đồ án công nghệ xử lý nước cấp

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.- Xử lý số liệu và đánh giá dựa trên các tiêu chuẩn, qu

NGHIÊN CỨU SỐ LIỆU VÀ LỰA CHỌN DÂY CHUYỀN CÔNG NGHỆ XỬ LÝ NƯỚC NGẦM

Đánh giá chất lượng nước nguồn

Trạm xử lý nước được thiết kế theo tiêu chuẩn nguồn nước cấp D Để thuận tiện cho việc đánh giá chất lượng nguồn nước ta lập bảng so sánh chỉ tiêu chủ yếu của nguồn nước D với tiêu chuẩn lựa chọn nguồn nước sử dụng cho mục đích xử lý thành nước cấp sinh hoạt (Cột

Bảng 2.2 Kết quả phân tích mẫu nước sông Sở Thượng

STT Chỉ tiêu Đơn vị tính Giá trị phân tích nguồn nước D

Giá trị giới hạn TCVN 233-1999 Cột B

5 Độ kiềm toàn phần mgđl/l 3.5

7 Độ cứng toàn phần mg/l CaCO3 25.22 8-13

8 Hàm lượng cặn lơ lững mg/l 10 -

Qua đánh giá một số chỉ tiêu cơ bản, thấy rằng chất lượng nước tại đây đạt chất lượng nước loại B theo TCXD 233: 1999 - Tiêu chuẩn lựa chọn nguồn nước cấp.

Vì vậy, nguồn nước dưới đất D có thể sử dụng làm nguồn nước cấp cho trạm xử lý.

Tiêu chuẩn chất lượng nước sau xử lý

Chất lượng nước sau khi xử lý phải đảm bảo tiêu chuẩn vệ sinh ăn uống của Bộ Y Tế thông qua QCVN 01:2009/BYT.

STT Chỉ tiêu Đơn vị tính Giá trị phân tích nguồn nước D

Giá trị giới hạn QCVN 01-2009

5 Độ kiềm toàn phần mgđl/l 3.5 -

7 Độ cứng toàn phần mg/l CaCO3 25.22 300

8 Hàm lượng cặn lơ lững mg/l 10 -

- Nước nguồn có chất lượng tương đối tốt, các chỉ tiêu hầu hết đều nằm trong giới hạn cho phép.

- Tuy nhiên, hàm lượng sắt, chỉ số Pecmanganat đều không đạt nên cần phải có công nghệ xử lý để khử sắt và khử mangan.

Trên cơ sở phân tích nước nguồn và yêu cầu của chất lượng nước đầu ra, cần xây dựng một công nghệ xử lý nước cấp để xử lý các thông số chưa đạt yêu cầu, đặc biệt là hàm lượng sắt và mangan.

Xác định liều lượng hóa chất đưa vào

2.3.1 Liều lượng phèn keo tụ

Hàm lượng cặn lơ lững C = 10 (mg/l) tra bảng 6.3 TCXDVN 33-2006 ta chọn liều lượng phèn cần đưa vào để xử lý là Dp = 25 mg/l.

Hàm lượng cặn của nước nguồn

Liều lượng phèn nhôm Al2(SO4)3 không chứa nước (mg/l) Đến 100 25 – 35

Từ độ màu M 6,8 đủ theo tiêu chuẩn ăn uống.

Vì vậy, cần bổ sung bể trộn kết hợp châm hóa chất để nâng pH lên đạt chuẩn xử lý nước cấp QCVN 01:2009 của BYT.

Tốt nhất, chọn làm thoáng bằng giàn mưa và châm hóa chất vôi để nâng pH lên.

2.3.3 Kiểm tra độ ổn định của nước sau keo tụ

- pH0: độ pH của nước sau khi làm thoáng để khử sắt (vì là sử dụng nước ngầm).

- pHs: độ pH cân bằng bão hòa của nước bằng cacbonat canxi.

Theo quy phạm TCXD 33-2006 quy định: nếu -0.5 40 vòng/phút).

Chọn chiều dài cánh quạt bằng 0,45 đường kính bể (quy phạm 0,4 – 0,45)

Chiều dài cánh quạt: lq = 0,45x D = 0,45 x 2 = 0,9 (m) Chiều dài toàn phần của cánh quạt:

Diện tích mỗi cánh quạt thiết kế 0,15m 2 cánh quạt /1m 3 vôi sữa trong bể (quy phạm 0,1 – 0,2 m 2 ) fq = 0,15 x Wtv = 0,15 x 7,5 = 1,125 (m 2 ) Chiều rộng mỗi cánh quạt: bq 1

(m) Công suất động cơ để quay cánh quạt:

Trong đó: ρ: trọng lượng thể tích của dung dịch được khuấy trộn. t = 25 0 C, suy ra ρ = 997 kg/m 3 hq: chiều cao cánh quạt, hq = bq = 0,3m n: số vòng quay cánh quạt trong 1 giờ, n = 40 (v/phút) = 40/60(v/s) d: đường kính của vòng tròn do đầu cánh quạt tạo ra khi quay. d = Lq = 1,8m z: số cánh quạt trên trục máy khuấy, z = 4. η : hệ số hữu ích của cơ cấu truyền động, η = 0,8

