Thiết kế hệ thống cấp nước thị trấn đình cả – huyện võ nhai tỉnh thái nguyên

Lưu lượng giờ tính toán của trạm bơm cấp II và mạng lưới trong giờ dùng nước lớn nhất và nhỏ nhất... Hệ thống cấp nước phải tính đến trường hợp có cháy nên khi tính toán mạng lướiđường ố

LỜI NÓI ĐẦU

  

Cấp thoát nước là một chuyên ngành quan trọng trong việc bảo vệ môi trường

ở Việt Nam Hiện nay những điều kiện vệ sinh và cấp nước của đa số các thị xã,thành phố ở Việt Nam từ lâu nay luôn ở mức độ rất thấp vì mất cân đối nghiêmtrọng so với nhu cầu cũng như tốc độ phát triển Hệ thống cấp thoát nước còn thô sơ

và lạc hậu, đang vận hành với hiệu suất kém, khả năng đảm bảo cung cấp nước cònthấp so với yêu cầu thực tế

Do việc cung cấp nước máy không đủ cho nhân dân nên gây ra nhiều khókhăn trong sinh hoạt, làm ảnh hưởng tới sức khỏe của con người, làm cho năng suấtlao động giảm sút đáng kể Các số liệu thống kê về tình trạng bệnh tật, nhữngtrường hợp tử vong tại các bệnh viện do dùng nước có chất lượng không đảm bảonhư là một lời cảnh báo

Hiện nay giải pháp nhà ở trong các thành phố là các vấn đề cấp thiết Việc xâydựng các khu đô thị đang rất được quan tâm Giải pháp cấp nước cho các khu đô thịchuẩn bị xây dựng này là rất quan trọng, nó không những ảnh hưởng trực tiếp tớiđời sống, sức khoẻ của nhân dân trong khu đô thị mà còn là cả bộ mặt của các đô thịphát triển

Với mục tiêu đi sâu vào chuyên ngành nước, em được bộ môn Cấp Thoát

Nước giao cho đề tài tốt nghiệp: “Thiết kế hệ thống cấp nước Thị trấn Đình Cả –

huyện Võ Nhai tỉnh Thái Nguyên”

Căn cứ vào những tài liệu thu thập được, căn cứ vào yêu cầu, nhiệm vụ cụ thểcủa đề tài được giao em xin được trình bày nội dung tính toán cụ thể đồ án tốtnghiệp ở các phần sau

Vì thời gian thực hành cũng như kinh nghiệm thực tế có hạn nên không tránhkhỏi thiếu sót trong khi làm đề tài, vì vậy em kính mong các thầy cô đóng góp bổxung ý kiến để đề tài của em đạt kết quả tốt hơn

Em xin trân thành cảm ơn các thầy, cô trong bộ môn đặc biệt là thầy NguyễnThế Anh đã tận tình giúp đỡ chỉ bảo em trong quá trình học tập tại trường!

