TÍNH TOÁN THIẾT KẾ CÁC CÔNG TRÌNH ĐƠN VỊ

Nước không thể thiếu đối với cuộc sống của con người và nước đóng vai trò rất quan trọng trong việc hình thành sự sống trên trái đất

MỤC LỤC Chương I: TỔNG QUAN VỀ NƯỚC SẠCH I Tổng quan nguồn nước II Tổng quan nguồn nước đất III Tiêu chuẩn chất lượng nước IV Tình hình xử lý phân phối nước TP.HCM Chương II: LỰA CHỌN CÔNG NGHỆ XỬ LÝ I Các phương pháp xử lý nước đất II Cơ sở lựa chọn công nghệ xử lý III Đề xuất dây chuyền công nghệ xử lý IV Thuyết minh dây chuyền cơng nghệ Chương III: TÍNH TỐN THIẾT KẾ CÁC CƠNG TRÌNH ĐƠN VỊ I Các thơng số tính tốn II Tính tốn cơng trình đơn vị Tài liệu tham khảo CHƯƠNG I:TỔNG QUAN VỀ NƯỚC SẠCH  I.TỔNG QUAN VỀ NGUỒN NƯỚC: 1.Vai trò nguồn nước đời sống người: -Nước thiếu sống người nước đóng vai trị quan trọng việc hình thành sống trái đất.Nước tham gia tích cực vào phản ứng lý, hóa học, hình thành tích lũy chất hữu cơ, dung mơi nhiều chất đóng vai trò dẫn đường cho muối vào thể người -Trong khu đô thị nông thôn, nước dùng để phục vụ cho dân sinh.Trong cơng nghiệp, nơng nghiệp…nước dùng cho nhiều mục đích khác nhằm tạo sản phẩm phát triển kinh tế, nâng cao đời sống vật chất tinh thần người dân 2.Tài nguyên nước tự nhiên: Vịng tuần hồn nước tự nhiên -Tổng lượng nước trái đất có khoảng 1.390.000.000 km ,trong 97% nước Trái Đất nước muối, 3% lại nước gần 2/3 lượng nước tồn dạng sông băng mũ băng cực Phần cịn lại khơng đóng băng tìm thấy chủ yếu dạng nước ngầm, tỷ lệ nhỏ tồn mặt đất khơng khí Nước lục địa khoảng 8.600.000 km3,trong đó: -Các sơng 40.000 km3 -Các hồ nước 90.000 km3 -Các hồ nước mặn biển nội địa 105.000 km3 -Tổng cộng nước mặn lục địa 235.000 km3 Độ ẩm đất: -Nước độ sâu đến 800m: 4.000.000 km3 -Nước đất độ sâu lớn 800m: 4.300.000 km3 Tổng cộng lượng nước ngầm: 8.300.000 km3 Băng cực trái đất khoảng : 29.000.000 km3 Lượng nước đại dương khoảng: 1.350.000.000 km3 Từ số cho thấy lượng nước dùng cho sinh hoạt sản xuất chiếm tỉ lệ nhỏ so với lượng nước có tự nhiên.Tuy giới có nhiều vùng thiếu nước -Nước mặt nước sông, hồ nước vùng đất ngập nước Nước mặt bổ sung cách tự nhiên giáng thủy chúng chảy vào đại dương, bốc thấm xuống đất -Ở Việt Nam với lượng mưa trung bình năm khoảng 1960 mm phân bố tương đối đều, nước ta lại có mạng lưới sơng ngịi dày đặc nên lưu lượng nước mặt phong phú (324km3/năm) - Nước ngầm nước xuất tầng sâu đất, thường từ 3040,60-70 có 120-150 có tới 180m Nước ngầm thẩm thấu từ xuống, từ nơi xa chảy Dòng nước ngầm xuất lớp đất đá hồn tồn khơng thấm nước Qua lớp đá sỏi bị hấp phụ hết tạp chất nên chất lượng nước ngầm sạch,ổn định Nước ngầm có túi lớn nằm rải rác lịng đất, chảy thành mạch Trữ lượng nước ngầm lớn quan trọng cho cấp nước thành phố nông thôn vùng phèn mặn… Nước ngầm khai thác từ tầng chứa nước đất chất lượng nước ngầm phụ thuộc vào thành phần khống hóa cấu trúc địa tầng mà nươc ngầm thấm qua Do chảy qua địa tầng chứa cát granit thường có tính axit chứa chất khống Khi nước ngầm chảy qua địa tầng chứa đá vơi thị nước thường có độ cứng độ kiềm hydrocacbonat cao Ngoài đặc trưng