Chọn động cơ có công suất 2500 W. c Chọn bơm định lượng vôi:

Lưu lượng dung dịch vôi sữa b = 5% cần thiết đưa vào nước trong một giờ: q b = Q×D p

1000×η Trong đó: qb: lưu lượng bơm, qb = 2,6 10 −4 (m 3 /s) ρ: khối lượng riêng của dung dịch, ρ = 997 kg/m 3 g: gia tốc trọng trường, g = 9,81 (m/s 2 )

H: cột áp bơm, H = 100m η: hiệu suất chung của bơm η =0,72 – 0,93 Chọn η =0,8.

Chọn máy bơm định lượng kiểu màng lưu lượng 30 - 40 l/h, công suất 0,5kW Trong trạm đặt 2 bơm, 1 bơm hoạt động, 1 bơm dự phòng.

Thiết kế giàn mưa

Diện tích giàn mưa: F = q Q m Trong đó:

Q = 30000 m 3 /ngđ = 1250 m 3 /h (Công suất trạm xử lý) qm= 10 – 15 m 3 /m 2 h (Cường độ tưới của dàn mưa) Chọn qm = 10 m 3 /m 2 h

Diện tích mỗi ngăn của giàn mưa: f = F n =83,33 3 = 27,8 m 2

Chọn kích thước mỗi ngăn của giàn mưa: 7 x 4 = 28 m 2

Chiều cao giàn mưa từ đáy sàn thu đến đỉnh giàn mưa

Trong đó: h1: Khoảng cách giữa 2 sàn tung kế tiếp nhau; h1 = 0,5 (m). h2: Khoảng cách từ hệ thống phân phối nước đến sàn tung trên cùng,h2 = 0,5 (m) h3: Bề dày lớp vật liệu ; h3 =0,3 (m). h4: bề dày sàn đáy của sàn thu nước bằng bê tông cốt thép; h4 =0,2 (m). h5:Chiều cao từ sàn thu nước đến tấm inox đầu tiên của sàn tung nước dưới cùng, h5

3.3.2 Thiết kế sàn tung Được đặt dưới hệ thống phân phối 0,5 m

Sàn tung nước được làm bằng ván gỗ, gồm các ván rộng 20cm đặt cách nhau 10cm.( TCXD 33: 2006)

Giàn mưa 4 tầng với 3 sàn tung nước, mỗi sàn cách nhau 0,5m.

Máng thu nước đặt dưới đáy giàn mưa có độ dốc 0,02 về phía ống dẫn nước xuống bể trộn đứng, sàn thu nước được làm bằng bê tông cốt thép.

3.3.3 Hệ thống phân phối nước

Hệ thống phân phối nước vào giàn mưa bao gồm bốn ống dẫn chính dẫn nước từ giếng, tám ống dẫn phụ đưa nước từ ống dẫn chính vào mỗi ngăn của giàn mưa và các ống nhánh phân phối nước vào giàn mưa.

Thiết kế 4 ống dẫn chính đưa nước từ giếng lên dàn mưa

- Đường kính ống dẫn chính :

Q = 30.000 m 3 /ngđ ≈ 1250 (m 3 /h) ≈ 0,347 (m 3 /s) : công suất thiết kếV: vận tốc nước chảy trong ống, V = 0,8 ÷1,2 m/s chọn V = 1 (m/s)

Kiểm tra vận tốc của nước có trong ống: v = 4 ×Q π × D 2 = 4 × 0,087 π ×0,33 2 ≈ 1,01 (m/s) ( đạt)

Do đó, ta sẽ sử dụng 04 ống có kích thước ∅ 1= 350 mm làm ống phân phối chính trên dàn mưa. Ống dẫn nước phụ

Từ ống dẫn chính ta chia thành 2 ống dẫn phụ lên lên giàn mưa với lưu lượng :

- Đường kính ống dẫn phụ :

Chọn vận tốc chảy trong ống dẫn phụ là 1 m/s với ∅2 = 270 mm ( Theo quy phạm TCXDVN 33:2006 lấy V=1,0 ÷ 1,2 m/s ) Ống nhánh

Theo TCVN 33:2006 , khoảng cách giữa các trục ống nhánh là 0,2 ÷ 0,3 m.

Chọn khoảng giữa các ống nhánh là 0,3 m.

Trong đó: n: số ống nhánh ( ống )

L: chiều dài ngăn giàn mưa (m)

Theo quy phạm vận tốc nước chảy vào các ống nhánh (1,8- 2m/s), chọn v = 2m/s

- Lượng nước chảy vào các ống nhánh :

V : vận tốc nước chảy trong ống nhánh là 2 m/s ( theo TCXDVN 33:2006 thì V= 1,8 ÷ 2 m/s )

Kiểm tra vận tốc nước trong ống nhánh: v= 4 Q nh π d 2 =4 × 9,26 × 10

Trên mỗi ống nhánh khoan 2 hàng lỗ so le nhau hướng xuống dưới nghiêng một góc 45 0 so với phương ngang Đường kính lỗ khoan lấy là d = 8 mm ( Theo TCVN 33 : 2006 là 5 ÷ 10 mm ).

