Thuyết minh đồ án môn học xử lý nước cấp thiết kế hệ thống cấp nước cho thị trấn 50000 dân

Trang 1

THIẾT KẾ HỆ THỐNG CẤP NƯỚC CHO THỊ TRẤN 50.000 DÂN

I LÝ DO VÀ NHIỆM VỤ THIẾT KẾ

1 LÝ DO THIẾT KẾ

Song song với việc học lý thuyết ở trên lớp sinh viên phải thực hiện đồ án môn học, nhắm hoàn thành va nam vững môn học “xử lý nước câp”

2 NHIEM VU THIET KE

Thiết kế nhà máy cấp nước cho Thị trấn với số đân 50.000 người, Thị trấn không có

nhà máy xí nghiệp, có vài hộ gia đình làm tiêu thủ công nghiệp

Phần: Thuyết minh

Trang 2

II CÁC SỐ LIEU THIET KE

Trang 3

THIẾT KẾ HỆ THỐNG CẤP NƯỚC CHO THỊ TRẤN 50.000 DÂN - qu= 120 l/ng.ngđ ( tra bảng 3.1/14 — TCXD 33-2006) 1 Lượng nước dùng cho sinh hoạt: qN 120 x 50.000 =’ K = Os = 1999 Snes 1000 x13=7800 m° /ngd Trong do: - dtc: lượng nudc | nguGi tiéu thu trong | ngay dém (/ng.ngd) - Ñ: số dân tính toán

- K: hệ số không điều hoà, K=1,3

2 Lưu lượng nước phục vụ công cộng ( tưới cây xanh, rửa đường, cứu hỏa ) :

Theo bang 3.1 — TCXD 33 - 2006 cho đô thị loại II, II OQ, =10%Q,, = 10% x 7800 = 780 m°/ngd 3 Lưu lượng nước cho công nghiệp dịch vụ: Q, =10%Q,, =10%7800=780 mỶ/ng.đ 4 Lưu lượng nước cho khu công nghiệp: Q, = 30%Q,, = 30%7800 = 2340 m’/ng.d

5 Lượng nước thất thoát:

QO, =25%(Q,, +O, + QO, + Q;) =25%11.700 = 2.925 mỶ/ngử

6 Lượng nước cho yêu cầu riêng của nhà máy xử lý nước: Ó, =8%(0,„ + Ó,+O, +Ó,+Ó,)= 8%14.625 =1.170 mỶ/ngđ 7 Vậy công suất công trình thu: Q= (Qsn + Qi + Qs + Q3 +Qu+Qs ) = 7.800+ 780 + 780 + 2.340+ 2.925 + 1.170 = 15.795 m*/nged => Q= 16.000 m*/ngd = 666,67 m*/h = 0,19 m*/s

IV TÍNH TỐN CÔNG NGHỆ CHO XỬ LÝ NUGC CAP: NỘI DUNG TÍNH TOÁN BAO GỒM:

1 ĐỀ SUẤT CÔNG NGHỆ CỦA TRẠM XỬ LÍ

Trang 4

2 TÍNH TỐN CÁC CƠNG TRÌNH ĐƠN VỊ 3 TÍNH TỐN CHI PHÍ XỬ LÍ

1 ĐỀ SUẤT CÔNG NGHỆ CỦA TRẠM XỬ LÍ

Trang 5

THIẾT KẾ HỆ THỐNG CẤP NƯỚC CHO THỊ TRẤN 50.000 DÂN

- Nước từ sông sẽ được bơm lên trạm bơm cấp 1, tại miệng thu nước lắp đặt song chắn rác để cản lại những vật rắn trôi nổi trong nước Sau đó nước được

bơm đến bể trộn cơ khí

- Tại bể trộn nước sẽ được tiếp xúc với hóa chất phèn để tạo kết tủa Nhờ có bể trộn mà hóa chất được phân phối nhanh và đều vào trong nước, nhằm đạt hiệu quả xử lý cao nhất

