Tính toán thiết kế hệ thống xử lý nước cấp sinh hoạt cho khu vực dân cư thuộc Xã Châu Giang - Huyện Duy Tiên - Tỉnh Hà Nam

Khóa luận tốt nghiệp Trường ĐHSP Hà Nội LỜI CẢM ƠN Để hồn thành tốt khóa luận tốt nghiệp ngồi việc nỗ lực, cố gắng thân em nhận giúp đỡ tận tình thầy giáo, gia đình bạn bè Lời em xin gửi lời cảm ơn sâu sắc tới thầy giáo – Thạc sĩ Lê Cao Khải, người trực tiếp hướng dẫn, bảo tận tình cho em ý kiến đóng góp sát thực Bên cạnh em xin chân thành cảm ơn Khoa Hóa học – trường ĐHSP Hà Nội tạo điều kiện tốt cho sinh viên nói chung thân em nói riêng làm hồn thành tốt khóa luận tốt nghiệp Tôi xin gửi lời cảm ơn tới ban lãnh đạo xã Châu Giang – Duy Tiên – Hà Nam cung cấp thông tin cần thiết để hồn thành đề tài Cuối tơi xin cảm ơn gia đình, bạn bè người ln động viên, ủng hộ, cổ vũ suốt trình thực khóa luận tốt nghiệp Hà Nội, ngày 07 tháng năm 2012 Sinh viên Trần Thị Thúy Hà Trần Thị Thúy Hà – K34A – Khoa Hóa học Khóa luận tốt nghiệp Trường ĐHSP Hà Nội DANH MỤC CÁC BẢNG VÀ HÌNH Danh mục bảng Bảng 1.1 Dự báo dân số xã Bảng 1.2 Nhu cầu sử dụng nước xã Châu Giang tính đến năm 2020 Bảng 2.1 Kết phân tích nguồn nước ngầm xã Châu Giang huyện Duy Tiên tỉnh Hà Nam Bảng 2.2 Tiêu chuẩn nước ăn uống sinh hoạt khu dân cư đô thị nhỏ nông thôn theo qui định số 505 BYT/QĐ y tế Bảng 2.3 Tiêu chuẩn nước ăn uống sinh hoạt theo phương diện vi khuẩn sinh vật (theo định số 505 BYT/QĐ y tế) Bảng 2.4 Một số trình xử lí nước ngầm Danh mục hình Hình 2.1 Nước sơng bị nhiễm biến thành màu đen, thối Hình 2.2 Sơ đồ cơng nghệ xử lí nước cấp sinh hoạt từ nguồn nước ngầm khu vực xã Châu Giang Hình 2.3 Sơ đồ cấu tạo giàn mưa (giàn làm thống tự nhiên) Hình 2.4 Mặt máng phân phối phun mưa Hình 2.5 Sơ đồ cấu tạo bể trộn Hình 2.6 Sơ đồ cấu tạo bể lắng đứng Hình 2.7 Cấu tạo bể lọc nhanh trọng lực Trần Thị Thúy Hà – K34A – Khoa Hóa học Khóa luận tốt nghiệp Trường ĐHSP Hà Nội MỤC LỤC MỞ ĐẦU Lí chọn đề tài 1 M ục đích nghiên cứu 2 N hiệm vụ nghiên cứu 3 Đ ối tượng nghiên cứu P hương pháp nghiên cứu CHƢƠNG 1: ĐIỀU KIỆN TỰ NHIÊN – KINH TẾ XÃ HỘI VÀ SỰ CẦN THIẾT PHẢI XÂY DỰNG HỆ THỐNG CẤP NƢỚC TẠI XÃ CHÂU GIANG – HUYỆN DUY TIÊN – TỈNH HÀ NAM 1.1 Đi ều kiện tự nhiên 1.1.1 Vị trí địa lí 1.1.2 K hí hậu 1.1.3 Đị a hình 1.1.4 T hủy văn 1.2 Đ ặc điểm kinh tế xã hội 1.2.1 D ân số 1.2.2 H oạt động kinh tế 1.2.3 Tì nh hình xã hội Trần Thị Thúy Hà – K34A – Khoa Hóa học Khóa luận tốt nghiệp Trường ĐHSP Hà Nội 1.2.4 C ác cơng trình xây dựng 1.2.5 Gi ao thông 1.2.6 C ấp điện 1.2.7 Hi ện trạng cấp nước vệ sinh mơi trường 1.3 Hi ện trạng cấp nước 1.4 N hu cầu sử dụng nước 1.5 S ự cần thiết phải đầu tư xây dựng hệ thống cấp nước CHƢƠNG 2: LỰA CHỌN PHƢƠNG ÁN XÂY DỰNG HỆ THỐNG CẤP NƢỚC 11 2.1 N guồn nước 11 2.1.1 N ước mặt 11 2.1.2 N ước ngầm 12 2.2 L ựa chọn nguồn nước 