Hệ thống thu thoát khí và ngăn nước :

Ta thiết kế các cửa chớp làm bằng bê tông cốt thép Góc nghiêng cửa chớp với mặt phẳng nằm ngang là 45° Khoảng cách giữa hai cửa chớp kế tiếp là 200mm với chiều rộng mỗi cửa là 200mm các cửa chớp được bố trí ở toàn bộ chiều cao của giàn mưa, nơi có bề mặt tiếp xúc với không khí.

Sàn và ống thu nước

Sàn thu nước được đặt dưới đáy dàn mưa, có độ dốc 0.04 m về phía ống dẫn nước sang bể trộn Sàn được làm bằng bê tông cốt thép Ống dẫn nước sạch để cọ rửa, D = 50 mm, ống xả cặn D = 150 mm ( TCXD 33:2006)

Các thông số thiết kế

STT Thông số Giá trị Đơn vị

Ngăn giàn mưa Chiều dài Chiều rộng Chiều cao

3 Hệ thống phân phối nước Ống chính 4 Đường kính Vận tốc nước trong ống

350 1,01 mm m/s Ống phụ 2 Đường kính Vận tốc nước trong ống

270 1 mm m/s Ống nhánh 34 Đường kính Vận tốc nước Đường kính lỗ trên

4 Hệ thống thu thoát khí và ngăn nước

Góc nghiên Khoảng cách Chiều rộng

5 Thu nước & xả cặn Đường kính ống dẫn nước cọ rửa

11 Đường kính ống xả cặn

Bể trộn đứng

Q : là lưu lượng trạm, Q = 30000 m 3 /ngđ = 1250 m 3 /h. t: là thời gian nước lưu lại trong bể, t = 2 phút.

Ta chọn 2 bể trộn hoạt động đồng thời, dung tích mỗi bể là: W1b= 42/2 = 21 (m 3 ).

 Đường kính ống dẫn nước vào bể

Lưu lượng nước vào mỗi bể: Q1 = Q/2 = 1250/2 = 625 m 3 /h = 0.174 m 3 /s.

Chọn đường kính trong ống dẫn nước vào bể:

Đường kính trong ống dẫn vào bể là D470mm, tương ứng lưu lượng Q1 = 0,174 (m3/s) và vận tốc vtt = 1,12 m/s Theo tiêu chuẩn thiết kế xây dựng Việt Nam TCXDVN 33-2006, vận tốc trong ống dẫn vào bể là từ 1 đến 1,5 m/s, vì vậy vận tốc vtt phù hợp với tiêu chuẩn Đường kính ngoài của ống dẫn vào bể là 470 mm.

 Diện tích đáy nhỏ là: chọn mặt bằng đáy bể có dạng hình vuông

Chọn đường kính ngoài của ống dẫn là cạnh của đáy nhỏ: b đ = 0,470 (m)

Q1: là lưu lượng nước vào 1 bể, Q1 = 625 (m 3 /h) = 0,174 (m 3 /s)

Vd: vận tốc nước dâng, Vd = 0,025 (m/s).

Chọn mặt bằng phần trên của bể trộn dạng hình vuông.

 Chiều cao phần hình chóp

 Dung tích hình chóp phía dưới

 Dung tích phần hình hộp bên trên

 Chiều cao phần trên hình hộp là h t = W t f t = 69 , 13

 Chiều cao xây dựng bể là

H = ht + hd +hbv = 2,28 + 3,42+ 0,3 = 6 (m) Lấy chiều cao bảo vệ bể là: hbv = 0,3m.

Nước chảy trong máng đến chỗ ống dẫn nước ra khỏi bể theo hai hướng ngược chiều nhau, vận tốc nước chảy cuối máng là Vm = 0,6 (m/s) (theo TCXDVN 33-2006).

 Lưu lượng nước tính toán của máng qm =Q/4 = 1250/4 = 312,5 (m 3 /h) (vì 2 bể hoạt động đồng thời, nên có 4 máng).

 Diện tích tiết diện của máng

Chọn khoảng cách bảo vệ từ mực nước đến mép trên máng thu là 0,1m.

Khoảng cách từ mực nước đến mép trên lỗ ngập là 0,1m. Đường kính lỗ ngập D = 50mm = 0,05m.

Khoảng cách từ mép dưới lỗ ngập đến đáy máng thu là 0,1m.

Vậy chiều cao xây dựng máng là: hm = 0,1 + 0,1 +0,05 + 0,1 = 0,35 (m).

Chiều cao máng làm việc là: h lv = 0,1 + 0,05 + 0,1 = 0,25 (m).

Chiều rộng máng bm = Fm/hm = 0,145/0,35 = 0,41 (m)

Thiết kế máng có độ dốc 0,005 về phía lỗ thu nước.