chung nước ngầm là: -Độ đục thấp -Nhiệt độ thành phần hóa học tương đối ổn định -Khơng có oxy chứa nhiều khí như:CO2,H2S… -Chứa nhiều khống chất hịa tan chủ yếu là:sắt, mangan, canxi, magie flo -Khơng có diện vi sinh vật Theo báo cáo Liên Hiệp Quốc,chỉ có khoảng 2/3(60%) dân số Việt Nam sử dụng nước theo tiêu chuản chất lượng nước Liên Hiệp Quốc (Báo cáo diễn biến môi trường nước Việt Nam 2003) II:TỔNG QUAN VỀ NGUỒN NƯỚC DƯỚI ĐẤT 1.Gới thiệu nước đất: Nước đất nước chảy mạch kín đất, túi nước thông nước chảy sát với tầng đá mẹ, thường độ sâu từ 3040m có sâu hơn, tới 180m Nước đất hình thành nước thấm từ xuống, từ nơi xa chảy Dòng nước ngầm xuất lớp đất đá hồn tồn khơng thấm nước Qua lớp cát sỏi bị hấp phụ hết tạp chất nên lượng nước đất thường ổn định Nước đất chia thành nước đất tầng mặt nước đất tầng sâu Đặc điểm chung nước đất có khả di chuyển nhanh lớp đất xốp tạo mạch nước đất theo địa hình Theo khơng gian phân bố, lớp nước đất tầng sâu thường có ba vùng chức năng:  Vùng thu nhận nước  Vùng chuyển tải nước  Vùng khai thác nước có áp Khoảng cách vùng thu nhận vùng khai thác nước thường xa, từ vài chục đến vài trăm km Các lỗ khoan nước vùng khai thác thường có áp lực Đây loại nước ngầm có chất lượng tốt lưu lượng ổn định Nước đất khai thác từ tầng chứa nước đất, chất lượng nước đất phụ thuộc vào thành phần khống hóa cấu trúc địa tầng mà nước thấm qua Do nước chảy qua địa tầng chứa cát granit thường có tính axit chứa chất khoáng Khi nước đất chảy qua địa tầng chứa đá vơi nước thường có độ cứng độ kiềm hydrocacbonat cao Thành phần nước cứng Các đặc trưng chung nước ngầm: - Độ đục thấp - Nhiệt độ thành phần hóa học tương đối ổn định - Khơng chứa oxy chứa nhiều khí như: CO2, H2S… - Chứa nhiều khống chất hòa tanchu3 yếu là: sắt, mangan, canxi, magie flo - Khơng có diện vi sinh vật Ưu nhược điểm sử dụng nước ngầm:  Ưu điểm: - Nước ngầm tài nguyên thường xuyên, chịu ảnh hưởng yếu tố khí hậu hạn hán - Chất lượng nước tương đối ổn định, bị biến động theo mùa nước mặt - Chù động vấn đề cấp nước cho vùng hẻo lánh, dân cư thưa, hồn cảnh nước ngầm khai thác với nhiều cơng suất khác - Để khai thác nước ngầm sử dụng thiết bị điện bơm li tâm, máy nén khí, bơm nhúng chìm thiết bị khơng cần điện loại bơm tay Ngoài nước ngầm khai thác tập trung nhà máy nước ngầm, xí nghiệp, khai thác phân tán hộ dân cư Đây ưu điểm bật nước ngầm vấn đề cấp nước nông thơn - Giá thành xử lí nước ngầm nhìn chung rẻ so với nước mặt  Nhược điểm: - Một số nguồn nước ngầm tầng sâu hình thành từ hàng trăm năm, hàng nghìn năm ngày nhận bổ cập từ nước mưa Và tầng nước nói chung khơng thể tái tạo khả tái tạo hạn chế Do tương lai cần phải tìm nguồn nước khác thay tầng nước bị cạn kiệt - Việc khai thác nước ngầm với qui mô nhịp điệu cao làm cho hàm lượng muối nước tăng lên từ dẫn đến việc tăng chi phí cho việc xử lý nước trước đưa vào sử dụng - Khai thác nước ngầm với nhịp điệu cao làm cho mực nước ngầm hạ thấp xuống, mặt làm cho trình nhiễm mặn tăng lên, mặt khác làm cho đất bị võng xuống gây hư hại cơng trình xây dựng – nguyên