Hà Nội, ngày 15 tháng 05 năm 2016

Sinh viên

Lê Anh Đạt

MỤC LỤC

LỜI NÓI ĐẦU 1

MỤC LỤC 2

CHƯƠNG 1 6

TÌNH HÌNH CHUNG CỦA KHU VỰC 6

1.1 ĐIỀU KIỆN TỰ NHIÊN 6

1.1.1 Vị trí địa lý 6

1.1.3 Đặc điểm khí hậu 7

1.1.4 Đặc điểm thuỷ văn 7

1.2 ĐIỀU KIỆN KINH TẾ - XÃ HỘI 7

1.2.1 Diện tích và phân chia hành chính 7

1.3.4 Hiện trạng hệ thống thoát nước – Vệ sinh môi trường 8

1.4 QUY HOẠCH PHÁT TRIỂN ĐÔ THỊ ĐẾN NĂM 2030 8

1.4.1 Quy mô dân số 8

1.4.2 Quy mô đất xây dựng 8

1.4.3 Định hướng phát triển hệ thống hạ tầng kỹ thuật 8

1.5 SỰ CẦN THIẾT PHẢI ĐẦU TƯ 9

1.6 CƠ SỞ TÍNH TOÁN 9

CHƯƠNG 2 10

TÍNH TOÁN QUY MÔ CÔNG SUẤT TRẠM CẤP NƯỚC 10

2.1 XÁC ĐỊNH CÁC LOẠI NHU CẦU DÙNG NƯỚC ĐẾN GIAI ĐOẠN

2030 10

2.1.1 Nước dùng cho sinh hoạt 10

2.1.2 Nước cấp cho công nghiệp dịch vụ trong xã 10

2.1.3 Nước thất thoát 11

2.1.4 Nước cho yêu cầu riêng của nhà máy xử lý nước 11

2.1.5 Nhu cầu dùng nước cho chữa cháy 11

2.2 XÁC ĐỊNH QUY MÔ CÔNG SUẤT TRẠM CẤP NƯỚC 11

2.2.1 Lựa chọn các hệ số tính toán 11

2.2.2 Công suất trạm cấp nước 12

2.3 XÁC ĐỊNH LƯU LƯỢNG TÍNH TOÁN CHO CÁC CÔNG TRÌNHTRONG HỆ THỐNG CẤP NƯỚC 13

2.3.1 Lưu lượng giờ tính toán của trạm bơm cấp II và mạng lưới trong giờ dùng nước lớn nhất và nhỏ nhất 13

2.3.2 Tính toán thể tích của bể chứa 13

LỰA CHỌN NGUỒN NƯỚC VÀ VỊ TRÍ TRẠM XỬ LÝ 15

3.1 CÁC LOẠI NGUỒN NƯỚC 15

4.2 VẠCH TUYẾN MẠNG LƯỚI CẤP NƯỚC 17

4.3 TÍNH TOÁN THỦY LỰC, THIẾT KẾ MẠNG LƯỚI CẤP NƯỚC 18

4.3.1.Xác định chiều dài tính toán của các đoạn ống 18

4.3.2.Xác định lưu lượng dọc đường của các đoạn ống 18

4.3.3.Xác định lưu lượng tập trung 19

4.3.4.Tính toán thủy lực mạng lưới 20

4.4 TÍNH TOÁN HỆ THỐNG VẬN CHUYỂN NƯỚC TỪ TRẠM BƠM CẤP

II ĐẾN MẠNG LƯỚI 21

4.5 XÁC ĐỊNH CHẾ ĐỘ LÀM VIỆC CỦA TRẠM BƠM, XÁC ĐỊNH SỐMÁY BƠM 23

4.5.1 Chế độ làm việc của trạm bơm cấp I 23

4.5.2 Chế độ làm việc của trạm bơm cấp II 24

4.5.3 Tính toán bơm biến tần 24

CHƯƠNG 5 28

TÍNH TOÁN THIẾT KẾ TRẠM XỬ LÝ NƯỚC 28

5.1 NGHIÊN CỨU SỐ LIỆU VÀ LỰA CHỌN DÂY CHUYỀN XỬ LÝ 28

5.1.1 Số liệu chất lượng nguồn nước 28

5.1.2 Xác định các chỉ tiêu còn thiếu và đánh giá mức độ chính xác của các chỉ tiêu 29

5.1.3 Xác định liều lượng hóa chất đưa vào 30

5.1.4 Kiểm tra sự ổn định của nước sau khi keo tụ bằng phèn 31

5.1.5 Kiểm tra sự ổn định của nước sau khi ổn định bằng vôi 33

5.1.6 Hàm lượng cặn lớn nhất sau khi đưa hóa chất vào 34

5.1.7 Lựa chọn dây chuyền công nghệ 34

5.1.8 Đánh giá lựa chọn dây chuyền công nghệ: 35

5.2 TÍNH TOÁN CÁC CÔNG TRÌNH CHÍNH TRONG DÂY CHUYỀN XỬ

THIẾT KẾ CÔNG TRÌNH THU – TRẠM BƠM CẤP I 64

6.1 CÔNG TRÌNH THU NƯỚC MẶT 64

6.1.1 Vị trí công trình thu nước 64

6.1.2 Chọn loại công trình thu nước 65

6.1.3 Tính toán công trình thu nước 66

6.2 TRẠM BƠM CẤP I 75

6.2.1 Xác định lưu lượng trạm bơm và máy bơm 75

6.2.2 Kích thước đường ống trong trạm bơm 75

6.2.3 Xác định cột áp toàn phần của máy bơm 76

6.2.4 Chọn bơm 77

6.2.5 Xây dựng đường đặc tính của đường ống Xác định điểm làm việc của hệ thống 79

6.2.6 Xác định cốt trục máy bơm cấp I và cao trình gian máy 80

6.2.7 Biện pháp và thiết bị mồi bơm 81

6.2.8 Tính toán các kích thước cơ bản của nhà máy 83

CHƯƠNG 7 85

THIẾT KẾ TRẠM BƠM CẤP II 85

7.1 TÍNH TOÁN HỆ THỐNG VẬN CHUYỂN TỪ TRẠM BƠM CẤP II ĐẾNMẠNG LƯỚI 85

7.2 BƠM SINH HOẠT 85

7.2.1 Lưu lượng và cột áp của bơm 85

7.2.2 Chọn bơm sinh hoạt: 86

7.2.3 Xây dựng đường đặc tính tổng hợp của bơm và đường ống Xác định điểm làm việc của bơm sinh hoạt 88

7.2.4.Xác định cốt trục bơm sinh họat 91

7.3 TÍNH BƠM CHỮA CHÁY 93

7.3.1 Lưu lượng của máy bơm 93

7.3.2 Cột áp của máy bơm chữa cháy 94

7.4 TÍNH BƠM RỬA LỌC 94

7.5 THIẾT BỊ MỒI BƠM 95

7.6 TÍNH TOÁN CÁC KÍCH THƯỚC CƠ BẢN CỦA TRẠM BƠM CẤP II 97

7.6.1 Chiều cao nhà máy 97

7.6.2 Chiều dài nhà máy 97

7.6.3 Chiều rộng nhà máy 98

CHƯƠNG 8 99

TÍNH TOÁN CÁC CHỈ TIÊU KINH TẾ 99

8.1 CHI PHÍ XÂY DỰNG CÔNG TRÌNH 99

8.1.1 Chi phí xây dựng mạng lưới đường ống 99

8.1.2 Chi phí xây dựng trạm xử lý 99

8.1.3 Giá thành xây dựng trạm bơm 100

8.2 CHI PHÍ QUẢN LÝ, VẬN HÀNH HỆ THỐNG CẤP NƯỚC 101

8.2.1 Chi phí điện năng 101

8.2.2 Chi phí hóa chất 103

8.2.3 Chi phí lương và bảo hiểm xã hội cho công nhân 103

8.2.4 Chi phí sửa chữa hàng năm 104

8.2.5 Chi phí quản lý doanh nghiệp trong 1 năm 104

8.2.6 Tổng giá thành quản lý vận hành trong 1 năm 104

8.3.1 Giá thành xây dựng 1 m3 nước 105

8.3.2 Giá thành quản lý 1 m3 nước: 105

8.3.3 Giá bán 1 m3 nước 105

KẾT LUẬN 106

TÀI LIỆU THAM KHẢO 107

CHƯƠNG 1 TÌNH HÌNH CHUNG CỦA KHU VỰC

Võ Nhai là một huyện trung du miền núi phía Đông Bắc của tỉnh TháiNguyên, cách thành phố Thái Nguyên 50 Km, phía Bắc giáp huyện Chợ Mới và Na

Rì tỉnh Bắc Kạn, phía Tây giáp huyện Đồng Hỷ tỉnh Thái Nguyên, phía Nam giáphuyện Yên Thế tỉnh Bắc Giang và phía Đông giáp tỉnh Lạng Sơn Diện tích tự nhiêntoàn huyện là 84.010,44 ha, dân số hiện tại là 64.495 ngời Địa hình Võ Nhai mangđặc điểm của huyện miền núi và trung du, những kiến tạo địa chất phức tạp đã hìnhthành trên đất Võ Nhai những hang động và những dòng suối rất đặc trưng và có giátrị cao về mặt du lịch như hang Phượng Hoàng, suối Mỏ Gà, Mái đá Ngườm cùngvới những cánh rừng bạt ngàn và nguồn đất đai mầu mỡ, tạo tiền đề để huyện VõNhai có điều kiện phát triển kinh tế theo hướng toàn diện và bền vững trên cơ sởphát huy những tiềm năng sẵn có

Huyện Võ Nhai gồm 15 đơn vị hành chính cấp xã phường gồm một thị trấn

và 14 xã Trung tâm hành chính kinh tế xã hội của huyện Võ Nhai là Thị trấn Đình

Cả Đình Cả là một thị trấn miền núi với dân số khoảng trên 3300 người, diện tích

tự nhiên là 1015 ha Thị trấn có vị trí địa lý khá thuận lợi nằm ở vị trí trung tâm củahuyện Võ Nhai trên tuyến giao thông huyết mạch QL 1B nối tỉnh Lạng Sơn vớiThái Nguyên, và cũng là đầu mối của các tuyến giao thông tới trung tâm các xãtrong huyện

1.1 ĐIỀU KIỆN TỰ NHIÊN

1.1.1 Vị trí địa lý

Thị trấn Đình Cả nằm tại trung tâm của huyện Võ Nhai, được xác định làTrung tâm hành chính, kinh tế, Chính trị xã hội của huyện với điều kiện tự nhiênthuận lợi về nhiều mặt, là nơi có mật độ dân số tập trung lớn nhất trong huyện, làtrung tâm giao lưu thông thương trao đổi các loại mặt hàng dịch vụ thương mạitrong toàn huyện và với các tỉnh lân cận Đình Cả giáp với xã Phú Thương ở phíabắc và đông, giáp với xã Tràng Xá ở phía nam và xã Lâu Thượng ở phía tây

.1.2 Đặc điểm địa hình, địa mạo

Khu vực trung tâm thị trấn Đình Cả có địa hình tương đối bằng phẳng, baoquanh khu khu trung tâm thị trấn phần lớn là các núi đá cao, các khu đất trồng hoamầu, ruộng lúa, và các xóm làng

- Bị ảnh hưởng của khí hậu gió mùa Tốc độ gió trung bình là: 1,5m/s

- Lượng mưa trung bình là: 2000mm/năm

Độ ẩm tương đối ổ định trên 80%

1.1.4 Đặc điểm thuỷ văn

Thị trấn Đình Cả nằm trong lưu vực sông Rong thuộc lư vực sông Thương

1.2 ĐIỀU KIỆN KINH TẾ - XÃ HỘI

1.2.1 Diện tích và phân chia hành chính

Tổng diện tích toàn thị trấn Võ Nhai hiện nay là: 1015 ha

1.2.3 Tình hình phát triển kinh tế xã hội

Thị trấn Đình Cả là đô thị miền núi chủ yếu phát triển kinh tế theo các ngànhnghề tiểu thủ công nghiệp theo từng hộ gia đình

1.3 HIỆN TRẠNG HỆ THỐNG HẠ TẦNG KỸ THUẬT

1.3.1 Hiện trạng hệ thống giao thông

Quốc lộ 1B chạy suốt trong khu vực quy hoạch, vừa đóng vai trò là đường đối ngoại, vừa là đường trục chính đô thị, đã có dự án nâng cấp cải tạo, đường được rải nhựa, bề rộng lòng đường hiện tại qua thị trấn là 15m, vỉa hè hai bên 15m Lộ giới dự kiến quản lý 30m

Tỉnh lộ ĐT 265 chạy đi Tràng Xá bắt đầu tại nghả giao nhau với QL1B, đường được rải nhựa, bề rộng lòng đường hiện tại 6.5m Lộ giới dự kiến quản

được rải nhựa, bề rộng lòng đường 4.0m

Các đường nhánh vào các xóm phần lớn là đường bê tông và đường đất, nền đường từ 2 - 4m.

