Đồ án môn học cấp nước

Đồ án môn học cấp nước Đồ án môn học cấp nướcĐồ án môn học cấp nướcĐồ án môn học cấp nướcĐồ án môn học cấp nướcĐồ án môn học cấp nướcĐồ án môn học cấp nướcĐồ án môn học cấp nướcĐồ án môn học cấp nướcĐồ án môn học cấp nướcĐồ án môn học cấp nướcĐồ án môn học cấp nướcĐồ án môn học cấp nướcĐồ án môn học cấp nướcĐồ án môn học cấp nướcĐồ án môn học cấp nướcĐồ án môn học cấp nướcĐồ án môn học cấp nướcĐồ án môn học cấp nướcĐồ án môn học cấp nướcĐồ án môn học cấp nướcĐồ án môn học cấp nước

Chương 1: TỔNG QUAN – GIỚI THIỆU CHƯƠNG 1:TỔNG QUAN – GIỚI THIỆU 1.1.MỤC TIÊU CỦA ĐỒ ÁN  Tình hình phân phối tiêu thụ nước thành phố Hồ Chí Minh Hiện thành phố Hồ Chí Minh có hình thức sử dụng nước sau đây: - Sử dụng nước qua đồng hồ nước: chiếm đa số nội thành (80% nội thành cũ 56% nội thành mới) Tuy nhiên khu vực ngoại vi tỉ lệ hộ sử dụng đồng hồ nước công ty cấp nước có 21% mạng lưới cấp nước mạng lưới cấp nước Ngoài tồn tình trạng nhiều hộ sử dụng chung đồng hồ nước chưa cấp đồng hồ riêng - Sử dụng nước từ giếng tư nhân đổi nước Đây loại hình sử dụng nước hệ thống phân phối nước không tới khu vực có tới không cấp đủ nước tiêu dùng Giếng tư nhân loại hình cấp nước nội thành vùng ngoại vi (chiếm từ 34 – 45%) Đổi nước (hoặc dùng nước láng giềng) giải pháp chủ yếu khu vực nội thành cũ nơi mà điều kiện nhà cửa không thuận lợi cho việc khoan giếng Tỷ lệ cao vùng ngoại vi (34%), đặc biệt Bình Chánh Nhà Bè (nơi mà chất lượng nước ngầm xấu) Nhìn chung, trạng phân phối nước thành phố Hồ Chí Minh nhiều tồn sau: - Không phân phối đủ lượng nước cần cho đối tượng tiêu thụ - Ý thức sử dụng nước người tiêu dùng kém, nhiều vùng cuối mạng nhân dân tự đục ống xây bể ngầm, lắp máy bơm hút trực tiếp từ đường ống gây tụt áp cho toàn mạng - Phân bố không đầu dẫn đến hệ thống chênh lệch lớn tiêu thụ - Khả cung cấp nước nhà máy không đáp ứng nhu cầu dùng nước cho người dân - Tỷ lệ thất thoát lớn (1985: lượng thất thoát chiếm 29%,1993 – 1994 40%, lượng thất thoát giảm 31.56%) - Phần lớn hệ thống phân phối cũ tuổi thọ từ 50 năm trở lên, chưa cải tạo thay - Ống bị đục, bị vỡ, làm tăng rò rỉ sụt áp lớn - Các thiết bị phụ tùng van, đồng hồ, vòi công cộng hư hỏng không bảo dưỡng gây thất thoát nhiều Phạm Đức Hoàng Trâm Mssv: 90102847 Trang Chương 1: TỔNG QUAN – GIỚI THIỆU - Hệ thống bể chứa thuỷ đài chưa sử dụng để tăng thêm công suất vào cao điểm sử dụng nước - Mạng cấp I II chưa phát triển theo yêu cầu qui hoạch tình hình đô thị hóa tăng nhanh nên nhu cầu nước lớn lên nhiều Tóm lại, tình hình cung cấp nước cung không đủ cầu Hệ thống cấp nước cũ tải, hệ thống mạng phân phối chưa đủ để đưa nước tới khu vực phát triển Vì cần thiết phải cải tạo mở rộng hệ thống cấp nước  Tiêu chuẩn dùng nước tỷ lệ dân cấp nước cho giai đoạn 2005, 2010 S T T I II Năm 2005 Địa bàn (quận % Tiêu chuẩn huyện) dùng nước cấp (l/người.ngày) nước Khu nội thành cũ: -8 quận trung tâm 100 180 100 180 85 180 95 180 85 180 10 85 180 11 85 180 Phú Nhuận 85 180 - quận ven cũ 80 160 Tân Bình 70 160 Bình Thạnh 80 160 Gò Vấp 80 160 quận 60 140 Thủ Đức 65 140 60 140 75 140 12 30 140 Phạm Đức Hoàng Trâm Mssv: 90102847 Năm 2010 % Tiêu chuẩn dùng nước cấp (l/người.ngày) nước 100 100 100 100 95 95 95 95 200 200 200 200 200 200 200 200 85 80 90 90 180 180 180 180 80 75 75 80 50 150 150 150 150 150 Trang Chương 1: TỔNG QUAN – GIỚI THIỆU III Các huyện ngoại thành Huyện Hóc Môn 20 Huyện Bình Chánh 30 Huyện Nhà Bè 70 Huyện Cần Giờ 20 Huyện Củ Chi 20 (Nguồn: Công ty cấp nước) 100 100 100 100 100 30 35 75 25 30 120 120 120 120 120 Dựa tiêu chuẩn cấp nước (nước cấp cho sinh hoạt, sản xuất, công cộng mục đích khác), tỉ lệ dân số cấp nước, dự kiến nhu cầu nước cho năm 2010 2.500.000 m3/ngày Qua dự báo nhu cầu nước cho tương lai ta nhận thấy nhu cầu nước vài năm tới lớn Vì việc mở rộng công suất cấp nước nhà máy nước thành phố cần thiết