Đồ án xử lý nước cấp công suất 53000m3ngày đêm

Đồ Án Xử Lý Nước Cấp Xử lý nguồn nước mặt,cơng suất 53000m3/ngđ BỘ TÀI NGUN VÀ MƠI TRƯỜNG TPHCM TRƯỜNG ĐẠI HỌC TÀI NGUN VÀ MƠI CỘNG HỊA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM TRƯỜNG TPHCM Độc Lập – Tự Do – Hạnh Phúc Khoa Môi Trường Bộ môn Cấp Thoát Nước -oOo - NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN MÔN HỌC XỬ LÝ NƯỚC CẤP Họ tên sinh viên: NGUYỄN KHẢ VY Lớp: 03ĐHCTN2 MSSV: 0350060109 Chuyên ngành: Cấp Thoát Nước Ngày giao đồ án: 10/9/2017 Ngày nộp đồ án: 30/11/2017 Đầu đề đồ án: Thiết kế hệ thống xử lý nước cấp sử dụng nguồn nước mặt cho thị A có dân số nội thị 109.000 dân; dân số ngoại thị 38.000 dân; đô thị A đô thị loại Nhiệm vụ (Yêu cầu số liệu ban đầu): - Số liệu chất lượng nước nguồn bảng - Tiêu chuẩn nước sau xử lý đạt Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia chất lượng nước ăn uống QCVN 01:2009/BYT - Diện tích khu đất dự kiến xây dựng trạm xử lý nước cấp 120ha Nội dung phần thuyết minh tính tốn: Lập thuyết minh tính tốn bao gồm: - Tính tốn công suất trạm xử lý - Đề xuất phương án công nghệ xử lý nước cấp cho đô thị trên, từ phân tích lựa chọn cơng nghệ thích hợp (bao gồm xử lý bùn thải) - Tính tốn cơng trình đơn vị trạm xử lý theo phương án chọn - Tính tốn lựa chọn thiết bị (bơm nước, thiết bị, ) cho cơng trình đơn vị tính tốn - Khai tốn sơ chi phí đầu tư xâu dựng trạm xử lý - Tính tốn sơ chi phí quản lý vận hành Các vẽ kỹ thuật SVTH: Nguyễn Khả Vy GVHD: Nguyễn Văn Sứng Đồ Án Xử Lý Nước Cấp Xử lý nguồn nước mặt,công suất 53000m3/ngđ - Bản vẽ tổng thể mặt trạm xử lý nước - Vẽ vẽ cao trình cơng nghệ phương án chọn: khổ A1/A2 - Vẽ chi tiết cơng trình xử lý: khổ A1/A2 TP.HCM, Ngày 28 tháng năm 2017 CHỦ NHIỆM BỘ MÔN NGUYỄN VĂN SỨNG SVTH: Nguyễn Khả Vy GVHD: Nguyễn Văn Sứng GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN NGUYỄN VĂN SỨNG NGUYỄN HUY CƯƠNG Đồ Án Xử Lý Nước Cấp Xử lý nguồn nước mặt,công suất 53000m3/ngđ Bảng 1: Số liệu chất lượng nước Giá trị STT Chỉ tiêu Đơn vị Đề tài QCVN 01 – 2009 pH - 6.8 6.5-8.5 Chất rắn lơ lửng (SS) mg/l 220 … Độ đục NTU 110 Độ màu Pt.Co 80 15 Asen mg/l 0.01 0.01 Sắt tổng cộng mg/l 0.5 0.3 Mangan mg/l 0.5 0.3 Độ cứng tính theoCaCO3 mg/l 200 350 Độ kiềm mgdl/l 0.95 … 10 Độ oxy hóa KMnO4 mg/l 5.5 11 Ecoli Vi khuẩn/100ml 106 12 Sunfat mg/l 200 250 13 Clorua mg/l 200 250 SVTH: Nguyễn Khả Vy GVHD: Nguyễn Văn Sứng Đồ Án Xử Lý Nước Cấp Xử lý nguồn nước mặt,công suất 53000m3/ngđ LỜI CẢM ƠN  Đồ án bước khởi đầu quan trọng cho công việc chúng em làm sau Đồ án điều kiện cho em rèn luyện kỹ thao tác việc vận dụng kiến thức học từ nhà trường vào thực tế Đồng thời tạo cho em ý thức tổ chức, tinh thần độc lập, kỹ làm việc để làm quen giải vấn đề.Làm hành trang cho em sau bước vào đời Em xin chân thành cảm ơn thầy Nguyễn Văn Sứng– Hồng Thị Tố Nữ, Giáo viên mơn mạng lưới nước tận tình hướng dẫn truyền đạt kinh nghiệm q báu cơng tác tính tốn - thiết kế vạch tuyến - bố trí mạng lưới nước biện pháp lựa chọn đường kính vật liệu làm ống cho phù hợp, giúp em hoàn thành tốt đố án Em xin chân thành cảm ơn thầy cô khoa Môi trường ln tạo điều kiện thuận lợi cho em hồn thành tốt đồ án Mặc dù có nhiều cố gắng song kiến thức nhiều hạn chế nên khơng thể tránh khỏi sai sót.Vì em mong nhân góp ý chỉnh sửa thầy cô TP.HCM Ngày 10 tháng 09 năm 2016 Sinh viên thực hiên Nguyễn Khả Vy SVTH: Nguyễn Khả Vy GVHD: Nguyễn Văn Sứng Đồ Án Xử Lý Nước Cấp Xử lý nguồn nước mặt,công suất 53000m3/ngđ NHẬN XÉT CỦA GIẢNG VIÊN TP Hồ Chí Minh, Ngày… tháng… năm 2016 