1.3.4 Hiện trạng hệ thống thoát nước – Vệ sinh môi trường

Đã hình thành hệ thống thoát nước nhưng chưa hòan chỉnh,

1.4 QUY HOẠCH PHÁT TRIỂN ĐÔ THỊ ĐẾN NĂM 2030

1.4.1 Quy mô dân số

Dân cư của thị trấn quy hoạch đến 2030 là vào khoảng 6303 người

1.4.2 Quy mô đất xây dựng

Thị trấn Đình Cả là đô thị miền núi nhu cầu diện tích đất dân dụng kết hợpvới việc phát triển các ngành nghề tiểu thủ công nghiệp theo từng hộ gia đình làtương đối lớn; Do đó lấy chỉ tiêu diện tích đất xây dựng khu dân dụng khoảng: 100m2/người, tương ứng 90(ha)

Điều kiện địa hình khu vực quy hoạch tương đối bằng phẳng, có những vị tríthuận lợi cho xây dựng, đề xuất sử dụng làm đất cây xanh hoặc đất dự kiến pháttriển mở rộng với diện tích khoảng 50,0m2/người, tương ứng 45,0(ha)

Ta có chỉ tiêu diện tích đất quy hoạch 133m2/người

Tổng diện tích Quy hoạch:

S = 9.000 người x 133m2/người = 120.000 m2 (120,0ha)

1.4.3 Định hướng phát triển hệ thống hạ tầng kỹ thuật

Tiêu chuẩn về cấp nước

Lấy theo tiêu chuẩn đô thị loại IV

+ Giai đoạn 2015 - 2030: 100 l/ng.ngđ (99% dân số được cấp nước)

1.5 SỰ CẦN THIẾT PHẢI ĐẦU TƯ

Để đáp ứng nhu cầu phát triển kinh tế ngày càng cao, qui hoạch tổng thểphát triển hệ thống đô thị và thị tứ của tỉnh đến năm 2030 đã được lập, nêu lên đượcnhiều ưu điểm của thực trạng phát triển đô thị, định hướng phát triển trong tương laiphù hợp với tiềm năng của Tỉnh Việc nghiên cứu xây dựng hệ thống cấp nước khuvực thành phố Phan Rang là hết sức cần thiết và cấp bách

1.6 CƠ SỞ TÍNH TOÁN

Bảng 1.5: Thành phần và tính chất nước sông Rong

CHƯƠNG 2 TÍNH TOÁN QUY MÔ CÔNG SUẤT TRẠM CẤP NƯỚC

2.1 XÁC ĐỊNH CÁC LOẠI NHU CẦU DÙNG NƯỚC ĐẾN GIAI ĐOẠN 2030.

2.1.1 Nước dùng cho sinh hoạt.

Tính toán nhu cầu dùng nước cho thánh phố theo TCXD 33 – 2006

Bảng 2 1: Dân số toàn thị trấn và tiêu chuẩn dùng nước

Danh mục Dân số

Tỷ lệ dân số đượccấp nước(%)

Tiêu chuẩndùng nước(l/ng/ngđ)

Ở đây ta tính đến giai đoạn 2030:

Nước dùng cho sinh hoạt:

Qsh =

1000

i i

Qsh - Lưu lượng ngày dùng cho nhu cầu ăn uống, sinh hoạt của dân cư

qi - Tiêu chuẩn cấp nước sinh hoạt của nôị thị năm 2030 là 100 (l/người.ngđ)

Ni - Số dân tính toán nội thị năm 2030 là N = 6303 (người)

fi – Tỷ lệ dân được cấp nước f = 100%

Bảng 2 2: Lưu lượng nước dùng cho ăn uống sinh hoạt của dân cư

Khu

vực Giai đoạn

Số dân(người)

Số dân đượccấp nước(%)

Tiêu chuẩn dùngnước(l/ng/ngđ) Qsh

2.1.2 Nước cấp cho công nghiệp dịch vụ trong xã.

Lượng nước phục vụ cho công nghiệp dịch vụ được tính theo :

Qdv = 10% lượng nước sinh hoạt ( theo bảng 3.1 TCXD 33- 2006)

Qdv = 10% QSh = 0,1 630,3 = 63 (m3/ngđ)

Qdv: là lượng nước dùng phục vụ công nghiệp dịch vụ trong xã, (m3/ngđ)

2.1.3 Nước thất thoát.

Lượng nước thất thoát được tính theo :

Qtt = 15% ( Qdv + Qsh ) theo bảng 3.1 TCXD 33 -2006

Qtt = 0,15 (63+ 630,3) = 104(m3/ngđ)

Qtt : lượng nước thất thoát, (m3/ngđ)

2.1.4 Nước cho yêu cầu riêng của nhà máy xử lý nước.

Lượng nước cho yêu cầu riêng của nhà máy xử lý nước tính theo bảng 3.1 TCXD33-2006 với công suất và quy mô trạm xử lý nước là trung bình vậy ta chọn

Qtxl = 8% (Qtt + Qdv + Qsh)

Qtxl = 0,08 (104 + 63+ 630,3) = 64(m3/ngđ)

2.1.5 Nhu cầu dùng nước cho chữa cháy.

Hệ thống cấp nước phải tính đến trường hợp có cháy nên khi tính toán mạng lướiđường ống phân phối có tính đến khả năng làm việc của mạng lưới khi có cháy xảy

ra trong giờ dùng nước lớn nhất Lượng nước dùng để dập tắt các đám cháy khôngđưa vào mạng lưới thường xuyên mà chỉ đưa vào khi có cháy xảy ra Theo TCVN2622-1995,số đám cháy có thể xảy ra đồng thời trong cùng một thời điểm có thể xácđịnh như sau:

Khu dân cư: Dân số tính toán là: N= 6303 (người)

- Nhà xây dựng từ 1 ÷ 2 tầng có bậc chịu lửa IV và V, tra bảng ta thấy có 1 đámcháy đồng thời với lưu lượng của mỗi đám: qccdc=5 (l/s)

Chọn số đám cháy đồng thời trong thị trấn là 1 đám cháy với lưu lượng của mỗiđám cháy là:

qcc = 5 (l/s)

Lưu lượng này không tính vào công suất trạm xử lý

2.2 XÁC ĐỊNH QUY MÔ CÔNG SUẤT TRẠM CẤP NƯỚC.

2.2.1 Lựa chọn các hệ số tính toán.

2.2.1.1 Hệ số dùng nước không điều hoà ngày K ngày

Kngày là hệ số thay đổi nhu cầu dùng nước ngày, ảnh hưởng bởi cách tổ chức đờisống xã hội, chế độ làm việc của các cơ sở sản xuất, mức độ tiện nghi, biểu thị sự

dùng nước không đều giữa các ngày trong năm Kngày max là hệ số dùng nước khôngđiều hòa ngày max, Kngày min là hệ số dùng nước không điều hòa ngày min Đối vớithị trấn Đình Cả là đô thị cấp IV ta chọn:

2.2.1.2 Hệ số dùng nước không điều hoà giờ

Kgiờ là hệ số thay đổi nhu cầu dùng nước giữa các giờ trong ngày Kgiờmax là hệ sốdùng nước không điều hoà giờ dùng nước lớn nhất, là tỷ số giữa lưu lượng nướcdùng giờ dùng nước lớn nhất Qmaxh so với lưu lượng giờ trung bình h

Kgiờ min được xác định theo công thức:

Kgiờ max = αmax x βmax Kgiờ min = αmin x βmin

α: Hệ số kể đến mức độ tiện nghi của công trình, chế độ làm việc của các cơ sở sảnxuất và các điều kiện địa phương.Ta chọn α như sau:

b: Hệ số kể đến số dân trong khu dân cư lấy theo bảng 3.2 ( TCXD 33 – 2006 ) vớidân số 6303 ta nội suy ra được như sau :

βmax = 1,392 βmin = 0,261

Vậy Kgiờ max = αmax x βmax = 1,42 1,392 = 1,977

Kgiờ min = αmin x βmin = 0,55 0,261 = 0,144

2.2.2 Công suất trạm cấp nước.

Theo tiêu chuẩn TCXD 33-2006, lưu lượng ngày tính toán (trung bình trongnăm) cho hệ thống cấp nước tập trung được xác định theo công thức

Qngà yTB= Qsh + D

D – Lượng nước tưới cây, rửa đường, dịch vụ đô thị, khu công nghiệp, thấtthoát nước cho bản thân nhà máy xử lý nước và lượng nước dự phòng được tínhtheo bảng 3.1

D = Qdv+ Qtt + Qtxl

= 63+104+64 = 231(m3 / ngđ )