Do đồ án nghiên cưú cải tạo nâng công suất cấp nước lên 100.000 m3/ngày Vấn đề quan tâm nguồn nước phải thỏa mãn số lượng lẫn chất lượng Để mở rộng công suất cấp nước nhà máy trước hết cần phải đánh giá trữ lượng nước ngầm dùng cung cấp cho sinh hoạt  Mục tiêu cụ thể đồ án là: - Đánh giá trạng hệ thống xử lý - Đề xuất phương án cải tạo để nâng công suất nhà máy lên 100000m3/ngày - Thiết kế hệ thống xử lý dụa vào phương án cải tạo 1.2 QUI MÔ – CÔNG SUẤT XỬ LÝ - Tên ban đầu nhà máy nước ngầm Hóc Môn thành lập sử dụng năm 1992 - Đến năm 1999 đổi tên Công ty khai thác xử lý nước ngầm thành phố - Công ty gồm phòng xí nghiệp: xí nghiệp khai thác xử lý nước Tân Bình xí nghiệp cấp nước ngoại thành gồm mười trạm nhỏ cung cấp cho cụm dân cư quận 8, Bình Chánh, Hóc Môn - Nhà máy nước Tân Bình sử dụng năm 1992 với nhiệm vụ xử lý nước ngầm Các bãi giếng tập trung chủ yếu quận Tân Bình Hiện tổng giếng hoạt động 38 giếng Công suất thiết kế ban đầu giai đoạn 50000 m3/ngày, giai đoạn nâng cấp công suất lên 100000 m 3/ngày Đồ án phù hợp với khả nâng cấp công suất công ty Phạm Đức Hoàng Trâm Mssv: 90102847 Trang Chương 1: TỔNG QUAN – GIỚI THIỆU 1.3.THÀNH PHẦN TÍNH CHẤT NƯỚC THÔ Chất lượng nước thô giếng theo báo cáo phòng thí nghiệm ổn định nhiều năm qua Độ pH 6, hàm lượng sắt khoảng 13 – 15 mg/l Hệ thống xử lý hữu nhà máy xử lý nguồn nước đạt tiêu chuẩn nước cấp cho sinh hoạt Về độ cứng nước giếng thuộc loại mềm (hàm lượng CaCO3 từ 38 – 43 mg/l) Độ khoáng hóa nước giếng thấp Tổng quát, nước giếng lấy từ giếng cạnh nhà máy nước ngầm Hóc Môn có chất lượng trung bình, đạt tiêu chuẩn dùng cho mục đích cấp nước sinh hoạt xử lý để sử dụng cho sinh hoạt hệ thống xử lý Chất lượng nước có thành phần cần xử lý:  pH: giá trị pH thay đổi theo mùa nguồn nước giếng khai thác có giá trị pH thấp Giá trị pH thường thay đổi từ 5,66  5,83, vào tháng chuyển tiếp pH thường có giá trị cao  Fe: hàm lượng Fe giếng vào mùa khô thường cao chút so với mùa mưa Hàm lượng Fe thường từ 14,6 15,1 mg/l Hàm lượng Fe ngày thấp 10,8 mg/l, ngày cao có lên đến 19,2 mg/l Đối với nguồn nước ngầm, hàm lượng Fe tương đối cao, phải sử dụng thêm hóa chất xử lý nước đạt yêu cầu nước cấp  Mn nước thô khoảng 0,8 – 0,9 mg/l Hàm lượng Mn thấp biến động Như vậy, lưu lượng nước khai thác tương đối ổn định chất lượng 1.4.TIÊU CHUẨN NƯỚC ĐẦU RA Vì mục đích công ty khai thác xử lý nước ngầm để cung cấp nước sinh hoạt cho người dân nên nước đầu phải theo tiêu chuẩn nước ăn uống  Tiêu chuẩn vệ sinh nước cấp sinh hoạt Thông số Đơn vị pH Sắt Mangan mg/l mg/l Phạm Đức Hoàng Trâm Giới hạn tối đa cho phép Đô thị Trạm lè & nông thôn 6,5 – 8,5 6,5 – 8,5 0,3 0,5 0,1 0,1 Mssv: 90102847 Trang Chương 2: LỰA CHỌN CÔNG NGHỆ CHƯƠNG LỰA CHỌN CÔNG NGHỆ 2.1.CHẤT LƯỢNG NGUỒN NƯỚC XỬ LÝ VÀ LỰA CHỌN CÔNG NGHỆ XỬ LÝ Giả sử nguồn nước ngầm hệ thống xử lý có chất lượng tương tự nguồn nước ngầm tại: • pH : 5,6 – 5,8 • Fe : 14,6 – 15,1 mg/l • Mn : 0,8 – 0,9 mg/l • CO2: 175 – 190 mg/l • Độ kiềm: 48 – 50 mgCaCO3/l = 0,95 mgđl/l • Các tiêu khác nằm quy phạm cho phép Nhận xét chất lượng nguồn nước: nước ngầm có chất lượng hệ thống xử lý chủ yếu dùng để khử Fe Mn Như hệ thống xử lý thiết kế dùng xử lý Fe Mn Ta nhận thấy nguồn nước có độ kiềm thấp đồng thời lượng CO2 nước nguồn cao, sơ đồ dây chuyền đề nghị sử dụng là: làm thoáng – lắng tiếp xúc – lọc Do nước nguồn hàm lượng Fe cao, độ kiềm thấp ta phân tích chất lượng nước hệ thống xử lý đồng thời sử dụng công thức để kiểm tra xem có nên sử dụng thêm hóa chất trình xử lý hay không - Kiểm tra độ kiềm nước sau làm thoáng Ki = Ki0 – 0,036 × CFe02+ Trong đó: Ki0 độ kiềm ban đầu nước nguồn, Ki0 = 0,98 CFe02+ hàm lượng Fe nước nguồn, CFe02+ = 14,8 ⇒ Ki = 0,98 – 0,036 × 14,8 = 0,4472 - Kiểm tra hàm lượng CO2 lại nước sau làm thoáng: C(CO2) = C(CO2)0 × (1 – a) + 1,6 × CFe02+ Trong đó: C(CO2)0: hàm lượng CO2 nước nguồn