Đồ án thiết kế xử lý nước mặt công suất 3200m3ngàyđêm

Đồ án môn học: Kỹ thuật xử lý nước cấp Thiết kế hệ thống xử lý nước mặt cấp nước sinh hoạt cho khu dân cư với công suất 3.200m3/ngày đêm MỤC LỤC DANH MỤC HÌNH VẼ, BẢN VẼ .3 DANH MỤC BẢNG BIỂU CHƯƠNG : GIỚI THIỆU TỔNG QUAN VỀ NƯỚC CẤP 1.1 TỔNG QUAN VỀ NƯỚC MẶT : .5 1.1.1 Phân loại nguồn nước mặt : 1.1.2 Tính chất của nguồn nước mặt : .5 1.1.3 Các chỉ tiêu đánh giá chất lượng nước : 1.1.4 Các chỉ tiêu cấp nước : .9 1.2 HIỆN TRẠNG CHẤT LƯỢNG NƯỚC : 1.2.1 Trữ lượng nước mặt Thế Giới : .9 1.2.2 Trữ lượng nước nước ta : 10 1.2.3 Chất lượng nước khu vực miền Đông Nam Bộ : 11 CHƯƠNG : TỔNG QUAN CÁC PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ NƯỚC SÔNG 13 2.1 CÁC CÔNG TRÌNH THU VÀ VẬN CHUYỂN NƯỚC : .13 2.1.1 Công trình thu nước : .13 2.1.2 Công trình vận chuyển nước : 13 2.2 XỬ LÝ NƯỚC CẤP BẰNG PHƯƠNG PHÁP CƠ HỌC : 14 2.2.1 Hồ chứa và lắng sơ bộ : 14 2.2.2 Song chắn rác và lưới chắn rác : 15 2.2.3 Bể lắng cát : 15 2.2.4 Bể lắng : 16 2.2.5 Bể lọc : 19 2.3 XỬ LÝ NƯỚC CẤP BẰNG PHƯƠNG PHÁP HÓA HỌC 23 2.3.1 Quá trình keo tụ : 23 2.3.2 Khử trùng nước : 24 2.4 MỘT SỐ DÂY CHUYỀN CÔNG NGHỆ XỬ LÝ NƯỚC MẶT : 26 CHƯƠNG : ĐỀ XUẤT CÔNG NGHỆ XỬ LÝ .29 3.1 GIỚI THIỆU VỀ CƠ SỞ LỰA CHỌN : 29 3.1.1 Theo mức độ xử lý 29 3.1.2 Theo biện pháp .29 Đồ án môn học: Kỹ thuật xử lý nước cấp Thiết kế hệ thống xử lý nước mặt cấp nước sinh hoạt cho khu dân cư với công suất 3.200m3/ngày đêm 3.1.3 Theo số quá trình hoặc số bậc quá trình xử lý 29 3.1.4 Theo đặc điểm của dòng nước 29 3.2 XÁC ĐỊNH THÔNG SỐ ĐẦU VÀO - RA .30 3.3 ĐỀ XUẤT VÀ LỰA CHỌN CÔNG NGHỆ XỬ LÝ : 31 3.3.1 Sơ đồ công nghệ : .31 3.3.2 Sơ đồ công nghệ : 33 3.3.3 Lựa chọn công nghệ : .35 3.3.4 Hiệu quả xử lý : 37 CHƯƠNG : TÍNH TOÁN THIẾT KẾ 38 4.1 TÍNH TOÁN LIỀU LƯỢNG HĨA CHẤT, THIẾT BỊ ĐỊNH LƯỢNG HÓA CHẤT : 38 4.1.1 Tính toán bể trộn phèn, bể tiêu thụ phèn : 38 4.1.2 Tính toán hóa chất kiềm hóa và thiết bị pha chế vôi 39 4.1.3 Tính toán lượng clo cho khử trùng nước : 40 4.2 BỂ GIAO LIÊN : .42 4.3 BỂ TRỢN CƠ KHÍ : 42 4.4 BỂ PHẢN ỨNG TẠO BƠNG CƠ KHÍ : 45 4.5 BỂ LẮNG NGANG : 49 4.6 BỂ LỌC NHANH : 57 4.7 BỂ CHỨA NƯỚC SẠCH : 66 4.8 BẢN VẼ THIẾT KẾ : 69 TÀI LIỆU THAM KHẢO 70 Đồ án môn học: Kỹ thuật xử lý nước cấp Thiết kế hệ thống xử lý nước mặt cấp nước sinh hoạt cho khu dân cư với công suất 3.200m3/ngày đêm DANH MỤC HÌNH VẼ, BẢN VẼ Hình 2.1 - Bể lắng sơ bộ Hình 2.2 - Song chắn rác Hình 2.3 - Sơ đồ cấu tạo bể lắng đứng Hình 2.4 - Cấu tạo bể lắng ngang Hình 2.5 - Cấu tạo bể lọc chậm Hình 2.6 - Cấu tạo bể lọc nhanh trọng lực Hình 2.7 - Cấu tạo bể lọc áp lực Hình 3.1 - Sơ đồ công nghệ Hình 3.2 - Sơ đồ công nghệ Hình 4.1 - Minh họa ngăn phân phối nước vào bể lắng Hình 4.2 - Minh họa giàn ống phân phối nước rửa lọc Bản vẽ : Mặt cắt theo nước của hệ thống xử lý nước cấp công suất 3200 m3/ngày đêm Bản vẽ : Mặt bằng trạm xử lý nước cấp công suất 3200 m3/ngày đêm Bản vẽ : Chi tiết bể lắng ngang công suất 3200 m3/ngày đêm Bản vẽ : Chi tiết bể phản ứng tạo khí công suất 3200 m3/ngày đêm Đồ án môn học: Kỹ thuật xử lý nước cấp Thiết kế hệ thống xử lý nước mặt cấp nước sinh hoạt cho khu dân cư với công suất 3.200m3/ngày đêm DANH MỤC BẢNG BIỂU Bảng 1.1 - Phân loại độ cứng theo nồng độ Bảng 1.2 - Trữ lượng nước Thế Giới Bảng 1.3 - Trữ lượng nước mặt ở các sông ở Việt Nam Bảng 2.1 - So sánh các loại công trình thu nước Bảng 3.1 - Bảng thông số chỉ tiêu nước nguồn Bảng 3.2 - So sánh ưu và nhược điểm của công nghệ đề xuất Bảng 4.1 - Thông số thiết kế bể giao liên Bảng 