Qngà yTB= Qsh+ D = 630,3+ 231 = 861,3(m3 / ngđ )

Qtrạm bơm I max = Kmax

ngđ Qngà yTB

= 1,36 861,3 =1171 (m3 / ngđ )

Qtrạm bơm I min= Kmin

ngđ Qngà yTB = 0,86 861,3 = 741 (m3 / ngđ )

Công suất trạm cấp nước: Q tr = 1200( m3/ ngđ)

2.3 XÁC ĐỊNH LƯU LƯỢNG TÍNH TOÁN CHO CÁC CÔNG TRÌNH TRONG HỆ THỐNG CẤP NƯỚC

2.3.1 Lưu lượng giờ tính toán của trạm bơm cấp II và mạng lưới trong giờ dùng nước lớn nhất và nhỏ nhất.

QTBIImax = Qmạng max = Qhmax =

QTBIImax = Qmạng max = Qhmax= 1,97 (861,3 64) 1 6

24

= 89,3(m3/giờ)

QTBIImin = Qmạng min = Qhmin =

QTBIImin = Qmạng min = Qhmin= 0,144 (861,3 64) 1,36

max

max

max1

)1

gio gio

w

K K

K

=

1,977 1,977 1

1 (1,977 1)

Trong đó:

n: Số đám cháy xảy ra đồng thời n = 1

T: thời gian cháy T = 3 (giờ)

qcc: Lưu lượng chứa cháy tính toán cho một đám cháy ( l/s)

+ Wd – lượng nước cần để rửa lọc và cấp cho sinh hoạt của trạm xử lý lấy từ 5% đến10% công suất trạm xử lý Với Qtxl = 91( m3/ngđ) theo mục 2.6.1

Thể tích hai bể chứa là V = 491,3 (m 3 ).

CHƯƠNG 3 LỰA CHỌN NGUỒN NƯỚC VÀ VỊ TRÍ TRẠM XỬ LÝ

3.1 CÁC LOẠI NGUỒN NƯỚC

Bảng 3.1: Thành phần và tính chất nước sông Rong

3.1.3 Lựa chọn nguồn nước

Nguồn nước thích hợp cấp cho sinh hoạt của thị trấn Đình Cả là nước mặt từsông Rong Chất lượng nước phát ra đều đảm bảo chỉ tiêu chất lượng nước ăn uống

và sinh hoạt theo tiêu chuẩn hiện hành

Với phân tích trên cho ta thấy chất lượng nguồn nước mặt đầu vào tốt, trữ lượngdồi dào đảm bảo cung cấp nước thô cho nhà máy trong cả giai đoạn hiện tại và cho

cả tương lai cả về lưu lượng và chất lượng Vậy nguồn nước được lựa chọn trong đồ

án này là nguồn nước mặt lấy từ sông Rong

3.2 VỊ TRÍ TRẠM XỬ LÝ

Đặt trạm xử lý ở vị trí thuận lợi bên trong đê của sông Rong

Thiết kế mạng lưới đường ống cấp nước theo mạng vòng trên cơ sở tận dụngđường ống hiện trạng, bổ sung thêm các tuyến ống còn thiếu đảm bảo cấp nước chothị trấn an toàn và hiệu quả

CHƯƠNG 4 TÍNH TOÁN VÀ THIẾT KẾ MẠNG LƯỚI CẤP NƯỚC

4.1 XÁC ĐỊNH CÁC KHU VỰC DÙNG NƯỚC.

Theo quy hoạch 2030 , nhà máy nước dự tính cung cấp nước cho toàn bộ thịtrấn với dân số dự kiến là 6303 người được đảm bảo cấp nước đầy đủ cho nhu cầusinh hoạt và sản xuất

4.2 VẠCH TUYẾN MẠNG LƯỚI CẤP NƯỚC.

Mạng lưới cấp nước là một trong những bộ phận quan trọng của hệ thốngcấp nước Mạng lưới cấp nước bao gồm: Các đường ống chính, các ống nối và cácống phân phối Mạng lưới cấp nước có nhiệm vụ vận chuyển và phân phối nướctrực tiếp đến các nơi tiêu dùng Sự làm việc trong mạng lưới cấp có liên quan đếncác công trình của hệ thống cấp nước như: bể chứa, trạm bơm cấp I Khi thiết kếmạng lưới cấp nước, phải đảm bảo các yêu cầu về lưu lượng, áp lực và thời gian cấpnước cho mọi đối tượng dùng nước trong đô thị

Căn cứ vào mặt bằng quy hoạch thành phố đến năm 2030, ta xác định được:+ Vị trí các khu dân cư

+ Vị trí các khu công nghiệp

+ Mạng lưới đường giao thông phân bố trong đô thị

+ Sự phân bố cao độ mặt đất tự nhiên

Khi đã xác định rõ các yếu tố trên ta tiến hành công việc vạch tuyến mạnglưới cấp nước Công việc vạch tuyến mạng lưới cấp nước phải đảm bảo được cácyêu cầu sau:

+ Mạng lưới cấp nước phải bao trùm tới tất cả các điểm dùng nước trongphạm vi khu vực thiết kế

+ Đảm bảo cung cấp nước liên tục tới mọi đối tượng dùng nước trong phạm

vi thiết kế

+ Chi phí xây dựng và quản lý rẻ nhất

+ Kết hợp chặt chẽ giữa giai đoạn cấp nước thiết kế và định hướng phát triểncấp nước trong tương lai, phù hợp với kế hoạch xây dựng chung của toàn thị xã theotừng thời kỳ, giai đoạn phát triển

Trên thực tế do ảnh hưởng của những điều kiện cụ thể khác nhau nên khivạch tuyến mạng lưới khó thể đồng thời bảm đảm tất cả các nguyên tắc nêu trên Vì

vậy tùy vào điều kiện cụ thể ta cố gắng đảm những nguyên tắc cơ bản có ý nghĩakinh tế kỹ thuật lớn Dựa vào bản đồ quy hoạch chung của thị trấn Đình Cả ta cóphương án cấp nước đã được thể hiện trên bản vẽ

4.3 TÍNH TOÁN THỦY LỰC, THIẾT KẾ MẠNG LƯỚI CẤP NƯỚC

Ta tính toán với 2 trường hợp chính:

+ Tính toán mạng lưới trong giờ dùng nước lớn nhất

+ Kiểm tra mạng lưới đảm bảo cấp nước chữa cháy đủ để dập tắt đám cháy tronggiờ dùng nước lớn nhất

4.3.1.Xác định chiều dài tính toán của các đoạn ống.

Mỗi đoạn ống làm nhiệm vụ phân phối nước theo yêu cầu của các đối tượngdùng nước khác nhau, đòi hỏi khả năng phục vụ khác nhau Để kể đến khả năngphục vụ của các đoạn ống với các khu vực khác nhau có tiêu chuẩn dùng nước khácnhau, người ta đưa ra công thức để tính chiều dài tính toán của các đoạn ống:

ltt = lthực m (m)m: hệ số kể sự phục vụ khác nhau của các đoạn ống đối với từng khu vực có tiêuchuẩn dùng nước khác nhau

+ Khi đoạn ống phục vụ một phía lấy m = 0,5

+ Khi đoạn ống phục vụ hai phía lấy m = 1

+ Khi đoạn ống vận chuyển lấy m = 0

lthực: chiều dài thực của đoạn ống tính toán

ltt: chiều dài tính toán của đoạn ống

Từ sơ đồ tính toán mạng lưới cấp nước ta có được chiều dài của mỗi đoạn

ống và tổng chiều dài mạng lưới qua phụ lục 1

4.3.2.Xác định lưu lượng dọc đường của các đoạn ống.

Để đảm bảo cung cấp đầy đủ nước cho các đối tượng dùng nước khi thiết kếmạng lưới cấp nước ta phải tính toán cho giờ dùng nước lớn nhất của ngày dùngnước lớn nhất

Qmax

h = 89,3 (m3/giờ) = 24,81 (l/s)( lấy tại mục2.3.1)

Lưu lượng đơn vị dọc đường tính theo công thức:

Trong đó:

ΣLtt : Tổng chiều dài tính toán của các đường ống trong khu dân cư (m)

ΣLtt = 9550 (m)

ΣQdd : Tổng lưu lượng dọc đường (l/s)

Tổng lưu lượng dọc đường được xác định theo công thức :

tt: Chiều dài tính toàn đoạn từ i – k (m)

qdvdd : lưu lượng đơn vị dọc đường của đoạn ống (l/s) , qdvdd = 0,0026 (l/s)

Kết quả tính toán được thể hiện qua phụ lục 2

4.3.3.Xác định lưu lượng tập trung.