trước làm thoáng, C(CO2)0 = 180 (mg/l) a : hiệu khử CO2 công trình làm thoáng, lảm thoáng giàn mưa a = 0,75 ÷ 0,8 Lấy a = 0,8 ⇒ C(CO2) = 180 × (1 – 0,7) + 1,6 × 14,8 = 77,68 (mg/l) - pH nước sau làm thoáng: pH = log - √µ Trong đó: Phạm Đức Hoàng Trâm Mssv: 90102847 Trang Chương 2: LỰA CHỌN CÔNG NGHỆ C: hàm lượng CO2 sau làm thoáng = 77,68 mg/l Ki: độ kiềm sau làm thoáng = 0,4472 44 × 0,4472 ⇒pH = log = 5,62 4,31 × 10 −7 × 77,68 Theo tài liệu Xử lý nước cấp Nguyễn Ngọc Dung pH nước sau làm thoáng < 6,8 khử Fe làm thoáng độc lập Khi phải kết hợp dùng hoá chất vôi clo Như với chất lượng nước nguồn ta thiết kế hệ thống xử lý khử Fe có hóa chất Hệ thống xử lý bao gồm: - Thiết bị pha dung dịch định lượng hóa chất - Công trình làm thoáng trộn hóa chất - Bể lắng - Bể lọc 2.2.CÔNG NGHỆ XỬ LÝ  Công nghệ xử lý mô tả sau: Tiến hành làm thoáng trước để khử CO2, hòa tan O2 nâng giá trị pH nước Công trình làm thoáng thiết kế với mục đích khử CO2 lượng CO2 nước cao làm giảm pH mà môi trường pH thấp không tốt cho trình oxy hoá Fe Sau làm thoáng ta châm hóa chất để khử Fe có nước Hóa chất sử dụng clo – chất oxy hóa mạnh để oxy hóa Fe, chất hữu có nước, Mn, H2S Ngoài để tạo môi trường thuận lợi cho trình oxy hóa Fe ta phải cho thêm vôi với clo Mục đích cho thêm vôi để kiềm hóa nước giúp cho tốc độ phản ứng oxy hóa Fe diễn nhanh Công trình làm thoáng hệ thống xử lý nước ngầm giàn mưa tháp oxy hóa Sau làm thoáng châm hóa chất nước đưa sang công trình công trình trộn Công trình có mục đích trộn nước hóa chất để phản ứng hóa học diễn thuận lợi Các công trình trộn thường sử dụng bể trộn khí, máng trộn có vách ngăn, bể trộn đứng Sau nước đuợc tiếp tục đưa sang bể lắng hay lọc tiếp xúc Thông thường công trình xử lý nước ngầm lớn người ta thường hay sử dụng bể lắng tiếp xúc Bể lắng tiếp xúc có nhiệm vụ giữ lại cặn tạo trình oxy hóa cặn vôisau phản ứng xảy Thời gian lưu nước bể lắng thường 90 phút Và công trình cuối bể lọc nhanh Bể lọc có nhiệm vụ giữ lại cặn nhỏ mà giữ lại bể lắngcũng để khử Mn  Lựa chọn công trình hệ thống xử lý Phạm Đức Hoàng Trâm Mssv: 90102847 Trang Chương 2: LỰA CHỌN CÔNG NGHỆ  Trước hết, trình làm thoáng sử dụng giàn mưa tháp oxy hóa • Nếu sử dụng giàn mưa tốn diện tích chi phí xây dựng ban đầu hoạt động việc quản lý tương đối dễ dàng thuận tiện Việc tu, bảo dưỡng vệ sinh định kỳ giàn mưa không gặp nhiều khó khăn Cần tiến hành vệ sinh thường xuyên cặn Fe dễ dàng bám sàn tung làm chít lỗ dẫn đến giảm hiệu giàn mưa • Nếu sử dụng tháp oxy hóa tiết kiệm mặt xây dựng chi phí xây dựng ban đầu vận hành tốn chi phí so với sử dụng giàn mưa (do phải cung cấp điện để hoạt động máy thổi khí), quản lý gặp khó khăn Việc tu bảo dưỡng khó khăn lâu ngày cặn Fe dễ bám chít lớp vật liệu tiếp xúc (hay sàn tiếp xúc) Lúc phải ngừng hoạt động tháp để tiến hành vệ sinh  Sau trình làm thoáng châm hóa chất (clo vôi) Hóa chất châm sau làm thoáng Cũng có hóa chất châm trước làm thoáng điều lợi Bởi nước ngầm thường có số khí trình phân hủy kị khí đất sinh (H 2S), cho hóa chất vào trước hao tốn thêm hóa chất để khử chất chất thường chất khí dễ dàng bị khử qua làm thoáng Clo cho vào nước nhằm mục đích oxy hóa Fe2+ thành Fe3+, vôi cho vào nước với mục đích nâng pH độ kiềm nước tạo môi trường cho phản ứng oxy hóa thủy phân Fe diễn dễ dàng Lượng hóa chất cho vào phải đảm bảo khử hết Fe2+ có nước pH đầu bể lắng khoảng – 8,3  Sau ta tiến hành trộn nước hóa chất để phản ứng diễn thuận lợi Các công trình dùng để trộn chia làm loại khuấy trộn thủy lực khuấy trộn học Ta nên sử dụng bể trộn đứng việc khuấy trộn chủ yếu lực dòng nước từ lên tránh tình trạng cặn vôi bám bể mà đảm bảo trộn hóa chất nước  Sau trộn với hóa chất, nước đưa sang công trình công trình lắng hay lọc tiếp xúc Mục đích công trình tạo thời gian để phản ứng diễn thu hồi cặn phản ứng Đối với hệ thống xử lý nước công suất lớn ta nên sử