xử lý nước ngầm cho 5000 dân từ nguồn nước ngầm
MỤC LỤC NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN .I BẢNG CHỈ TIÊU .II NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN III NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN IV LỜI CẢM ƠN V MỤC LỤC VI DANH SÁCH CÁC TỪ VIẾT TẮT IX DANH SÁCH CÁC BẢNG BIỂU X DANH SÁCH CÁC HÌNH XI MỞ ĐẦU XII CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN – GIỚI THIỆU .1 1.1 TẦM QUAN TRỌNG CỦA NƯỚC CẤP 1.1.1 Ứng dụng nước cấp 1.1.2 Các yêu cầu chung chất lượng nước 1.2 LỰA CHỌN NGUỒN CẤP NƯỚC 1.2.1 Các loại nguồn nước dùng để cấp nước .2 1.2.2 Lựa chọn nguồn nước cho dự án 1.3 TỔNG QUAN VỀ NƯỚC NGẦM .3 1.3.1 Định nghĩa nước ngầm .3 1.3.2 Thành phần tính chất nước ngầm 1.3.3 Ưu nhược điểm nước ngầm .5 1.4 CÁC CHẤT GÂY Ơ NHIỄM CĨ TRONG NƯỚC 1.4.1 Các chất rắn có nước 1.4.2 Các chất gây mùi vị nước 1.4.3 Các hợp chất Canxi, Magie 1.4.4 Các chất phóng xạ nước 1.4.5 Khí HydroSunfua 1.4.6 Các hợp chất Nitơ 1.4.7 Các hợp chất axit cacbonic 1.4.8 Sắt Mangan 1.4.9 Các hợp chất photphat 1.4.10 Các hợp chất Sunfua 1.4.11 Các hợp chất Clorua 1.4.12 Các hợp chất Florua 1.4.13 Kim loại 10 1.4.14 Các tiêu vi sinh 10 1.5 TIÊU CHUẨN CHẤT LƯỢNG NƯỚC UỐNG VÀ SINH HOẠT 11 CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN VỀ CÁC PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ NƯỚC NGẦM 13 2.1 TỔNG QUAN VỀ CÁC PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ NƯỚC NGẦM 13 2.2 CÁC CƠNG TRÌNH THU NƯỚC NGẦM 14 2.3 CÁC CÔNG TRÌNH VẬN CHUYỂN NƯỚC NGẦM .14 2.4 CÁC PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ CƠ HỌC 14 2.4.1 Bể lắng 15 2.4.1.1 Bể lắng ngang .15 2.4.1.2 Bể lắng đứng 15 2.4.1.3 Bể lắng ly tâm .17 2.4.1.4 Bể lắng lớp mỏng 18 2.4.1.5 Bể lắng có lớp cặn lơ lửng 18 2.4.2 Bể lọc 18 2.4.3 Bể chứa nước 20 2.5 BIỆN PHÁP HÓA HỌC 20 2.6 BIỆN PHÁP LÝ HỌC 23 CHƯƠNG ĐỀ XUẤT PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ VÀ TÍNH TỐN CƠNG TRÌNH ĐƠN VỊ .25 3.1 ĐẶC ĐIỂM CỦA NGUỒN NƯỚC 25 3.2 LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN XỬ LÝ 26 3.2.1 Đề xuất phương án xử lý .26 3.2.2 Lựa chọn công nghệ phù hợp 28 3.3 TÍNH TỐN CƠNG TRÌNH ĐƠN VỊ .30 3.3.1 Tính toán số dân gia tăng 30 3.3.2 Tính tốn nhu cầu sử dụng nước 31 CHƯƠNG 4: TÍNH TỐN HỆ THỐNG XỬ LÝ 33 4.1 GIÀN MƯA 33 4.2 BỂ LỌC NHANH .39 4.3 KHỬ TRÙNG NƯỚC 49 4.4 BỂ CHỨA NƯỚC SẠCH 50 4.5 TRẠM BƠM CẤP 51 4.6 GIẾNG KHOANG 51 CHƯƠNG 5: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ .52 5.1 KẾT LUẬN 52 5.2 KIẾN NGHỊ 52 TÀI LIỆU THAM KHẢO 54 DANH SÁCH CÁC TỪ VIẾT TẮT DANH SÁCH CÁC BẢNG BIỂU Bảng 1.1 - Những đặc điểm khác nước ngầm nước mặt Bảng 1.2 - Các tác