Giảng viên SVTH: Nguyễn Khả Vy GVHD: Nguyễn Văn Sứng Đồ Án Xử Lý Nước Cấp Xử lý nguồn nước mặt,công suất 53000m3/ngđ LỜI GIỚI THIỆU  Trong thời đại ngày “Môi trường phát triển bền vững” chiến lược nhiều quốc gia nhiều tổ chức quan tâm Cùng với phát triển kinh tế - xã hội, mức độ thị hóa ngày tăng, nhu cầu dùng nước tăng lên đáng kể thành thị lẫn nơng thơn Một biện pháp tích cực thị nơng thơn cần phải tính tốn thiết kế trạm xử lí nước cấp cách hợp lí nhằm cung cấp cho người dân lượng nước đảm bảo số lượng chất lượng Do cần phải xây dựng nhà máy xử lý nước cấp sử dụng nguồn nước mặt, mục tiêu thiết kế đồ án Tuy nhiên, phạm vi môn học, việc thực đồ án xử lý nước cấp nhằm giúp sinh viên củng cố kiến thức lý thuyết học lớp củng cố kiến thức nhằm hồn thành mơn học Xử lý nước cấp SVTH: Nguyễn Khả Vy GVHD: Nguyễn Văn Sứng Đồ Án Xử Lý Nước Cấp Xử lý nguồn nước mặt,công suất 53000m3/ngđ MỤC LỤC CHƯƠNG 1: MỞ ĐẦU 1.1 Sự cần thiết việc thưc đồ án 1.2 Mục đích đồ án thiết kế 1.3 Đối tượng thiết kế đồ án 1.4 Yêu cầu 1.5 Nội dung đồ án 1.6 Phương pháp thực nội dung đồ án 1.7 Cấu trúc báo cáo 1.8 Yêu cầu thiết kế 1.9 Cơ sở thiết kế CHƯƠNG TỔNG QUAN VỀ NGUỒN NƯỚC VÀ PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ 2.1 Các loại nguồn nước tự nhiên sử dụng: 2.1.1 Nước ngầm 2.1.2 Nước khoáng 2.1.3 Nước mặt: 2.2 Thành phần tính chất nguồn nước: 2.2.1 Các tiêu lý học: 2.2.2 Các tiêu hóa học: 2.2.3 Chỉ tiêu vi sinh: 2.3 Lựa chọn nguồn nước: CHƯƠNG 3: TÍNH TỐN CƠNG SUẤT NHÀ MÁY 3.1 Lưu lượng dùng nước trung bình ngày𝑸𝒏𝒈à𝒚𝒕𝒃 3.2 Lưu lượng nước tính tốn ngày dùng nước nhiều 𝑸𝒏𝒈𝒎𝒂𝒙 hệ số không điều hòa 3.3 Công suất hệ thống cấp nước 12 CHƯƠNG : SƠ ĐỒ DÂY CHUYỀN CÔNG NGHỆ 14 CHƯƠNG 5: TÍNH TỐN THIẾT KẾ MỘT SỐ TRẠM HÓA CHẤT 18 5.1 Tính tốn nhà hóa chất 18 SVTH: Nguyễn Khả Vy GVHD: Nguyễn Văn Sứng Đồ Án Xử Lý Nước Cấp Xử lý nguồn nước mặt,cơng suất 53000m3/ngđ 5.2 Tính tốn dung dịch bể hòa tan: 19 5.3 Tính tốn hệ thống chuẩn bị hóa chất kiềm hóa: 20 5.4 Clo hoá sơ bộ: Sử dụng clo hoá lỏng 22 CHƯƠNG 6: TÍNH TỐN THIẾT KẾ CÁC CƠNG TRÌNH 23 6.1 Ống trộn 23 6.2 Tính tốn bể lắng có lớp cặn lơ lửng kiểu hành lang: 23 6.3 Tính tốn bể lọc nhanh: 27 6.4 Tính toán bể chứa nước 34 6.5 Xử lý bùn – Hồ lắng phơi bùn 35 6.6 Tính tốn cao độ cơng trình: 37 6.7 Tính tốn thiết kế trạm khử trùng: 38 Chương : KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 40 SVTH: Nguyễn Khả Vy GVHD: Nguyễn Văn Sứng Đồ Án Xử Lý Nước Cấp Xử lý nguồn nước mặt CHƯƠNG 1: MỞ ĐẦU Sự cần thiết việc thưc đồ án Đồ án môn học nhằm giúp cho sinh viên chuyên ngành Cấp thoát nước làm quen với cơng tác tính tốn thiết kế mạng lưới cấp nước thực tế Rèn luyện kỹ thao tác việc ứng dụng kiến thức học từ nhà trường vào thực tế, bước đầu làm quen với việc áp dụng tiêu chuẩn thiết kế, quy chuẩn kỹ thuật hành nhà nước Rèn luyện ý thức tổ chức, tinh thần độc lập, kỹ làm việc áp lực cao để làm quen giải vấn đề thực tế Mục đích đồ án thiết kế Mục đích đồ án tính tốn, lựa chọn phương pháp tối ưu xây dựng trạm xử lý nước cấp nhằm đảm bảo cung cấp nước cho khu đô thị loại thời điểm tương lai sau để góp phần cải thiện sức khỏe người dân hỗ trợ phát triển kinh tế xã hội Đối tượng thiết kế đồ án Thiết kế trạm xử lý nước ngầm để cung cấp nước cho khu đô thị loại Yêu cầu Trước làm đồ án môn học phải nghiên cứu kỹ phần lý thuyết học, tài liệu cần thiết cho trình thiết kế Trên sở phần lý thuyết học lớp, tài liệu tham khảo tự tính tốn thiết kế trạm xử lý nước cấp cho khu dân cư, đô thị cụ thể theo yêu cầu đề tài Nội dung đồ án Điều tra