dụng bể lắng tiếp xúc thời gian lưu bể tốt 90 phút Bể lắng thường sử dụng hệ thống xử lý nước ngầm bể lắng ngang với hệ thống thu nước bề mặt  Sau khỏi bể lắng nước tiếp tục sang công trình cuối bể lọc Bể lọc có nhiệm vụ giữ lại cặn sót lại sau bể lắng đồng thời khử Mn Đối với hệ thống xử lý nước có công suất lớn người ta thường sử dụng bể lọc nhanh với vận tốc lọc khoảng – m/h Ở ta sử dụng bể lọc áp lực với vận tốc > 10 m/h sử dụng loại bể lọc tốn chi phí đầu tư cao đồng thời chi phí bảo trì, sửa chữa vấn đề Phạm Đức Hoàng Trâm Mssv: 90102847 Trang Chương 2: LỰA CHỌN CÔNG NGHỆ  - Tóm lại hệ thống xử lý nhà máy bao gồm: Giàn mưa Bể trộn đứng Bể lắng ngang Bể lọc nhanh Phạm Đức Hoàng Trâm Mssv: 90102847 Trang Chương 3: HIỆN TRẠNG TRẠM XỬ LÝ CHƯƠNG 3: HIỆN TRẠNG TRẠM XỬ LÝ 3.1.GIÀN MƯA  Nhiệm vụ: - khử CO2 nước - làm giàu oxy nước tạo điều kiện để Fe2+ oxy hóa thành Fe3+  Dạng giàn mưa: làm thoáng tự nhiên  Cấu tạo: giàn mưa bao gồm:  Hệ thống phân phối khí: sử dụng ống phân phối có đục lỗ gồm: • ống phun mưa làm inox có đường kính 160 mm • ống có bố trí ống nhánh đường kính 40 mm • đường kính lỗ phun ống nhánh mm  Sàn tung nước: • sử dụng sàn tung nước inox có đục lỗ Kích thước inox 0,8 × 0,8m ghép lại với Số inox theo chiều ngang Số inox theo chiều dọc 32 Diện tích giàn mưa (0,8 × 0,4) × (0,8 × 32) = 81,92 m2 • đường kính lỗ inox 14 mm, có 14 × 14 = 196 lỗ Tỷ số So/S tỷ số tổng diện tích lỗ diện tích sàn tung 196 × π × 0,014 = 4,7% So/S = 0,8 × 0,8 × • Số sàn tung : • Khoảng cách sàn: 0,8 m • Khoảng cách từ hệ thống phân phối nước đến sàn đầu tiên: 0,35m  Hệ thống thu thoát khí Để thu oxy khí trời, kết hợp với việc thổi khí CO khỏi giàn mưa, đồng thời đảm bảo nước không bị bắn ngoài, người ta xây dựng hệ thống cửa chớp bêtông cốt thép Góc nghiêng chớp với mặt phẳng nằm ngang 450, khoảng cách hai cửa chớp 200 mm Phạm Đức Hoàng Trâm Mssv: 90102847 Trang 11 Chương 3: HIỆN TRẠNG TRẠM XỬ LÝ với chiều rộng cửa 200 mm Cửa chớp bố trí xung quanh toàn chiều cao giàn mưa, nơi có bề mặt tiếp xúc với không khí  Sàn thu nước: sàn thu nước làm bêtông cốt thép đặt giàn mưa có độ dốc 0,02 phía ống dẫn nước qua bể trộn  Ống dẫn thu nước giàn mưa: Mỗi giàn mjưa bao gồm hai ống inox dẫn nước lên giàn mưa đường kính 400 mm, ống thu nước từ giàn mưa qua bể trộn đường kính 600 mm, hai ống PVC thu nước xả, rửa giàn mưa đường kính 150 mm, ống dẫn vôi, clo vòi phục vụ cho công tác vệ sinh  Kích thích giàn mưa  Kích thước giàn mưa: dài × rộng × cao = 27,2 × × 8,6 m  Giàn thiết kế với hình dạng mỏng  Cường độ mưa 2083 Qtưới = = = 12,714 m3/m2.h ∈ (10 ÷ 15 m3/m2.h) 81,92 ×  Hoạt động giàn mưa: Nước thô dẫn từ ống góp chung đường kính 1000 mm qua ống đường kính 400 đưa lên giàn mưa Trên giàn mưa gồm hệ thống ống xương cá ống đường kính 160 mm ống nhánh có đường kính 40 mm Nước từ giàn phân phối phun qua lỗ ống nhánh rơi xuống qua sàn tung nước Nước từ sàn tung nước di chuyển dẫn xuống trọng lượng thân tập trung sàn thu nước, nước chảy vào ống thu nước có đường kính 600 mm để đưa sang bể trộn Tại đầu ống thu nước clo vôi đồng thời cho vào để khử Fe, Mn  Đánh giá hiệu xử lý giàn mưa Hiệu loại trừ CO2 giàn mưa khoảng 68 % Hiệu loại trừ thấp 60,6% Hiệu loại trừ cao 72,3% Ngoài hiệu khử CO giàn mưa nhằm mục đích hòa tan oxy vào nước để oxy hoá Fe Với trình xử lý nước ngầm đặc biệt trình khử Fe nướn ngầm việc khử CO2 đồng thời hòa tan O2 vào nước giàn mưa có tác dụng quan trọng làm tăng pH nước ngầm oxy làm cho Fe 2+ bị oxy hóa Nếu pH có tăng cao tạo môi trường tốt để phản ứng oxy hóa Fe Mn diễn Nhưng nguồn nước khai thác có hàm lượng Phạm Đức Hoàng Trâm Mssv: 90102847 Trang 12 Chương : THIẾT KẾ TÍNH TOÁN HỆ THỐNG CẢI TẠO ⇒Vnước = × 36 × 24 = 4.320 m3/lần - Hàm lượng cặn nước rửa lọc: Hàm lượng cặn = 3,4 × 4.320 = 75,56 mg/l 194,4 Trong đó: Hàm lượng cặn từ bể lắng vào bể lọc 3,4 mg/l = 3,4 