4.2 - Thông số thiết kế bể trộn khí Bảng 4.3 - Thông số thiết kế bể tạo khí Bảng 4.4 - Thông số thiết kế bể lắng ngang Bảng 4.5 - Thông số thiết kế bể lọc nhanh Bảng 4.6 - Thông số thiết kế bể chứa nước sạch Đồ án môn học: Kỹ thuật xử lý nước cấp Thiết kế hệ thống xử lý nước mặt cấp nước sinh hoạt cho khu dân cư với công suất 3.200m3/ngày đêm CHƯƠNG : GIỚI THIỆU TỔNG QUAN VỀ NƯỚC CẤP 1.1 TỔNG QUAN VỀ NƯỚC MẶT : 1.1.1 Phân loại nguồn nước mặt :  Nước sông : là loại nước mặt chủ yếu được dùng để cung cấp nước Nước sông dê khai thác, trữ lượng lớn Tuy nhiên phần lớn nước sông thường dê bị nhiêm bẩn (hàm lượng chất lơ lững cao, vi trùng, kim loại nặng, thuốc trừ sâu,… ) Chất lượng nước sông thay đổi theo điều kiện thổ nhưỡng, thảm thực vật bao phủ, chất ô nhiêm từ công đồng dân cư,… Nước sơng có khả tự làm sạch chất nhiêm : được đánh giá bằng cách xác định diên biến nờng đợ ocy hòa tan (DO) dọc theo dòng sông  Tự làm sạch lý học : pha loãng, khuếch tán, xáo trộn, lắng, hấp thụ, thoáng khí,…  Tự làm sạch hóa học : oxy khóa, khử Fe2+ →Fe3+  Sinh hóa : phân hủy sinh học (do các vi khuẩn hiếu khí, tùy tiện và kỵ khí)  Nước ao hồ : hồ tự nhiên, hay nhân tạo ( gồ hình thành xây đập thủy điện, … )  Nước suối : thường bắt gặp ở vùng đồi núi, trữ lượng ít và bị ảnh hưởng bởi thời tiết, mưa to, nước suối thường bị đục và theo nhiều cặn, sỏi và đá 1.1.2 Tính chất của nguồn nước mặt : Thành phần của nguồn nước chịu ảnh hưởng của các yếu tố tự nhiên, nguồn gốc xuất sứ, các điều kiện môi trường xung quanh và tác đông của người khai thác và sử dụng ng̀n nước Ng̀n nước mặt có thể có các thành phần sau :  Các hóa chất hòa tan ở đạng ion và phân tử, có ng̀ngốc vơ hay hữu  Các chất rắn lơ lững có cả chất vơ lẫn hữu  Các vi sinh vật, vi trùng, virút,… Đồ án môn học: Kỹ thuật xử lý nước cấp Thiết kế hệ thống xử lý nước mặt cấp nước sinh hoạt cho khu dân cư với công suất 3.200m3/ngày đêm 1.1.3 Các chỉ tiêu đánh giá chất lượng nước : a Nhiệt đợ : Nước mặt thường có nhiệt độ thay đổi theo nhiệt độ môi trường Ví dụ : ở miền Bắc Việt Nam, nhiệt độ nước thường dao đợng 13 - 34 oC, nhiệt độ các nguồn nước mặt ở miền Nam tương đối ổn định 26-29 oC (theo “Trịnh Xuân Lai”) b Độ màu : Độ màu thường các chất bẩn nước tạo nên Các hợp chất sắt, mangan khơng hoà tan làm nước có màu nâu đỏ, các chất mùn humic gây màu vàng, các loại thuỷ sinh tạo cho nước màu xanh lá Nước bị nhiêm bẩn bởi nước thải sinh hoạt hay cơng nghiệp thường có màu xanh hoặc đen Đơn vị đo độ màu thường dùng là platin – coban Nước thiên nhiên thường có đợ màu thấp 200 PtCo Độ màu tự nhiên nước các hạt keo mang điện tích âm gây nên việc khử độ màu được thực bằng quá trình keo tụ với các loại muối kim loại (phèn) có hoá trị III phèn nhôm hoặc phèn sắt c Độ đục : Nước là một môi trường truyền ánh sáng tốt Khi nước có các vật lạ các chất huyền phù, các hạt cặn đất cát, các vi sinh vật, khả truyền ánh sáng bị giảm Nước có đợ đục lớn chứng tỏ có chứa nhiều cặn bẩn Đơn vị đo đục thưòng là mg SiO2/l, NTU, FTU; đơn vị NTU và FTU là tương đương Nước mặt thường có đợ đục 20 -100 NTU, mùa lũ có cao đến 500 – 600 NTU Nước cấp cho ăn uống thường có đợ đục khơng vượt quá NTU Hàm lượng chất rắn lơ lửng là một đại lượng tương quan đến độ đục của nước Trong cấp nước và xử lý nước cấp :  Ng̀n nước có đợ đục thấp khơng cần phải xử lý mà chỉ cần khử trùng trước đưa đến nơi tiêu thụ Đồ án môn học: Kỹ thuật xử lý nước cấp Thiết kế hệ thống xử lý nước mặt cấp nước sinh hoạt cho khu dân cư với công suất 3.200m3/ngày đêm  Nguồn