13 2.3 Đ ặc điểm chung nước ngầm 14 2.4 C hất lượng nguồn nước ngầm khu vực xã Châu Giang 16 2.5 C ơng nghệ xử lí nước ngầm 21 2.5.1 C ơng trình thu nước ngầm 21 Trần Thị Thúy Hà – K34A – Khoa Hóa học Khóa luận tốt nghiệp Trường ĐHSP Hà Nội 2.5.2 M ột số q trình xử lí nước ngầm 21 2.6 Đ ề xuất công nghệ xử lí 23 2.6.1 T háp làm thoáng 26 2.6.2 B ể trộn 31 2.6.3 B ể lắng 34 2.6.4 B ể lọc 37 2.6.5 Q uá trình khử trùng 40 2.6.6 B ơm 45 CHƢƠNG 3: TÍNH TỐN CÁC CƠNG TRÌNH TRONG DÂY CHUYỀN 47 3.1 Tính tốn giàn mưa 47 3.2 Tính tốn bể trộn 52 3.3 Tính tốn bể lắng tiếp xúc 56 3.4 Tính tốn bể lọc 61 3.5 Bể chứa nước 62 3.6 Tính toán lượng clo cần dùng 63 KẾT LUẬN 65 TÀI LIỆU THAM KHẢO 66 PHỤ LỤC 67 Trần Thị Thúy Hà – K34A – Khoa Hóa học Khóa luận tốt nghiệp Trường ĐHSP Hà Nội MỞ ĐẦU Lí chọn đề tài Như biết nước nhu cầu thiếu sống người sinh vật Trái Đất Ở đâu có nước có sống, nước phục vụ cho nhu cầu sản xuất nông nghiệp, công nghiệp, dịch vụ, giao thông vận tải, du lịch sinh hoạt hàng ngày người Trong sinh hoạt nước cấp dùng đáp ứng nhu cầu sinh hoạt ăn uống, vệ sinh, họat động giải trí, họat động cơng cộng cứu hỏa… cịn cơng nghiệp, nước dùng cho q trình làm lạnh, sản xuất thực phẩm đồ hộp, nước giải khát, rượu… Hầu ngành công nghiệp sử dụng nước cấp nguồn nguyên liệu khơng thay Nước cần thiết cho hoạt động sống người sinh vật Con người khơng ăn nhiều ngày mà sống chết sau ngày (khoảng ngày) khơng uống thể người có khoảng 65 đến 75% nước Con người cần nước cho ăn uống, sinh hoạt hàng ngày cho sản xuất Mỗi người ngày cần 2,5 đến lít nước, tính chung cho sinh hoạt nước phương tây người cần khoảng 300 lít nước ngày Với nước phát triển lượng nước thường dùng chung cho gia đình khoảng – người Nước dùng sinh hoạt nước trực tiếp tác động tới sức khỏe sống người Chính vậy, mà nước sinh hoạt phải đảm bảo đầy đủ thành phần lí hóa, hóa học, vi sinh vật theo yêu cầu định Mỗi quốc gia có tiêu chuẩn riêng chất lượng nước cấp, có tiêu cao thấp khác nhìn chung tiêu Trần Thị Thúy Hà – K34A – Khoa Hóa học Khóa luận tốt nghiệp Trường ĐHSP Hà Nội phải đạt tiêu chuẩn an toàn vệ sinh số vi trùng có nước, khơng có chất độc hại làm nguy hại đến sức khỏe người Thông thường chất lượng nước phải đạt tiêu chuẩn tổ chức y tế giới WHO tiêu chuẩn độ pH, độ đục, màu sắc, độ cứng, độ kiềm, độ axit, nồng độ sắt, kẽm, mangan… Tuy nhiên biết môi trường nước không tồn độc lập với môi trường khác mà tiếp xúc với khơng khí, đất, sinh Bên cạnh tác động chủ quan người hoạt động sản xuất nông nghiệp, công nghiệp, dịch vụ, hay tác động thiên tai bão, lũ… làm cho môi trường nước, đặc biệt môi trường nước mặt trở nên bị ô nhiễm trầm trọng Con người đứng trước nguy thiếu nước trầm trọng Nước bị ô nhiễm chất lượng, sử dụng khơng xử lý trước Vì đơi với sử dụng khai thác hợp