g/m3 Lượng nước dùng cho lần rửa lọc 194,4 m3/lần Lượng nước rửa lọc sau chu kỳ 4.320 m3/lần - Trong ngày lượng nước rửa lọc Vrửa lọc = 194,4 × × 12 = 4665,6 m /ngày Chọn thời gian lắng nước lần rửa lọc Như ta xây dựng bể lắng, hồ có dung tích 195 m3 Nước rửa lọc đưa vào bể lắng lắng vòng giờ, sau nước đưọc bơm trở lại hệ thống xử lý (có thể bơm vào đầu bể lắng) Còn cặn đưa qua bể nén bùn qua máy lọc ép dây đai - Tính thể tích vùng lắng cặn • Thể tích nước lần rửa bể lọc 194,4 m3 • Khối lượng cặn nước rửa lọc = 75,56 × 194,4 = 14.689 kg • Xem khối lượng riêng cặn khối lượng riêng nước thể tích cặn nước lần rửa lọc 14,689 l = 0,015 m3 • Vậy thể tích hồ lắng cần cho lấn rửa lọc là: 195 + 0,015 = 195,015 m3 - Ta xây dựng bể lắng (bể thu hồi nước rửa), bể có kích thước : dài × rộng × cao = 15 × × 2,2 m Dung tích hồ 198 m 3, đáy hồ có đặt hệ thống xả cặn Cặn xả phương pháp thủy lực sang bể nén cặn để làm nước - Ở bể thu nước rửa gắn bơm hoạt động 1h/1 lần Bơm hoạt động nước lắng cặn 5.6.BỂ NÉN BÙN - Lượng cặn khô vào bể nén bùn là: W = W1 + W2 Trong đó: W1 lượng cặn từ bể lắng Chương : THIẾT KẾ TÍNH TOÁN HỆ THỐNG CẢI TẠO W2 lượng cặn từ bể thu hồi nước rửa lọc = 75,56 g/m3 × 4665,6 m3/ngày = 352,53 kg/ngày W = 683,2 + 352,53 = 1035,73 kg Tải trọng dung dịch cặn đưa vào bể nén bùn có giá trị 15 ÷ 25 kgSS/m2.ngày Chọn tải trọng chất rắn tổng cộng q0 = 25 kgSS/m2.ngày - Diện tích bể nén bùn là: Sbể = W/25 = 1035,73/25 = 41,43 m2 Nếu kể diện tích buồng phân phối trung tâm diện tích tổng cộng bể nén bùn là: S = 41,43 × 1,1 = 45,57 m2 Ta xây bể nén bùn, bể có diện tích là: 22,79 m2 Đường kính bể nén bùn là: D= ( 4× S  × 22,79  )=   = 5,38 m π π   Đường kính ống phân phối trung tâm là: DTT = 0,2 × D = 0,2 × 5,38 = 1,07 m Đường kính phần loe ống trung tâm: Dloe = 1,35 × DTT = 1,35 × 1,07 = 1,45 m Đường kính chắn: Dchắn = 1,3 × Dloe =1,3 × 1,45 = 1,89 m Chiều cao phần lắng bể lắng đứng hlắng = v × t Trong đó: v: vận tốc chuyển động bùn lắng bể, lấy v = 0,05 mm/s t: thời gian lưu bùn, chọn t = 12 Vậy chiều cao phần lắng bể nén bùn là: hlắng = 0,05 × 10-3 × 12 × 3600 = 2,2 m Đáy bể xây dựng hình chóp cụt với đáy lớn có đường kính 12 m đáy bé chọn 1,2 m, góc nghiêng đáy so với phương ngang 450, nên chiều cao phần đáy bể tính: hđ = ½ × (12 – 1,2) × tg450 = 5,4 m Chọn chiều cao bảo vệ hbv = 0,2 m Vậy chiều cao tổng cộng bể nén bùn là: H = hlắng + hđ + hbv = 2,2 + 5,4 + 0,2 = 9,6 m ≈ 10 m Chọn ống nhựa PVC có đường kính φ250 để dẫn bùn từ bể nén bùn sang máy ép bùn  Máy ép bùn dạng băng tải Chương : THIẾT KẾ TÍNH TOÁN HỆ THỐNG CẢI TẠO Máy làm khô cặn lọc ép dây đai băng tải dùng phổ biến quản lý đơn giản, tốn điện, hiệi suất làm khô chấp nhận Hiệu suất làm khô cặn phụ thuộc vào thông số như: đặc tính cặn, cặn có trộn với chất trợ keo tụ hay không, độ rộng băng lọc, tốc độ di chuyển lực ép băng tải Nồng độ cặn sau làm khô máy lọc băng tải đạt từ 15 ÷ 25% - Thời gian chu kỳ xả cặn 24 - Khối lượng cặn vào máy ép ngày 1035,73 kg/ngày - Giả sử ngày máy làm việc - Lượng cặn vào máy là: 1035,73/6 = 172,62 kg/giờ - Tải trọng cặn m rộng băng tải dao động khoảng 90 680 kg/m chiều rộng băng.giờ - Chọn tải trọng mét rộng băng tải 150 kg/m.giờ Vậy chiều rộng băng tải là: L = 172,62/150 = 1,15 m Chọn chiều rộng băng tải 1,2 m  Lượng polymer sử dụng cho máy ép bùn: - Lượng bùn cặn đưa vào máy ép bùn 172,62 kg/giờ - Liều lượng polymer: 5kg/tấn bùn - Liều lượng polymer sử dụng 172,62 × 5/1000 = 0,863 kg/giờ - Hàm lượng polymer sử dụng 0,2% Vậy lượng dung dịch châm vào 0,863 × 1,1/2 = 0,47 m3/h Thời gian lưu dung dịch Dung tích thùng yêu cầu 0,47 × = 1,88 m3/h Chọn bơm định lượng châm polymer công suất 1,88 m3/h 5.6.KHỬ TRÙNG NƯỚC Khử trùng nước khâu bắt buộc cuối trình xử lí nước cấp Trong nước thô có nhiều vi sinh vật vi trùng gây bệnh tả, lị, thương hàn cần phải khử trùng nước để đảm bảo chất