nhân gây tượng lún sụt đất - Khai thác nước ngầm cách bừa bãi dễ dẫn đến tình trang nhiễm nguồn nước ngầm Các thành phần có nước ngầm: Chất lượng nước ngầm nói chung tốt, có trường hợp bị nhiễm bẩn hữu cơ, nhiều vùng sử dụng trực tiếp không cần làm Tuy nhiên, nước ngầm thường có tổng khống hóa cao, nhiều chứa chất khí hịa tan, có nhiều chất sắt mangan Hàm lượng sắt dao động từ vài mg/l đến hàng chục mg/l Ở nhiều vùng có nguồn bị nhiễm mặn có độ cứng cao Một loại nước ngầm tồn đất( phạm vi từ 1m đến 15m) thực chất nước mặt, thường gọi nước ngầm “ mạch nông” Chất lượng nước ngầm mạch nông nhiều vùng tốt, nhiều vùng nước mặt chúc bị ảnh hưởng trực tiếp nước mặt bị ô nhiễm thời tiết Tuy nhiên, nhiều vùng dân cư nông thôn không dựa vào loại nguồn nước để phục vụ cho nhu cầu đời sống hàng ngày Nước đất nhìn chung nguồn nước tốt, thuận lợi khai thác sử dụng cho mục đích sinh hoạt, ăn uống Chất lượng nước ngầm phụ thuộc vào nguồn gốc nước ngầm, cấu trúc địa tầng khu vực chiều sâu địa tầng nơi khai thác nước Ở khu vực bảo vệ tốt, có nguồn thải gây nhiễm bẩn, nước ngầm nói chung bảo vệ mặt vệ sinh chất lượng ổn định a Các ion có nước ngầm: Ion canxi Ca²+ : Nước ngầm chứa Ca2+ với nồng độ cao Trong đất thường chứa nhiều CO2 trình trao đổi chất rễ trình thủy phân tạp chất hữu tác động vi sinh vật Khí CO2 hịa tan nước mưa theo phản ứng sau: CO2 + H2O H2CO3 Axit yếu thấm sâu xuống đất hòa tan canxi cacbonat tao ta ion Ca2+ 2H2CO3 + 2CaCO3 Ca(HCO3)2 + Ca2+ + 2HCO3- Ion magie Mg2+: Nguồn gốc ion Mg2+ nước ngầm chủ yếu từ muối magie silicat CaMg(CO3)2, chúng hòa tan chậm nước chứa khí CO2 Sự có mặt Ca2+ Mg 2+ tạo nên độ cứng nước Ion natri Na+ : Sự hình thành Na+ nước chủ yếu theo phương trình phản ứng sau: 2NaAlSi3O3 + 10H2O Al2Si2(OH)4 + 2Na+ +4H4SiO3 Na+ có nguồn gốc từ NaCl, Na2SO4 muối có độ hịa tan lớn nước biển Ion NH4+: Các ion NH4+ có nước ngầm có nguồn gốc từ chất thải rắn nước sinh hoạt, nước thải công nghiệp, chấy thải chăn ni, phân bón hóa học q trình vận động nitơ Ion bicacbonat HCO3Được tạo nước nhờ q trình hịa tan đá vơi có mặt khí CO2: CaCO3 + CO2 + H2O Ca2+ + 2HCO3- Ion sunfat SO42- : Có nguồn gốc từ muối CaSO4.7H2O q trình oxi hóa FeS2 điều kiện ẩm với có mặt O2: 2FeS2 + 2H2O + 7O2 2Fe2+ + 4SO42- +4H+ Ion clorua Cl-: Có nguồn gốc từ trình phân ly muối NaCl nước thải sinh hoạt Ion sắt : Sắt nước ngầm thường tồn dạng ion Fe2+, kết hợp với gốc bicacbonat, sunfat, clorua; tồn keo axit humic keo silic Các ion Fe2+ từ lớp đất đá hòa tan nước điều kiện yếm khí sau: 4Fe(OH)3 + 8H+ 4Fe2+ + O2 + 10H2O Khi tiếp xúc với oxy tác nhân oxy hóa, ion Fe2+ bị oxy hóa thành ion Fe3+ kết tủa thành bơng cặn Fe(OH) có màu nâu đỏ Vì vậy, vừa bơm khỏi giếng, nước thường không màu, sau mật thời gian để lắng chậu cho tiếp xúc với khơng khí, nước trở nên đục dần đáy chậu xuất cặn lắng màu đỏ Trong nguồn nước mặt sắt thường tồn thành phần hợp chất hữu Nước ngầm giếng sâu chứa sắt dạng hóa trị II hợp chất sunfat clorua Nếu nước tồn đồng thời đihyđrosunfua (H2S) sắt tạo cặn hịa tan sunfua sắt FeS Khi làm