thu thập liệu: - Điều kiện tự nhiên kinh tế xã hội - Phương hướng phát triển khu vực điều tra - Lượng trữ lượng nước khu vực Hiện trạng cấp nước nhu cầu dùng nước Nghiên cứu lựa chọn nguồn nước công nghệ xử lý SVTH: Nguyễn Khả Vy GVHD: Nguyễn Văn Sứng Đồ Án Xử Lý Nước Cấp Xử lý nguồn nước mặt Tính tốn trạm xử lý Thực vẽ Phương pháp thực nội dung đồ án Dựa vào tài liệu cần thiết: - Vị trí khu thị, dân số, loại thị, tỷ lệ người dân cấp nước, diện tích khu công nghiệp - Nguồn nước thô tiêu chuẩn chất lượng nước thô Yêu cầu chất lượng nước - Vị trí, diện tích, đặc điểm địa chất cơng trình khu đất dự kiến xây dựng trạm xử lý nước cấp Cấu trúc báo cáo Cấu trúc báo cáo gồm phần Phần mở đầu liên quan đến đối tượng nghiên cứu đồ án Phần hai tài liệu liên qua đến đối tượng đồ án Phần ba lựa chọn phương pháp tiết kế phù hợp cho đối tượng đồ án Phần thứ tư tính tốn thiết kế trạm xử lý nước cho đối tượng đồ án Yêu cầu thiết kế Cung cấp số lượng nước đầy đủ an toàn mặt hóa học, vi trùng học để thỏa mãn nhu cầu ăn uống sinh hoạt, dịch vụ, sản xuất công nghiệp phục vụ sinh hoạt công cộng dối tượng dùng nước Cung cấp nước có chất lượng tốt, ngon, khơng chứa chất gây đục, gây màu mùi, vị nước Cung cấp nước có đủ thành phần khống chất cần thiết cho việc bảo vệ sức khỏe người sử dụng Để thỏa mãn nhu cầu nước sau xử lý phải có tiêu chất lượng thỏa mãn tiêu chuẩn vệ sinh chất lượng nước cấp cho ăn uống sinh hoạt theo quy chuẩn y tế QCVN 01-2009 Cơ sở thiết kế Dựa vào: SVTH: Nguyễn Khả Vy GVHD: Nguyễn Văn Sứng Đồ Án Xử Lý Nước Cấp Xử lý nguồn nước mặt T: thời gian nén cặn ; Lấy 3-6h.( Theo 6.89 TCVN 33-2006) Trong ngăn ép cặn có ống thu nước theo kiểu có lỗ chảy ngập dọc hai bên thành ống Lưu lượng nước tràn từ ngăn lắng sang ngăn nén cặn : Qnc = (10,72)x395.85 = 110,84≈ 111 m3/h - Chiều dài ống lấy chiều dài ngăn ép cặn Lot = 18,5m - Nước chảy ống có tốc độ 0.5÷0.6m ( Theo điều 6.69 TCVN 33-2006), Chọn vot = 0.5m/s - Đường kính ống :𝐷 = √ 4𝑄 𝜋𝑣 4×111 =√ 2×3.14×0.5×3600 = 0,198 ≈ 0,2 => Chọn ống D200 - Tiết diện ống phân phối : 𝜔 = 𝑄 𝑁𝑣 = 111 2×0.5𝑥3600 = 0,03𝑚 - Tổng diện tích lỗ ống f=(0.3÷0.35)x𝜔 = 0,35 x 0,03 =0,011 - Chọn D lỗ 20mm Ta có diện tích lỗ 3.14x10-4m - Số lỗ ống 0.011 3.14 ×10−4 = 35,03 =>Chọn 35 lỗ Đục lỗ theo xoắn ốc Mỗi lỗ cách 0,5m - Chiều cao toàn bể lắng H= h1 + h2 + h3 +hbv= 1+2,5+2,5+0,5=6,5 m h1: Chiều cao từ mép lớp cặn lơ lửng đến ống phân phối, vận tốc nước dâng đạt 2mm/s, xác định tính tốn Sơ lấy 0,5 ÷ 1,0m Chọn h1= 1m h2: Chiều cao lớp cặn lơ lửng, tính từ mép cửa sổ thu cặn đến mặt vùng cặn lơ lửng h2 = 2÷ 2,5m Chọn h2 = 2,5m h3: Chiều cao vùng lắng trong(hay tầng bảo vệ), tính từ lớp cặn lơ lửng đến mặt nước lấy 2÷2,5 m Chọn h3=2.5m hbv: Chiều cao bảo vệ, hbv = 0,3÷ 0,5m Chọn hbv = 0,5m Cần lưu ý khoảng cách từ mép cửa sổ thu cặn đến cạnh chuyển đường nghiêng đường đứng vùng cặn lơ lửng(h5), lấy 1-1,5m - Tổn thất áp lực đường ống ống nhánh Tổn thất áp lực ống đứng phân phối có chạc ba, ống máng thu, lỗ chảy ngập máng thu cần xác định theo công thức; h=𝑍 𝑉2 2𝑔 Hệ số sức cản Z lấy sau: Đối với ống thu có lỗ làm việc đầy ống: SVTH: Nguyễn Khả Vy GVHD: Nguyễn Văn Sứng 26 Đồ Án Xử Lý Nước Cấp Xử lý nguồn nước mặt 𝑍= 3,3 𝑊 1,8 = 3.3 0.371.8 = 19,75 Trong đó: W: Tỉ số tổng diện tích lỗ ống( máng) diện tích tiết diện ngang cuối ống (hoặc máng) 0,15 ≤ 𝑊 ≤ V: tốc độ nước chảy đoạn đầu ống phân phối có lỗ cuối ống máng thu tính m/s - Tổn thất áp lực qua lớp cặn lơ lửng lấy 1-2cm cho 1m lớp cặn lơ lửng Ta có : 2.5 x = 5cm = 0,05m 6.3 Tính tốn bể lọc