lượng nước phục vụ nhu cầu ăn uống Trong hệ thống dùng clo lỏng để khử trùng Cơ sở phương pháp dùng chất oxi hóa mạnh để oxy hóa men tế bào sinh vật tiêu diệt chúng Ưu điểm phương pháp vận hành đơn giản, rẻ tiền đạt hiệu suất chấp nhận Dung dịch clo bơm vào đường ống dẫn nước từ bể lọc sang bể chứa nước Chương : THIẾT KẾ TÍNH TOÁN HỆ THỐNG CẢI TẠO Liều lượng clo hoạt tính cần thiết sử dụng tính theo công thức: C = (kG/h) Trong đó: Q: Lưu lượng nước xử lí (m3/h) , Q = = 4166,67 m3/h a: liều lượng clo hoạt tính (lấy theo tiêu chuẩn TCVN 33 – 1985) Chọn a = mg/l = g/m3 Vậy lượng clo hoạt tính cần thiết dùng để khử trùng : Q × a 4166,67 × C= = = 12,5kg / h 1000 1000 Liều lượng clo cần thiết dùng để khử trùng ngày là: 12,5 × 24 = 300 kg 5.7.BỂ CHỨA NƯỚC SẠCH - Có bể chứa với tổng dung tích 10.000 m3 Kích thước bể L × B × H = 42 × 30 × 4,5 m Hai bể chứa chìm thông với nhau, phía bể có bơm Trên bể có đất trồng cỏ để chống đẩy Chương 6: TÍNH CÁC THIẾT BỊ PHỤ CỦA HỆ THỐNG XỬ LÝ CHƯƠNG 6: TÍNH CÁC THIẾT BỊ PHỤ CỦA HỆ THỐNG XỬ LÝ 6.1.TÍNH BƠM NƯỚC RỬA LỌC  - Bơm dùng rửa lọc cho 12 bể lọc có thông số sau: Cường độ rửa: 15 l/s.m2 Diện tích bể lọc là: 4,5 × = 36 m2 Vậy lưu lượng nước dùng rửa lọc là: 15 × 36 = 540 l/s = 0,54 m3/s = 1.944 m3/h Vận tốc nước chảy ống (lấy vận tốc nước chảy ống dẫn nước rửa), v = 1,91 m/s Chiều dài đoạn ống tính từ vị trí đặt bơm đến bể lọc: 20 m Đường kính ống dẫn nước 500 mm Khối lượng riêng nước nhiệt độ làm việc ρ = 998 kg/m3  Tính cột áp cần thiết bơm Cột áp bơm tính theo công thức: Hbơm = H1 + H2 + H3 Trong đó: H1: cột áp để khắc phục chiều cao hình học tính từ cột nước thấp bể chứa đến mép máng thu nước rửa H2: cột áp để khắc phục trở lực bể lọc bao gồm trở lực lớp sỏi đỡ, trở lực lớp vật liệu lọc trở lực phá vỡ kết cấu ban đầu lớp vật liệu lọc H3: cột áp để khắc phục trở lực đường ống  Tính H1: H1 = h1 + h2 + h3 Trong đó: h1 chiều sâu lớp nước bể chứa, h1 = h2 độ cao từ lớp nước bể chứa đến đáy bể lọc, h2 = 0,5 h3 chiều cao tính từ đáy bể lọc đến mép máng tràn, h3 = ⇒ H1 = + 0,5 + = 6,5 m  Tính H2: H2 = hđáy + hđ + hvl + hbm Trong đó: Chương 6: TÍNH CÁC THIẾT BỊ PHỤ CỦA HỆ THỐNG XỬ LÝ • hđáy: tổn thất áp lực qua đáy trung gian chụp lọc: hđáy = Với v : tốc độ chuyển động nước qua khe chụp lọc lấy 1,5 m/s (theo quy phạm không nhỏ 1,5 m/s) µ : hệ số lưu lượng chụp lọc, chụp lọc xẻ khe µ = 0,5 1,5 ⇒ hđáy = = 0,458 m × 9,81 × 0,5  • hđ: tổn thất áp lực qua sỏi đỡ hđ = 0,22 × Ls × W với Ls: chiều dày lớp sỏi đỡ, Ls = 0,4m W: cường độ rửa lọc, W = 15 l/s.m2 ⇒ hđ = 0,22 × 0,4 × 15 = 1,32 m • hvl: tổn thất áp lực lớp vật liệu lọc hvl = (a1 + b1×W)×L1×e + (a2 + b2×W)×L2×e với a, b thông số phụ thuộc vào kích thước hạt lớp cát thạch anh có d = 0,7 mm nên a1 = 0,76, b1= 0,017 lớp than ăngtraxit có d = 1,2 mm nên a2 = 0,85, b2 = 0,004 e độ giãn nở lớp vật liệu lọc, e = 0,5 L chiều dày lớp vật liệu lọc, L1 = 0,7 m, L2 = 0,5 m ⇒ hvl = (0,76 + 0,017×15)× 0,7×0,5 + (0,85 + 0,004×15) ×0,5×0,5 = 0,583 m • hbv: áp lực để phá vỡ kết cấu ban đầu lớp vật liệu lọc, lấy m ⇒ H2 = 0,458 + 1,32+ 0,583 + = 4,361 m Tính H3 H3 = (λ × l/D + Σξ) × v2/2g Trong đó: λ: hệ số ma sát l: chiều dài đoạn ống, l = 20 m D: đường kính ống, D = 0,5 m ξ: trở lực cục Chương 6: TÍNH CÁC THIẾT BỊ PHỤ CỦA HỆ THỐNG XỬ LÝ • chuẩn số Re Chế độ chảy nước rửa ống dẫn đặc trưng 1,91 × 0,5 × 998 = 11,914 × 105 −3 0,8 × 10 Regh = × (D/ε)8/7 = × (500/0,2)8/7 = 0,455 × 105 Ren = 220 × (D/ε)9/7 = 220 × (500/0,2)9/7 = 51,423 × 105 Re = = Vì Regh < Re < Ren nên xác định hệ số ma sát ống theo công thức: λ = 0,1 × (1,46 × + )0,25 100 = 0,1 × (1,46 × 0,2/100+ )0,25 = 0,016 11,914 × 10 • Xác định tổng trở lực cục  Trở lực van ξ = 4,7  Trở lực cút ξ = 0,98 × = 1,96  Trở lực tê ξ = 0,92 ⇒Σξ = 4,7 + 1,96 + 0,92 = 7,58 Vậy tổng trở lực toàn đường ống là: 20 1,8 + 7,46) × H3 = (0,016 × = 1,338 m 0,5 × 9,81 