nước lấy từ sơng có đợ đục cao → cần áp dụng quá trình keo tụ xử lý nước cấp  Việc đo độ đục giúp cho việc xác định lượng hóa chất sử dụng hàng ngày để vận hành trạm xử lý là đặc biệt quan trọng d Độ pH : Độ pH là chỉ số đặc trưng cho nờng đợ ion H + có dung dịch thường được sử dụng để biểu thị tính axit và tính bazo của nước Khi pH = nước có tính trung tính; pH < nước có tính axit; pH > nước có tính kiềm Đợ pH của nước có liên quan đến sự diện của mợt số kim loại và khí hoà tan nước Ở độ pH < 5, tuỳ thuộc vào điều kiện địa chất, mợt số ng̀n nước có thể chứa sắt, mangan, nhôm ở dạng hoà tan và một số loại khí CO 2, H2S tồn tạiở dạng tự nước Độ pH được ứng dụng để khử các hợp chất sunfua và cacbonat có nước bằng biện pháp làm thoáng Ngoài tăng pH và có thêm tác nhân oxy hoá, các kim loại hoà tan nước chuyển thành dạng kết tủa và dê dàng tách khỏi nước bằng biện pháp lắng lọc e Độ kiềm : Đợ kiềm là khả trung hòa acid của nước là đại lượng đo tính đệm của nước Độ kiềm toàn phần là tổng hàm lượng của các ion hyrocacbonat (HCO 3-), hyđroxyl (OH-) và ion muối của các axit yếu (CO32-) Ở nhiệt độ nhất định, độ kiềm phụ thuộc vào độ pH và hàm lượng khí CO tự có nước Đợ kiềm là một chỉ tiêu quan trọng công nghệ xử lý nước :  Keo tụ hóa học : chất keo tụ thủy phân nước tạo thành acid → cần đợ kiềm để trung hòa;  Khử cứng : độ kiềm là đơn vị chính để tính toán lượng vơi và soda bằng phương pháp hóa chất Để xác định độ kiềm thường dùng phương pháp chuẩn độ mẫu nước thử bằng axit clohydric Đồ án môn học: Kỹ thuật xử lý nước cấp Thiết kế hệ thống xử lý nước mặt cấp nước sinh hoạt cho khu dân cư với công suất 3.200m3/ngày đêm f Độ cứng : Độ cứng biểu thị tổng hàm lượng các ion Ca 2+, Mg2+ các muối cacbonat và hydrocacbonat canxi, hydrocacbonat magiê có nước Đợ cứng thường kim loại hóa trị II gây Bảng 1.1 - Phân loại độ cứng theo nồng độ Phân loại Mềm Trung bình Cứng Rất cứng MgCaCO3/L 0-75 75-150 150-300 >300 Nguồn : Bài giảng môn học Kỹ thuật xử lý nước cấp – PGS.TS Lê Hoàng Nghiêm Phân loại cứng :  Cứng canxi và magiê  Cứng carbonate và noncarbonate (phi carbonate) Ví dụ : CaSO tạo độ cứng phi carbonate Dùng nước có đợ cứng cao sinh hoạt sẽ gây lãng phí xà phòng canxi và magiê phản ứng với các axit béo tạo thành các hợp chất khó tan Trong sản xuất, nước cứng có thể tạo lớp cáu cặn các lò hoặc gây kết tủa ảnh hưởng đến chất lượng sản phẩm g Độ oxy hóa : Độ oxy hoá là một đại lượng để đánh giá sơ bộ mức độ nhiêm bẩn của ng̀n nước Đó là lượng oxy cần có để oxy hoá hết các hợp chất hữu nước Chất oxy hóa thường dùng để xác định chỉ tiêu này là pecmanganat kali (KMnO4) Trong thực tế, ng̀n nước có đợ oxy hoá lớn 10 mgO2/l đã có thể bị nhiêm bẩn Đợ oxy hoá nước mặt, đặc biệt nước có màu có thể cao nước ngầm Khi ng̀n nước có tượng nḥm màu rong tảo phát triển, hàm lượng oxy hoà tan nước sẽ cao nên đợ oxy hoá có thể thấp thực tế Đồ án môn học: Kỹ thuật xử lý nước cấp Thiết kế hệ thống xử lý nước mặt cấp nước sinh hoạt cho khu dân cư với công suất 3.200m3/ngày đêm 1.1.4 Các chỉ tiêu cấp nước : a Chất lượng nước cấp cho ăn uống sinh hoạt Nước cấp dùng sinh hoạt phải không màu, không mùi, không chứa các chất độc hại, các vi trùng và tác nhân gây bệnh Hàm lượng các chất hòa tan khơng được vượt quá giới hạn cho phép Chất lượng nước cấp cho sinh hoạt phải có chỉ tiêu chất lượng chất lượng ở bảng chất lượng nước sinh hoạt và chất lượng nước phải đảm bảo theo QCVN01:2009/BYT và QCVN 08:2008/BTNMT về chất lượng nước mặt b Chất lượng nước cấp cho sản xuất Mỗi nhanh