hại hóa chất gây 11 Bảng 2.1 - Tóm tắt số trình .13 Bảng 3.1 - Ưu nhược điểm phương án đề xuất .28 Bảng 4.1 – Nồng độ oxy bão hòa nước .37 Bảng 4.2 - Tóm tắt thơng số thiết kế cho giàn mưa 39 Bảng 4.3 – Thông số chi tiết thiết kế bể lọc nhanh 49 10 DANH SÁCH CÁC HÌNH Hình 1.1 – Vịng tuần hoàn nước cấp Hình 1.2 – Sơ đồ chuyển hóa Nitơ .7 Hình 1.3 – Biểu đồ tương quan hàm lượng CO2, H2CO3- CO3- 25 độ C với giá trị pH khác Hình 2.1 – Bể lắng ngang 15 Hình 2.2 – Cấu tạo bể lắng ngang 15 Hình 2.3 – Bể lắng đứng 16 Hình 2.4 – Cấu tạo bể lắng đứng .17 Hình 2.5 – Cấu tạo bể lắng li tâm 18 11 MỞ ĐẦU Tính cấp thiết đề tài Nước nhu cầu tất yếu sinh vật Khơng có nước sống trái đất khơng thể tồn Hàng ngày trung bình người cần từ 3-10 lít đáp ứng cho nhu cầu ăn uống sinh hoạt ngày Trong sinh hoạt nước cấp dùng đáp ứng nhu cầu sinh hoạt ăn uống, vệ sinh, cac họat động giải trí, cac họat động cơng cộng cứu hỏa, phun nước, tưới đường…cịn cơng nghiệp, nước cấp 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 không thay sản xuất Tùy thuộc vào mức độ phát triền công nghiệp mức sinh hoạt cao thấp cộng đồng mà nhu cầu nước cấp với số lượng chất lượng khác Ngày với phát triển công nghiệp, đô thị bùng nổ dân số nguồn nước ngày bị nhiễm cạn kiệt … Vì người cần phải biết cách xử lý nguồn nước cấp đề đáp ứng chất lượng lẫn số lượng cho sinh hoạt ngày sản xuất công nghiệp Mục tiêu đề tài Xây dựng qui trình xử lý nước ngầm đáp ứng số lượng chất lượng phục vụ nhu cầu người dân quanh vùng Nội dung đề tài Nêu lên sở lý thuyết trình xử lý nước ngầm sau đưa số qui trình xử lý nước, nêu ưu nhược điểm qui trình lựa chọn qui trình thích hợp, tính tốn tính kinh tế qui trình lựa chọn Phương pháp nghiên cứu Đề tài hình thành dựa phương pháp tính tốn thiết kế, phân tích, tổng hợp số liệu Giới hạn đề tài Xây dựng quy trình xử lý nước ngầm cấp cho khu dân cư hộ cao cấp 8000 dân 12 Đồ án xử lý nước cấp Thiết kế hệ thống xử lý nước cấp cho khu dân cư 5000 dân từ nguồn nước ngầm CHƯƠNG : TỔNG QUAN-GIỚI THIỆU 1.1 TẦM QUAN TRỌNG CỦA NƯỚC CẤP: Nước nhu cầu tất yếu sinh vật Khơng có nước, sống Trái Đất khơng thể tồn Hàng ngày trung bình người cần từ 3-10 lít đáp ứng cho nhu cầu ăn uống sinh hoạt ngày Lượng thức ăn thông qua đường thức ăn, nước uống vào thể để thực trình trao đổi chất, trao đổi lượng, sau theo đường tiết (nước giải, mồ hơi,…) mà ngồi Ngày với phát triển công nghiệp, đô thị bùng nổ dân số nguồn nước ngày bị ô nhiễm cạn kiệt … Vì người cần phải biết cách xử lý nguồn nước cấp đề đáp ứng chất lượng lẫn số lượng cho sinh hoạt ngày sản xuất công nghiệp Tổng quan vịng tuần hồn nước cấp trình bày qua hình 1-1, người ta khai thác