Tổng diện tích lỗ thu trong bể, với vận tốc nước chảy qua lôc là 1m/s:

(m 2 ) Đường kính lỗ d = 50mm thì diện tích lỗ sẽ là: fl π×d 2

 Tổng số lỗ trên máng: n=∑ F l f l = 0,173

Tổng số lỗ trên mỗi thành máng: n1 = 90/4 = 22,5 lỗ, chọn 23 lỗ.

Chiều dài mỗi thành máng: lm = bt = 2 m.

Khoảng cách giữa các tâm lỗ: e = lm/(nl + 1) = 2/ (23 +1) = 0,083 m = 83 mm

 Tính toán mương tập trung:

Vận tốc nước chảy cuối máng: Vm = 0,6 (m/s)

Chiều cao máng rm = Ftt /Bm = 0,3/ 0,6 = 0,5 (m)

 Đường kính ống dẫn nước ra khỏi bể:

Lưu lượng của một bể: Q1b = 625 m 3 /h = 0,174 m 3 /s.

Chọn 02 ống dẫn nước, với lưu lượng mỗi ống là 0,087 m 3 /s = 87 l/s.

Chọn đường kính dẫn nước ra bể D315mm, suy ra vtt = 1,6 m/s Theo TCXDVN 33-2006 quy định vận tốc trong ống dẫn vào bể là v = 1,5 – 2,5 (m/s).

 Đường kính ống dẫn nước tập trung

Chọn 02 ống dẫn nước, với lưu lượng mỗi ống là 0,174 m 3 /s = 174 l/s.

Chọn đường kính dẫn nước vào bể D470mm, suy ra vtt = 1,12 m/s.

Bảng 4.2: Các thông số thiết kế bể trộn đứng

STT THÔNG SỐ SỐ LIỆU

1 Số bể trộn hoạt động 2 bể

3 Thời gian lưu nước 2 phút

4 Đường kính ống dẫn nước vào bể:

5 Đáy nhỏ: mặt bằng hình vuông

6 Đáy lớn: mặt bằng hình vuông

7 Chiều cao xây dựng bể 6,0m

- Chiều cao phần hình chóp

9 Chiều cao phần trên hình hộp 2,28m

- Chiều cao xây dựng máng

- Chiều cao máng làm việc

Số lỗ trên mỗi thành máng Đường kính lỗ

Khoảng cách các tâm lỗ

13 Đường kính ống dẫn nước ra khỏi bể 315mm

14 Đường kính ống dẫn nước tập trung 470mm

Bể lắng ngang

 Tổng diện tích mặt bằng của bể lắng ngang thu nước bề mặt:

 α : Hệ số kể đến sự ảnh hưởng của thành phần vận tốc rối của dòng nước theo phương thẳng đứng, phụ thuộc vào tỷ số L/H0, tra theo Bảng 3-1 (Nguyễn Ngọc Dung / 76), và chọn L/H0 = 10 là α = 1,33 và K = 7,5

- L: chiều dài vùng lắng cặn (m)

- H0: chiều cao vùng lắng (m) thường lấy trong giới hạn 2,5 -3,5 m

u0 : Tốc độ lắng tự do của hạt cặn nhỏ nhất cần giữ lại, được lấy theo bảng 6.9 TCXD 33-2006 nước ít đục, có màu xử lý bằng phèn thì tốc độ rơi cặn uo= 0,35-0,45 mm/s=> chọn uo = 0,45m/s

 Chiều cao vùng lắng theo quy phạm H0 = 2,5 ÷ 3,5m (Xử lý nước cấp – Nguyễn Ngọc Dung) Lấy H0 = 2,5m

 Chiều rộng mỗi bể là: B= 3,6 × v Q tb × H 0 × N

Trong đó, vtb : tốc độ dòng chảy trong bể lắng (mm.s) vtb = K × u0 = 7,5 × 0,45 = 3,4 mm/s

Bể lắng được chia làm n = 3 ngăn, chiều rộng mỗi ngăn là : ( theo TCXDVN 33:2006, chiều rộng mỗi ngăn từ 3m đến 6m). b=B

Nếu chiều rộng mỗi ngăn b = 6,67m, hàng lỗ cuối cùng nằm cao hơn mức cặn tính toán là 0,3m, (theo TCXDVN 33:2006 quy định 0,3 ÷ 0,5m) thì diện tích công tác (Fn) của mỗi ngăn phân phối nước vào bể đặt cách đầu bể 1,5m (Quy phạm 1 ÷ 12m) sẽ là :

 Lưu lượng nước tính toán qua mỗi ngăn của bể là : q n Q n×N50

 Phân phối nước vào bể lắng ngang

Sử dụng tường chắn đục lỗ để hướng dòng nước và phân phối nước vào bể lắng ngang.Và tường chắn cách đầu bể là 1,5m.

 Diện tích cần thiết của các lỗ ở vách ngăn phân phối nước vào là :

Trong đó vlỗ : vận tốc nước qua các lỗ tiêu chuẩn cho phép vlỗ = 0,2 ÷ 0,3 m/s (Xử lý nước cấp – Nguyễn Ngọc Dung), chọn vlỗ = 0,3 m/s

Lấy đường kính lỗ ở vách ngăn phân phối nước d = 0,06m (Quy phạm d = 0,05 ÷0,15m). Diện tích mỗi lỗ flỗ = 0,002826 m 2 , tổng số lỗ ở vách ngăn phân phối nước là : n lỗ =∑ f lỗ f lỗ = 0,193 0,002826hlỗ Chọn n lỗ plỗ

Các lỗ được bố trí thành 10 hàng dọc và 7 hàng ngang

 Khoảng cách giữa trục các lỗ theo hàng dọc là :

 Khoảng cách các trục lỗ bố trí theo hàng ngang là : 3,4 : 7 = 0,48 m

 Thể tích phần lắng của mỗi bể:

 Thời gian nước lưu trong bể:

1250/2=2,05(h) (theo TCXDVN 33:2006, thời gian lưu nước trong bể không < 20 phút)

 Phân hướng dòng bằng đục lỗ

- Diện tích cần thiết của các lỗ ở vách ngăn thu nước ở cuối bể đặt cách tường 1,5m là

0,5 =0,116(m 2 )¿) Đường kính lỗ ở vách ngăn thu nước là d2= 0,05m; diện tích lỗ flỗ 2= 0,00196 m 2

Tổng số lỗ ở vách ngăn thu nước là: n2= ∑ f lỗ 2 f lỗ 2 = 0,116

 Các lỗ được bố trí thành 6 hàng dọc và 10 hàng ngang

- Khoảng cách giữa trục các lỗ theo hàng dọc là :

- Khoảng cách các trục lỗ bố trí theo hàng là : 3,4 : 10 = 0,34 m

 Hệ thống thu nước ra khổi bể lắng

Phần thu nước sau bể lắng dùng hệ thống máng đục lỗ chảy ngập trên mặt nước

Cứ mỗi ngăn bố trí một máng thu

Vận tốc nước trong máng thu: vm = 0,6 m/s (TCXDVN 33 – 2006 vm = 0,6 – 0,8 m/s).

Kiểm tra tải trọng thu nước trên 1m dài mép máng. q q n

- Tiết diện của máng thu

- Chiều sâu máng hm = Ft / bm = 0,096 / 0,30 = 0,32 m

- Tốc độ nước chảy qua lỗ vl = 1 (m/s)

- Diện tích lỗ trên một máng thu

1 =0,058m 2 Đường kính lỗ chọn dl = 25mm (TCXDVN 33-2006 dl ≤ 25mm).

0,000498 lỗ Chọn 120 lỗ Mỗi bên bố trí n = 60 lỗ, các lỗ thường nằm ngang hai bên máng, lỗ của máng phải đặt cao hơn đáy máng 50 – 80mm.

- Khoảng cách giữa các tâm lỗ e = Lm /n = 17,13 / 60 = 0,28 m.

Mép trên của máng cao hơn mực nước cao nhất trong bể 0,1m.

- Tính toán mương thu nước tập trung

(m 2 ) vm: vận tốc cuối mương, vm = 0,5 m/s Chọn chiều rộng mương Btt = 0,6 m

Chiều cao mương Htt = Ftt / Btt = 0,69 /0,6 = 1,16 m.

- Đường kính ống dẫn nước sang bể lọc

Lưu lượng nước của một bể Q = 1250 2 m 3 /h= 625m 3 /h = 0,174 m 3 /s.

Vận tốc nước chảy trong ống: v = 1 m/s

Chọn đường kính dẫn nước vào bể là D 500mm.

 Xả cặn bể lắng ngang

Xả cặn theo chu kì với thời gian giữa hai lần xả cặn là T = 24h

- Thể tích vùng chứa nén cặn của lắng là:

 WC: Thể tích vùng nén cặn

 T : Thời gian làm việc giữa 2 lần xả cặn, T = 24h (khi xả cặn bể vẫn làm việc bình thường).

 Q : Lưu lượng nước đưa vào bể, Q = 1250 m 3 /h,

 C : Hàm lượng cặn còn lại trong nước sau khi lắng, C = 10÷12mg/l, lấy C = 10mg/l

 Cmax : Hàm lượng cặn lớn nhất đi vào bể lắng, Cmax = 63,7 mg/l

 δ : Nồng độ trung bình của cặn đã nén chặt lấy theo bảng 6.8 – XLNCNguyễnNgọc Dung, ứng với Cmax = 50,286 mg/l là δ = 8000 g/m 3

(Xử lý nước cấp – Nguyễn Ngọc Dung)

- Chiều cao trung bình vùng chứa nén cặn:

- Chiều cao trung bình của bể lắng :

- Chiều cao trung bình xây dựng bể có kể chiều cao bảo vệ (0,3 ÷ 0,5m) :

- Chiều cao đầu bể H= Hxd+i.L= 3+0,01 25,13= 3,25 m

Lượng nước tính bằng phần trăm mất đi khi xả cặn ở 1 ngăn của bể:

Trong đó: Kp : Hệ số pha loãng khi xả cặn bằng thuỷ lực, lấy Kp =1,5

(Xử lý nước cấp – Nguyễn Ngọc Dung)

- Đường kính ống xả cặn của 1 bể

Tốc độ nước chảy trong ống v = 1,2 m/s.