- Sau khi nước tạo bông cặn lắng ở bể trộn sẽ được dẫn đến bể phản ứng Tại

đây

- Sau đó các bông cặn đó sẽ được lắng ở bể lắng ngang Tiếp theo nước sẽ

chẩy vào mương phân phối và được đưa vào bể lọc nhanh

- Những hạt cặn còn sót lại sau quá trình lắng sẽ được giữ lại trong vật liệu lọc, còn nước sau lọc thì sẽ tiếp tục qua các công trình xử lý tiếp theo

- Nước sau khi được làm sạch các cặn lắng thì cần phải được khử trùng để tiêu diệt vi khuẩn và vi trùng trước khi đưa vào sử dụng

- Nước sau khi khử trùng sẽ được đưa đến bể chứa Sau một thời gian nước sẽ được bơm ra mạng lưới để đáp ứng cho nhu cầu của người dân

vx Phương án 2

Cũng giống như phương án 1 nhưng ở phương án 2 không dùng bể lắng ngang mà thay vào là dùng bể lắng trong có lớp cặn lơ lửng Ở bể này các hạt

Trang 6

- Bể lắng ngang hoạt động ổn định, có thể hoạt động tốt ngay cả khi chất lượng nước đầu vào thay đổi

- Bể được hợp khối nên cụm xử lý được thu gọn thuận lợi trong vận hành

" Nhược điểm:

- Khối lượng công trình lớn, chiếm diện tích lớn vx Phương án 2:

= Uudiém:

- Khối lượng công trình nhỏ hơn, tiết kiệm diện tích đất xây dựng - Bể lắng trong có lớp cặn lơ lửng đạt hiệu quả xử lý rất tốt

" Nhược điểm:

-_ Bể lắng trong có lớp cặn lơ lửng rất nhạy cảm với sự dao động về lưu lượng và nhiệt độ của nguồn nước : thay đổi lưu lựơng không được quá 15% và nhiệt

độ không quá I°C trong vòng 1h Nếu lưu lượng thay đổi thất thường có thể gây xáo trộn cặn gây hiệu quả xử lý rất thấp

- Quần lý vận hành phức tạp : tầng cặn lơ lửng đòi hỏi phải ở một chiều cao nhất định, theo dõi thường xuyên chất lượng nước đầu ra sau bể lắng để thu cặn

hợp lý

=> Chon Phương án 1 để tính tốn

2 TÍNH TỐN CÁC CƠNG TRÌNH ĐƠN VỊ 2.1 CƠNG TRÌNH THU:

Chọn loại cơng trình thu nước và trạm bơm bố trí kết hợp trong một nhà

Tính tốn cơng trình thu gồm nội dung sau:

e Song chắn rác

Trang 7

THIẾT KẾ HỆ THỐNG CẤP NƯỚC CHO THỊ TRẤN 50.000 DÂN

e Lưới chắn rác

® Ngăn hút - Ngăn thu

2.1.1 SONG CHẮN RÁC

Song chắn rác đặt ở cửa thu nước của cơng trình Tính tốn song chắn rác dựa trên các thông số sau:

- Lưu lượng công trình, Q = 0,19 mỶ/s

- Đường kính thanh thép, chọn d= 8mm

- Khoảng cách giữa các thanh thép, a=(40 + 50)mm, chọn a=40 mm - Vận tốc nước chẩy qua song chắn, theo TCVN-33-85, v=(0,4 + 0,8)m/s, chon v=0,5 m/s - Số cửa thu nước, chọn n=2 Khi đó, tính được: Hệ số co hẹp do các thanh thép: K, = 20d M048 _ a 40 1,2 -_ Hệ số co hẹp do rác bám vào song: thường lấy K, = 1,25