thống khử khí CO2 hyđrocacbonat sắt hóa trị II dễ dàng bị thủy phân bị oxy hóa để tạo thành hyđroxit sắt hóa trị III 4Fe2+ + 8HCO3- + O2 + 2H2O 4Fe(OH)3 + 8CO2 Trong qui trình xử lý sắt nước ngầm, điều quan trọng biết điều kiện để chuyển sắt hóa trị II thành sắt hóa trị III hyđroxit sắt (II) hyđroxit sắt (III) tạo thành từ trạng thái hòa tan sang cặn lắng Với hàm lượng sắt cao 0.5 mg/l, nước có mùi khó chịu, làm vàng quần áo giặt, làm hỏng sản phẩm ngành dệt may, giấy, phim ảnh, đồ hộp Trên dàn làm nguội, bể chứa, sắt hóa trị II bị oxy hóa sắt hóa trị III, tạo thành cặn, cặn sắt kết tủa làm tắc giảm khả vận chuyển ống dẫn nước Đặc biệt gây nổ nước dùng làm nước cấp cho nồi Một số ngành cơng nghiệp có yêu cầu nghiêm ngặt hàm lượng sắt dệt, giấy, sản xuất phim ảnh… Nước có chứa ion sắt, trị số pH < 7.5 điều kiện thuận lợi để vi khuẩn sắt phát triển đường ống dẫn, tạo cặn lắng gồ ghề bám vào thành ống làm giảm khả vận chuyển tăng sức cản thủy lực ống Ion mangan: Mangan thường tồn song song với sắt dạng ion hóa trị II nước ngầm dạng keo hữu nước mặt Do việc khử mangan thường tiến hành đồng thời với khử sắt Các ion mangan hòa tan nước từ tầng đất đá điều kiện yếm khí sau: 6MnO2 + 12H+ 6Mn2+ + 3O2 + 6H2O Mangan II hòa tan bị oxy hóa chuyển dần thành mangan IV dạng hyđroxit kết tủa, q trình oxy hóa diễn sau: 2Mn(HCO3)2 + O2 + 6H2O 2Mn(OH)4 + 4H+ + 4HCO3- Khi nước ngầm tiếp xúc với khơng khí nước xuất cặn hyđroxit sắt sớm sắt dễ bị oxy hóa mangan phản ứng oxy hóa sắt oxy hịa tan nước xảy trị số pH thấp so với mangan Để oxy hóa mangan trị số pH cần thiết >9.5 Cặn mangan hóa trị cao chất xúc tác tốt q trình oxy hóa khử mangan khử sắt Cặn hyđroxit mangan hóa trị IV Mn(OH)4 có màu đen Trong thực tế cặn chất lắng đọng đường ống, cơng trình hợp chất sắt mangan tạo nên, tùy thuộc vào tỉ số chúng, cặn có màu từ đỏ đến màu nâu đen Q trình oxy hóa diễn với chất dễ oxy hóa, , để oxy hóa hàm lượng mangan xuống đến 0.2mg/l, pH nước phải có giá trị xấp xỉ Kết thực nghiệm cho thấy pH < khơng có chất xúc tác q trình oxy hóa mangan (II) thành (IV) diễn chậm, độ pH tối ưu thường khoảng từ 8.5 đến 9.5 Với hàm lượng tương đối thấp, vượt 5mg/l Tuy nhiên, với hàm lượng mangan nước lớn 0.1mg/l gây nhiều nguy hại việc sử dụng giống trường hợp nước chứa sắt với hàm lượng cao Các chất khí hịa tan nước ngầm: a O2 hịa tan: Tồn nước ngầm Tùy thuộc vào nồng độ khí oxy nước ngầm, chia nước ngầm thành nhóm sau: - - - Nước yếm khí: q trình lọc qua tầng đất đá, oxy nước bị tiêu thụ, lượng oxy bị tiêu thụ hết, chất hòa tan Fe2+, Mn2+ tạo thành nhanh Hơn nữa, xảy trình khử sau: NO3NH4; SO42H2S, CO2 CH4 Nước dư lượng oxy hòa tan: nước có oxy khơng có chất khử NH4+, H2S, CH4 Đó nước ngầm mạch nơng Clo hóa sơ khử trùng Nước từ trạm khử trùng Làm thoáng đơn giản Bể lắng tiếp xúc Bể chứa nước Bể lọc nhanh Sơ đồ công nghệ phương án Phạm vi áp dụng: phương pháp sử dụng cho nguồn nước có hàm lượng sắt ≤ 15 mg/l; độ Oxy hóa ≤ [0,15 (Fe2+) *5] mg/l O2; NH4 < mg/l; độ màu nước bơm khỏi giếng phải ≤ 15o ; độ pH sau làm thoáng ≥ 6,8 độ kiềm lại nước > (1 + Fe 2+ ) 28 Sơ đồ áp dụng cho trạm xử lí có cơng suất Ưu điểm phương pháp xử lí có hiệu nước có hàm lượng Fe cao, vào hoạt động dễ quản lí thuận tiện cho việc tu bảo dưỡng Nhược điểm, chi phí đầu tư ban đầu cao, tốn nhiều diện tích - Phương án (làm thoáng tự nhiên): Bể nén bùn Clo hóa sơ Giàn mưa (làm thống tự nhiên) Nước từ trạm Bể trộn đứng Bể lắng đứng Bể lọc nhanh Khử trùng Bể chứa nước Sơ đồ công nghệ phương pháp Sử dụng phương pháp khử 75 - 80% lượng CO2 hiệu cao so với phương án xử lí làm thoáng đơn giản sau làm thoáng nước dẫn vào bể lắng tạo điều kiện để Fe2+ chuyển hóa thành Fe3+ kết tủa lắng xuống,tạo điều kiện cho trình lọc diễn nhanh Dùng bể lọc nhanh, thời gian lọc nhỏ, công suất lớn nhanh - Phương án thứ (thùng quạt gió - lắng tiếp xúc – lọc): Khử trùng Nước từ Trạm bơm Thùng quạt gió Bể lắng tiếp xúc Bể lọc nhanh Bể chứa nước Sơ đồ công nghệ phương pháp phương pháp xử lí hiệu nguồn nước ngầm có hàm lượng Fe cao từ 20 mg/l trở lên Có thể áp dụng trạm xử lý nước có qui mơ vừa lớn chi phí đầu tư ban đầu cao Lựa chọn thuyết minh công nghệ: a Dàn mưa: Nhiệm vụ dàn mưa là: - Hòa tan O2 từ khơng khí vào nước để Oxy hóa Fe2+ thành Fe3+, Mn2+ thành Mn4+ để dễ dàng kết tủa dễ lắng đọng để khử khỏi nước lắng lọc - Khử khí CO2, H2S có nước, làm tăng pH nước, tạo điều kiện thuận lợi đẩy nhanh q trình Oxy hóa thủy phân Fe Mn, nâng cao công xuất công trình lắng lọc - Tăng lượng O2 hịa tan nước, nâng cao Oxy hóa khử nước để thực dễ dàng q trình Oxy hóa b Bể lắng: Lắng khâu quan trọng dây chuyền công nghệ xử lý nước loại lắng thiết kế để loại trừ khỏi nước hạt cặng lơ lửng có khả lắng xuống đáy bể trọng lực Nhiệm vụ bể lắng tạo điều kiện tốt để lắng hạt cát có kích thướng lớn 0,2 mm tỉ trọng lớn 2,6 để loại trừ tượng bào mịn cấu chuyển động khí giảm lượng cặn nặng tụ lại bể lắng c Bể lọc nhanh: Lọc q trình khơng giữ lại hạt cặn lơ lửng nước có kích thước lớn kích thước lỗ rỗng tạo hạt lọc mà giữ lại keo sắt, keo hữu gây độ đục độ màu Bể lọc thường dùng để lọc phần hay toàn cặn bẩn có nước tùy thuộc vào yêu cầu chất lượng nước Bể lọc thiết kế gồm lớp: lớp cát thạch anh lớp sỏi Nước cấp qua bể lắng hầu hết cặn lơ lửng giữ lại, khoảng 20% cặn lơ lửng không lắng bể lắng vào bể lọc Bể lọc nhiệm vụ giữ lại tất hạt khơng lắng d Bể chưa nước sạch: Dùng để chứa nước sau lọc, ta thêm lượng Cl2 vừa đủ nhằm đảm bảo tiêu vi sinh khử trùng đường ống, ngăn chặn tảo phát triển đường ống làm tắc nghẽn đường ống Bể chứa nước đặt gần bể lọc trạm bơm cấp II Ngoài ra, cốt mực nước bể lựa chọn cho phù hợp với điều kiện địa hình, cao độ mực nước ngẩm tự mồi nước cho trạm bơm cấp II f Trạm bơm cấp II: Nhiệm vụ phân phối nước mạng tiêu thụ, bơm rửa lọc, máy gió rửa lọc… Trạm bơm cấp II phải đảm bảo việc phân phối nước theo yêu cầu công suất độ tin cậy Khi bố trí trạm bơm cấp II cần u cầu: - Diện tích chống chỗ vào chiều cao trạm bơm - Cao độ trục bơm so với cốt mực nước thấp bể bơm - Cốt trạm bơm - Vị trí trạm bơm thuận tiện an tồn cho việc bố trí tuyến cấp điện, ống hút ống đẩy, chừa