lí nguồn nước, người cần phải biết xử lý nguồn nước để có đủ đảm bảo chất lượng nước đáp ứng nhu cầu ngày cao nước sinh hoạt Địa bàn xã Châu Giang – Duy Tiên – Hà Nam nơi mà sinh sống nhu cầu sử dụng nước cho sinh hoạt sản xuất ngày tăng điều thiết yếu Do đó, tơi thấy cần thiết phải có hệ thống xử lý nước cấp sinh hoạt cho địa phương.Từ số liệu dân số, lượng nước sinh hoạt cần dùng thực tế trạng nguồn nước địa phương tơi chọn đề tài làm khóa luận tốt nghiệp là: Tính tốn thiết kế hệ thống xử lý nƣớc cấp sinh hoạt cho khu vực dân cƣ thuộc xã Châu Giang – huyện Duy Tiên – tỉnh Hà Nam với công suất 3000m3/ngày đêm Mục đích nghiên cứu Thiết kế hạng mục xử lý nước cấp sinh hoạt từ nguồn nước ngầm xã Châu Giang – Duy Tiên – Hà Nam, công suất 3000m3/ ngày đêm Trần Thị Thúy Hà – K34A – Khoa Hóa học Khóa luận tốt nghiệp Trường ĐHSP Hà Nội Nhiệm vụ nghiên cứu - Xác định thông số chất lượng nguồn nước ngầm xã Châu Giang – Duy Tiên – Hà Nam - Lựa chọn dây chuyền xử lý nước phù hợp với chất lượng nước công suất đề 3000m3/ ngày đêm - Tính tốn thiết kế hạng mục cơng trình Đối tƣợng nghiên cứu - Nguồn nước ngầm xã Châu Giang – Duy Tiên – Hà Nam - Tình hình dân cư, hoạt động kinh tế xã hội địa bàn xã Châu Giang – Duy Tiên – Hà Nam Phƣơng pháp nghiên cứu - Phương pháp thu thập tài liệu - Phương pháp tính tốn Trần Thị Thúy Hà – K34A – Khoa Hóa học Khóa luận tốt nghiệp Trường ĐHSP Hà Nội CHƢƠNG ĐIỀU KIỆN TỰ NHIÊN – KINH TẾ XÃ HỘI VÀ SỰ CẦN THIẾT PHẢI XÂY DỰNG HỆ THỐNG CẤP NƢỚC TẠI XÃ CHÂU GIANG – HUYỆN DUY TIÊN – TỈNH HÀ NAM 1.1 Điều kiện tự nhiên 1.1.1 Vị trí địa lí Xã Châu Giang nằm phía Bắc huyện Duy Tiên – tỉnh Hà Nam Ranh giới xã: - Phía Đơng giáp với xã Chuyên Ngoại - Phía Nam giáp với xã Yên Bắc - Phía Tây giáp với xã Minh Tân - Phía Bắc giáp với xã Mộc Bắc 1.1.2 Khí hậu - Xã Châu Giang nằm vùng khí hậu nhiệt đới gió mùa, nóng ẩm, mưa nhiều, thuộc tiểu khí hậu vùng đồng Bắc Bộ, chịu ảnh hưởng sâu sắc gió mùa ĐơngBắc gió mùa Đơng Nam - Nhiệt độ trung bình hàng năm 240C 1.1.3 Địa hình Xã có địa hình đặc trưng vùng đồng thuộc khu vực châu thổ Sơng Hồng Địa hình xã phần lớn phẳng 100% Tổng diện tích xã 1417 1.1.4 Thủy văn Có sơng Châu Giang qua, bên cạnh hệ thống mương máng tưới tiêu phục vụ nông nghiệp Trần Thị Thúy Hà – K34A – Khoa Hóa học Khóa luận tốt nghiệp Trường ĐHSP Hà Nội 1.2 Đặc điểm kinh tế xã hội 1.2.1 Dân số Theo số liệu điều tra xã Châu Giang tính đến năm 2011 dân số toàn xã 15487 người với 4372 hộ chia thành 16 thơn xóm, dân tộc chủ yếu dân tộc Kinh Tỉ lệ gia tăng dân số hàng năm 0,85% 1.2.2 Hoạt động kinh tế - Nền kinh tế chủ yếu trồng lúa bên cạnh thủy sản, tiểu thủ cơng nghiệp, dịch vụ thương mại phát triển - Cơ cấu kinh tế: + Nông nghiệp thủy sản: 41,69% + Tiểu thủ công nghiệp: 31,3% + Dịch vụ thương mại: 27,01% - Tổng