- Hé sé ké dén hinh dang ciia thanh thép: K; =1,25

Trang 8

L4 I - R 1 a) < — ¬ m eo fh eo ——* m TT Ầ 20° yp Li v la y ley 1.Song chắn 2 Sàn công tác 2.1.2 LƯỚI CHẮN RÁC

+ Lưới chắn rác là một tấm lưới đan bằng dây thép có đường kính 1,5 mm, lưới chắn được đặt cuối đường ống, giữa ngăn thu và ngăn hút

Chọn loại lưới phẳng để tính toán

Tính toán lưới chắn rác với các thông số sau:

- _ Q: Lưu lượng công trinh, Q=0,19 m?/s

n: số lượng cửa đặt lưới, n=2

Trang 9

THIẾT KẾ HỆ THỐNG CẤP NƯỚC CHO THỊ TRẤN 50.000 DÂN

o= Q KKK, = 0,19 x 1,89 x 1,5 x 1,3 =114

vxn 0,3x2

Chọn kích thước mắt lưới là: B¡x Hị = 0,8 m x 1,4m

2.1.3 NGĂN THU -NGĂN HÚT

o_ Kích thước mặt bằng ngăn thu:

- Chiểu đài : A¡ =(1,6+ 3)m, chọn A¡ =2,5m - Chiều rộng: B,;=B,+2e=1+42x0,5=2,0m với e=(0,4+0,6), chọn e =0,5 m o_ Kích thước mặt bằng ngăn hút: - Đường kính ống hút: D,= 4x0 - 4x019 =0,45m Zxy z x12 Chọn vận tốc nước chảy trong ống là : v=1,2m/s Vậy chọn ống hút làm bằng gang có đường kính Dạ = 450 mm - — Đường kính phiếu hút: D;=(1,3 + 1,5)Dạ = 1,4x450 = 630 mm

- Chiêu rộng: để tiện thi công ta chọn Bạ= B¡= 2m

- Chiéu dai: A, = (1,5 + 3)m, chon A,=3m

Trong ngăn hút ta đặt các bơm trục ly tâm ngang để hút nước đưa vào trạm xử lý, Sử dụng 2 bơm chìm ( 1 hoạt động, 1 dự phòng ) có lưu lượng 670 mỶ/h

2.2 TÍNH TỐN LIEU LƯỢNG HÓA CHẤT

2.2.1 THIET BI DINH LUONG LIEU LUONG PHEN

Trang 10

- D6 duc: 40N.T.U

e Căn cứ vào hàm lượng cặn của nguồn nước mat 1a: 500mg/I, chọn liều

lượng phèn nhôm không chứa nước đùng để xử lý nước đục theo bảng 6.3

Liều lượng phèn để xử lí nước trang 47 “TCXD 33-2006” là: 50 mg/1

e Căn cứ vào độ màu của nguồn nước là 70 Pt-Co_, nên liều lượng phèn

nhôm được xác định là:

P,, = 4V70 =33,47mg/1

So sánh liều lượng phèn cần dùng để khử độ đục và liễu lượng phèn cần để

khử độ màu thì ta chọn liều lượng phèn tính toán là: Pạ¡= 50 mg/ e Dung tích bể hoà trộn: _— OxnxP, _ 666,67x10x50 = =3,33m° 10.000x,xz 10.000x10x1 h Trong đó:

- Q : lưu lượng nước xử lý, Q = 666,67 mỶ/⁄h

-n : thời gian giữa hai lần hoà tan phèn, với công suất

(10000 +50000) mỶ/ngày , n=(8 + 12)h, chọn n= 10h - P,: liéu lượng phèn dự tính cho vào nước , P, = 50 mg/l - bạ : nồng độ dung dịch phèn trong thùng hoà trộn (10+17 %), lấy bạ =10% -+_ : khối lượng riêng của dung dịch, y =1 tấn/mỶ Chọn 1 bể hoà trộn, kích thước bể là: 2m x 1,5m x 1,1 m = 3,3 mỶ e Dung tích bể tiêu thụ: „ - Pb, _ 33310 th 5 =6,66m` Trong đó: - b.,=(4 + 10)% , chọn b, = 5%