hành lang để sửa chửa thiết bị - Trước trạm bơm phải có vị trí để đặt thiết bị tháp chống va - Trạm bơm nhà điều hành hai cơng trình tạo kiểu dáng kiến trúc cảnh quan chung cho nhà máy xử lý nước cấp Chương III: TÍNH TỐN THIẾT KẾ CÁC CƠNG TRÌNH ĐƠN VỊ I Dàn mưa: Diện tích dàn mưa: F= Q 208 = = 20,8m qm 10 Q = 5000 m3/ngày = 208 m3/giờ = 0,057 m3/giây qm chọn 10 m3/m2.h (10 – 15 m3/m2.h) Số dàn mưa chọn => kích thước giàn mưa 4,5 x 4,5 (m) Thiết kế dàn mưa tầng, số sàn tung chọn 3, khoảng cách sàn tung 0,8m, chiều cao ngăn thu 0,5 m Thiết kế chân đứng giàn mưa 3,8m  Tổng chiều cao dàn mưa: 3.0,8 + 0,5 + 3,8 = 6,7m Sàn tung inox khoang lỗ có đường kính lỗ 10 mm, bước lỗ 100 mm Tấm inox có cạnh 4,5 x 4,5 (m) Hệ thống ống phân phối nước cho dàn mưa _Ống chính: Q Fống = v = 0,057 = 0,028m 2 v vận tốc nước chảy ống (1,8 – m/s) Đường kính ống là: F= π d ⇒d = Fôngchinh π = 4.0,028 = 0,19m = 190mm 3,14 _Ống nhánh: Khoảng cách ống nhánh chọn 300 mm Số ống nhánh dàn mưa: B 0,3 4,5 = 0,3 = 30 m= Lưu lượng ống nhánh: qnhanh = v f nhanh ⇒ f nhanh 057 qnhanh 0,30 = = = 9,5.10− m v Đường kính ống nhánh: d nhanh = 9,5.10 −4.4 = 0,035m = 35mm 3,14 _Các lỗ dàn mưa: Tổng diện tích lỗ chọn 35 – 40% tiết diện ngang ống S1 = 0,35.Fơngchinh = 0,35.0,028 = 9,975.10 −3 m Chọn lỗ đường kính 3mm, có diện tích lỗ là: S2 = π.0,0032 = 7,065.10−6 m Tổng số lỗ phân phối dàn mưa là: ∑ lô = S1 9,975.10 −3 = = 1386 (lỗ) S 7,065.10 −6 Số lỗ ống nhánh: n= 1386 = 46 (lỗ) 30 Khoảng cách lỗ ống là: u= l 4,5 = = 0,048m = 48mm n.2 46.2 _Đường kính ống dẫn nước vào khỏi dàn mưa: Lưu lượng thiết kế Q = 0,057 m3/s = 57 l/s Chọn ống có đường kính 300 mm, đường ống dẫn nước lên dàn mưa _Ống dẫn nước từ dàn mưa qua bể lắng: Chọn ống có đường kính 100 mm đường ống qua bể lắng II Bể lắng đứng tiếp xúc: Dung tích bể: W = QT 208,3.40 = = 139m 60 60 Q = 5000 m3/ngày = 208,3 m3/h = 0,057 m3/s T thời gian lưu nước bể 30 – 45 phút Chọn T = 40 phút Lấy chiều cao 2,5m (theo qui phạm từ 1,5 – 3,5 m) =>Tốc độ lên nước bể là: Vdâng = H L 100 2,5.100 = = 1,04m / s 60.T 60.40 Diện tích tồn phần bể lắng là: F= W 139 = = 55,6m HL 2,5 Chia thành bể lắng => Diện tích bể là: f = F 55,6 = = 18,6m N Lưu lượng nước chảy qua bể lắng là: qbê = Q 208,3 = = 69,4m / h = 19,3l / s N Tốc độ nước chảy qua ống trung tâm bể 1,01 l/s nên đường kính ống trung tâm d = 200mm Diện tích mặt cắt ngang ống trung tâm: f ơngTT = π d = 0,0314m Tổng diện tích bể lắng: f bê + f ông = 18,6 + 0,0314 = 18,63m Kích thướng bể lắng đứng hình vng là: 4,3 x 4,3 Chiều cao phần trụ bể lắng đứng: H tru = HL 2,5 = = 3,125m 0,88 0,8 Chiều cao phần hình nón bể lắng đứng: Hn = D −d 4,3 − 0,2 tgα = tg 55 o = 2,95m 2 D kích thước bể lắng đứng hình vng = 4,3m d = 0,2m chiều rộng hỗ xã cặn α =55o (qui phạm 50 – 55o) Tổng chiều cao bể lắng là: H = H tru + H n + H bv = 3,125 + 2,95 + 0,5 = 6,6m Hbv chiều cao bảo vệ 0,5 – 1,5m Hệ thống máng thu nước: Lưu lượng máng thu: qmang = K Q 0,7.208,3 = = 12,2m / h = 3,4.10 −3 m / s 4.N 4.3 K = 0,7 N=3 Máng có tiết diện hình chữ nhật, chiều rộng máng xác định theo công thức thực nghiêm: bm = 0,9.qm, = 0,9.