- Đường kính ống xả cặn chung dẫn về hố lắng bùn

Tốc độ nước chảy trong ống v =1,2 m/s.

- Dung tích chứa cặn của 1 ngăn là :

Trong đó : Kclà hệ số pha loãng cặn, kc = 1,5 t là thời gian xả cặn, t = 8 ÷10 phút, chọn t = 10

- Đường kính ống xả cặn của một ngăn

- Tổng diện tích lỗ trên ống xã cặn của 1 ngăn

Tốc độ nước qua lỗ bằng 1,5m/s chọn dl = 25 mm (TCXDVN dl ≥ 25mm), suy ra fl 0,00049 m 2

- Số lỗ trên ống xã cặn của một ngăn n=∑ f l f l = 0,056

- Khoảng cách giữa các lỗ l = L /n = 25,7 / 114= 0,225 (m).

Tính toán bể lọc nhanh

 Tổng diện tích bể lọc của trạm xử lí xác định theo công thức:

Q: công suất trạm xử lí (m 3 /ngày đêm)

T: thời gian làm việc của trạm trong 1 ngày đêm ( giờ)

Vbt: tốc độ lọc tính toán ở chế độ bình thường (m/h) a: số lần rửa bể trong 1 ngày đêm ở chế độ làm việc bình thường

W: cường độ nước rửa lọc ( l/sm 2 ) t1: thời gian rửa lọc chọn trong khoảng thừ 7-5 phút t2: thời gian ngừng bể lọc để rửa t2=0,35 giờ Ở đây sử dụng bể lọc nhanh có 1 lớp vật liệu lọc với cỡ hạt có đường kính 1-1,2 mm Ta có

W = 18-20 (l/sm 2 ) chọn W = 18 (l/sm 2 ) t1= 6 phút = 0,1 giờ t2 = 0,35 giờ

Trong bể lọc chọn cát lọc có đường kính từ 1-1,2 mm hệ số không đồng nhất K = 1,5-1,7; Chiều dài lớp cát lọc L = 1800 -2000 mm, chọn L = 1800mm = 1,8m

Số bể lọc cần thiết xác định theo công thức

 Kiểm tra lại tốc độ lọc tăng cường với điều kiện dừng 1 bể

12−1=9,8(m/h)Nằm trong khoảng 8,5-12m/h nên đảm bảo lưu lượng nước lọc nếu 1 bể ngừng hoạt động.

Chiều cao toàn phần của bể xác định theo công thức:

H = hđ+ hv+hn+hp+ ht (m) Trong đó:

Hđ; chiều dày lớp sỏi đỡ, chọn hđ = 0,7m

Hv: chiều dày lớp vật liệu lọc, hv = 1,8m

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

Hp: chiều cao phụ hp= 0,5m

 Tính toán hệ thống nước vào, ra bể lọc

Hệ thống ống thu nước trong bể lọc là hệ thống ống xương cá, đặt dưới đáy bể, hệ thống này có nhiệm vụ vừa phân phối nước từ bể lắng sang bể lọc vừa có nhiệm vụ phân phối nước rửa lọc;

Chọn đường kính ống chính là dc@0mm bằng thép thì tốc độ nước chảy trong ống chính sẽ là vc =1,15 m/s ( nằm trong giới hạn cho phép ≤ 2 m/s)

Nước từ bể lắng được dẫn bằng 04 đường ống D250 vào 04 máng của bể lọc với v= 1 m/s, mỗi máng phân phối nước cho 03 bể lọc, lưu lượng nước trong qua mỗi máng là: q m =Q

Vận tốc nước chảy trong máng, theo mục 6.120 TCXDVN 33-2006, v= 0,8 -1,2 m/s Chọn

Diện tích mặt cắt ướt máng:

Chọn chiều rộng máng là bm = 0,4 m, chiều cao lớp nước trong máng: h m =F m b m =0,108

Từ mỗi máng nước được phân phối vào bể lọc bằng 4 ống vận tốc nước qua ống v = 0,99 , m/s, D = 125 mm, 4 ống này phân phối vào máng thu nước rửa lọc của bể bằng cút 90 o đường ống có van đóng mở mỗi khi ngưng bể rửa lọc.

 Phân phối nước ra bể lọc

Sử dụng 1 đường ống chung thu nước sạch từ các bể lọc dẫn về bể chứa. Đường kính ống thu nước lọc 1 bể: ứng với lưu lượng mỗi bể là 14,47 l/s Chọn Dlọc = 125 mm với v = 1,04 (thỏa mục 6.120 TCXDVN 33 - 2006 qui định v = 1-1,5m/s) Đường kính ống chung thu nước sạch từ 4 bể lọc đến bể chứa: 250mm

 Hệ thống phân phối nước rửa lọc

Chọn biện pháp rửa bể bằng nước Cường độ nước rửa lọc W= 18 l/s.m 2 ( quy phạm 18-20) ứng với mức độ nở tương đối của lớp vật liệu lọc là 20%.