- b,: nồng độ dung dịch phèn trong thùng tiêu thụ

Chọn 1 bể tiêu thụ, kích thước mỗi bể là: 2,0m x 1,96m x 1,7m = 6,664 mỶ

e Chọn chiều cao an toàn ở bể hoà trộn và bể tiêu thụ là:(0,3 + 0,5)m

Trang 11

THIẾT KẾ HỆ THỐNG CẤP NƯỚC CHO THỊ TRẤN 50.000 DÂN

e Chọn quạt gió và tính toán ống dẫn khí nén

Lưu lượng gió phải thổi thường xuyên vào bể hoà trộn là:

Q¡ =0,06 xW; x F =0,06 x 10 x 3,0 = 1,8 m/phút

Trong đó: W¡ = cường độ khí nén ở thùng hoà trộn 101/sm (theo qui phạm)

e Lưu lượng gió cần thiết ở bể tiêu thụ là:

Q, = 0,06 x 5 x3,92 = 1,176 mỶ/phút

Trang 13

THIẾT KẾ HỆ THỐNG CẤP NƯỚC CHO THỊ TRẤN 50.000 DÂN

2.2.2 LIỀU LƯỢNG VÔI CHO VÀO

Liều lượng chất kiểm hóa ( vôi ) được tính theo công thức: Pu =e¡( Ppg/e¿ — K; + 1 )100/c Trong đó: - P¿: hàm lượng chất kiểm hóa( mg/1) - P,: hàm lượng phèn cần dùng để keo tụ, P, = 50 (mg/l) - 1, ep: trong lượng đương lượng của chất kiểm hóa và của phèn, ta có e¡ =28, e; = 57 (mg/mgửđi )

-_ K¿ độ kiểm nhỏ nhất của nước nguồn, K, = 2 ( mgđl/I)

-_c: tỉ lệ chất kiểm hóa nguyên chất có trong sản phẩm sử dụng,

c=80 (%)

=> P,= 28(50/57 — 2 + 1)x100/80 <0 > Độ kiểm tự nhiên của nước đủ đảm bảo cho quá trình thủy phân phèn, trường hợp này không cân kiểm hóa nước

2.3 BỀ TRỘN CƠ KHÍ

4 Bể trộn có tác dụng giúp cho hóa chất tiếp xúc đều với nước Nó đưa các phần tử hóa chất vào trạng thái phân tán đều trong nước khi phản ứng xảy ra, đồng thời tạo điểu kiện tốt nhất giữa chúng với các phần tử tham gia phản ứng Khi cho phèn vào

nước chúng sẽ tác dụng với muối kiểm của Ca, Mg để tạo thành các hydroxit kém tan

Trang 14

- Chiểu dài cạnh của bể: a=Ÿ =à = =14Im - Chiểu cao hữu ích của bể: V _ 5,56 h.= hi a2 1412 =2,81m - Chiểu cao toàn phân của bể H =hy + hy = 2,81 + 0,4= 3,2m

Tại cuối bể ta bố trí mương tràn dẫn nước sang công trình tiếp theo

Mương có chiều ngang 0,6 m, cao 1 m

Chiều dài máng I„„= 1,4m

2.3.2 THIẾT BỊ KHUẤY TRỘN:

Dùng máy khuấy tuabin 4 cánh nghiêng 45o hướng lên để khuấy trộn đồng

thời kéo nước từ dưới lên Đường kính cánh tuabin:

D <0,5a = 0,5x 1,41 =0,71 m Chọn D = 0,7m

Năng lượng cần truyền vào nước :