nhanh: - Chọn bể lọc nhanh lớp, vật liệu lọc cát thạch anh với cỡ hạt khác + dmin = 0,5 mm + dmax = 1,25 mm + dhd = 0,6 mm + Hệ số không đồng nhất: k = 1,7 + Chiều dày lớp vật liệu lọc: L = 700 ÷ 800 mm, chọn L = 800 + Tốc độ lọc chế độ làm việc bình thường: vtb = 5-6 m/h, chon vtb = m/h + Tốc độ lọc chế độ làm việc tăng cường: vtc = 6- 7,5 m/h, chọn vtc = 7,5 m/h (Lấy theo bảng 6.11, điều 6.103, TCXDVN 33 : 2006) - Diện tích bể lọc tính theo thực tế: 𝑞 19000 𝐹= = = 158,33 𝑚2 𝑣𝑏𝑡 24 × Trong : Q: Cơng suất trạm xử lí ( m3/h) Vbt : vận tốc lọc chế độ làm việc bình thường (m/h) lấy theo bảng 6.11 TCVN 332006 Theo TCXDVN 33-2006, số lượng bể lọc nhà máy chọn sau tính tốn, so sánh tiêu kĩ thuật Dựa vào điều kiện từ bể lắng ngang có lớp cặn lơ lửng kiểu hành lang Chọn số bể lọc cần thiết N = bể - Diện tích bể lọc là: 𝑓= 𝐹 𝑁 = 158.33 = 52,78 𝑚2 ≈ 53 𝑚2 - Chọn kích thước bể là: L B = 5,7x9,3 = 53,01 m2 - Chiều cao toàn phần bể lọc nhanh H = h1+h2+h3+h4+h5+hbv =1+0.1+0.3+0.8+2+0.5= 4.7 m SVTH: Nguyễn Khả Vy GVHD: Nguyễn Văn Sứng 27 Đồ Án Xử Lý Nước Cấp Xử lý nguồn nước mặt Trong : h1-Chiều cao tầng hầm thu nước( phía chụp lọc),chọn h1 = 0.5 ÷1.0m Chọn h1=1m h2- Chiều dày đan đỡ lọc Chọn h2=0.1m h3-Chiều dày lớp vật liệu đỡ,thường chọn h3 = 0.3m - Lớp sỏi đỡ d=8-16mm,dầy 0.1m - Lớp sỏi đỡ d=4-8mm,dầy 0.1m - Lớp sỏi đỡ d=2-4mm,dầy 0.1m h4-Chiều cao lớp cát lọc lấy theo bảng 6.11 TCXDVN 33-2006 Chọn h4=0.8m h5-Chiều cao lớp nước mặt lớp cát, h5≥ 2m Chọn h5=2m hbv-Chiều cao dự phòng Chọn hbv=0.3÷0.5m Chọn hbv=0.5m hph-Chiều cao lớp nước dự kiến tang lên dừng bể để rửa 𝑊 263,89 ℎ𝑝ℎ = = = 0,5𝑚 ∑ 𝐹 477,23 - Mỗi bể lọc có ống phân phối từ mương tập trung vào ngăn lọc với lưu lượng Q= 19000 24×3×2 = 131,94 m3/h, vận tốc v=0.8-1.2 m/s Chọn D200mm ta có vận tốc 1.16m/s - Xác định hệ thống phân phối nước rửa lọc: + Lưu lượng nước rửa bể lọc: f  W n 53  Qr    0,32(m / s) 1000 1000 Chọn tốc độ nước chảy ống dẫn v = 1.5 m/s (TCVN Theo 33:2006: v = 1,5 - m/s) + Đường kính ống dẫn nước đến bể rửa lọc là: Dông  4Q  0,32   0.451(m) v 3,14  Chọn ống dẫn nước rửa có đường kính 500 mm Kiểm tra lại vận tốc nước chảy ống dẫn nước v=1.63m/s - Tính định hệ thống dẫn gió rửa lọc + Chọn cường độ gió là: Wgió = 16 m/s (Điều 6.122, TCXDVN 33 2006) lưu lượng gió tính tốn là: Q gió  Wg  f 1000  16  53  0,85(m / s) 1000 + Lấy tốc độ gió ống dẫn gió vgio = 20m/s (QP: 15-20m/s) đường kính ống gió sau: SVTH: Nguyễn Khả Vy GVHD: Nguyễn Văn Sứng 28 Đồ Án Xử Lý Nước Cấp Xử lý nguồn nước mặt D gió  4.Q gió   v gió   0,85  0,232 (m)  232 (mm) 3,14  20 Chọn ống có đường kính D=250mm, vận tốc đạt 17,32 m/s + Lượng nước rửa thu vào máng qm = 𝑄𝑛 𝑀 = 0,32 = 0,16 (l/s) Trong đó: Qn: lưu lượng nước rửa lọc vủa bể lọc m3/s m : số lượng máng thu mọt bể lọc l: chiều dài máng l = 9,3 m + Chiều rộng máng tính theo công thức qm2 0,16 Bm  K  2,1   0,51(m) (1,57  a) (1,57  1,5) Trong đó: qm: lưu lượng nước rửa tháo qua máng a: tỉ số chiều cao phần chữ nhật với chiều rộng máng, lấy a =1,5 k: hệ số tiết diện máng hình tam giác k = 2,1 + Chiều cao phần máng hình chữ nhật là: B  a 0,51  1,5 hcn  m   0,38(m) 2 Vậy chọn chiều cao máng thu nước hcn = 0,4m Lấy chiều cao đáy tam giác hd = ℎ𝑐𝑛 1,5 = 0,4 1,5 = 0,27, độ dốc máng lấy phía máng nước tập trung i = 0,01, chiều dày thành máng m = 0,08 m + Chiều cao toàn phần máng thu nước rửa Hm = hcn + hd + m = 0,4 + 0,27 + 0,08 = 0,75 (m) + Khoảng cách từ bề mặt lớp vật liệu lọc đến mép máng thu nước xác định theo công thức: Le 0,8  45 H m   0,3   0,3  0,66(m) 100 100 Trong L: chiều cao lớp vật liệu lọc L = 0,8 m e: độ giãn nở tương đối lớp vật liệu lọc (bảng 4-5) e = 45% Theo quy phạm khoảng cách đáy máng dẫn nước rửa phải nằm cao lớp vật liệu lọc tối thiểu 0,1 m SVTH: Nguyễn Khả Vy GVHD: Nguyễn Văn Sứng 29 Đồ Án Xử Lý Nước Cấp Xử lý nguồn nước mặt Chiều cao toàn phần máng thu nước là: Hm = 0,75 m Vì máng dốc phía máng tập trung i = 0,01, máng dài 9,3m  Chiều cao máng tập trung là: 0,75 + 0,01 x 9,3 = 0,843 (m) Vậy Hm phải lấy bằng: Hm = 0,843 + 0,1= 0,943 (m) + Nước rửa lọc từ máng thu nước tập trung Khoảng cách từ đáy máng thu đến máng tập trung xác định theo công thức: hm  1,73  3 (0,32 )2 qM  0,2 =1,73× √ + 0,2 = 0,56 (m) 9,81 ×1.2 gA Trong : qM: lưu lượng nước chảy vào máng tập trung nước qM = 0,32m3/s A: chiều rộng máng tập trung A = 1,2 m (Theo TCVN 33:2006: chiều rộng máng tập trung không nhỏ 0,6 m) g = 9,81 m/s2 gia tốc trọng trường -Đường kính ống nước rửa lọc ( chọn bể lọc ống thoát) với Q=0.32m/s, v=1.5-2m/s chọn v=2m/s ta có : 4𝑄 D=√ 𝜋×𝑣 4×0.32 =√ 3.14×2 = 0.451𝑚 ≈ 500𝑚𝑚 Chọn ống D500, v= 1.63m/s -Tính toán mương thoát nước rửa: dừng bể lọc để rửa nên ta có lượng nước rửa lọc 0.32m/s, chọn thời gian lưu nước 1phút Ta có = 𝑄 × 𝑡 = 0.32 × 60 × = 19.2 Ta có kích thước mương nước rửa lọc LxBxH=17.2x1.2x1=20.64 Tính tốn số chụp lọc Sử dụng loại chụp lọc có dài, có khe rộng 1,8mm Chọn 50 chụp lọc 1m2 sàn công tác (Theo TCXDVN 33:2006) + Tổng số chụp lọc bể là: N  50  f  50  53  2650 (cái)  Lưu lượng nước qua chụp lọc W qn  n   0,16(l / s)  1,6  10 4 (m / s) 36 36  Lưu lượng gió qua chụp lọc: qg  Wg 36  15  0,42(l / s)  4,2  104 (m3 / s) 36  Tổn thất áp lực qua chụp lọc: SVTH: Nguyễn Khả Vy GVHD: Nguyễn Văn Sứng 30 Đồ Án Xử Lý Nước Cấp Xử lý nguồn nước mặt V2 22 hcl    0,8 g 2  9,81 0,5  Trong đó: V: tốc độ chuyển động nước hỗn hợp nước gió qua khe hở chụp lọc ( lấy không nhỏ 1,5m/s)  : hệ số lưu lượng chụp lọc Đối với chụp lọc khe hở  =0,5 + Tổng số chụp lọc bể là: N  50  f  50   150 (cái)  Lưu lượng nước qua chụp lọc W qn  n   0,16(l / s)  1,6  10 4 (m / s) 36 36  Lưu lượng gió qua chụp lọc: qg  Wg 36  15  0,42(l / s)  4,2  104 (m3 / s) 36  Tổn thất áp lực qua chụp lọc: hcl  V2 22   0,8 g 2  9,81 0,52 Trong đó: V: tốc độ chuyển động nước hỗn hợp nước gió qua khe hở chụp lọc ( lấy không nhỏ 1,5m/s)  : hệ số lưu lượng chụp lọc Đối với chụp lọc khe hở  =0,5 - Tính tổn thất áp lực rửa bể lọc nhanh + Tổn thất áp lực qua lớp sỏi đỡ: h d = 0,22  L s  W Trong Ls: chiều dày lớp sỏi đỡ 0,3 m W: cường độ rửa lọc W = 14 (l/s.m2) hd  0,22  0,3  14  0,924 (m) + Tổn thất áp lực lớp vật liệu lọc h vl = (a + b  W).L  e(m) Ứng với kích thước hạt d= 0,5  mm; a = 0,76; b = 0,017 e: độ giãn nỡ tương đối lớp vật liệu lọc e = 0,45 SVTH: Nguyễn Khả Vy GVHD: Nguyễn Văn Sứng 31 Đồ Án Xử Lý Nước Cấp Xử lý nguồn nước mặt L: chiều dày lớp cát lọc L = 0,8 hvl = (0,76 + 0,017x14)x0,8x0,45 = 0,359 m Áp lực phá vỡ kết cấu ban đầu lớp cát lọc lấy hbm = m + Vậy tổn thất áp lực nội bể lọc: ht  hd  hvl  hbm  0,924  0,359   3,284 (m) - Chọn máy bơm rửa lọc bơm gió rửa lọc : Áp lực cơng tác cần thiết máy bơm rửa lọc xác định theo công thức: H r  hhh  hô  hd  hvl  hbm  hcb (m) Trong : ht  hd  hvl  hbm  3,284 (m) Hhh :là độ cao hình học từ cốt mực nước thấp bể chứa đến mép máng thu nước rửa (m) hhh   4,5   0,71  8,21(m)  Chiều sâu mức nước bể chứa (m)  Độ chênh mực nước bể lọc bể chứa 4,5 (m)  Chiều cao lớp nước bể lọc  Khoảng cách từ lớp vật liệu lọc máng 0,71 (m) Tổn thất áp lực đường ống dẫn nước từ trạm bơm nước rửa đến bể lọc (m) Giả sử chiều dài