Lưu lượng nước rửa lọc 1 bể lọc là:

Chọn đường kính ống chính là dcE0mm bằng thép thì tốc độ nước chảy trong ống chính sẽ là vc =1,29 m/s ( nằm trong giới hạn cho phép ≤ 2 m/s)

Lấy khoảng cách giữa các ống nhánh là 0,25m ( quy phạm cho phép 0,25-0,3 m) thì số ống nhánh của bể lọc là m=0,25 B x 2= 0,25 3 x 2 ≈ 22 ống nhánh

Khoảng cách từ đầu ống chính đến ống nhánh đầu tiên là:

Lưu lượng nước rửa lọc chảy qua mỗi ống nhánh là: qn=0,22 22 x 10 3 l /s

Chọn đường kính ống nhánh dn0mm bằng thép thì tốc độ nước chảy trong ống nhánh là vn=0,98 m/s (nằm trong giới hạn cho phép 1,8-2,0 m/s)

Với ống chính dc E0mm thì tiết diện ngang của ống sẽ là:

4 =0,16m 2 Tổng diện tích lỗ lấy bằng 35% diện tích ngang của ống ( Quy phạm cho phép 30-35%)

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

Tổng số lỗ sẽ là: no=0,000113 0,06 S1 lỗ

Số lỗ trên mỗi ống nhánh là: 530 22 $lỗ

Trên mỗi ống nhánh, các lỗ được xếp thành 2 hàng so le nhau, hướng xuống dưới và nghiêng

1 góc 45 o so với mặt phẳng nằm ngang Số lỗ trên mỗi hàng của ống nhánh là:

Khoảng cách giữa các lỗ sẽ là: a=3−0,425 2 x 12 =0,1m

 Máng phân phối nước rửa lọc và thu nước rửa lọc

Bể có chiều dài L=4,2m, chọn mỗi bể bố trí 2 máng thu nước rửa lọc có đáy hình tam giác khoảng cách giữa các máng sẽ là d = 1,5m (quy phạm không lớn hơn 2,2m)

Lượng nước rửa thu vào mỗi máng xác định theo công thức: qm=W.d.l ( l/s)

W: cường độ nước rửa lọc W= 18 l/s.m 2 d: khoảng cách giữa các tâm máng; d = 1,5m l:chiều dài của máng; l= 4,2m qm= 18x2x4,21,2 l/s=0,1512 m 3 /s

Chiều rộng máng tính theo công thức:

Trong đó: a: tỉ số chiều cao phần hình chữ nhật (hCN) với nữa chiều rộng của máng

K: hệ số đối với tiết diện của máng hình tam giác K= 2,1

Vậy chiều cao phần máng hình chữ nhật: hCN: 0,38m 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: δ =0,08 m

Chiều cao toàn phần của máng thu nước rửa là:

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

L: chiều dày lớp vật liệu lọc L=1,8m e: độ giãn nỡ tương đối của lớp vật liệu lọc lấy theo bảng 4-5/128 XLNC Nguyễn Ngọc Dung

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 0,07m

Chiều cao toàn phần của máng thu nước rửa là Hm=0,66m, vì máng dốc về phía máng tập trung i=0,01, máng dài 3m nên chiều cao của máng tập trung là:

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 x √ 3 g x A qm 2 2 (m)

Trong đó: qm: lưu lượng nước chảy vào máng tập trung nước (m 3 /h); qm = 0,2052 m 3 /s

A: chiều rộng máng tập trung chọn A= 0,6m quy phạm không được nhỏ hơn 0,6 m g: gia tốc trọng trường bằng 9,81m/s 2

 Tính tổn thất áp lực rửa bể lọc

Tính tổn thất áp lực trong hệ thống phân phối bằng giàn ống đục lỗ hp = vo 2

Vo: tốc độ nước chảy ở đầu ống chính vo= 1,15 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/s 2

: hệ số sức cản; =2,2 kW 2 +1 ( kW=0,35)

2x9,81=1,48 m Tổn thất áp lực qua lớp sỏi đỡ: hd = 0,22 x Ls x W

Chọn lớp sỏi đõ có cỡ hạt vật liệu 20-40 có chiều dày lớp vật liệu là Ls: 0,7 m

W: cường độ rửa lọc Wl/s.m 2

Tổn thất áp lực trong lớp vật liệu lọc:

Hvl=(0,76+0,017 x 18) x 1,8 x0,2=0,38 m Áp lực để phá vỡ kết cấu ban đầu của lớp cát lọc lấy hbn=2m

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

 Chọn máy bơm rửa lọc Áp lực máy bơm cần thiết cho rữa lọc xác định theo công thức:

Hr=hhh+hô+hp+hd+hvl+hbm+hcb

Trong đó: Ht= 6,63m hhhlà độ cao hình học từ cốt mực nước thấp nhất trong bể chứa đến mép máng thu nước rửa: (m) hhh= 5 +3,5 – 2 + 0,35 = 5,85 m