sản xuất đều có yêu cầu riêng về chất lượng nước sử dụng Nước cấp cho các ngành công nghiệp thực phẩm, công nghiệp dệt, giấy, phim ảnh đều cần đến chất lượng nước sinh hoạt, đờng thời có mợt số u cầu riêng về chất lượng sắt, mangan, độ cứng Nước cấp cho các ngành sản xuất khác sẽ có yêu cầu cụ thể về chất lượng tùy theo sự đòi hỏi của cơng nghệ sản xuất 1.2 HIỆN TRẠNG CHẤT LƯỢNG NƯỚC : 1.2.1 Trữ lượng nước mặt Thế Giới : Tổng lượng nước Trái đất khoảng 1.386 triệu km3 Trong 97% lượng nước toàn cầu ở đại dương, 3% lại là nước ngọt tờn tại ở dạng băng tuyết, nước ngầm, song ngòi và nước khơng khí Hệ thống nước khí quyển, nguồn động lực thủy văn nước mặt chỉ khoảng 12.900 km3, chưa đầy 1/100.000 tổng lượng nước toàn cầu Tổng số nước ngọt Trái Đất khoảng 35x106 km3 chỉ chiếm có 3% tởng lượng nước Trái Đất Trong nước ngầm chiếm 30,1%, băng tuyết vĩnh cữu chiếm 68,7%, nước sinh vật 0.003$, nước khí quyển 0,04%, nước ao hồ, đầm lầy và lòng song chỉ chiếm chưa đầy 0,3% (ao hồ 0,26%, đầm mầy 0,03% và song 0,006%) Nước mặt được dùng các hoạt động nông nghiệp, công nghiệp, dân dụng, giải trí và môi trường Hầu hết các hoạt động đều cần nước ngọt 97% nước mặt Trái Đất là nước muối, chỉ 3% lại là nước ngọt gần 2/3 lượng nước này tồn tại ở dạng sông băng và các mũ băng ở các cực Phần lại khơng đóng băng Đồ án mơn học: Kỹ thuật xử lý nước cấp Thiết kế hệ thống xử lý nước mặt cấp nước sinh hoạt cho khu dân cư với công suất 3.200m3/ngày đêm được tìm thấy chủ yếu ở dạng nước ngầm, và chỉ một tỷ lệ nhỏ tồn tại mặt đất và không khí Nước mặt là nguồn tài nguyên tái tạo, vậy mà việc cung cấp nước mặt và sạch giới từng bước giảm Nhu cầu nước đã vượt cung ở một vài nơi giới, dân số giới vẫn tiếp tục tăng làm cho nhu cầu nước càng tăng Bảng 1.2 – Trữ lượng nước Thế Giới Loại nước Biển và đại dương Trữ lượng (km3) 1.370.322.000 Nước ngầm 60.000.000 Băng và băng hà 26.660.000 Hồ nước ngọt 125.000 Hồ nước mặn 105.000 Khí ẩm đất 75.000 Hơi nước khí ẩm 14.000 Nước sông 1.000 Tuyết lục địa 250 Nguồn : (theo F Sargent, 1974) 1.2.2 Trữ lượng nước nước ta : Việt Nam là mợt nước có ng̀n Tài nguyên nước vào loại trung bình giới có nhiều yếu tố khơng bền vững Nước ta có khoảng 830 tỷ m3 nước mặt chỉ có 310 tỷ m3 được tạo mưa rơi lãnh thở Việt Nam chiếm 37% 63% lượng mưa ngoài lãnh thổ chảy vào Tổng trữ lượng tiềm tàng khả khai thác nước dưới đất chưa kể phần hải đảo ước tính khoảng 60 tỷ m3/năm Trữ lượng nước ở giai đoạn tìm kiếm thăm dò sơ bợ mới đạt khoảng tỷ m3/năm (khoảng 13% tổng trữ lượng) Nếu kể cả nước mặt và nước dưới đất phạm vi lãnh thổ thì bình quân đầu người đạt 4400 m3/người, năm (Thế giới 7400m3/người, năm) Theo chỉ tiêu đánh giá Đồ án môn học: Kỹ thuật xử lý nước cấp Thiết kế hệ thống xử lý nước mặt cấp nước sinh hoạt cho khu dân cư với công suất 3.200m3/ngày đêm Tính toán với khả dẫn được lưu lượng nước lớn lưu lượng tính toán từ 20 30% (slide 58/chương Bể Lắng/Giáo trình Xử Lý Nước Cấp – PGS.TS Lê Hoàng Nghiêm) Vậy chọn : qn = 130%.0,037 = 0,0481 m3/s Tổng diện tích cần thiết của các lỗ ở vách ngăn phân phối nước vào : Trong đó : vlỗ : vận tốc nước qua lỗ; vlỗ = 0,5 m/s Lấy đường kính lỗ ở vách ngăn phân phối thứ có d1 = 0,05 m (quy phạm d = 0,05 ÷ 0,15 m) Diện tích một lỗ :  Tổng số lỗ vách ngăn phân phối : Với 50 lỗ phân phối vách ngăn thành cột hàng Khoảng cách giữa hàng : Khoảng cách giữa cột : Hình 4.1 – Minh họa ngăn phân phối nước vào bể lắng  Tính toán hệ thống máng thu nước bề mặt bể Chọn tải trọng thu nước của máng thu: a = 1,9 l/s.m = 1,9.10-3 