nước từ nguồn nước tự nhiên , dùng biện pháp lý, hóa, sinh để xử lý, nhằm đạt số lượng chất lượng nước mong muốn, sau cấp đến hệ thống phân phối cho người tiêu dùng Các nguồn nước tự nhiên 1.1.1 Hình 1.1 Vịng tuần hoàn nước cấp Khai thác xử lý Phân phối sử dụng Thu gom xử lý Ứng dụng chung nước cấp: Như nêu trên, nước nhu cầu thiếu sống sinh hoạt ngày trình sản xuất công nghiệp 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, phun nước, tưới đường… Còn cơng nghiệp, nước cấp 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 không thay sản xuất Tùy thuộc vào mức độ phát triền công nghiệp mức sinh hoạt cao thấp cộng đồng mà nhu cầu nước cấp với số lượng chất lượng khác Ở nước phát triển, nhu cầu nước gâp nhiều lần với nước phát triển 1.1.2 Các yêu cầu chung chất lượng nước: Mỗi quốc gia có tiêu chuẩn riêng chất lượng nước cấp, có tiêu cao thấp khác nhau, nhìn chung, tiêu phải đạt tiêu chuẩn an toàn vệ sinh số vi sinh trùng có nước, khơng có chất độc hại làm nguy hại SVTH : Trần Ngọc Tấn GVHD : ThS Trần Thị Vân Trinh Đồ án xử lý nước cấp Thiết kế hệ thống xử lý nước cấp cho khu dân cư 5000 dân từ nguồn nước ngầm đến sức khỏe người tốt phải đạt tiêu chuẩn Tổ y tế Thế giới (WHO) cộng đồng Châu Âu Thơng thường nước cấp cho nhu cầu sinh hoạt cần phải đảm bảo tiêu độ pH, nồng độ oxy hòa tan (DO), độ đục, độ màu, hàm lượng sắt, mangan, độ cứng, mùi vị,… Ngoài nước cấp sinh hoạt cần phải ổn định mặt lý-hóa tiêu vệ sinh an toàn khác vi trùng nước Nước cấp cho nhu cầu công nghiệp ngồi tiêu chung chất lượng, cịn tùy thuộc vào mục đính sử dụng mà đặt u cầu riêng Ví dụ, nước cấp cho lị q trình sử dụng lị cần phải làm mềm trước sử dụng; nước cấp cho trình sản xuất thực phẩm phải bảo đảm an toan tuyệt đối an toàn mặt vệ sinh,… Trong xử lý nước cấp tùy thuộc vào chất lượng nguồn nước yêu cầu chất lượng nước cấp mà người ta định q trình xử lý để có chất lượng nước cấp đảm bảo tiêu ổn định chất lượng nước cấp cho nhu cầu sử dụng 1.2 LỰA CHỌN NGUỒN CẤP NƯỚC: 1.2.1 Các loại nguồn nước dùng để cấp nước: Để cung cấp nước sạch, khai thác nguồn nước thiên nhiên (thường gọi nước thô) từ nước mặt, nước ngầm, nước biển nước mưa Nước mặt: bao gồm nguồn nước ao, hồ, đầm chứa, sơng suối Do kết hợp từ dịng chảy bề mặt thường xun tiếp xúc với khơng khí nên đặc trưng nước mặt là: - Chứa khí hoàn tan đặc biệt oxy - Chứa nhiều chất rắn lơ lững, riêng trường hợp nước chauws ao đầm, hồ xảy trình lắng cặn nên chất rắn lơ lửng cịn lại nước có nồng độ tương đối thấp chủ yếu dạng keo - Chứa hàm lượng chất hữu cao - Có xuất nhiều loại tảo - Chứa nhiều vi sinh vật Nước ngầm: khai thác từ tầng chưa nước đất, chất lượng nước ngầm