5: 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)

0,35: 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)

Chọn chiều dài đường ống dẫn nước rửa lọc là l = 100m Đường kính ống dẫn nước rửa lọc là d= 350mm, với Qr = 0,14 m3/s; v = 1,44m/s; 1000i=8,55 ( Tra bảng Bảng tra thủy lực của Nguyễn Thị Hồng )

Vậy hô= i.l=0,1273 x 100=0,855 m hcb: tổn thất áp lực cục bộ ở bộ phận nối ống và van khóa, xác định theo công thức: hcb= v 2

Trên đường ống dẫn nước rửa lọc có các thiết bị : 2 cút 90, 1 van khóa, 2 ống ngắn

Khử trùng nước

Phương pháp khử trùng nước bằng clo lỏng sử dụng thiết bị phân phối clo bằng clorator.

Lượng clo khử trùng lấy bằng 1 mg/l = 10-3 kg/m3 (Theo TCVN 33: 2006 là

Lượng Clo dư trong bể chứa nước sạch là 0,3 – 0,5 mg/l

Lượng clo hoạt tính cần dùng trong 1 giờ: q Cl h =Q ×a

Q = 30000 m 3 /ngđ = 1250 m 3 /h a : Liều lượng Clo để khử trùng, a = 1 mg/l q Cl h 50×1

Năng suất bốc hơi của một bình ở nhiệt độ t = 20 0 C chọn là Cs = 0,8 (Theo TCVN 33:2006 : 0,7 – 1kg/h)

Số bình clo dùng đồng thời:

Lưu lượng nước cho clorator làm việc lấy bằng 0,6 m3/kg clo

Lưu lượng nước cấp cho trạm clo:

Q h N =0,6× q Cl h =0,6×1,25=0,75(m 3 /h)=0,208(l/s) Đường kính ống nước:

Lượng clo dùng trong 1 ngày:

Q Cl ngày $× q Cl h $×1,250(kg/ngày)

Lưu lượng nước cấp trong 1 ngày:

Lượng clo dự trữ đủ dùng trong 30 ngày: m = 30 x 30 = 900 (kg)

Clo lỏng có tỷ trọng riêng là 1,43(kg/l) nên tổng lượng dung dịch clo :

1,43b9,4(l) Đường kính ống dẫn clo: d Cl =1,2× √ Q v max s

Trong đó : v : Tốc độ trong đường ống, v = 1 m/s

Q max s : Lưu lượng giây lớn nhất của clo lỏng

⟹d Cl =1,2× √ 1,8 ×10 1 −3 =0,05 (m ) (mm) Ống dẫn clo được đặt trong ống lồng ống có độ dốc 0,001 đến thùng đựng clo lỏng, ống không có mối nối.

Tính toán cao trình

Các công trình chính trong trạm xử lí nước thường được bố trí theo nguyên tắc tự chảy, tức là cao độ mực nước của các công trình đơn vị phải đảm bảo cho nước từ công trình trước có thể tự chảy vào công trình tiếp theo. Độ chênh lệch mực nước giữa các công trình đơn vị xử lí nước phải được tính toán đủ để khắc phục tổn thát áp lực trong công trình, trên đường ống nối giữa các công trình và các van khóa, thiết bị đo lường.

Khi chưa có số liệu cụ thể, để bố trí được cao trình xử lí nước, các loại tổn thất áp lực sơ bộ có thể lấy như sau:

3.8.2 Cao trình của các công trình đơn vị xử lí

Chọn cốt mặt đất tại nơi xây dựng bể chứa nước sạch của trạm xử lý Ztr = 0 m a Cao trình bể chứa nước sạch

Chọn cốt mực nước trong bể chứa là 0,5 m b Cao trình bể lọc nhanh

Tổn thất áp lực trong bể lọc là h t = 6,63 m

Tổn thất áp lực từ bể lọc sang bể chứa Hbc = 0,5 m (theo TCVN 33:2006)

Cốt mực nước trong bể lọc

0,5 m: Chiều cao dự phòng của bể lọc (chiều cao bảo vệ) c Cao trình bể lắng ngang

- Tổn thất áp lực từ bể lắng sang bể lọc lấy 0.5m (Theo TCVN 33:2006: 0.5 – 1m)

- Cốt mực nước bể lắng

Zdl = Znl – Hbl + 0,5 = 8,13 – 3,25 +0.5 = 5,38 m d Cao trình bể trộn

- Tổn thất áp lực trong bể trộn là 0.5m (Theo TCVN 33:2006 : 0.4 – 0.6m)

- Cốt mực nước trong bể trộn

Cốt đáy bể trộn đứng

Ht: Chiều cao bể trộn (m); Ht = 6,0 m

0,3m : Chiều cao bảo bảo vệ e Cao trình giàn mưa

- Cốt mực nước giàn mưa

Z nt : Cốt mực nước trong bể trộn (m);

0.5: Tổn thất từ giàn mưa qua bể trộn