m3/s.m Quy phạm (1 -3 l/s.m)  Tổng chiều dài mép máng thu (theo TCXDVN 33:2006) Đồ án môn học: Kỹ thuật xử lý nước cấp Thiết kế hệ thống xử lý nước mặt cấp nước sinh hoạt cho khu dân cư với công suất 3.200m3/ngày đêm Tải trọng máng thu kiểm tra lại: Thỏa mãn quy phạm đối với tải trọng máng thu nước: – l/s.m Cứ bể bố trí máng thu cách thành bể 0,5 m Vận tốc nước máng thu: vm = 0,6 m/s (6.84 TCXD 33-2006 v m = 0.6-0.8 m/s )  Tiết diện của máng thu:  Chiều rộng máng: Chọn bm = 0,21 m  Khoảng cách giữa tâm máng : 3,3 - (0,21 + 0,5x2) = 2,09 m (thỏa quy phạm < 3m)  Chiều sâu máng:  Chiều dài máng: Lưu lượng nước máng thu được : Hai bên máng gắn máng rưa chữ V làm bằng tấm inox dày 20 mm, đáy chữ V rộng 10 cm, chiều cao khổ chữ V : Hl = cm Chọn chiều cao mực nước h khe chữ V là hv = 2,5 cm = 0,025 m Khi : Lưu lượng qua khe chữ V : qo = 1,4H2,5 = 1,4.0,0252,5 = 1,4.10-4 m3/s  Tổng số khe chữ V máng cưa : Mỗi bên máng thu bố trí : n1 = n/2 = 132/2 = 66 khe Khoảng cách giữa các đỉnh khe : l = 10/66 = 0,15 m Để đảm bảo lưu lượng tăng lên, nước không bị tràn ngoài => Chọn chiều cao cho chữ V là cm, đáy 10 cm, tấm xe khe hình chữ V có góc đáy 90o Đồ án mơn học: Kỹ thuật xử lý nước cấp Thiết kế hệ thống xử lý nước mặt cấp nước sinh hoạt cho khu dân cư với công suất 3.200m3/ngày đêm Kiểm tra lại: => Cặn không bị Máng cưa được bắt dính với máng thu nước bê tông bằng bulông qua các khe dịch chuyển Khe dịch chuyển có đường kính 10 mm, bulong được bắt cách mép dưới máng cưa 50mm và cách đáy chữ V là 50 mm Hai khe dịch chuyển cách m  Tổng số khe dịch chuyển : 10/2 = khe  Hệ thống máng dẫn nước sang bể lọc Chọn lm = 15 m là chiều dài máng thu tập trung nước  Tải trọng máng thu kiểm tra lại: Thỏa mãn quy phạm đối với tải trọng máng thu nước: – l/s.m Chọn chiều rộng mương chung : m, chiều cao 1,4 m  Vận tốc nước từ máng thu sang mương chung :  Đường kính ống dẫn nước từ mương vào bể lọc : Chọn D = 600mm Bảng 4.4 - Thông số thiết kế bể lắng ngang Thông số Số lượng bể N Số lượng Đơn vị m Đồ án môn học: Kỹ thuật xử lý nước cấp Thiết kế hệ thống xử lý nước mặt cấp nước sinh hoạt cho khu dân cư với công suất 3.200m3/ngày đêm Diệ n tí ch F 97 m2 Chiều rộng bể B 3,3 m Chiều dài bể L 30,5 m Chiều cao bể m Chiề u dà i má ng thu nướ c 10 m Chiề u rộ ng má ng chung m 19,8 m3 Thể tí ch vù ng chứ a cặ n 4.6 BỂ LỌC NHANH :  Tính kích thước bể lọc :  Diện tích các bể lọc nhanh lớp (CT 6-20 mục 6.103 TCXDVN 33 – 2006) Trong đó: - Q: là công suất hữu ích của trạm (m3/ngày) Q = 3200 (m3/ngày đêm) T: là thời gian làm việc của trạm ngày đêm (h) T = 24(h) là tốc độ lọc tính toán ở chế độ làm việc bình thường Tra bảng 6.11 – TCXDVN 33:2006 ta có lớp vật liệu lọc có dmax = (mm); dmin = 0.8 (mm); dtương đương = 0,9  1,0 (mm); Độ đồng nhất K = 1.2 – 1.4; Chiều dày L=1300 - 1500 mm thì vbt = 6m/h - - a: là số lần rửa một bể lọc một ngày đêm ở chế độ làm việc bình thường, Chọn a = W: Cường độ nước rửa W = 16(1/s – m2) : thời gian rửa (h) = phút = 0.1(h) (Bảng 6.13 TCXDVN 33 – 2006) : thời gian ngừng bể lọc để rửa = 0.35(h) Đồ án môn học: Kỹ thuật xử lý nước cấp Thiết kế hệ thống xử lý nước mặt cấp nước sinh hoạt cho khu dân cư với công suất 3.200m3/ngày đêm  Số bể lọc cần thiết : N = 0.5 x = 0.5 x = 2,5 bể Chọn bể Kiểm tra tốc độ lọc làm việc tăng cường với điều kiện ngừng bể để rửa = = = 12 (m/h) (Không đạt yêu cầu quy phạm – 9,5 m/h) Ta có : Vậy bể bể Vậy số bể đảm bảo tốc độ lọc tăng cường không vượt quá 20%, bể rữa thì các bể lại vẫn hoạt đợng bình thường : N = ÷ bể Chọn xây