(3,4.10 −3 ) 0, = 0,09m = 90mm Máng chữ V có chiều dài 1650m m Cao 250mm Dung tích chứa nén cặn: π H n D + d + D.d 3,14.2,95 4,3 + 0,2 + 4,3.0,2 = = 15m Wc = Thời gian làm việc lần xã cặn: T= Wc N δ 15.3.41000 = ≈ 5h Q.(Cmax − C ) 208(2000 − 12) δ tra bảng 3.3 sách Nguyễn Ngọc Dung Cmax = 2000 C hàm lượng cặn sau lắng (10 – 12mg/l) Lượng nước dung cho xã cặn tính theo % lương nước xử lý: P= K p Wc N Q.T 100 = 1,2.15.3 100 = 5,1% 208.5 Kp hệ số pha loãng cặn (1,115 – 1,2) III Bể lọc nhanh: -Diện tích bể lọc nhanh: Trong đó: -Q = 5000m3/ngày = 208,3m3/h -W cường độ rửa: W=14 l/s.m2, T = 24h -a số lần rửa bể ngày a=1 -t1 = giờ, t2 = 0,35 [Theo bảng 4-5 sách Nguyễn Ngọc Dung] -Vbt = (Theo bảng 4-6 sách Nguyễn Ngọc Dung) Chọn cát lọc dtd = 0,7 mm, hệ số không đồng k = Chiều dày lớp cát lọc: L = 0,8 m [Bảng 4-6 sách Nguyễn Ngọc Dung] Số bể lọc cần thiết xác định theo công thức: = 0,5 = 3,04 bể Chọn N = Kiểm tra lại tốc độ lọc tăng cường với điều kiện bể đóng để rửa > (khoảng – 7,5): khơng an tồn Vì ta phải thiết kế thêm bể lọc để dự phòng Ba bể vận hành, hai bể dự phòng rửa lọc vào cuối ngày -Diện tích bể lọc là: Chọn kích thước bể : Chiều cao toàn phần bể lọc nhanh xác định theo công thức: H = h đ + hv + hn + hp -hđ : chiều cao lớp đỡ (m) : hđ = 0,7 m [Bảng 4-7 sách Nguyễn Ngọc Dung] -hv : chiều dày lớp vật liệu lọc : hv = 0,8 m [Bảng 4-6 sách Nguyễn Ngọc Dung] -hn : chiều cao lớp nước vật liệu lọc : hn = m H = 0,7 + 0,8 + + 0,3 =3,8 m Xác định hệ thống phân phối nước rửa lọc : Chọn phương pháp rửa bể nước, cường độ nước rửa lọc W = 14 l/s.m2 với độ trương nước 45% Lượng nước rửa lọc bể là: Chọn vận tốc chảy ống là: V = 1,8 m/s (Quy phạm Đường kính ống là: = Chọn đường kính ống 350 mm Lấy khoảng cách ống nhánh 0,3 m (Quy phạm: 0,25 – 0,3 m) số ống bể là: Lưu lượng nước lọc chảy nhánh là: Chọn vận tốc chảy ống là: V = 1,9 m/s (Quy phạm Đường kính ống nhánh là: Chọn dn = 70 mm Hình: Hệ thống phân phối nước rửa lọc Với ống 350 mm tiết diện ngang ống là: Tổng diện tích lỗ lấy 35% diện tích tiết diện ngang ống (QP 30 -35%), tổng diện tích lỗ tính là: = 0,35 Chọn lỗ đường kính 12 mm (QP 10 – 12 mm) diện tích lỗ Tổng số lỗ ống nhánh là: Số lỗ ống nhánh là: Trên ống nhánh, lỗ xếp thành hàng so le nhau, hướng xuống phía nghiêng góc so với mặt phẳng nằm ngang Số lỗ hàng ống nhánh là: = 7,5 lỗ -Tính toán máng phân phối nước lọc thu nước rửa lọc: Bể có chiều dài 4m, chọn bế bố trí máng thu nước có đáy hình tam giác: Khoảng cách máng là: d = = 2m (QP không > 2,2m) Lượng nước rửa thu vào máng xác định theo công thức : l/s) Trong đó: -W : Cường độ rửa lọc : W = 14 l/s.m2 -d : Khoảng cách tâm máng : d = m -l : Chiều dài máng : l = 5,6 m -qm = 14 = 0,0868 m3/s Chiều rộng máng là: Trong đó: -a : tỉ số chiều cao hình chữ nhật với nửa chiều rộng máng Lấy a = 1,3 (QP a = – 1,5) -k : Hệ số tiết diện máng hình tam giác: k = 2,1 Vậy chiều cao phần máng hcn là: hcn = 0,26 m lấy chiều cao phần đáy tam giác hđ = hcn Độ dốc đáy máng lấy phía máng tập trung nước