thu nhập toàn xã năm 2011 204 tỉ/năm 1.2.3 Tình hình xã hội a Giáo dục - Trẻ em độ tuổi nhà trẻ, mẫu giáo đến trường đạt 58% - Trẻ em độ tuổi tiểu học trung học sở đến trường 100% b Y tế - Tỉ lệ tiêm chủng vacxin đạt 100% - Tỉ lệ uống thuốc tẩy giun đạt 98% - Trẻ em suy dinh dưỡng từ – tuổi chiếm 16,3% c Tình hình văn hóa - Các thơn xóm xã có nhà văn hóa thơn, xóm - Xã có trạm truyền thanh, trang thiết bị hệ thống loa đến thơn - Thiết bị nghe nhìn: 97% hộ có ti vi, đài loại Trần Thị Thúy Hà – K34A – Khoa Hóa học 10 Khóa luận tốt nghiệp Trường ĐHSP Hà Nội 3.2 Tính tốn bể trộn a) Tính ngăn thứ - Ngăn thứ có tác dụng hịa trộn hóa chất vào dịng nước, chọn thời gian lưu ngăn 30 giây Khi đó, thể tích bể tương ứng là: V = t.Q = 30 125 = 1,04 (m3) 3600 - Chọn ngăn hình vng với tỉ lệ chiều cao/chiều rộng 2:1, kích thước chiều là: L x B x H = 0,8 x 0,8 x 1,6 m; thời gian lưu nước tính lại là: t= 0,8.0,8.1, v = = 8,192.10-3 (h) = 29,5 (s) 125 Q - Đường kính cánh khuấy: D = L 0,8 = = 0,4 (m) 2 - Năng lượng cần thiết cho chuyển động cánh khuấy là: P = K .n3.D5 (W) Trong đó: K: Hệ số sức cản nước, phụ thuộc vào kiểu cánh khuấy Chọn cánh khuấy kiểu chân vịt cánh, K = [2] : Khối lượng riêng nước, = 1000 kg/m3 n: Số vòng quay cánh khuấy giây, chọn n = 90 vòng/phút = 1,5 vòng/giây D: Đường kính cánh khuấy, D = 0,4m - Khi đó, lượng cần thiết cho chuyển động cánh khuấy là: P = x 1000x 1,53 x 0,45 = 34,56 (W) - Gradien tốc độ ngăn (biểu thị cường độ khuấy): G = 10 P V (s-1) Trong : Trần Thị Thúy Hà – K34A – Khoa Hóa học 58 Khóa luận tốt nghiệp Trường ĐHSP Hà Nội P: Năng lượng tiêu hao cho việc khuấy trộn nước (W) μ: Độ nhớt động lực nước (N.s/m2), nước 25oC ta có μ = 0,0092 kg/m.s [3] V: Dung tích bể trộn (m3) → G 10 P V 10 34,56 1, 04.0, 0092 -1 601 (s ) b) Tính ngăn thứ - Ngăn thứ có tác dụng thúc đẩy q trình hình thành hạt keo nước, chọn thời gian lưu ngăn 30 phút Khi đó, thể tích bể tương ứng : V = t.Q = 30 125 = 62,5 (m3)= 63 (m3) 60 Xây dựng ngăn thứ với kích thước: rộng 3m ; sâu 3m Chiều dài bể phản ứng là: L= Q 63 = = 7(m) B.H 3.3 Theo chiều dài bể, chia bể thành buồng vách ngăn hướng dòng nước theo phương thẳng đứng, khoảng cách vách ngăn buồng thứ buồng thứ hai 3,5m Ở tâm buồng đặt guồng khuấy theo phương thẳng đứng Cấu tạo guồng khuấy gồm trục quay bốn cánh khuấy đặt đối xứng qua trục Kích thước cánh chọn: rộng 0,132m ; dài 2,5m ; tiết diện cánh f = 0,33 m2 Bản cánh đặt khoảng cách tính từ mép ngồi đến tâm quay R = 1,3m - Tỉ lệ diện tích cánh khuấy: Fc 4.0,33 = 100% = 14,7% ( < 15%, đạt yêu cầu) 3.3 Ft Trần Thị Thúy Hà – K34A – Khoa Hóa học 59 Khóa luận tốt nghiệp Trường ĐHSP Hà Nội - Chọn tốc độ quay guồng khuấy: Sử dụng truyền động trục vít với động điện kéo chung hai cánh guồng Tốc độ khuấy theo thứ tự từ buồng đến buồng