P=GˆVụ =1000° x 5,56x 0,0009= 5004 J/s = 5kW

Với G= 1000s": gradient van toc

ụ =0,0009 Ns/m” : độ nhớt động lực của nước ứng với t = 25°C

Trang 15

THIẾT KẾ HỆ THỐNG CẤP NƯỚC CHO THỊ TRẤN 50.000 DÂN -_ Chiều dài mỗi mái chèo: L=0,25 D =0,25 x 0,7 = 0,175 (m) - Chiéu réng c4nh khudy: B =0,2.D = 0,2 x 0,7 = 0,14 (m)

2.3.3 TINH TOAN DUONG ỐNG DẪN NƯỚC VÀO VÀ RA: - Đường kính ống dẫn nước vào bể d = 500 mm

Trang 16

TC nước nguồn Hàm lugng can (mg/l) v(mm/s) - Nước nguồn có độ đục thấp <20 0,9 20 - 50 1,2 - Nước có độ đục trung bình 50 - 250 1,6 - Nước có độ đục lớn 250 - 2500 2,2 - Chọn chiểu rộng của bể phản ứng bằng chiều rộng của bể lắng ngang là: B=5,6m - Chiều dài ngăn phản ứng: S _ 42,09 _ L=5 5.6 7,5m Thể tích bể phản ứng ứng với thời gian lưu nước trong bể là 25 phút: _ Qt _ 666,67x25 _ 3 Y= Gon~ 60x22 ™) Chiều cao hữu ích của bể phản ứng: hy = Y= 139

F_ 75x56 =3,3 m thỏa (theo quy phạm > 3m)

Chon chiéu rong day bé ba = 0,3 m Chiểu cao phần hình tháp:

hy = tg60° xa -3(2-03}- 2,16m - Chiểu cao tổng cộng của bể:

H =hn¡ + hạ + hụy = 3,3 + 2,16 + 0,44 = 5,9 m

2.4.2 HỆ THỐNG PHÂN PHỐI NƯỚC

Trang 17

THIẾT KẾ HỆ THỐNG CẤP NƯỚC CHO THỊ TRẤN 50.000 DÂN - Kích thước máng phân phối: cao hạ = 1 m, dài L = 7,5 m, chiều rộng máng 0,8 m -_ Thể tích máng: V„= Ix 7,5 x 0,8 = 6 m? -_ Thời gian lưu nước trong máng: _V,.2N _ 6x4 Qo 019 t = 126,32 (s) = 2,1(phuit) > 1 phút Chọn 6 ống nhựa để dẫn nước từ máng xuống đáy bể

-_ Lượng nước qua mỗi ống chính _— Q _ 019 2N.9 4x6 4, =0,008 (mỶ/s) Chọn ống có đường kính d, = 150 mm -_ Vận tốc nước chảy: 4 y, = Ade = 4% 0,008 _ 9 45 (m/s) md, mx0,15

Từ ống chính nước sẽ đựơc phân theo hai hướng bởi hai ống nhánh để phân phối nước

-_ Lượng nước qua mỗi ống nhánh 4q, _ 0,008 = de _ 9098 — 0 004(m/s In = = 5 (m/s) -_ Đường kính ống nhánh: d, = 44, _ |4%0,004 =0,09(m) 7, z x0,6 Lấy d= 90 mm -_ Khoảng cách giữa các ống chính: e= £_ 70 _ 1,25 (m) 6 6

Hai ống đầu tiên cách thành bể 0,5 m

-_ Khoảng cách giữa hai ống nhánh:

Trang 18

= 5:6 =14m 4 - Tổn thất áp lực qua các mối nối trên đường ống: 2 h=X£2— h oe Với §: hệ số tổn thất cục bộ trong đừơng ống: Ei=1, €2 = 2,56, €3 = 0,588, & = 0,5 v: vận tốc nước chẩy trong ống 0,45? 2 >h=0,5 2 + 256+ 0,588 +1) 06 a1 =0,08 (m) - Tổn thất áp lực dọc theo chiểu dài ống: hy = 6,993 x 2,75.10° + 5,836 x 1,3510” = 0,03 (m) -_Tổn thất áp lực từ đáy lên mặt nước hạ = 1,5x (hị + hạ)107 = 1,5(3,3+ 2,16)107 = 0,08 (m) - Tổn thất áp lực mà nước từ máng cần khắc phục: h =h¡+ hạ + hạ = 0,08 + 0,03 + 0,08= 0,19 (m) 2.4.3 TÍNH TỐN VÁCH NGĂN: - _ Trong ngăn phản ứng đặt hai tường tràn để hướng dòng, khoảng cách giữa các tấm tường: a = =25 (m) -_ Chiểu cao lớp nước trên vách tràn: chọn h„;= 0,6m - _ Vận tốc nước tràn từ bể phản ứng: 20 — 019 = =—— = 0,028 (m/s) ( th ham < 0,05 m/

"BINA, 56x2x0,6 (m/s) ( theo quy pham s)

-_ Chiểu cao bức trường tràn tính từ đáy bể đến mép vách:

h, = H — hyy — hy = 5,9 — 0,44 — 0,6 = 4,86 (m)

Trang 19

THIẾT KẾ HỆ THỐNG CẤP NƯỚC CHO THỊ TRẤN 50.000 DÂN

-_ Chiểu cao lớp vách tràn tiếp theo là : 4,76 (m)

- _ Cuối bể ta bố trí vách tường hướng dòng có chiều cao chọn hạa= 4,6m

-_ Chiểu cao khe từ bể phản ứng sang bể lắng: 3,3 + 2,16 — 4,6 = 0,86 (m) - _ Vận tốc nước chảy trên vách hướng dòng:

20 _ 019

ve ABN 086x5,6x2 =——* _ = 0,02 (m/s) < 0,05 théa

Trước khi qua bể lắng nước sẽ qua tường ngăn để hướng dòng và phân

phối nước Chiều cao tường ngăn: h„y = 0,5 x 5,9 = 2,95 (m)

-_ Khoảng cách từ tường ngăn đến tường tràn: e= 0,8 m

Trang 20

2.5 BỂ LẮNG NGANG + Bể lắng dùng để loại trừ ra khỏi nước các hạt cặn lơ lửng có khả năng lắng xuống đáy bể bằng trọng lực 2.5.1 KÍCH THƯỚC BE: e Vận tốc trung bình của dòng nước trong bể: Vip = K X Uo Trong đó: - Ug : tốc độ rơi của hạt cặn, chọn =0,55mm⁄s, ( qui phạm = (0,5 + 0,6)m/s) - Chon L/Hy =15 ,tra bang có K=l0 ; a= 1,5 nên vụ = 10 x 0,55 = 5,5 mm/s e Diện tích mặt bằng bể là: Q _ 15 966,67 a 3,6u, = 1,5———— = 505m’? 3,6x0,55 F= e Chọn số bể lắng ngang: n = 2 bể e Chọn chiểu cao vùng lắng: Hạ= 3 m (quy phạm 3+ 4m ) = Chiểu rộng mỗi bể là: 9 —— 666,67 =—————=>———_——-~=».0m 3,6xvwy„xHạxMN_ 3,6x5,5x3x2 e Mỗi bể lắng ngang được chia làm 2 ngăn,

= Chiểu rộng mỗi ngăn là: 5 -5 = “ =2,8m F 50 e Chiểu dài bể lắng: L= = =45,0m BxN 5,6x2

e Kiểm tra lại tỉ số = = ae = 15 Đúng bằng tỉ số đã chọn

e Nếu chiều rộng mỗi ngăn b = 2,8 m hàng lỗ cuối cùng nằm cao hơn mức

cặn tính toán là 0,3m (theo qui phạm là 0,3 + 0,5m) thì diện tích công tác