Tính ống thu nước lọc
Nước sau khi lọc được đưa về bể chứa nước sạch Vận tốc nước của ống thu nước sạch là 1,2 m/s
Chọn đường kính ống là dống thu nước = 450 mm
− Q: lưu lượng trạm xử lý (đối với 1 đơn nguyên), Q = 0,18 m 3 /s
− vc: vận tốc nước chảy trong ống, vc = 1,2 m/s
❖ Đường kính ống xả nước rửa lọc
Với lưu lượng nước rửa lọc của 1 bể là Qr = 0,32 m 3 /s, vận tốc chảy trong ống cho phép là vc = 2,4 m/s Đường kính ống xả nước rửa lọc là:
𝑐 ×𝜋 = √ 2,4×3,14 0,32×4 = 0,41 𝑚 Chọn đường kính ống là Dc @0 mm bằng thép không gỉ
Bảng 5.3 Các thông số thiết kế của bể lọc Thông số Số lượng Kích thước Đơn vị Vật liệu
Bể lọc N 5 Bể Bê tông cốt thép
Chiều cao bể Hxd 5,1 m - Ống dẫn nước rửa lọc 400 mm Thép không gỉ
93 Ống dẫn gió 170 mm Thép không gỉ Ống thu nước lọc 450 mm Thép không gỉ Ống xả nước rửa lọc 400 mm Thép không gỉ
Số máng trong 1 bể lọc 3 máng -
Dự toán giá thành xây dựng các công trình đơn vị của hệ thống
Tổng chi phí xây dựng là: TXD = 31.897.440.000 VNĐ
Tổng chi phí thiết bị: TTB = 9.678.549.250 VNĐ
5.3.3 Chi phí vận hành hệ thống
Tổng chi phí nhân công của 1 ngày làm việc là: TN = 1.216.438 (VNĐ /ngày)
Tổng chi phí nhân công của 1 tháng làm việc: TN = 37.000.000 (VNĐ /tháng)
Tổng chi phí nhân công trong 1 năm: TN = 444.000.000 (VNĐ /năm)
Tổng chi phí điện sử dụng trong 1 ngày là: TĐ = 7.515.962 (VNĐ /ngày)
Tổng chi phí điện trong 1 năm sử dụng là: TĐ = 2.743.325.984 (VNĐ /năm)
❖ Chi phí sửa chữa và bảo dưỡng: 50.000.000 (VNĐ/năm) = 136.986 (VNĐ/ngày)
Tổng chi phí hóa chất sử dụng trong 1 ngày là: TH = 38.639.100 (VNĐ /ngày)
Tổng chi phí hóa chất sử dụng trong 1 năm là: TH = 14.103.271.500 (VNĐ /năm)
Giả sử chi phí xây dựng cơ bản được khấu hao trong 20 năm, chi phí thiết bị được khấu hao trong 10 năm:
5.3.4 Dự toán chi phí cho 1 m 3 nước cấp
Vậy chi phí cho 1 ngày vận hành nước cấp là:
TNC = TN + TĐ + TS + TH + TKH
Chi phí cho 1 m 3 nước cấp là:
5.3.5 Dự đoán thời gian hoàn vốn
❖ Chi phí đầu tư ban đầu
❖ Thu nhập mỗi năm của nhà máy
Trung bình 1 tháng 1 người sử dụng: 4 m 3 /tháng = 48 m 3 /năm
Dân số của cả huyện sau 15 năm là: 165.549 người
Tổng lượng nước cả huyện dùng trong 1 tháng là:
Tổng lượng nước cả huyện dùng trong 1 năm là:
Căn cứ vào Quyết định số 11/2013/QĐ – UBND ngày 15 tháng 3 năm 2013 Về việc ban hành biểu giá nước sạch sinh hoạt và phê duyệt phương án giá nước sạch đối với các hệ thống cấp nước nông thôn do Trung tâm nước sạch và vệ sinh môi trường nông thôn quản lý Giá nước của 10 m 3 đầu tiên là: 6.000 (đồng/m 3 ) Tuy nhiên, Ban quản lý Công trình Công cộng huyện Tuy Phong cung cấp nước cho người dân trong huyện với giá 4.500 (đồng/m 3 ) Do đó, nhà máy xử lý nước cấp tại huyện Tuy Phong, tỉnh Bình Thuận cũng cung cấp cho người dân với giá 4.500 (đồng/m 3 )
Tổng thu nhập hằng năm của nhà máy là:
𝑇𝑇𝑁 = 7.946.352 × 4.500 = 35.758.584.000 VNĐ Tiết kiệm hằng năm của công ty là:
− 50.000.000 − 2.562.726.925 = 15.855.259.590 (𝑉𝑁Đ) Thời gian hoàn vốn của nhà máy là:
Theo tính toán, PB < 3 năm nên dự án có lời
Vậy khoảng 2,6 năm là nhà máy đã hoàn lại vốn đầu tư ban đầu