hai vòng/phút vòng/phút - Vận tốc chuyển động tương đối cánh khuấy so với nước tính theo cơng thức: v= n.2 R.0, 75 (m/s) 60 Trong đó: R: Bán kính chuyển động cánh khuấy, tính từ mép ngồi cánh đến tâm trục quay n: Số vòng quay phút (vòng/phút) ); n = (3-5) vòng/phút - Để đảm bảo hiệu phản ứng, tránh làm vỡ lắng bơng cặn lớn hình thành: 0,25m/s v 0,75m/s - Năng lượng cần thiết để quay cánh khuấy tính theo cơng thức: P = 51.C.F.v3 (W) Trong : F: Tiết diện cánh khuấy đối xứng (m2), F = 0,66 (m2) v: Vận tốc chuyển động tương đối cánh khuấy so với nước, m/s C: Hệ số sức cản nước, phụ thuộc vào tỉ lệ chiều dài L chiều rộng B cánh quạt Bảng 3.1: Bảng xác định hệ số C [3] L/B 20 >21 C 1,2 1,5 1,9 → L/B = 2,5/0.132 = 19 → C = 1,5 - Năng lượng tiêu hao cho việc khuấy trộn 1m3 nước tính theo cơng thức: Trần Thị Thúy Hà – K34A – Khoa Hóa học 60 Khóa luận tốt nghiệp ω= Trường ĐHSP Hà Nội P ( W/m3) V V: Dung tích bể (m3) - Giá trị Gradien tốc độ tính theo cơng thức : G = 10 (s-1) μ: Độ nhớt động lực nước (kg/m.s), nước 25oC ta có μ = 0,0092 kg/m.s [3] Ta có kết bảng sau : Các thơng số Buồng Buồng v (m/s) 0,5103 0,4082 C 1,5 1,5 F (m2) 0,66 0,66 P ( W) 6,71 3,43 V (m3) 31,5 31,5 ω (W/m3) 0,213 0,109 G (s-1) 48,12 34,42 Như vậy, kết tính bể trộn: - Ngăn thứ : Chiều dài = chiều rộng = 0,8m Chiều sâu = 1,6 m Thời gian lưu nước ngăn: 29,5 giây Vận tốc cánh khuấy: 90 vòng/phút - Ngăn thứ 2: Chiều rộng = chiều sâu = 3m Chiều dài = 7m Trần Thị Thúy Hà – K34A – Khoa Hóa học 61 Khóa luận tốt nghiệp Trường ĐHSP Hà Nội Buồng 1, buồng dài 3,5m Tổng thời gian lưu nước ngăn 30 phút Vận tốc cánh khuấy buồng vịng/phút vịng/phút 3.3 Tính tốn bể lắng tiếp xúc a Tính tốn kích thƣớc bể lắng tiếp xúc - Dung tích bể lắng tiếp xúc W= Q.t (m ) 60 Trong đó: Q: Cơng suất trạm xử lý, Q = 125 (m3/h) t: thời gian lưu nước bể từ 30 – 45 phút, chọn t = 40 phút W= 125.40 = 83 (m3) 60 - Chọn chiều cao vùng lắng bể 2,5 m - Tốc độ dâng nước bể lắng tiếp xúc: v= H l 1000 2,5.1000 = = 1,042 (mm/s) t 40.60 - Diện tích tồn phần bể: F= W 83 = = 33,2 (m2) H l 2,5 - Lưu lượng nước qua bể lắng 125m3/h = 34,722 l/s - Chọn tốc độ nước chảy qua ống trung tâm bể 1,01 l/s nên đường kính ống trung tâm d = 200mm - Chia thành bể lắng => Diện tích bể là: f F N 33, 16,6m2 - Lưu lượng nước chảy qua bể lắng là: Trần Thị Thúy Hà – K34A – Khoa Hóa học 62 Khóa luận tốt nghiệp Q N qbê 125 Trường ĐHSP Hà Nội 62,5 m3/h = 17,36 l/s - Diện tích mặt cắt ngang ống trung tâm: d f ôngTT 3,14.0.22 0, 0314m2 - Tổng diện tích bể lắng: fbê f ôngTT 16, 0, 0314 16, 63m2 - Chọn bể lắng tiếp xúc hình vng với kích thước là: 4,1m x 4,1m - Chiều cao vùng lắng 0,8 chiều cao phần hình trụ → chiều cao phần trụ bể lắng đứng: H tr Hl 0,8 2,5 0,8 3,125m - Chiều cao phần hình nón bể lắng đứng Hn D d tg 4,1 0,3 tg 50o 