dựng bể bể rữa thì bể lại vẫn hoạt động với Vtc = m/h → đảm bảo khơng bị cặn  Diện tích bể: Chọn kích thước bể lọc: L x B = 2,5 x 2,5 = 6,25  Chiều cao bể lọc nhanh : H = + + = 0,5 + 1,5 + + 0,3 = 4,3 m - - : chiều cao của lớp sỏi đỡ (lấy theo bảng 4.7 sách XLNC – Nguyên Ngọc Dung); lấy = 0,5 m; : chiều cao lớp vật liệu lọc = 1,5 (m) (TCXD 33- 2006); : chiều cao lớp nước vật liệu lọc; (hn ≥ 2m); : chiều cao phụ kể đến việc dâng nước đóng bể để rữa; hp=0,3 ( ≥ 0.3) Để thuận tiện cho việc xây dựng ta chọn Hxd = m  Xác định hệ thống phân phối nước rửa lọc : Nhiệm vụ: phân phối đều nước rửa toàn bộ diện tích bể lọc Đồ án môn học: Kỹ thuật xử lý nước cấp Thiết kế hệ thống xử lý nước mặt cấp nước sinh hoạt cho khu dân cư với công suất 3.200m3/ngày đêm Chọn biện pháp rửa lọc bằng gió, nước kết hợp Cường độ nước rửa lọc Wn = 16 l/s.m2 , độ trương nở của lớp vật liệu lọc là 30% (Bàng 4.11/ slide giảng PGS.TS.Lê Hoàng Nghiêm) Cường đợ gió rửa lọc Wgió = 16 l/s.m2 ( Sách xử lý nước cấp của Nguyễn Ngọc Dung)  Lưu lượng nước rửa bể lọc Nước rửa lọc được dẫn vào bể bằng ống dẫn chính Vận tốc chảy ống chính cho phép chọn v = m/s.( TCVN 33:2006: v = 1.5-2m/s)  Đường kính ớng dẫn nước rửa lọc Chọn ống chính bằng thép khơng rỉ, có đường kính D = 250 mm Lấy khoảng cách giữa các ống nhánh là 0,3m (quy phạm cho phép 0,25÷0,3m), thì số ống nhánh của một bể là:  Lưu lượng nước rửa lọc chảy ớng nhánh : Chọn vận tốc dòng chảy ống nhánh là = 1,9 m/s (giới hạn cho phép 1,82,0 m/s), thì đường kính ống nhánh là : Chọn dn = 70 mm bằng thép Với đường kính ống chính là 250 mm, thì tiết diện ngang của ống là : Tổng diện tích lỗ lấy bằng 35% diện tích tiết diện ngang của ống chính (quy phạm cho phép 30 ÷ 35%), tởng diện tích lỗ tính được : Ω = 0,35 x 0,05 = 0,0175 m2 Chọn lỗ có đường kính 12mm (quy phạm 10 ÷ 12mm), diện tích lỗ là :  Tổng số lỗ : Đồ án môn học: Kỹ thuật xử lý nước cấp Thiết kế hệ thống xử lý nước mặt cấp nước sinh hoạt cho khu dân cư với công suất 3.200m3/ngày đêm Số lỗ ống nhánh : Trên ống nhánh, các lỗ xếp thành hàng so le nhau, hướng xuống phía dưới và nghiêng góc 45o so với mặt phẳng nằm ngang Số lỗ hàng của ống nhánh là : 10/2 = lỗ Khoảng cách giữa lỗ : - Với : Đường kính ngoài của ống chính là 0,25 m Hình 4.2 – Minh họa giàn ống phân phối nước rửa lọc Giàn ống phân phối được đặt lớp sỏi ở sát đáy bể Chọn ống thoát khí ø20mm đặt ở cuối ống chính  Kiểm tra tỉ lệ nước rửa lọc : Tỉ lệ nước rửa lọc so với lượng nước vào bể lọc : Đồ án môn học: Kỹ thuật xử lý nước cấp Thiết kế hệ thống xử lý nước mặt cấp nước sinh hoạt cho khu dân cư với công suất 3.200m3/ngày đêm (thỏa P  5÷10%)Trong đó : - - Wn : cường độ rửa lọc = 16 l/s.m3 f : diện tích một bể lọc (m2); f = 6,25 m2 N : số bể lọc Q : công suất trạm xử lý (m3/h) To : thời gian công tác của bể giữa lần rửa (giờ) t1, : thời gian rửa lọc (phút); t2 : thời gian xả nước lọc đầu (phút); t3 : thời gian ngừng để rửa bể (giờ) n : số lần rửa bể lọc một ngày  Tính toán máng phân phối và thu nước rửa lọc Bể có chiều rợng là 3,3 m Chọn bể bố trí máng thu nước rửa lọc có đáy hình tam giác Khoảng cách giữa các tâm máng là d = 2,5/2 = 1,25 m (TCVN 33:2006: d≤2.2m)  Lượng nước rửa thu vào máng : qm = Wn x d x l (l/s)= 16 x 1,25 x 2,5 = 50 (l/s) = 0,05 (m3/s) Trong đó: + Wn : cường độ rửa lọc 16 (l/s.m3) +d : khoảng cách giữa các tâm máng +l : chiều dài của máng l = 2,5 m  Chiều rộng máng : (theo 6.117 /TCXD 33-2006) Chọn = 330 mm Trong đó: + a: tỉ số giữa chiều cao phần chữ nhật với ½ chiều rợng máng a = 1.5 (Theo