Sau khi tính được lưu lượng dọc đường của các đoạn ống ta tính lưu lượngtại các nút phân đôi lưu lượng dọc đường của mỗi đoạn về hai nút rồi cộng các giátrị tại các nút Công thức tính:

qi nút=

2

qi dd

Kết quả lưu lượng tại các nút của đoạn ống tại phụ lục 3

Kiểm tra lại việc tính toán lưu lượng nút :

Lưu lượng nước cấp vào:

 Trường hợp có cháy xảy ra trong giờ dùng nước lớn nhất

• Khi có cháy xảy ra thì trạm bơm cấp II làm nhiệm vụ cấp toàn bộ lưu lượng tiêudùng cho toàn thành phố và lưu lượng của các điểm chữa cháy

Theo tính toán trong chương 2 thì có 1 đám cháy xảy ra đồng thời trong thịtrấn Đình Cả Lưu lượng để dập tắt 1 đám cháy này coi như là các điểm lấy nướctập trung, vị trí đặt các lưu lượng này ta bố trí ở vị trí bất lợi nhất Chọn vị trí lấynước cho các đám cháy tại nút:

Nút 09: qcc = 10 (l/s), đặc trưng cho đám cháy ở điểm bất lợi

Tổng lưu lượng nước cấp vào mạng lưới khi có cháy trong giờ dùng nướclớn nhất là: Qml cc = 24,81+ 10 = 34,81 (l/s)

• Lưu lượng của trạm bơm cấp 2 cấp vào mạng lưới khi có cháy trong giờdùng nước lớn nhất là: 34,81l/s

4.3.4.Tính toán thủy lực mạng lưới.

Ta sử dụng chương trình EPANET để tính toán thuỷ lực mạng lưới cho cáctrường hợp Kết quả cho ta các giá trị lưu lượng, vận tốc, đường kính, tổn thất trêncác đoạn ống và các giá trị áp lực dư tại các nút của mạng lưới cấp nước

Vật liệu làm ống cấp nước trong mạng lưới là ống thép (hệ số nhám n

=140÷150,chọn n = 120, dùng công thức H-W )

Điểm bất lợi là điểm nút 10

Áp lực yêu cầu trên mạng lưới đối với nhà 3 tầng tính theo công thức:

Hyc= 4(n-1)= 4 (3-1) =16 (m)

Các kết quả tính toán Epanet thể hiện trong Phụ lục 4 và Phụ lục 5

4.4 TÍNH TOÁN HỆ THỐNG VẬN CHUYỂN NƯỚC TỪ TRẠM BƠM CẤP

II ĐẾN MẠNG LƯỚI

Để đảm bảo cấp nước an toàn, hệ thống vận chuyển nước cần được tính toánvới số tuyến từ hai đường ống trở lên và phải đảm bảo làm việc trong điều kiện xảy

ra hư hỏng trên một đoạn ống nào đó của tuyến

Chọn 2 tuyến ống dẫn từ trạm bơm cấp 2 đến đầu mạng lưới, chiều dài ống vận

−

× × (m/s) ( Thỏa mãn vận tốc trong ốngđẩy trạm bơm theo TCVN 33-2006 là v=0,8÷2,0)

Tra bảng 4 Bảng tính toán thủy lực của Th.s Nguyễn Thị Hồng với ống thép

Hình 4 1: Sơ đồ tính toán ống nối giữa hai ống vận chuyển đầu mạng lưới

Khi hai ống làm việc bình thường, đường biểu diễn áp lực là đường (1) (hình 4.1)

ứng với lưu lượng Qgiờ max:

Hb = Zn – Z0 + Hn + hmạng + h

Hb = Hb chạy epanet + h = 34,97 + 2,48 = 37,45 (m)

Trong đó:

Z0 - Cốt cao độ bể hút của máy bơm

Zn - Cốt cao độ tại điểm bất lợi nhất trong mạng

Hn – Áp lực tự do cần thiết tại điểm bất lợi của mạng cấp 2 (16,00 m)

(1) - Đường biểu diễn áp lực của tuyến ống khi làm việc bình thường

(2) - Đường biểu diễn áp lực của tuyến ống khi có sự cố

Hs – Áp lực tăng thêm của bơm khi có sự cố

Khi 1 ống có sự cố, lưu lượng phải đảm bảo 0,7Qmax giờ Áp lực tự do Hn ở cuốimạng phải giữ ở trị số Hn = 16,00 (m), khi đó chỉ có tổn thất quanh mạng h = S.(Qmax)2 giảm xuống còn hs = S.(0,7Qmax)2 = 0,49S.Q2max Tức là khi có sự cố, tổn thấttrong mạng giảm xuống còn 0,49 trị số ban đầu Lúc này do chỉ có 1 ống làm việc,tổn thất áp lực trong ống dẫn tăng lên và lưu lượng giảm nên áp lực ở đầu bơm tăngthêm Hs

⇒ Ssự cố = ( )

37, 45 80,5 90 16 0, 49 30,95

52333,670,7 0,02481

=

×Trị số tổn thất của một tuyến ống là S = S0.l

Giả thiết trên 2 đoạn ống dẫn n ống nối chia ống dẫn thành n+1 đoạn có chiều dài

li Vì 2 đoạn ống dẫn có cùng chiều dài l và đường kính D song song nên :

Stđ = (S0.li)/4 (S0 - hệ số tổn thất đơn vị của ống)

Khi 1 ống trong n+1 ống bị hỏng, còn lại n đoạn làm việc với hệ số tổn thất

Si = (S0.li)/4 và 1 đoạn làm việc với hệ số tổn thất S = S0.li

Tổng tổn thất trên các đoạn ống nối lúc này là:

4.5.1 Chế độ làm việc của trạm bơm cấp I

Để đảm bảo hiệu suất làm việc của các công trình và đảm bảo hiệu quả xử lýnước,công trình thu nước ,trạm bơm cấp 1 và trạn xử lý nước làm việc điều hòatrong ngày với công suất tính toán đảm bảo cung cấp lưu lượng Qng.max Vào nhữngngày dùng nước ít mùa đông ,công suất làm việc của hệ thống nhỏ hơn công suấtthiết kế ,khi đó vẫn yêu cầu lượng nước vào trạm xử lý ổn định trong ngày để đảm

bảo hiệu quả xử lý nước Lưu lượng giờ tính toán được xác định tại mục 2.2.2 củachương II với:

Qngày max = 1200 (m3/ngđ)

4.5.2 Chế độ làm việc của trạm bơm cấp II

Chế độ làm việc của trạm bơm cấp II là phải bám sát chế độ làm việc của mạnglưới, đảm bảo cung cấp đầy đủ nước cho các đối tượng sử dụng nước Theo phântích tại mục 3.3.4 của chương III ta chọn phương án sử dụng bơm biến tần màkhông sử dụng đài nước

4.5.3 Tính toán bơm biến tần.

Qua sự phân tích ưu nược điểm của bơm biến tần tại chương 3 trên ta thấy sử dụngbơm biến tần có nhiều ưu điểm hơn so với sử dụng đài nước và làm cho mạng lưới,đường ống câp nước an toàn hơn Do địa hình của Thị trấn Đình Cả là bằng phẳngnên ta không cần sử dụng đài nước Ở đây sử dụng máy bơm biến tần để điều chỉnhchế độ hoạt động của máy bơm Vì vậy trạm bơm cấp II làm việc bám sát chế độtiêu thụ nước của thành phố

Thiết bị biến tần được lắp và mạch điện tử của động cơ và nó có thể làm thay đổiđược tần số mạch điện do đó làm thay đổi số vòng quay trên trục động cơ, khi sốvòng quay thay đôit thì lưu lượng thì lưu lượng và cột áp của máy bơm sẽ thay đổitheo