2, 264m Trong đó: D = 4,1m: Kích thước bể lắng đứng hình vng d = 0,3m: chiều rộng hố thu cặn đáy = 50o (qui phạm 50 – 55o) - Chiều cao bảo vệ bể: chọn Hbv = 0,5m (từ 0,5 – 1,5m) - Chiều cao tổng cộng bể lắng tiếp xúc H H tr Hn H bv 3,125 2, 264 0,5 5,9m b Tính hệ thống máng thu nƣớc - Nước lắng ngăn lắng thu máng có lỗ chảy ngập đặt bên sườn ngăn lắng - Lưu lượng nước qua máng thu: Trần Thị Thúy Hà – K34A – Khoa Hóa học 63 Khóa luận tốt nghiệp Trường ĐHSP Hà Nội K Q 4.N qm Trong đó: K: Hệ số phân chia liều lượng (lấy theo bảng 3-5 trang 95 sách Xử lý nước cấp), K = 0,7 N: Số bể lắng tiếp xúc, N = qm = 0, 7.125 = 10,94 (m3/h) = 3,039.10 -3 (m3/s) 4.2 - Máng có tiết diện hình chữ nhật, chiều rộng máng xác định theo công thức thực nghiêm: 0,9.qm0,4 bm 0,9.(3,039.10 ) 0,4 0,089 m 8,9 cm - Tâm lỗ cách mặt bể 0,07m Chiều sâu đầu máng: hdm = + 1,5 bm 8,9 = 70 + 1,5 = 13,675 (cm) 2 - Chiều sâu cuối máng: = + 2,5 8,9 bm = 70 + 2,5 = 18,125 (cm) 2 - Diện tích tiết diện máng: fm qm vm vm: Tốc độ nước chảy máng, vm = 0,5 m/s qm: lưu lượng nước cho qua máng, qm = 3,039.10 -3 (m3/s) fm qm vm 3, 039.10 0,5 60, 78.10 ( m ) 60, 789(cm2 ) - Chiều cao lớp nước tính tốn máng: hm = fm bm 60, 789 8,9 6,83(cm) Trần Thị Thúy Hà – K34A – Khoa Hóa học 64 Khóa luận tốt nghiệp Trường ĐHSP Hà Nội Lấy đường kính lỗ dlỗ = 30mm → f lỗ = 7,065 (cm2) - Số lỗ thành máng: f lo n= f lo Với: Q vl f lo 125 1.3600 0.035 (m2) = 350 (cm2) Q: Lưu lượng nước xử lý vl: Tốc độ nước chảy qua lỗ, vl = 1m/s f lo n= f lo = 350 = 49,5 (lỗ) 7, 065 Chọn 50 lỗ - Khoảng cách lỗ: e= L 50 4,1 = 0,082 (m) 50 Với: L chiều dài bể lắng tiếp xúc c Tính tốn dung tích ngăn chứa cặn ống tháo cặn - Dung tích ngăn chứa cặn Wc = H n D d2 D.d Trong đó: Hn: Chiều cao phần nón, Hn = 2,264 m D = 4,1m: Kích thước bể lắng đứng hình vng d = 0,3m: chiều rộng hố thu cặn đáy → Wc = H n D d2 D.d 3,14.2, 264 4,12 = 0,32 4,1.0,3 = 10,74 (m3) - Chiều rộng ngăn chứa cặn Trần Thị Thúy Hà – K34A – Khoa Hóa học 65 Khóa luận tốt nghiệp bc = Trường ĐHSP Hà Nội fc L f c : Diện tích ngăn chứa nén cặn K Q 3, 6.vl fc Với: K: Hệ số phân chia liều lượng, K = 0,7 Q: Lưu lượng nước xử lý, Q = 125 m3/h vl: Tốc độ lắng, vl = 1mm/s = 3,6m/h α: Hệ số giảm tốc độ nước dâng lên ngăn chứa nén cặn so với ngăn lắng, α = 0,9 fc 0, 125 = 11,57 (m2) 3, 6.1.0,9 → bc = fc L 11,57 4,1 2,82 (m) - Thời gian lần xả cặn (chu kì xả cặn): T Wc N tb Q.(Cmax C ) Trong đó: N: Số bể lắng tiếp xúc, N = Wc: Dung tích ngăn chứa cặn Q: Công suất trạm xử lý tb: Nồng độ cặn ép ngăn cặn (mg/l), chọn tb = 21500 mg/l [1] Cmax: Hàm lượng cặn lớn nước, Cmax = 400 mg/l C hàm lượng cặn sau lắng (10 – 12mg/l) →T Wc N tb Q.(Cmax C ) 10, 74.2.21500 125.