ống dẫn nước rửa lọc l = 100(m) Đường kính ống dẫn nước rửa lọc D = 500 (mm), Qr = 320 (l/s) Tra bảng 1000i = 5,92 Vậy hô = i.l = 5,92x10-3 x 100 =0,592(m) + Hcb: tổn thất áp lực cục phận nối ống van khóa xác định theo công hcb    thức : v2 ( m) 2g Giả sử đường ống dẫn nước rửa lọc có thiết bị phụ tùng sau: cút 90, van khóa , ống ngắn Vậy: hcb  (2  0,98  0,26  2,1) 1,532  0,51(m)  9,81 H r  8,21  0,592  3,284  0,51  12,596 (m) Với Qr = 320 l/s, Hr = 12,594m chọn máy bơm rửa lọc phù hợp Ngồi máy bơm rửa lọc cơng tác, phải chọn máy bơm dự phòng Với Qgio =0,06 (m3/s), Hgio = m chon dược máy bơm phù hợp  Tính bơm khí rửa lọc SVTH: Nguyễn Khả Vy GVHD: Nguyễn Văn Sứng 32 Đồ Án Xử Lý Nước Cấp Xử lý nguồn nước mặt  Bơm khí dùng rửa lọc tính tốn dựa yêu cầu sau:  Cột áp bơm tính theo cơng thức H = h1 + h + h 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 =  H1 + H2 Với: γ trọng lượng riêng cát H1 chiều cao lớp cát H2 chiều cao lớp nước từ mặt lớp vật liệu lọc đến mép máng Ta có:  = 2,6, H1 = 0,8 m  H2 = 0,75 m  h2 = 2,6 0,8 + 0,75= 2,83 m Chọn h3bằng chiều cao lớp nước từ ống phân phối đến mép máng thu nước rửa, h3 = 2,1 m  cột áp cần thiết bơm gió rửa lọc là: H = + 2,83 + 2,1 = 5,93 m Chọn bơm khí rửa lọc có cột áp 5,93 m, với lưu lượng 0,85 m3/s Cơng suất máy bươm: N= 𝑄×𝐻×𝜌×𝑔 1000×ŋ = 0,85 × 5,93 × 998 × 9,81 1000×0,7 = 70,5kw Trong đó: Q: Lưu lượng nước rửa lọc Q= 0,85 m3/s H: cột áp bơm H = m ρ: Khôi lượng riêng nước = 998 Kg/m3 g: gia tốc trọng trường g = 9,81 m/s2 ŋ: Hiệu xuất bơm ŋ=0,7  Bể thu hồi nước rửa lọc Q 0,46  0,153(m3 / s) Lưu lượng thu nước lọc bể là: q   3 SVTH: Nguyễn Khả Vy GVHD: Nguyễn Văn Sứng 33 Đồ Án Xử Lý Nước Cấp Xử lý nguồn nước mặt Vận tốc nước chảy ống: 4 q  0,153 v   1,8m / s  d   0,152 Ống dẫn nước tới bể chứa Với v = 1m/s, q = 0,097m3/s, chọn d = 350mm 6.4 Tính tốn bể chứa nước - Dung tích bể chứa Wbc = Wđh + W3hcc+Wbt , m3 Trong đó: Wđh: Dung tích phần điều hồ bể chứa, Wđh = 10% Qtt =10%.57000 = 5700 (m3) W3hcc : Nước cần cho việc chữa cháy Chọn tiêu chuẩn chữa cháy qcc=30 (l/s) 𝑞𝑐𝑐 × 𝑛 × × 3600 30 × × × 3600 𝑊𝑐𝑐3ℎ = = = 972 (𝑚3 ⁄𝑛𝑔đ) 1000 1000 n: số đám cháy xảy đồng thời, n=3 qcc: tiêu chuẩn nước chữa cháy (m3) Wbt: Lượng nước dự trữ cho thân trạm xử lý(m3) 𝑊𝑏𝑡 = 8%𝑄𝑡𝑡 = 0,08 × 𝑄𝑡𝑡 = 4560(𝑚3 ⁄𝑛𝑔đ) Theo TCXD 33-2006 nước dùng riêng cho thân nhà máy chọn 8% Vậy dung tích bể xác định: Wbc = Wđh + W3hcc+Wbt = 5700 + 972 + 4560 = 11232(m3) Chọn bể hình chữ nhật có: L x B x H = 45 x 25 x = 5625 (m3) Kích thước bể: × 𝐿 × 𝐵 × 𝐻 = 11250 => Kích thước bể: Chọn H = 5m, L = 45m, B = 25m => Kích thước ngăn: Chọn H = 5m, L = 15m, B = 25m Chiều cao dự trữ bể chọn Hdt= 0,5m => Chiều cao toàn phần bể H = + 0,5 = 5,5m – Liều lượng clo khử trùng lấy a = mg/l = 3.10-3 kg/m3 ( Theo TCXDVN 33/2006, lượng clo nước mặt – mg/l) – Lượng clo cần dùng 1h: 𝐶ℎ = 𝑄 × 𝑎 = 2375 × × 10−3 = 7,125(𝑘𝑔⁄ℎ) Trong đó: Q : Lưu lượng nước cần xử lý( m3/h) a : Liều lượng clo hoạt tính, a = mg/l = 3.10-3 kg/m3 SVTH: Nguyễn Khả Vy GVHD: Nguyễn Văn Sứng 34 Đồ Án Xử Lý Nước Cấp Xử lý nguồn nước mặt – Thể tích clo cần dùng 1h: 7,125 = 4,98(l⁄h) 1,43 Trọng lượng riêng clo hoá lỏng 1,43 kg/l – Thể tích clo cần dùng ngày: 𝑉𝑛𝑔à𝑦 = 24 × 𝑉ℎ = 24 × 4,98 = 119,52(𝑙 ⁄𝑛𝑔à𝑦) – Thể tích clo cần dùng tháng: 𝑉𝑡ℎá𝑛𝑔 = 30 × 𝑉𝑛𝑔à𝑦 = 30 × 119,52 = 3585,6(𝑙 ⁄𝑡ℎá𝑛𝑔) – Lưu lượng nước cấp cho trạm clo: Lượng nước tính tốn clorator làm việc lấy 0,6m3 cho 1kg clo( theo TXVDVN 33/2006) 𝑄𝑡𝑡 = 0,6 × 7,125 = 4,275(𝑚3 ⁄ℎ) = 1,188 × 10−3 (𝑚3 ⁄𝑠) – Đường kính ống dẫn nước: Vh = 𝐷=√ × 𝑄𝑡𝑡 × 1,188 × 10−3 √ = = 0,05(𝑚) 𝜋×𝑣 𝜋 × 0,6 ( Với vận tốc nước chảy ống v = 0,6 m/s.) Chọn số bình clo dự trữ trạm đủ dùng tối thiểu 30 ngày Lượng clo dùng 30 ngày 3585,6 lít Chọn bình Clo loại 1000 lít để dự trữ – Lưu lượng giây lớn khí clo hố lỏng lấy lớn lưu lượng trung bình từ – lần theo TCXDVN 33/2006, chọn lớn lần: × 𝑉ℎ × 4,98 𝑠 𝑄𝐶𝑙𝑜 = = = 6,92 × 10−6 (𝑚3 ⁄𝑠) 3600 × 1000 3600 × 1000 – Đường kính ống cao su dẫn clo hoá lỏng với v = 0,8m/s 𝑑𝐶𝑙𝑜 = 1,2 × √ 𝑠 𝑄𝐶𝑙𝑜 6,92 × 10−6 = 1,2 × √ = 3,53 × 10−3 (𝑚) = 3,53(𝑚𝑚) ≤ 80𝑚𝑚 𝑣 0,8 Lấy đường kính ống cao su dẫn clo 4mm Ống dẫn clo đặt với độ dốc 0,01 phía thùng đựng clo lỏng ống khơng có mối nối 6.5 Xử lý bùn – Hồ lắng phơi bùn Nhà máy xử lý nước chủ yếu phát sinh từ bể lắng bể lọc, chủ yếu từ bể lắng Tuỳ theo đặc tính nguồn nước thơ hố chất xử lý, tính chất bùn thải nhà máy khác Đối với xử lý nước mặt, chủ yếu sử dụng phèn nên ta gọi bùn phèn, nước ngầm chủ yếu xử lý sắt mangan nên gọi bùn sắt mangan SVTH: Nguyễn Khả Vy GVHD: Nguyễn Văn Sứng 35 Đồ Án Xử Lý Nước Cấp Xử lý nguồn nước mặt Bùn phèn: Nước thơ có độ đục cao thường cho bùn có hàm lượng chất rắn cao làm khô đơn giản, độ đục thấp xử lý phức tạp Một số đặc tính bùn phèn: – Bùn phèn phơi khô gặp nước trở nên nhão, độ chặt bùn thay đổi tác động lực bên ngồi, khó vận chuyển – Bùn từ bể lắng có máy cào bùn: nồng độ 0,5 – 1,5% chất rắn – Bùn từ bể lắng trong: nồng độ 0,2 – 0,5% chất rắn – Bùn xả định kỳ: lên tới 6% chất rắn – Độ chặt bùn: Bùn lỏng: đến 5% chất rắn Bùn nhão: – 12% chất rắn Đất sét dẻo mềm: 18 – 25% chất rắn Đất sét nửa cứng: 40 – 50% chất rắn – Tính khối lượng bùn rắn: Cứ 1g phèn nhôm cho vào nước tạo 0,26g bùn rắn hydroxit nhôm Khối lượng bùn rắn sinh = Chất rắn không tan nước thô + Bùn rắn hydroxit nhôm tạo a) Xử lý bùn: Xử lý bùn nhà máy xử lý nước cấp làm khơ bùn tới mức chấp nhận để đưa bãi thải( thường tối thiểu 25% chất rắn) Có nhiều phương pháp xử lý bùn khí( máy ép bùn) hồ lắng phơi bùn, sân phơi bùn Tuỳ theo điều kiện khí hậu, thời gian để sân phơi bùn làm khô bùn từ 5% tới 30% khoảng 15 ngày b) Hồ lắng phơi bùn: Các thông số thiết kế: - Vùng có khí hậu ẩm ướt: 40kg bùn rắn/m2 - Bùn có hàm lượng chất rắn trung bình 4% - Chiều sâu lớp bùn nước: tối đa 1,8m Chọn 1,8m - Thốt nước đáy: khơng cần thiết dễ bị hư hỏng - Độ dốc đáy hồ: 0,5 – 1% phía đầu Chọn 1% Tính tốn hồ lắng phơi bùn: 1g phèn nhôm tạo 0,26g hydroxit nhôm Lượng bùn rắn ngày đơn nguyên với Q = 57000m3/ngày (35,94 × 0,26 + 220) × 57000 = 13072630.8(𝑔) = 13072.6(𝑘𝑔) SVTH: Nguyễn Khả Vy GVHD: Nguyễn Văn Sứng 36 Đồ Án Xử Lý Nước Cấp Xử lý nguồn nước mặt Thiết kế hồ, hồ chứa bùn xả tháng, bùn có hàm lượng chất rắn trung bình 4% Lượng bùn rắn hồ sau tháng: 13072,6 × 60 = 784 356(𝑘𝑔) Với chiều sâu hồ 1,8m, diện tích hồ lấy theo tiêu chuẩn 75kg bùn rắn/1m2 784 356 𝐹= = 10 458(𝑚2 ) 75 Chọn kích thước hồ : 100m x 110m = 11000(m2) Bùn nước 4% có trọng lượng là: 784 356 0,04 = 19 608 900 kg bùn 4% Thể tích chứa bùn 19 609m3 Với chiều sâu hồ 1,8m diện tích hồ F= 19609 1,8 =10893 6.6 Tính tốn cao độ cơng trình: Các cơng trình hệ thống xử lý nước thiết kế theo nguyên tắc tự chảy, bố trí cơng trình phải đảm bảo nước tự chảy cơng trình đơn vị, phải đảm bảo nước từ bể chảy sang bể khác Để tính tốn cao độ mực nước cơng trình ta phải biết tổn thất áp lực cơng trình tổn thất qua đoạn ống , mương dẫn qua hệ thống xử lý a) Cao trình bể chứa nước sạch:  Cốt tự nhiên trạm xử lý : 0.0 (m) Ztrạm = +0.0(m)  Bể chứa nước có kích thước bể L x B x H : 45  25  5,5 (m) Trong chiều cao lớp nước bể : htt = (m)  Bố trí bể chứa theo kiểu nửa nửa chìm : -4,4 (m) chìm đất +1 (m) mặt đất  Cao độ mực nước cao bể chứa là: 𝑛𝑢𝑜𝑐 ZMN, max = 𝑧𝐵𝐿 − ℎ𝑙𝑜𝑐−𝑏𝑐 − 𝐻𝑙𝑜𝑐 = 4,2 – 0,6 – = 0,6 (m)  Cao trình đỉnh bể chứa : Zđỉnh = Z maxMN + 0,5 = 0,6+ 0,5 = 1,1 (m)  Cao trình đáy bể chứa : Zđáy, bc = Zđỉnh - HXD = 1,1 – 5,5 = -4,4 (m) b) Cao trình bể lọc nhanh truyền thống: đá𝑦 Chọn cao độ đáy bể chứa m 𝑍𝐵𝑙 = m nuoc  Cao độ mực nước bể lọc nhanh ( Z BL ) : đá𝑦 𝑛𝑢𝑜𝑐 𝑧𝐵𝐿 = 𝑧𝑏𝑙 + ℎ𝑙ọ𝑐 − ℎ𝑏𝑣 = + 5,2 − 0,5 − 0,5 = 4,2 𝑚  Trong đó: SVTH: Nguyễn Khả Vy GVHD: Nguyễn Văn Sứng 37 Đồ Án Xử Lý Nước Cấp Xử lý nguồn nước mặt Max  Z MN Cao độ mực nước cao bể chứa, ZMN, max = (m)  hLoc BC : Tổn thất áp lực từ bể lọc sang bể chứa hLoc BC = 0,6 (m) (điều 6.355 TCXDVN 33 – 2006)  H Loc : Tổn thất áp lực bể lọc nhanh H Loc = (m) (điều 6.355 TCXDVN 33-2006)  Hph : chiều cao lớp nước dừng hoạt động bể lọc, hph = 0,5m (điều 6.107 TCXDVN 33 – 2006) – Cao trình đỉnh bể lọc là: nuoc đỉ𝑛ℎ 𝑍𝐵𝑙 = Z BL + hbv+hph= 4,2 + 0.5 + 0,5= 5,2 (m) c) Cao trình bể lắng có lớp cặn lơ lửng (kiểu hành lang): đá𝑦 Cao trình đáy bể lắng : 𝑍 𝐵𝑙ắ𝑛𝑔 =0 m  Cao trình mực nước bể lắng là: đá𝑦 𝑍 𝑛ướ𝑐 𝐵𝑙ắ𝑛𝑔 = 𝑍𝐵𝑙ắ𝑛𝑔 + ℎ𝑏 𝑙ắ𝑛𝑔 − ℎ𝑏𝑣 − ℎ𝑝ℎ = 0+ - 0,5- 0,5 = 6(m)  Trong đó:  ℎ𝑙ắ𝑛𝑔 𝑛𝑔𝑎𝑛𝑔 : Tổn thất áp lực bể lắng ngang ℎ𝑙ắ𝑛𝑔 𝑡𝑟𝑜𝑛𝑔 = 0.7 (m) (TCXDVN 33 – 2006 )  h lắng lọc : Tổn thất áp lực từ bể lắng sang bể lọc h lắng lọc = 0.5 (m)  Cao trình đỉnh bể lắng : 𝑍𝑏𝑙 đỉ𝑛ℎ = 𝑍𝑏𝑙 𝑛ướ𝑐 + hbv+hph = + 0,5 +0,5 = (m) 6.7 Tính tốn thiết kế trạm khử trùng: - Liều lượng clo châm vào nước làm để khử trùng lấy dự kiến là: m = mg/l = 2g/m3theo mục 6.162 TCXD 33-2006 - Liều lượng clo cho vào nước là: 𝑄 × 𝑚 8333,33 × 𝐶ℎ = = = 16,67(𝑘𝑔⁄ℎ) 1000 1000 Trong đó: Q: cơng suất trạm xử lý (m3/h) m: liều lượng clo để khử trùng (g/m3) - Liều lượng clo cần cho trạm xử lý ngày: 𝑄 × 𝑚 × 24 8333,33 × × 24 𝐶ℎ = = = 400(𝑘𝑔⁄𝑛𝑔à𝑦) 1000 1000 - Liều lượng clo cần cho trạm xử lý tháng: SVTH: Nguyễn Khả Vy GVHD: Nguyễn Văn Sứng 38 Đồ Án Xử Lý Nước Cấp Xử lý nguồn nước mặt 𝑄 × 𝑚 × 24 × 30 8333,33 × × 24 × 30 = = 12000(𝑘𝑔⁄𝑡ℎá𝑛𝑔) 1000 1000 - Liều lượng clo cần cho trạm xử lý năm: 𝑄 × 𝑚 × 24 × 365 8333,33 × × 24 × 365 𝐶ℎ = = = 146(𝑡ấ𝑛⁄𝑛ă𝑚) 1000 1000 Chọn bình clo 1000l, bình hoạt động ,1 bình dự trữ 𝐶ℎ = SVTH: Nguyễn Khả Vy GVHD: Nguyễn Văn Sứng 39 Đồ Án Xử Lý Nước Cấp Xử lý nguồn nước mặt Chương : KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ  Kết luận: - Qua thời gian thực nội dụng đồ án làm bao gồm:  Đã thu thập, khảo sát số liệu thành phần tính chất đặc trưng nguồn nước mặt  Đã đưa sơ đồ công nghệ để lựa chọn phương pháp xử lý phù hợp Đã tiến hành tính tốn chi tiết cơng trình đơn vị, triển khai vẽ chi tiết cho toàn hệ thống xử lý  Sau phân tích ưu nhược điểm phương án đề xuất công nghệ xử lý nước hợp lý thích hợp với tính chất vật lý đặc trưng nước nguồn  Kiến nghị: - Để hệ thống xử lý nước mặt hoạt động có hiệu ổn định số đề xuất mà ban quản lý trạm xử lý cần lưu ý bao gồm:  Thực tốt vấn đề quy hoạch, thiết kế hệ thống xử lý nước cấp cho phù hợp với quy hoạch chung khu công nghiệp công suất đáp ứng nhu cầu phát triển tương lai  Khi thi công cần có biện pháp thi cơng an tồn, đảm bảo chất lượng vật liệu xây dựng theo yêu cầu kỹ thuật  Đảm bảo công tác vận hành quản lý theo hướng dẫn kỹ thuật  Thường xuyên quan trắc chất lượng nước cấp xử lý đầu vào để kiểm tra xem lưu lượng chất lượng có đạt điều kiện xử lý đảm bảo chất lượng đầu hợp theo quy chuẩn  Nâng cao ý thức sử dụng nước tiết kiệm theo mục đích, chống thất thoát SVTH: Nguyễn Khả Vy GVHD: Nguyễn Văn Sứng 40