4.5.3.1 Nguyên lý làm việc

+ Hệ thống biến tần áp dụng nguyên lý điều khiển vòng kín

+ Tín hiệu áp lực từ mạng lưới cấp nước được đưa về bộ xử lý, so sánh với tín hiệu

áp lực được cài đặt theo yêu cầu, sai lệch giữa 2 trị số này sẽ được một chương trìnhcài đặt riêng cho hệ thống xử lý để đưa ra tín hiệu điều khiển tối ưu đến bộ biến tần+ Bộ biến tần được lập trình xử lý tín hiệu đó và đưa ra tần số thích hợp cho dòngđiện vào động cơ Số vòng quay trên trục bơm được thay đổi và đáp ứng vừa lưulượng, áp lực yêu cầu trên mạng lưới đường ống

4.5.3.2 Nguyên tắc điều chỉnh hệ thống như sau

+ Khi nhu cầu dùng nước thấp hơn hoặc bằng khả năng cung cấp của một bơmthì máy bơm nước có lắp biến tần hoạt động

+ Khi nhu cầu dùng nước tăng lên lớn hơn khả năng cung cấp của một máy bơmnước và nhỏ hơn hoặc bằng khả năng cung cấp của hai bơm thì một bơm sẽ chạy

tối đa với số vòng quay định mức, bơm biến tần bổ sung đầy đủ lưu lượng theo yêucầu.

+ Khi yêu cầu lưu lượng tăng lên hơn nữa hoặc giảm đi thì việc điều chỉnh cũngdiễn ra tương tự

Hình 4 2: Sơ đồ lắp đặt máy biến tần

4.5.3.3 Tính toán bơm biến tần.

Ta chọn số bơm là 5 bơm làm việc và 2 bơm dự phòng Trong 5 máy làm việc có 3 thiết bị biến tần cùng làm việc

Khi lắp thiết bị biến tần lưu lượng của 1 máy bơm được phép tăng 30% và được phép giảm tối đa 50% lưu lượng

Khi 5 bơm làm việc song song thì hệ số giảm lưu lượng là 0,85 (Theo sách Tính toán nước va)

Lưu lượng 1 bơm khi chạy riêng lẻ là:

Q1b =

17,8 0,85 (2 1 3 1,3) = 5, 015 =

× × + ×

m h Q

(m3/h)

Ta bố trí 4 bậc bơm:

- Bậc 1: Chạy1 bơm có biến tần

Q1 máy = 17,8 (m3/h)

Khi tăng 30%:Q1BTmay tan g= 17,8×1,3 = 23,14 (m3/h)

Khi giảm 50%:Q1BTmaygiam= 17,8×0,5= 8,9 (m3/h)

- Bậc 2: Chạy song song 2 bơm biến tần

Khi hai bơm chạy song song có hệ số suy giảm lưu lượng là 0,95 (Theo sách Tính toán nước va)

Khi tăng 30%: QBT2 may tan g= 17,8×0,95×(1,3×2)= 43,966 (m3/h)

Khi giảm 50% : QBT2 maygiam= 17,8×0,9×(0,5×2) = 16,91 (m3/h)

- Bậc 3: Chạy song song 3 bơm lắp biến tần và 1 bơm bình thường

Khi 4 bơm làm việc song song thì hệ số giảm lưu lượng là 0,88 (Theo sách Tính toán nước va)

Khi tăng 30%: QBT3may tan g= 17,8×0,88×(1,3×3+1) = 76,75 (m3/h)

Khi giảm 50%: QBT3 maygiam= 17,8×0,88×(0,5×3+1) = 39,16 (m3/h)

- Bậc 4: Chạy song song 3 bơm lắp biến tần và 2 bơm bình thường

Khi 5 bơm làm việc song song thì hệ số giảm lưu lượng là 0,85 (Theo sách Tính toán nước va)

Khi tăng 30%: 4 tan

BT may g

Q = 17,8×0,85×(1,3×3+1×2) = 89,3 (m3/h)Khi giảm 50%: 4

BT maygiam

⇒ Như vậy chọn 5 máy chạy với 3 biến tần là hợp lý

xử lý với công suất 1200(m3/ngđ).

5.1 NGHIÊN CỨU SỐ LIỆU VÀ LỰA CHỌN DÂY CHUYỀN XỬ LÝ

5.1.1 Số liệu chất lượng nguồn nước.

Bảng 5 1: Các chỉ tiêu cơ bản của chất lượng nguồn nước

Qua kết quả mẫu thí nghiệm cho thấy: mẫu nước trên có các chỉ tiêu phân tích đạt chất lượng nước bề mặt có thể dùng làm nguồn cấp nước sinh hoạt cho thị trấn Đình

Cả Theo TC 09/2005/BYT/QĐ mẫu nước sông Rong có chất lượng khá tốt Công việc xử lý chất lượng nước chủ yếu là khử đục, khử trùng-Ecoli và Clo để xử lý hàm lượng hữu cơ trong nước

5.1.2 Xác định các chỉ tiêu còn thiếu và đánh giá mức độ chính xác của các chỉ tiêu

5.1.2.1 Xác định các chỉ tiêu còn thiếu.

a)

Tổng hàm lượng muối hòa tan P (mg/l)

P= ∑Me++ ∑Ae- + 1.4×[Fe2+]+ 0.5×[HCO3-]+ 0.13×[SiO32-] (mg/l)

ΣMe+: Tổng nồng độ ion dương không kể đến [Fe2+]

ΣMe+ = [Ca2+] + [Na2+] + [Mg2+] + [NH4+]+[Fe3+]+[Al3+]

= 21,24 + 50 + 3,09 +0,18+ 1,82 + 0,01= 76,34 (mg/l)

ΣA-: Tổng nồng độ ion âm không kể đến [HCO3-] và [SiO32-]

ΣA- = [Cl- ] + [NO2-] + [NO3-] + [SO42-] + [PO43-]

= 26,2 + 0,02 + 0,05 + 8,4 + 0,5 = 35,17 (mg/l)

Như vậy : P = 76,34 + 35,17 + 1,4×0 + 0,5×142,5+ 0,13×0 = 182,76 (mg/l)

b) Hàm lượng CO2 tự do có trong nước nguồn

Lượng CO2 tự do có trong nước nguồn được xác định theo biểu đồ Langlier

P = 182,76(mg/l)

T0 =230C

pH = 7,36

Kio= 2,3 mgđl/l (độ kiềm trước khi xử lý)

Tra biểu đồ ta xác định được hàm lượng CO2 tự do là 7,5 mg/l

5.1.2.2 Đánh giá chất lượng nước nguồn.

Kiểm tra mức độ chính xác của các chỉ tiêu:

+ Độ kiềm toàn phần (mgđl/l)

ktp = = = 2,33 (mgđl/l)

+ Độ cứng toàn phần (mgđl/l)

Ctp = + = 21, 2420.04+12,063,09 = 1,316 (mgđl/l)

Như vậy các chỉ tiêu tính toán là chính xác Các chỉ tiêu về chất lượng đều đạt tiêu chuẩn nước cấp cho sinh hoạt (TCXDVN 33-2006) Chỉ có chỉ tiêu về hàm lượng cặn, độ màu và chỉ số E-coli là vượt quá tiêu chuẩn cho phép

5.1.3 Xác định liều lượng hóa chất đưa vào.

5.1.3.1 Liều lượng phèn keo tụ.

a) Lựa chọn loại phèn dùng keo tụ

Để thực hiện quá trình keo tụ người ta thường cho phèn vào nước để làm mấttính ổn định của hệ keo thiên nhiên đồng thời tạo ra hệ keo mới có khả năng kết hợpthành những bông cặn mới, có hoạt tính bề mặt cao khi lắng hấp thụ và kéo theo các cặn bé lơ lửng, cũng như các chất hưu cơ gây mùi vị của nước Người ta thườngcho vào nước các chất phản ứng thích hợp như muối nhôm hoặc muối sắt

• Phèn sắt bao gồm muối sắt sunfat Fe2(SO4)3.nH2O hoặc muối sắt CloruaFeCl3.nH2O (n = 1 – 6) Tuy chưa được sử dụng rộng rãi tại việt nam nhưng lại được sửdụng rộng rãi ở các nước công nghiệp Hoá học của muối sắt tương tự như muối nhômnghĩa là khi thuỷ phân sẽ tạo axit, vì vậy cần đủ độ kiềm để giữ pH không đổi Phèn sắt(III) khi thuỷ phân ít bị ảnh hưởng của nhiệt độ Vùng pH tối ưu: 5 – 9