i = 0,01 Chiều dày thành máng lấy là: Chiều cao toàn phần máng thu nước rửa là: Hm = hcn + hđ + = 0,26 + 0,17 + 0,08 = 0,51 m Khoảng cách từ bề mặt lớp vật liệu lọc đến mép máng thu nước xác định theo công thức: Trong đó: -L : Chiều dày lớp vật liệu lọc, L = 0,8 m -e : Độ giãn nở tương đối lớp vật liệu lọc, lấy theo bảng – 5, e = 45% + 0,25 = 0,61 m Theo quy phạm , khoảng cách đáy máng dẫn nước rửa phải nằm cao lớp vật liệu lọc tối thiểu 0,07 m Chiều cao toàn phần máng thu nước rửa: Hm = 0,51 m, máng dốc phía máng tập trung i = 0,01, máng dài 3,1 m nên chiều cao máng thu tập trung là: 0,51 + (0,01 = 0,541 m Vậy phải lấy bằng: 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 : -qm : Lưu lượng nước chảy vào máng tập trung nước (m3/s) -A : Chiều rộng máng tập trung Chọn A = 0,75 m (QP không nhỏ 0,6 m) -g : gia tốc trọng trường = 9,81 m/s2 -Tính tổn thật áp lực rút bể lọc nhanh: Trong đó: -v0 : Tốc độ nước chảy đầu ống : v0 = 1,8 m/s -vn : Tốc độ nước chảy đầu ống nhánh : = 1,9 m/s -g : Gia tốc trọng trường: g = 9,81 m/s2 - : Hệ số sức cản KW: tổng diện tích lỗ ống máng diện tích tiết diện ngang ống máng chính, KW = 0,35  = 3,3 Tổn thất áp lực qua lớp sỏi đỡ: hđ = 0,22 Trong đó: -Ls : Chiều dày lớp sỏi đỡ : Ls = 0,7 m W : Cường độ rửa lọc : W =14 l/s.m2 hđ = 0,22 Tổn thất áp lực lớp vật liệu lọc: hvl = (a + b Trong đó: với kích thước hạt d = 0,5 ; a = 0,76 ; b = 0,017 hvl = (0,76 + 0,017 Áp lực để phá vỡ kết cấu ban đầu lớp cát lọc lấy hbm = 2m Vậy tổn thất áp lực nội bể : ht = hp + hđ + h + hbm = 3,3 + 2,16 + 0,35 + = 7,81m Tỷ lệ nước rửa lọc so với lượng nước vào bể (cơng suất trạm) tính sau: Trong đó: - W:Cường độ rửa lọc ; W = 14 l/s.m2 - f :Diện tích bể lọc ; f = 12,33m - N: Số bể lọc ; N = - Q: Công suất trạm xử lý ; Q = 208,3m3/h - To : Thời gian công tác bể lần lọc Trong đó: - T : Thời gian cơng tác bể lọc ngày, T = 24h - n : số lần rửa bể ngày, n = - t1, t2, t3 : thời gian rửa, xả nước lọc đầu thời gian chết bể lọc = 3,8% Bể chứa nước sạch: Để tiết kiệm chi phí xây dựng nên ta dùng hệ thống châm định lượng chất khử trùng đường ống dẫn từ bể lọc sang bể chứa Nhiệm vụ bể chứa là: Chủ yếu chứa nước đầu hệ thống xử lý Đổi 5000 m3/ngđ = 5000/(24 (m3/s) -Thể tích bể cần thiết là:(10 – 15% công suất) Wđh = q * T= 0,05787 * 10 * 3600=2083,32 m3 -Chọn kích thước bể: Dài Rộng = 30m * 20m Cao: h=2083,32/(30*20)=3,47m -Chiều cao công tác bể: Chiều cao dự trữ bể 0,3 m Chiều cao thực bể 3,47 + 0,3 = 3,77 m ... tạo kiểu dáng kiến trúc cảnh quan chung cho nhà máy xử lý nước cấp Chương III: TÍNH TỐN THIẾT KẾ CÁC CƠNG TRÌNH ĐƠN VỊ I Dàn mưa: Diện tích dàn mưa: F= Q 208 = = 20,8m qm 10 Q = 5000 m3/ngày =... : TT Tên tiêu Màu sắc(*) Đơn vị tính TCU Giới hạn tối đa cho phép I II 15 15 Phương pháp thử TCVN 6185 - 1996 (ISO 7887 - 1985) Mức độ giám sát A TT Tên tiêu Đơn vị tính Giới hạn tối đa cho phép... max 2000 mg/l Giả sử ngồi thơng số số thông số cần thiết để thiết kế hệ thống xử lý nguồn nước đất có chất lượng sau: Nước STT Chỉ tiêu Đơn vị TCVN-5501 đất pH 01 6.5 - 8.5 02 03 04 05 06 07