Cột áp bơm là: H = H1 + H2 + H3 = 6,5 + 4,361 + 1,338 = 12,199 ≈ 12,2 m  Công suất bơm N= = 0,54 × 12,2 × 998 × 9,81 = 92,1 kW 1000 × 0,7 η: hiệu suất chung bơm, η = 0,7 Chọn bơm rửa lọc có công suất 90 kW, với lưu lượng 1.944 m3/h cột áp 12 m Chương 6: TÍNH CÁC THIẾT BỊ PHỤ CỦA HỆ THỐNG XỬ LÝ 6.2.TÍNH BƠM KHÍ RỬA LỌC  Bơm khí dùng rửa lọc tính toán dựa yêu cầu sau: - Cường độ thổi khí 18 l/s.m2 Dung tích bể lọc 4,5 × = 36 m2 Vậy lưu lượng khí dùng rửa lọc 648 l/s = 0,648 m3/s = 2.332,8 m3/h Vận tốc không khí chuyển động ống, v = 17 m/s Chiều dài đoạn ống tính từ vị trí đặt bơm đến bể lọc 20 m Đường kính ống dẫn khí d = 220 mm = 0,22 m Khối lượng riêng không khí nhiệt độ làm việc ρ = 1,13 kg/m3  Tính cột áp cần thiết bơm khí: - Cột áp bơm tính theo công thức H = h + h2 + h3 Trong đó: h1: cột áp để khắc phục tổn thất áp lực chung ống dẫn khí tính từ máy thổi khí đến bể lọc h2: cột áp để khắc phục cột nước lớp cát lọc lỗ phân phối gió h3: cột áp để khắc phục tổn thất từ hệ thống phân phối đến mép máng thu nước rửa lọc   Chọn h1 = m Tính h2: h2 = γ1 × H1 + γ2 × H2 + H3 Với: γ1, γ2 trọng lượng riêng cát than ăngtraxit H1, H2 chiều cao lớp cát lớp than ăngtraxit H3 chiều cao lớp nước từ mặt lớp vật liệu lọc đến mép máng Ta có γ1 = 2,6, H1 = 0,7 m γ2 = 1,6, H2 = 0,5 m H3 = 0,75 m ⇒ h2 = 2,6 × 0,7 + 1,6 × 0,5 + 0,75 = 2,95 m  Chọn h3 chiều cao lớp nước từ ống phân phối đến mép máng thu nước rửa, h3 = m ⇒ cột áp cần thiết bơm gió rửa lọc là: H = + 2,95 + = 6,95 m  Áp lực khí nén là: Chương 6: TÍNH CÁC THIẾT BỊ PHỤ CỦA HỆ THỐNG XỬ LÝ p= 10,33 + H 10,33 + 6,95 = = 1.66 at 10,33 10,33  Công suất bơm khí là: N= Với: η: hiệu suất chung máy thổi khí, chọn η = 0,8 Q: lưu lượng khí, Q = 0,648 m3/s L = 34.400 × (p0,29 – 1) = 34.400 × (1,660,29 – 1) = 5446,46 5446,46 × 0,648 = 43,25kW ⇒N= 102 × 0,8 Chọn bơm khí rửa lọc có công suất 43 kW, với lưu lượng 2332,8 m3/h cột áp 6,95 m, áp lực 1,66 at 6.3.GIẾNG KHOAN - Giếng khoan hai tầng sâu lớn 200 m lớn 100 m - Có bơm chìm để tập trung đưa nước từ giếng khoan vào đường ống truyền tải - Có tụ điện bên nhà điều khiển giếng, có đồng hồ đo lưu lượng, đồng hồ đo áp lực - Người ta đưa sỏi xuống giếng để lọc sơ trước nước vào giếng 6.4.TRẠM BƠM CẤP II - Có bơm hoạt động liên tục 24/24 - Áp lực bơm 50 m cột nước - Có hệ thống ống với ống lớn có đường kính 1000 mm 6.5.TỔN THẤT QUA TỪNG CÔNG TRÌNH - Tổn thất áp lực qua giàn mưa 0,5 m - Tổn thất áp lực qua bể trộn 0,7 m - Tổn thất áp lực qua bể lắng 0,5 m - Tổn thất áp lực qua bể lọc m - Tổng tổn thất áp lực 5,7 m Chương 7: TÍNH TOÁN KINH TẾ CHƯƠNG 7: TÍNH TOÁN KINH TẾ 7.1.TÍNH CHI PHÍ XÂY DỰNG BAN ĐẦU VÀ THIẾT BỊ CỦA HỆ THỐNG  Giá thành xử lý nước bao gồm: - Chi phí xây dựng thiết bị (chi phí đầu tư ban đầu) - Chi phí vận hành quản lý  Chi phí xây dựng tính toán dựa khối lượng xây dựng công trình Chi phí đầu tư ban đầu liệt kê bảng sau: Công trình Giàn mưa - Phần xây dựng - Sàn tung inox - Ống thép φ400 dẫn nước lên giàn mưa - Ống phun mưa PVC φ150 - Ống nhánh phun mưa PVC φ 21 - Ống thép thu nước dẫn sang bể trộn φ850 - Ống xả cặn PVC φ150 Bể trộn - Phần xây dựng - Ống thép φ960 dẫn nước sang bể lắng - Máy khuấy turbin - Lan can inox xung quanh bể Đơn vị tính Số lượng Đơn giá Thành tiền (triệu (triệu đồng) đồng) m3 m2 × 160 × 208 0,3 320 124,8 m × 7.5 1,4 84 m × 40 0,5 40 m × 700 0,01 14 m m 2×9 2×4 3,5 0,5 63 m3 × 150 300 m 2×2 50 12 100 m × 16 64 × 120 480 4×2×10 × 30 1,25 0,5 100 60 Bể lắng - Phần xây dựng m3 - Ống PVC thu nước bề mặt m φ600 m - Ống PVC φ200 xả cặn - Ống lắng vách nghiêng hình Chương 7: TÍNH TOÁN KINH TẾ trụ cạnh 0,1 m dài 1,5 m - Giá đỡ ống vách nghiêng hình chữ U thép - Đai inox kiềng ống - Lan can inox xung quanh bể Bể lọc - Phần xây dựng - Xi phông thu nước lọc - Cát lọc - Than antraxit - Sỏi đỡ - Ống phân phối nước rửa lọc (ống thép φ600 - Ống nhánh phân phối