Fe3+ + 3H2O = Fe(OH)3 + 3H+

• Phèn nhôm sunfat có công thức hóa học Al 2 (SO 4 ) 3 18H 2 O Công nghệ keo tụ bằng phèn nhôm là công nghệ tương đối đơn giản, dễ kiểm soát, phổ biến rộng rãi, muối nhôm ít độc, sẵn có trên thị trường và khá rẻ Đây là chất keo tụ được sử dụng phổ biến nhất tại Việt Nam pH hiệu quả tốt nhất với phèn nhôm là khoảng 5,5 – 7,5 Nhiệt độ của nước thích hợp khoảng 20 – 40 o C Khi dùng phèn nhôm làm chất keo tụ sẽ xảy ra phản ứng thuỷ phân

Al2(SO4)3 + 6H2O = 2Al(OH)3 + 6 H+ +3SO4

2-• Ưu điểm của phèn sắt so với phèn nhôm

+ Liều lượng phèn sắt (III) dùng để kết tủa chỉ bằng 1/3 – 1/2 liều lượng phèn nhôm.+ Phèn sắt ít bị ảnh hưởng của nhiệt độ và giới hạn pH rộng

+ Nhược điểm của phèn sắt (III) là ăn mòn đường ống mạnh hơn phèn nhôm (vì trongquá trình phản ứng tạo ra axit) Việc bảo quản phèn sắt ngâm trong dung dịch axít, thùngđựng là thùng thép nên rất tốn kém Ngoài ra sử dụng phèn sắt phải định lượng chuẩn nếukhông sẽ làm tái ô nhiễm nguồn nước Hiện ở nước ta sử dụng rộng rãi phèn nhôm

b) Tính toán liều lượng phèn keo tụ

• Liều lượng phèn theo hàm lượng cặn lơ lửng

Theo các số liệu khảo sát hàm lượng cặn lơ lửng lớn nhất của nguồn nước tại sông Rong trong Mẫu thử 1 trong khoảng 250 (mg/l) Những thời điểm cặn lên cao nhất thường xảy ra không nhiều trong năm Phèn được sử dụng ở đây là phèn nhôm Từ hàm lượng cặn 250 (mg/l) tra bảng 6.3-TCXDVN 33-2006 ta có liều lượng phèn đưa vào như sau: LP1= 38( mg/l)

5.1.3.2 Kiểm tra độ kiềm của nước cho yêu cầu keo tụ

Khi cho phèn vào nước, pH giảm Đối với phèn nhôm, giá trị pH = 5,5 ÷7,5 là giá trị thích hợp để quá trình keo tụ xảy ra đạt hiệu quả

Lượng vôi được đưa vào để kiềm hoá được tính theo công thức sau:

(mg/l)

1Ke

Lv: Là lượng kiềm dự phòng của nước (mg/l)

LP: Lượng phèn cần đưa vào để keo tụ, Lp = 38 (mg/l)

Kio: Độ kiềm ban đầu có trong nước nguồn, Kio = 2,3 (mgđl/l)

ep: Đương lượng của phèn nhôm Al2( SO4)3, ep = 57 (mg/l)

Lv có giá trị âm nghĩa là độ kiềm tự nhiên của nước đủ đảm bảo cho quá trình thủy phân phèn Vậy ta không cần kiềm hóa nước

5.1.4 Kiểm tra sự ổn định của nước sau khi keo tụ bằng phèn.

5.1.4.1 Kiểm tra sự ổn định của nước sau khi keo tụ bằng phèn.

Sau khi cho phèn vào độ kiềm và độ pH đều giảm, nên nước có khả năng có tính xâm thực Vì vậy ta kiểm tra độ ổn định I của nước theo công thức sau:

+ Tra biểu đồ Langlier ta có được: pH0 = 6,75

+ pHS: Độ pH của nước sau khi đã bão hoà Cacbonat đến trạng thái cân bằng tính theo công thức sau:

pHS = f1(t0) - f2(Ca2+) - f3(Ki*) + f4(P)l

- f 1 (t 0 ), f 2 (Ca 2+ ), f 3 (K i*), f 4 (P): Là các hàm số của nhiệt độ, nồng độ Ca 2+ , độ kiềm và độ muối

tổng hợp (Xác định theo biểu đồ hình 6-1, trang 88 TCN 33-2006).

Với t0 = 230⇒ f1 (230C) = 2,02Với Ca2+ = 21,24 (mg/l) ⇒ f2(21,24) = 1,32

5.1.4.2 Xác định liều lượng vôi đưa vào để ổn định nước.

+ Với PH0 < PHS< 8,4 thì theo bảng 6.20 tiêu chuẩn TCN 33-2006, ta có lượng vôi được tính theo công thức:

Khi đó, vôi sẽ được đưa vào nước cùng với hóa chất keo tụ (phèn nhôm) ở công trình đầu của dây truyền công nghệ.

5.1.5 Kiểm tra sự ổn định của nước sau khi ổn định bằng vôi

Sau khi cho vôi vào độ kiềm và độ pH đều tăng lên Vì vậy ta kiểm tra lại độ ổn định I của nước theo công thức sau:

I = pH** - pHs

+ pH**: Là độ pH của nước sau khi đưa phèn vào, pH** được xác định theo Ki*và

CO2* là độ kiềm và hàm lượng CO2 của nước khi cho phèn vào

Trong đó:

Ki**= Ki*

o - p

Pe

L +

V

V '

L-

V

V

e

L) = 38,83 + 44x( 0

57 -56

28) = - 49,17 (mg/l)

 CO2** = 0 (mg/l)

CO2: Là hàm lượng CO2 tự do trong nước nguồn ban đầu

- Tra biểu đồ Langlier với:

f2(Ca2+): Hàm số của nồng độ ion Ca2+

f3(Ki**): Hàm số của độ kiềm Ki**

f4(P): Hàm số của tổng hàm lượng muối P

- Tra biểu đồ Langlier ta được:

Với t0 = 230⇒ f1 (250C) = 2,02

Với Ca2+ = 21,24 (mg/l) ⇒ f2(21,24) = 1,32

Với Ki** = 3,63 (mgđl/l) ⇒ f3 (3,63) = 1,55

Với P = 182,76 (mg/l) ⇒ f4 (170,8) = 8,76

⇒ pH’s = 2,02 – 1,32 – 1,55 + 8,76 = 7,91 Sau khi tính được pHs ta quay lại tính

độ ổn định I:

Ta có: I = pH** - pH’s = 8,4 – 7,91 = 0,49

Nhận thấy: I < 0,5 Như vậy nước ổn định

5.1.6 Hàm lượng cặn lớn nhất sau khi đưa hóa chất vào.

Cmaxo: Hàm lượng cặn ban đầu lớn nhất trong nước Cmaxo = 250 (mg/l)

M: Độ màu của nước nguồn, M = 3

K: Là hệ số cùng với các loại phèn, ta sử dụng phèn không sạch, K= 1

LP: Liều lượng phèn được đưa vào, LP = 38 (mg/l)

Lv: Liều lượng vôi được đưa vào, Lv = 56 (mg/l)

⇒ Cmax*= 250 + 0,25×3 + 1 x 38

57 + 56 = 307,416 (mg/l).