TCVN 33:2006: a = – 1.5) + k: hệ số đối với tiết diện máng hình tam giác k = 2,1  Chiều cao phần hình chữ nhật Đồ án môn học: Kỹ thuật xử lý nước cấp Thiết kế hệ thống xử lý nước mặt cấp nước sinh hoạt cho khu dân cư với công suất 3.200m3/ngày đêm Vậy chọn chiều cao máng thu nước là hcn = 0,25m Lấy chiều cao của đáy tam giác hd = 0.2 m Độ dốc của máng lấy về phía máng nước tập trung là i = 0,01; chiều dày thành máng là δm = 0,05 m  Chiều cao toàn phần máng thu nước rửa: Hm = hcn + hd + δm = 0,25 + 0.2+ 0,05 = 0,5 m Khoảng cách từ bề mặt lớp vật liệu lọc đến mép máng thu nước xác định theo công thức: Trong đó: L: chiều cao lớp vật liệu lọc H = 1,5 m e: độ giãn nở tương đối ở lớp vật liệu lọc; e = 30% Theo quy phạm khoảng cách giữa đáy dưới của máng dẫn nước rửa phải nằm cao lớp vật liệu lọc tối thiểu 0.07 m Chiều cao toàn phần của máng thu nước là: Hm = 0,5 m Vì máng dốc về phía máng tập trung i = 0.01, máng dài 2,5 m → Chiều cao ở máng tập trung là: 0,5 + 0,01 x 2,5 = 0,525 m Vậy ∆Hm sẽ phải lấy bằng: ∆Hm = 0,5 + 0,07 0,57 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 = + 0,2 (CT 6-26/TCXDVN 33:2006) Trong đó: qm: lưu lượng nước chảy vào máng tập trung nước qm = 0,1 m3/s ∆: chiều rộng của máng tập trung ∆ = 0,7m (Theo TCXDVN 33:2006: chiều rộng máng tập trung không nhỏ 0,6 m) g = 9.81 m/s2 gia tốc trọng trường  Tính ống thu nước lọc Đồ án môn học: Kỹ thuật xử lý nước cấp Thiết kế hệ thống xử lý nước mặt cấp nước sinh hoạt cho khu dân cư với công suất 3.200m3/ngày đêm Nước sau lọc được đưa về bể chứa dự trữ Vận tốc nước của ống thu nước sạch chung là 1,2 (m/s)  Đường kính ớng dẫn nước lọc tập trung sang bể chứa : Chọn D = 250 mm Trong đó: - Q : lưu lượng nước - v : vận tốc nước chảy ống v = 1,2(m/s)  Đường kính ớng xả rửa lọc Nước rửa lọc được xả qua ống Đường kính ống: Trong đó: - : lưu lượng nước rửa lọc của bể là Q = 0,1 (m3/s) - : vận tốc chảy ống Chọn = (m/s) Chọn đường kính ống là = 250 (mm) bằng thép không rỉ  Tính tổn thất áp lực rửa bể lọc nhanh  Tổn thất áp lực hệ thống phân phối nước bằng ống khoan lỗ của bể lọc cần xác định theo công thức : (theo 6.111 /TCXD 33- 2006) Trong đó : Vc : tốc độ ở đầu ống chính (m/s) vc= (m/s) Vn : tốc độ ở cuối ống nhánh (m/s) Vn= 1,9 (m/s) : hệ số sức cản Với là tỉ số giữa tổng diện tích các lỗ ống của máng và diện tích tiết diện ngang của ống chính máng (quy phạm 35%- 40%) chọn 35 % = 18,96  Tổn thất áp lực qua lớp sỏi đỡ: - hd = 0,22.Ls.W= 0,22 x 0,5 16 = 1,76 m Trong đó: Ls: chiều dày của lớp sỏi đỡ: 0,5 m W: cường độ rửa lọc; W = 16 l/s.m2  Tổn thất áp lực lớp vật liệu lọc : - Đồ án môn học: Kỹ thuật xử lý nước cấp Thiết kế hệ thống xử lý nước mặt cấp nước sinh hoạt cho khu dân cư với công suất 3.200m3/ngày đêm Hvl = (a + bW).L.e = (0,76 + 0,017x16) x 1,5 x 0,3 = 0,4644 (m) Trong đó: - a và b là hệ số phụ thuộc vào kích thước hạt vật liệu lọc Ứng với kích thước hạt d = 0.5-1 mm; a = 0,76; b = 0,017 (Xử lý nước cấp – Nguyên Ngọc Dung) e: độ giãn nở tương đối của lớp vật liệu lọc e = 0,30 L: chiều dày lớp cát lọc L = 1,5 m  Áp lực phá vỡ kết cấu ban đầu của lớp cát lọc lấy hbm = m Vậy tổn thất áp lực nội bể lọc : Hn = hp + hvl + hd + hbm = 4,05 + 0,4644 + 1,76 + = 8,3044 (m) Bảng 4.5 - Thông số thiết kế bể lọc nhanh Thông số Số lượng Đơn vị Bể Chiều rộng bể B 2,5 m Chiều dài bể L 2,5 m Chiều cao bể 4,5 m Ống dẫn nước rửa lọc 250 mm Ống thu nước lọc 250 mm Ống xả nước rửa lọc 250 mm Số máng bể máng Chiều rông máng 0.33 m Chiều dài máng 2.5 m Số bể lọc N Đồ án môn học: Kỹ thuật xử