(400 12) 9,5(h) Trần Thị Thúy Hà – K34A – Khoa Hóa học 66 Khóa luận tốt nghiệp Trường ĐHSP Hà Nội - Lượng nước dùng cho xả cặn tính theo % lượng nước xử lý: P K p Wc N Q.T 100(%) Trong đó: Kp: Hệ số pha lỗng xả cặn ( Kp = 1,15 – 1,2) T: Thời gian xả cặn (h) N: Số lượng bể lắng Wc: Dung tích phần chứa cặn (m3) →P K p Wc N Q.T 100 1, 2.10, 74.2 100 2,17(%) 125.9,5 Thông số thiết kế bể lắng tiếp xúc: STT Tên thông số Số liệu dùng để thiết kế Đơn vị 5,9 m L x B = 4,1 x 4,1 m2 Chiều cao tổng cộng Kích thước bể lắng tiếp xúc Dung tích bể lắng tiếp xúc 83 m3 Dung tích ngăn chứa cặn 10,74 m3 Đường kính ống trung tâm 0,2 m Chiều rộng máng thu nước 8,9 cm Chiều rộng ngăn chứa cặn 2,82 m 3.4 Tính tốn bể lọc Chọn vận tốc trung bình nước qua bể lọc v = m/h Diện tích bể lọc tính theo cơng thức: F= Q 125 = = 31,25 (m2) v - Số bể lọc trạm xử lý tính theo công thức: Trần Thị Thúy Hà – K34A – Khoa Hóa học 67 Khóa luận tốt nghiệp n= Trường ĐHSP Hà Nội 1 F = 31, 25 = 2,8 2 - Chọn số bể lọc trạm bể - Chiều dài bể 4,2m, chiều rộng bể 2,5m Diện tích bể 10,5 m2 - Chọn kích thước hạt cát: dmin = 0,7mm; dmax = 1,8mm - Hệ số không hạt: K = 1,6 - Đường kính hiệu quả: d = 0,9mm - Sàn đỡ lớp vật liệu lọc, phân phối nước thu nước lọc sàn bêtơng có gắn chụp lọc Sàn làm bê tông cốt thép đúc sẵn có kích thước x 1m, bốn góc đặt đầu neo vào trụ đỡ Chiều dày 10cm Số chụp lọc đơn vị diện tích sàn 60 cái/m2 - Chiều cao lớp sỏi 0,3m - Chiều cao lớp cát 0,8m - Chiều cao lớp than antraxit 0,6m - Chiều cao lớp cát xanh 0,3m - Chiều cao lớp nước bề mặt vật liệu lọc: lấy hn = 2m - Chiều cao phụ kể đến việc dâng nước đóng bể để rửa, hp = 0,5m Vậy chiều cao toàn phần bể lọc: H = 0,3 + 0,8 + 0,6 + 0,3 + + 0,5 = 4,5 (m) Vậy kích thước bể lọc: Chiều dài: 4,2m Chiều rộng: 2,5m Chiều cao: 4,5m Số bể lọc: bể 3.5 Bể chứa nƣớc - Thiết kế bể chứa nước có dung tích = 20%Qtrạm Do dung tích bể chứa là: Trần Thị Thúy Hà – K34A – Khoa Hóa học 68 Khóa luận tốt nghiệp Wb = Trường ĐHSP Hà Nội 20 3000 = 600 (m3) 100 - Thiết kế bể vuông, với chiều cao bể (m) - Diện tích bể Fb = 600 = 100 (m2) - Vậy kích thước bể là: 10m x 10m - Tổng chiều cao bể là: HB = Hb + Hbv - Trong Hbv chiều cao bảo bệ, lấy Hbv = 0,5m HB = + 0,5 = 6,5 (m) 3.6 Tính tốn lƣợng Clo cần dùng a Tính lượng Clo cần dùng - Lượng Clo cần thiết xác định theo công thức: Qclo = Q.LCl (kg/h) 1000 Trong đó: Q: Cơng suất trạm, Q = 3000 m3/ngđ = 125 m3/h LCl: Lượng Clo cần thiết để khử trùng, LCl = LClSơ + LClKhử trùng LClSơ = 24,65 mg/l = 24,65 g/m3 LClKhử trùng : Lượng Clo dùng để khử trùng nước trước dẫn nước vào bể chứa nước Lấy theo tiêu chuẩn: Với nước ngầm LClKhử trùng = 1mg/l = 1g/m3 LCl = 24,65 +1 = 25,65 g/m3 - Lượng clo khử trùng là: 125.25, 65 Qclo = 1000 = 3,206 (kg/h) - Lượng clo tiêu thụ ngày đêm 76,944 kg/ngđ, tháng 2,308 tấn/tháng Trần Thị Thúy Hà – K34A – Khoa Hóa học 69 Khóa luận tốt nghiệp Trường ĐHSP