5.1.7 Lựa chọn dây chuyền công nghệ.

Công suất trạm Q = 1200 m3/ngđ, sơ bộ chọn dây chuyền công nghệ như sau:

Phương án I

Phương án II

5.1.8 Đánh giá lựa chọn dây chuyền công nghệ:

So sánh các ưu và nhược điểm của mỗi phương án cho thấy như sau:

Ta thấy cả hai sơ đồ dây chuyền công nghệ đưa ra đều phù hợp với tình hình thực tế

cũng như công nghệ xử lý đối với nguồn nước chất lượng nước như sông Rong Tuy

vậy nhưng để thực hiện thì ta chỉ có thể lựa chọn 1 sơ đồ, nên ta phải tiến hành so sánh ưu nhược điểm để tìm ra so đồ tối ưu nhất

* Phương án 1: Bể trộn cơ khí, bể phản ứng xoáy hình trụ, bể lắng đứng , bể lọc

Bể lọc Aquazura V

Bể chứaNước sạchTrạm Clo

Bể lọc nhanh trọng lực

Bể chứaNước sạch

TB cấp 1

Bể lắng đứng

Bể trộn cơ khí

Bể phản ứngxoáy hình trụ

Sân phơi bùn

Xử lý nước rửa lọc

Trạm Clo

Sân phơi bùn

*Phương án 2: Bể trộn cơ khí, bể lắng đứng kết hợp ngăn phản ứng trung tâm , bể

+ Ưu điểm: diện tích xây bể nhỏ,hiệu quả cao,tổn thất áp lực trong bể nhỏ

+ Nhược điểm:khó tính toán

Bể phản ứng trung tâm+Thích hợp cho trạm xử lý có công suất nhỏ

+ Ưu điểm: diện tích xây bể nhỏ,hiệu quả cao,có thể kết hợp xây dựng với bể lắng đứng

+ Nhược điểm: khó thi công

+ Bể lắng đứng nước chuyển động dưới lên trên theo dạng xoáy còn các hạt cặn rơi xuốngdưới

+ Ưu điểm: Hiệu quả lắng cao

Thích hợp với trạm xử lý có công suất nhỏ

+ Nhược điểm: Chiều cao xây dựng bể lớn,khó thi công

Bể lắng đứng kết hợp ngăn phản ứng trung tâm

+ Bể lắng đứng nước chuyển động dưới lên trên theo dạng xoáy còn các hạt cặn rơi xuống dưới

+ Ưu điểm: Hiệu quả lắng cao Thích hợp với trạm xử lý

có công suất nhỏ, kết hợp được với bể phản ứng tiêt kiệm diện tích

+ Nhược điểm: Khó thi công

Bể lọc Bể lọc Aquazua – V

+ Ưu điểm: Nước lọc được cấpliên tục từng phần hoặc toàn bộvào bể lọc trong cả thời gian rửa để đảm bảo quét nước bề mặt

Máng chữ V: vừa giữ chức năng phân phối nước vừa có vai trò tạo ra lớp nước quét trên

Bể lọc nhanh trọng lực+ Ưu điểm : tốc độ lọc nhanh nên kích thước bể nhỏ ,tiết kiệm diện tích xây dựng, côngsuất không hạn chế , có khả năng áp dụng cho nguồn nước

có độ đục cao, vận hành đơn giản

+ Nhược điểm: Hiệu quả làm

bề mặt cát lọc → tiết kiệm nước rửa lọc, tăng hiệu quả rửalọc.

+ Nhược điểm: vận hành quản

lý phức tạp, tốn nhiều điện năng

việc của bể phụ thuộc vào việc vận hành, chu kỳ rửa lọc của bể, việc rửa vật liệu lọc khó khăn

Ta thấy dây chuyền công nghệ của phương án II có nhiều ưu điểm hơn phương án I về công nghệ Đề xuất phương án xử lý nước theo Phương án II là phương án thi công xây dựng

5.2 TÍNH TOÁN CÁC CÔNG TRÌNH CHÍNH TRONG DÂY CHUYỀN XỬ LÝ

5.2.1 Các công trình chuẩn bị hóa chất truớc khi đưa sang bể trộn

Hoá chất sử dụng để ổn định nước là vôi CaO Dùng vôi bột đựng trong bao 25-30 kg

Hoá chất để keo tụ là phèn nhôm Al2 (SO4)3.Dùng phèn bột đựng trong bao 25-30 kg

Hoá chất để khử trùng và xử lý sơ bộ là Clo

+ Lượng phèn cần dùng trong 1h là

G = Q x a= 50 x50 =2500(g) = 2,5 (kg)

Trong đó:

Lưu lượng TXL Q = 1200(m3/ngđ) = 50 (m3/h)

Liều lượng phèn cho vào nước là a=50(g/m3)

+ Nồng độ dung dịch phèn pha là 5% tức là cứ 5 kg phèn có trong 100(l) dung dịch

- Lượng dung dịch 5% cần 1h là 2,5 kg ứng với 50 (l) = 0,05 (m 3 )

+ Khi đó 1 ngày cần = 2 x1= 2 (bao)

+ Trong kho cần dự trữ 1 tháng (30 ngày) Dung tích của phèn trong 1 tháng là

+ Khi đó diện tích của kho chứa phèn là

Fp = 1,07 (m2)

Chọn chiều cao chất phèn = 1(m)

+ Lưu lượng dung dịch cần bơm tính theo (l/phút)

Theo trên ta có:1h cần 50 (l) dung dịch→ 1phút cần

q = 50

0,83

60 = (l/phút), Chọn bơm đinh lượng có q= 1 (l/phút)

5.2.1.2 Định lượng vôi.

4 3 2

1 M¸ y k huÊy

v a n x ¶ c Æn 6

c hó t hÝc h

Hình 5 2: Bể pha vôi sữaDùng vôi bột, khi pha cần số kg vôi cần thiết, đổ vào thùng định lượng và kết hợp vặn nước Đổ vôi bột vào đến mức định sẵn ,khuấy trong 5 phút Nồng độ dung dịch vôi pha 5% để định lượng cụ thể

+ Lượng vôi cần dùng trong 1h là

G = Q x a= 50 x 30 = 1500(g)= 1,5 (kg)

Trong đó:

Lưu lượng TXL Q= 1200(m3/ngđ) = 50 (m3/h)

Liều lượng vôi cho vào nước là a=30(g/m3)

+ Nồng độ dung dịch vôi pha là 5% tức là cứ 5kg vôi có trong 100 (l )dung dịch

- Lượng dung dịch 5% cần 1h là 1,5 kg ứng với 30 (l) = 0,03 (m 3 )

Ta đựng vôi vào bao tải, mỗi bao nặng khoảng 25 kg

Số bao là : n= 18 /25= 0,72 (bao) Lấy 1 bao

+ Khi đó 1 ngày cần = 2 x 1= 2 (bao)

+ Trong kho cần dự trữ 1 tháng(30 ngày) Dung tích của vôi trong 1 tháng là

Wv1t =

32x30 25 10

2,110,71

−

(m3 )Trong đó tỷ trọng của vôi là γ =0,71 (T/m3)

+ Khi đó diện tích của kho chứa vôi là

Fv =2,11(m2) ; Chọn chiều cao chất vôi=1(m)

+ Lưu lượng dung dịch cần bơm tính theo (l/phút)

Theo trên ta có:1h cần 30 (l ) dung dịch→ 1phút cần :

α: Hệ số kể đến diện tích đi lại trong kho, α = 1,3

Nhà hóa chất được xây dựng 1 nhà, có diện tích 2x2,5 = 5(m2)

5.2.2.Bể trộn cơ khí

5.2.2.1 Nguyên tắc làm việc.

Bể trộn cơ khí dùng năng lượng của cánh khuấy để tạo ra dòng chảy rối Việckhuấy trộn thường tiến hành trong các bể trộn hình vuông hoặc tròn, với tỷ lệ giữa chiều cao và chiều rộng là 2:1

Nước và hoá chất được đi vào phía đáy bể, sau khi hoà trộn đều sẽ được thu dung dịch ở trên mặt bể để đưa sang bể phản ứng

5.2.2.2 Tính toán công trình.

Lựa chọn các thông số tính toán :

+ Lưu lượng nước nguồn: Q = 1200 (m3/ngđ) = 0,0139( m3/s)+ Thời gian khuấy trộn : 90s (tiêu chuẩn 45÷90s -TCN33-2006 mục 6.58).+ Cường độ khuấy trộn: G =1000s-1(tiêu chuẩn 500÷1500s-1 TCN33-2006mục 6.58)

+ Nhiệt độ nước: 230CThể tích bể trộn cần là:V= 90 × 0,0139 = 1,25 (m3)Chọn 1 bể trộn hình vuông có kích thước là : a x a x h = 0,9 x 0,9 x 1,8 (m) =1,458m3 ( do tỉ lệ chiều cao và chiều rộng la 2:1)