lý nước cấp Thiết kế hệ thống xử lý nước mặt cấp nước sinh hoạt cho khu dân cư với công suất 3.200m3/ngày đêm Chiều cao máng 4.7 0.5 m BỂ CHỨA NƯỚC SẠCH Chức của bể chứa nước sạch: điều hòa lưu lượng giữa trạm bơm cấp và trạm bơm cấp 2, có nhiệm vụ dự trữ lượng nước chữa cháy, nước xả cặn bể lắng, rửa bể lọc và nước dùng cho nhu cầu khác của nhà máy nước Tại bể xảy quá trình tiếp xúc giữa nước cấp với dung dịch Clo (30 phút) để loại bỏ những vi trùng lại trước cấp nước vào mạng lưới cấp nước  Tính toán dung tích bể chứa Qua kiểm tra ta xác định được dung tích điều hòa của bể chứa (tính toán ở phần cấp nước) là: 20% Qngđ  Thể tích bể chứa tính theo cơng thức : WBC = WĐH + WCC + WBT Trong đó : WĐH : thể tích điều hòa của bể chứa (m3) WĐH = 20% Qngđ = 20%  3200 = 640 (m3) WCC : dung tích dự trữ cho chữa cháy vòng giờ liền (m3) 10 60 60 3 1000 WCC = n qcc 3h = = 108 (m3) (9.3 TCXD33-2006) qcc: tiêu chuẩn nước chữa cháy (m3), qcc = 10 l/s WBT : lượng nước dự trữ cho bản thân trạm xử lý WBT = (4 ÷ 6) % Qngđ chọn WBT = 6% Qngđ WBT = 6%  3200 = 192 (m3) Vậy thể tích bể chứa : WBC = 640 + 108 + 192 = 940 (m3) Bố trí bể chứa, bể có dung tích: W = 470 m3 Đồ án môn học: Kỹ thuật xử lý nước cấp Thiết kế hệ thống xử lý nước mặt cấp nước sinh hoạt cho khu dân cư với công suất 3.200m3/ngày đêm  Chọn chiều sâu bể chứa: h = 4,7 m  Diện tích mặt cắt ngang bể chứa: Fbc = 470/4,7 = 100 m2  Kích thước bể chứa: - Chọn chiều dài x rộng : a x b = 10 x 10 m Chiều cao từ mực nước đến thành bể: 0,7 m (thuận tiện cho việc xây dựng) Chiều cao tổng cộng của bể chứa: Hbc = 4,7+ 0,3 = 5m Đường kính ống dẫn d = 200 mm Bảng 4.6 - Thông số thiết kế bể chứa nước sạch Thông số Số lượng Đơn vị Số lượng bể N 02 bể Chiều rộng bể B 10 m Chiều dài bể L 10 m Chiều cao bể HXD m Đồ án môn học: Kỹ thuật xử lý nước cấp Thiết kế hệ thống xử lý nước mặt cấp nước sinh hoạt cho khu dân cư với công suất 3.200m3/ngày đêm 4.8 BẢN VẼ THIẾT KẾ : Bản vẽ : mặt cắt theo nước của hệ thống xử lý nước cấp công suất 3200 m 3/ngày đêm Bản vẽ : mặt bằng trạm xử lý nước cấp công suất 3200 m3/ngày đêm Bản vẽ : chi tiết bể lắng ngang công suất 3200 m3/ngày đêm Bản vẽ : chi tiết bể phản ứng tạo khí công suất 3200 m3/ngày đêm Đồ án môn học: Kỹ thuật xử lý nước cấp Thiết kế hệ thống xử lý nước mặt cấp nước sinh hoạt cho khu dân cư với công suất 3.200m3/ngày đêm TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] TS Nguyên Ngọc Dung, Xử Lý Nước Cấp, NXB Xây Dựng Hà Nội 2010 [2] Trịnh Xuân Lai, Tính Toán Các Công Trình Xử Lý Và Phân Phối Nước Cấp, NXB Xây Dựng Hà Nội 2011 [3] Tiêu Chuẩn Xây Dựng Việt Nam 33:2006, Cấp Nước – Mạng Lưới Đường Ống Và Công Trình – Tiêu Chuẩn Thiết Kế, Hà Nội tháng 3/2006 [4] Trịnh Xuân Lai, Xử Lý Nước Cấp Sinh Hoạt Và Công Nghiệp, NXB Khoa Học và Kỹ Thuật Hà Nội [5] PGS.TS Lê Hoàng Nghiêm, Đề Cương Môn Học Kỹ Thuật Xử Lý Nước Cấp, 2015 [4] Internet : http://luanvan.net.vn/luan-van/de-tai-hien-trang-va-quan-ly-tong-hop-tainguyen-nuoc-o-viet-nam-62834/ ... BẢN VẼ THIẾT KẾ : 69 TÀI LIỆU THAM KHẢO 70 Đồ án môn học: Kỹ thuật xử lý nước cấp Thiết kế hệ thống xử lý nước mặt cấp nước sinh hoạt cho khu dân cư với công suất... và xử lý nước cấp :  Ng̀n nước có đợ đục thấp không cần phải xử lý mà chỉ cần khử trùng trước đưa đến nơi tiêu thụ Đồ án môn học: Kỹ thuật xử lý nước cấp Thiết kế hệ thống xử lý. .. thu và ống tự Đồ án môn học: Kỹ thuật xử lý nước cấp Thiết kế hệ thống xử lý nước mặt cấp nước sinh hoạt cho khu dân cư với công suất 3.200m3/ngày đêm chảy đến trạm xử lý mức nước