phụ thuộc vào thành phần khốn hóa cấu trúc địa tầng mà nước ngầm thấm qua Do nước chảy qua địa tầng chứa cát đá granit thường có tính axit chứa chất khoáng Khi nước ngầm chảy qua địa tầng chứa đá vơi nước thường có độ cứng độ kiềm hydrocacbonat cao Ngoài đặc trưng chung nước ngầm là: - Độ đục thấp SVTH : Trần Ngọc Tấn GVHD : ThS Trần Thị Vân Trinh Đồ án xử lý nước cấp Thiết kế hệ thống xử lý nước cấp cho khu dân cư 5000 dân từ nguồn nước ngầm - Nhiệt độ thành phần hóa học tương đối ổn định - Khơng có oxy có nhiều khí như: CO2, H2S, - Chứa nhiều khống chất hòa tan chủ yếu sắt, manga, canxi, magie, flo - Khơng có diện vi sinh vật Nước biển: Nước biển thường có độ mặn cao (độ mặn Thái Bình Dương 32 – 35 g/l) Hàm lường muối nước biển thay đổi theo mùa tùy thyeo vị trí địa lý như: cửa sơng gần bờ hay xa bờ, ngồi nước biển chứa nhiều chất lơ lửng, gần bờ nồng độ tăng, chủ yếu phiêu sinh động thừc vật Nước mưa: nước mưa xem nước cất tự nhiên khơng hồntồn tinh khiết nước mưa bị nhiễm khí, bụi thầm chí vi khuẩn có khơng khí 1.2.2 Lựa chọn nguồn nước cho dự án: Trong xử lý nước, chất lượng nước nguồn có ý nghĩa vơ quan trọng Vì điều kiện cho phép cần chọn nguồn nước có chất lượng tốt để có hiệu cao xử lý Khu vực thiết kế có nhiều hệ thống kênh rạch bị ô nhiễm nặng nề chủ yếu kênh rạnh nỏ Mặc khác, nguồn nước ngầm có chất lượng trữ lượng tốt, nguồn nước lựa chọn nguồn nước ngầm độ sâu 200 mét 1.3 TỔNG QUAN VỀ NƯỚC NGẦM 1.3.1 Định nghĩa nước ngầm: Nước ngầm dạng nước đất, tích trữ lớp đất đá trầm tích bở rời cặn, sạn, cát, bột kết, khe nứt, hang caxtơ bề mặt trái đất, khai thác cho hoạt động sống người Theo độ sâu phân bố, chia nước ngầm thành nước ngầm tầng mặt nước ngầm tầng sâu Đặc điểm chung nước ngầm khả di chuyển nhanh lớp đất xốp, tạo thành dịng chảy ngầm theo địa hình Nước ngầm tầng mặt thường khơng có lớp ngăn cách với địa hình bề mặt Do vậy, thành phần mực nước biến đổi nhiều , phụ thuộc vào trạng thái nước mặt Loại nước ngầm tầng mặt dễ bị ô nhiễm Nước ngầm tầng sâu thường nằm lớp đất đá xốp ngăn cách bên phía lớp khơng thấm nước Theo không gian phân bố, lớp nước ngầm tầng sâu thường có vùng chức : Vùng thu nhận nước, vùng chuyển tải nước vùng khai thác nước có áp Nước ngầm người khai thác sử dụng từ hàng nghìn năm qua Ngày nay, toàn giới khoảng 60% nước ăn uống, 15% nước dùng gia đình 20% nước tưới lấy từ nguồn nước ngầm Tại hầu hết vùng khô cằn giới,nước ngầm nguồn cung cấp nước chủ yếu Ngồi cịn cung cấp 20% nhiều 30% tổng khối lượng nước sử dụng nước công nghiệp SVTH : Trần Ngọc Tấn GVHD : ThS Trần Thị Vân Trinh Đồ án xử lý nước cấp Thiết kế hệ thống xử lý nước cấp cho khu dân cư 5000 dân từ nguồn nước ngầm Bảng 4.2 Thông số thiết kế giàn mưa Thông số Giá trị Đơn vị Diện tích bề mặt giàn mưa 8,4 m2 Số ngăn giàn mưa Ngăn Chiều cao giàn mưa 2,9 m Lưu lượng ngăn giàn mưa 0,023 m3/s Đường kính ống phân phối 0,14 m Số ống nhánh 12 ống Đường kính ống nhánh 0,03 m Chiều dài ống nhánh 1,68 m 4.2 TÍNH BỂ LỌC NHANH 4.2.1 Nhiệm vụ Bể lọc nhanh có nhiệm vụ giữ lại hạt cặn lơ lửng, bơng cặn có kích thước lớn lỗ rỗng, hay hạt keo có kích thước bé lỗ rỗng có khả dính kết hấp thụ bề mặt vật liệu lọc 4.2.2 Tính tốn Tổng diện tích bể lọc trạm xử lí xác định theo cơng thức: Trong đó: Q: cơng suất hữu ích trạm, Q = 2000(m3/ngày); T: thời gian làm việc trạm xử ngày đêm (h); Chọn T = 24h Vtb: tốc độ tính lọc tính tốn chế độ làm việc bình thường (m/h); ChọnV tb = m/h (trong khoảng – m/h) a: số lần rửa bể ngày đêm chế độ làm việc bình thường; Chọn a = W: cường độ nước rửa lọc (l/s.m 2); Chọn W = 14 l/s.m2 (Quy phạm W = 12 -14 l/s.m2) : Thời gian rửa lọc (h) Chọn = -5 phút = = 0,1 (h) : thời gian ngừng bể lọc để rửa (h) = 0,35 (h) m2 SVTH : Trần Ngọc Tấn GVHD : ThS Trần Thị Vân Trinh 38 Đồ án xử lý nước cấp Thiết kế hệ thống xử lý nước cấp cho khu dân cư 5000 dân từ nguồn nước ngầm Trong bể lọc, chọn cát lọc có cỡ hạt = 0,7 0,8 mm, hệ số đồng K = 2,2; chiều dày lớp cát lọc L = 0,8 m Số bể lọc cần thiết xác định theo công thức: Chọn N = bể (N không nhỏ để bể ngưng làm việc vận tốc bể cịn lại khơng vượt q 0,5 lần bình thường) Tốc độ lọc tính tốn theo chế độ làm việc tăng cường xác định theo công thức: (m/h) Trong đó: : tốc độ lọc tăng cường (m/h) N: tổng số bể lọc trạm xử lí N1: số bể lọc ngừng làm việc để sửa chữa Vì N < 20 nên lấy N1 = m/h nằm khoảng từ (6 7,5) (Theo bảng – 6/Tr 139/[4]) đảm bảo Diện tích bể lọc là: Chọn kích thước bể là: L B = 3,15 2= 6,3 m2 Chiều cao toàn phần bể lọc nhanh xác định theo cơng thức: Trong đó: : chiều cao lớp sỏi đỡ; lấy theo bảng -7/[4] ; Chọn = 0,3 m : chiều dày lớp vật liệu lọc, lớp lấy theo bảng 4-6/[4] ; Chọn = 0,8 m : chiều cao lớp nước lớp vật liệu lọc; = m (Quy phạm 2m) (Tr 141/[4]) : chiều cao dự phòng; = 0,5 m (quy phạm 0,3m) (Tr 141/[4]) H = 0,3 + 0,8 + + 05 =3,6 (m) Xác định hệ thống phân phối nước rửa lọc Chọn biện pháp rửa bể gió, nước phối hợp Cường độ nước rửa lọc W = 14 l/s.m (quy phạm 12 14 l/s.m2 cho bảng 6.13 theo TCXD 33:2006 ứng với mức độ nở tương đối lớp vật liệu lọc 45% Cường độ gió rửa lọc = 15 l/s.m (quy phạm cho phép = 15 20 l/s.m2 ) SVTH : Trần Ngọc Tấn GVHD : ThS Trần Thị Vân Trinh 39 Đồ án xử lý nước cấp Thiết kế hệ thống xử lý nước cấp cho khu dân cư 5000 dân từ nguồn nước ngầm Lưu lượng nước rửa bể lọc là: ( m3/s) Trong đó: : diện tích bể