nước rửa lọc (ống thép φ75) - Ống gió rửa lọc (ống thép φ220) - Ống gió nhánh rửa lọc (ống thép φ30) - Lan can inox xung quanh bể Bể chứa - Phần xây dựng - Bơm Bể thu hồi nước rửa lọc - Phần xây dựng - Bơm - Ống xả cặn PVC φ250 Bể nén cặn - Phần xây dựng - Các thiết bị khác - Bơm nước rửa lọc 90 kW - Bơm khí rửa lọc 43 kW - Bơm nước 800 kW - Nhà điều hành - Bồn đựng hóa chất Tổng cộng m 4× 364,8 0,02 m m × 25 × 51 × 86 0,1 0,1 10 20,4 344 m m3 m3 m3 12 × 80 12 12 × 18 12 × 18 12 ×14,4 0,5 0,4 960 96 108 216 69,12 m 12 × 192 m 12 × 112 0,08 107,52 0,1 9,6 12 × 112 0,05 67,2 × 55 220 m m m 12 × 29 m3 × 1000 30 2000 60 m3 m × 50 2 × 30 30 0,5 100 60 30 m3 × 198 cái m2 1 288 100 50 1000 1 396 10 100 50 3000 288 10.311,64  Tổng vốn đầu tư cho hệ thống xử lý 10,312 tỷ Chương 7: TÍNH TOÁN KINH TẾ Trong đó: - Chi phí cho xây dựng 4,448 tỷ - Chi phí cho thiết bị 5,864 tỷ  Lượng nước sản xuất năm là: 100.000 × 365 × 0,9 = 32,850.000 m3  Hệ thống xử lý hoạt động 20 năm  Lấy chi phí bảo trì cho phần xây dựng 1% chi phí xây dựng Chi phí bảo trì cho thiết bị 5% chi phí thiết bị ⇒ Chi phí cho việc bảo trì, bảo dưỡng hệ thống xử lý thời gian hoạt động là: Tbd = 0,01 × 4,448 + 0,05 × 5,864 = 0,34 tỷ  Khấu hao tài sản cho m3 nước (Tkh) là: (10,312 + 0,34) × 10 Tkh = = 16,21 đ/m3 32.850.000 × 20 Lấy lãi suất ngân hàng 0,5%/tháng, lãi suất ngân hàng tính cho 1m3 nước là: Tnh = 0,005 × 16,21 = 0,081 đ/m3  Vậy chi phí xây dựng thiết bị cho 1m3 nước là: Txd-tb = 16,21 + 0,081 = 16,291 đ/m3 7.2.TÍNH CHI PHÍ VẬN HÀNH VÀ XỬ LÝ Chi phí vận hành quản lý gồm: chi phí hóa chất, chi phí điện năng, chi phí nhân công • Chi phí hóa chất kết thử nghiệm liều lượng hóa chất sử dụng công ty tình hình hoạt động công ty Vôi: 101 mg/l = 0,101 kg/m3 Cl : 13 mg/l = 0,013 kg/m3 • Chi phí điện tình hình hoạt động hệ thống xử lý công ty Mức chi phí điện cho việc xử lý nước 0,6 kWh/m3 Chi phí cho hóa chất điện cho m nước tính bảng sau: Chi phí Vôi Cl Điện Tổng cộng Đơn vị tính kg kg kg Số lượng 0,101 0,013 0,600 Đơn giá (đồng) 1.500 9.000 1.200 • Chi phí quản lý hệ thống xử lý nước tính sau: Thành tiền 151,5 117,0 720,0 988,5 Chương 7: TÍNH TOÁN KINH TẾ Số nhân công cần để vận hành hệ thống xử lý là: người/tổ × tổ = 10 người Lương nhân công là: 1.000.000 đồng/người.tháng Giả sử lượng thất thoát nước nhà máy không đáng kể tháng Trong tháng sản lượng nước là: 100.000 × 30 = 3.000.000 m3 nước ⇒ Chi phí quản lý cho việc sản xuất 1m3 nước là: 1.000.000 ×10 Tql = = 3,33đ / m 3.000.000  Vậy chi phí vận hành quản lý hệ thống xử lý là: Tvh-ql = Thc-đn + Tql = 988.5 + 3.33 = 991.83 đ/m3 7.3.GIÁ THÀNH XỬ LÝ 1m3 NƯỚC LÀ: T = Txd-tb + Tvh-ql = 16,291+ 991.83 =1008,121 đ/m3 PHỤ LỤC PHỤ LỤC Hình 1: Giàn mưa Hình 2:Bể trộn Hình 3: Bể lắng Hình 4: Bể lọc Hình 5: Bể chứa TÀI LIỆU THAM KHẢO TÀI LIỆU THAM KHẢO TS.Trịnh Xuân Lai – Cấp nước tập Nhà xuất Khoa học kỹ thuật 2002 PTS.Nguyễn Ngọc Dung – Xử lí nước cấp Nhà xuất Xây dựng 1999 TS.Nguyễn Phước Dân – Giáo trình nước cấp Khoa môi trường Trường ĐHBK TP.HCM Tiêu chuẩn ngành – Cấp nước mạng lưới bên công trình Tiêu chuẩn thiết kế TCXD – 33: 1985 ThS.Nguyễn Đức Minh – Nghiên cứu bể lọc khử sắt nhiều lớp vật liệu lọc – Luận văn cao học Nguyễn Thị Thu Thủy – Xử lý nước cấp sinh hoạt công nghiệp ... Hóc Môn 20 Huyện Bình Chánh 30 Huyện Nhà Bè 70 Huyện Cần Giờ 20 Huyện Củ Chi 20 (Nguồn: Công ty cấp nước) 100 100 100 100 100 30 35 75 25 30 120 120 120 120 120 Dựa tiêu chuẩn cấp nước (nước cấp. .. số cấp nước, dự kiến nhu cầu nước cho năm 2010 2.500.000 m3/ngày Qua dự báo nhu cầu nước cho tương lai ta nhận thấy nhu cầu nước vài năm tới lớn Vì việc mở rộng công suất cấp nước nhà máy nước. .. thác xử lý nước Tân Bình xí nghiệp cấp nước ngoại thành gồm mười trạm nhỏ cung cấp cho cụm dân cư quận 8, Bình Chánh, Hóc Môn - Nhà máy nước Tân Bình sử dụng năm 1992 với nhiệm vụ xử lý nước ngầm