Hà Nội b Tính số Cloratơ - Khi dùng Clo hóa lỏng để khử trùng nước, nhà máy phải lắp đặt thiết bị chuyên dùng để đưa Clo vào nước gọi Cloratơ, Cloratơ có chức pha chế định lượng Clo vào nước - Chọn loại Cloratơ chân không - Lượng Clo tiêu thụ ngày là: C = Qclo.24 = 3,206.24 = 76,944 (kg/ngđ) - Dùng bình Clo lỏng có dung tích 100 (l), suất bốc Clo kg/h điều kiện bình thường - Số lượng bình làm việc đồng thời là: 3, 206 = (bình) - Số bình Cloratơ dự trữ bình - Mỗi bình đặt lên bàn cân Trần Thị Thúy Hà – K34A – Khoa Hóa học 70 Khóa luận tốt nghiệp Trường ĐHSP Hà Nội KẾT LUẬN Dựa vào việc tìm hiểu đặc điểm kinh tế xã hội, dân số, tìm hiểu nguồn nước đặc biệt chất lượng nguồn nước ngầm khu vực xã Châu Giang, đề tài xây dựng thàng công sơ đồ dây chuyền xử lý nước ngầm khu vực xã Châu Giang làm nguồn nước cấp sinh hoạt Đề tài tính tốn hạng mục cơng trình như: giàn mưa, bể trộn, bể lắng đứng tiếp xúc, bể lọc nhanh, khử trùng, bể chứa nước Với hệ thống xử lý nước cấp sinh hoạt từ nguồn nước ngầm thiết kế đem vào hoạt động đáp ứng nhu cầu lớn người dân nước sinh hoạt Để đạt mục tiêu tới năm 2020 100% số hộ thành phố 90% số hộ nông thôn sử dụng nước sạch, tơi hi vọng xã Châu Giang nói riêng địa phương khác nói chung có hệ thống xử lý nước cấp sinh hoạt sớm Tuy kết đề tài đạt đươc mục tiêu đề ra, thu kết quan trọng, song thời gian thực đề tài chưa nhiều, số liệu mang tính lí thuyết, tính tốn cịn sai số khơng tránh khỏi thiếu sót nên mong nhận đóng góp ý kiến thầy cô bạn sinh viên Trần Thị Thúy Hà – K34A – Khoa Hóa học 71 Khóa luận tốt nghiệp Trường ĐHSP Hà Nội TÀI LIỆU THAM KHẢO Nguyễn Ngọc Dung, Xử lý nước cấp NXB Xây dựng, tái 2008 Trịnh Xuân Lai, Tính tốn, thiết kế cơng trình hệ thống cấp nước NXB Khoa học kĩ thuật, 2003 Trịnh Xuân Lai, Xử lý nước cấp cho sinh hoạt công nghiệp NXB Xây dựng Hà Nội 2004 Nguyễn Thị Thu Thủy, Xử lý nước cấp sinh hoạt công nghiệp NXB Khoa học kĩ thuật, 2000 Đặng Viết Hùng, Bài giảng Xử lý nước cấp Trường ĐH Bách Khoa TP Hồ Chí Minh Google.com.vn TCXDVN 33:2006 Cấp nước – mạng lưới đường ống cơng trình, tiêu chuẩn thiết kế TCVN 5502 : 2003 Nước cấp sinh hoạt – yêu cầu chất lượng Trần Thị Thúy Hà – K34A – Khoa Hóa học 72 ... nguồn nước địa phương tơi chọn đề tài làm khóa luận tốt nghiệp là: Tính tốn thiết kế hệ thống xử lý nƣớc cấp sinh hoạt cho khu vực dân cƣ thuộc xã Châu Giang – huyện Duy Tiên – tỉnh Hà Nam với... 90% [7] - Nước dùng cho trạm y tế xã 10% nước sinh hoạt - Nước dùng cho trường mầm non xã 10% nước sinh hoạt - Nước dùng cho trường tiểu học trung học xã 20% nước sinh hoạt - Nước dùng cho cơng... đêm - Tính tốn thiết kế hạng mục cơng trình Đối tƣợng nghiên cứu - Nguồn nước ngầm xã Châu Giang – Duy Tiên – Hà Nam - Tình hình dân cư, hoạt động kinh tế xã hội địa bàn xã Châu Giang – Duy Tiên