lọc (m2) W: cường độ nước rửa lọc (l/s.m2) (m3/s)= 90 (l/s) Chọn vận tốc chảy ống = 1,88 ( Mục 6.111/[6]) nằm giới hạn cho phép 2,0 m/s Đường kính ống là: Chọn đường kính ống = 250 mm thép, dày 5mm Lấy khoảng cách ống nhánh 0,3 m (Quy phạm cho phép 0,25 0,3m), số ống nhánh bể lọc là: 14 ống nhánh Lưu lượng nước rửa lọc chảy ống nhánh là: l/s = 0,0065 (m3/s) Chọn vận tốc chảy ống nhánh = 1,8 m/s (Quy phạm cho phép 1,8 2,0 m/s) Đường kính ống nhánh là: Chọn đường kính ống nhánh = 70 mm thép, dày 5mm Với ống 250mm, tiết diện ngang ống là: Tổng diện tích lỗ lấy 35% diện tích tiết diện ngang ống (Quy phạm cho phép 30 35%),tổng diện tích lỗ đếm là: m2 Chọn lỗ có đường kính 12mm (Quy phạm 10 12mm), diện tích lỗ là: Tổng số lỗ là: Số lỗ ống nhánh là: lỗ SVTH : Trần Ngọc Tấn GVHD : ThS Trần Thị Vân Trinh 40 Đồ án xử lý nước cấp Thiết kế hệ thống xử lý nước cấp cho khu dân cư 5000 dân từ nguồn nước ngầm Trên ống nhánh, lỗ xếp thành hàng so le nhau, hướng xuống phía nghiêng góc 45 so với mặt phẳng nằm ngang Số lỗ hàng ống nhánh là: = lỗ Khoảng cách lỗ là: (0,255: đường kính ngồi ống (m)) Chọn ống khí 32mm đặt cuối ống Tính hệ thống ống dẫn gió rửa lọc: Chọn cường độ gió rửa bể lọc là: = 15 m/s, lưu lượng gió tính tốn là: (m3/s) Lấy tốc độ gió ống dẫn gió 15 m/s (Quy phạm 15 20 m/s) Đường kính ống gió tính sau: Số ống gió nhánh lấy 12 Lượng gió ống nhánh là: m3/s Đường kính ống gió nhánh là: Đường kính ống gió 90 (mm), diện tích mặt cắt ngang ống gió là: Tổng diện tích lỗ lấy 40% diện tích tiết diện ngang ống gió (Quy phạm 35% 40%) (Mục 6.122/[6]) Chọn đường kính lỗ gió 3mm (Quy phạm 5mm) Diện tích lỗ gió là: Tổng số lỗ gió là: SVTH : Trần Ngọc Tấn GVHD : ThS Trần Thị Vân Trinh 41 Đồ án xử lý nước cấp Thiết kế hệ thống xử lý nước cấp cho khu dân cư 5000 dân từ nguồn nước ngầm Số lỗ ống gió nhánh là: lỗ Trên ống gió nhánh, lỗ xếp thành hàng so le nghiêng góc 45 so với trục thẳng đứng ống) Số lỗ ống gió nhánh là: lỗ Khoảng cách lỗ là: (0,095: đường kính ngồi ống gió chính) Tính tốn máng phân phối nước lọc thu nước rửa lọc: Bể có chiều dài 3,15m, chọn bể bố trí máng thu nước rửa lọc có đáy hình tam giác, khoảng cách máng d = = 1,6m (Quy phạm không lớn 2,2m) Lượng nước rửa thu vào máng xác định theo công thức: (l/s) Trong đó: W: cường độ rửa lọc; W = 14 l/s.m2(Trong khoảng W = 12 – 14 l/s.m2) D: khoảng cách tâm máng (m); d = 1,6m L: chiều dài máng (m); l = 2m l/s = 0,0448 m3/s Chiều rộng máng tính theo cơng thức: Trong đó: a: tỉ số chiều cao phần chữ nhật với nửa chiều rộng máng Lấy a = 1,3 (Quy phạm a = 1,5) K: hệ số tiết diện máng hình tam giác K = 2,1 Ta có: Vậy, chiều cao phần máng hình chữ nhật là: = 0,21m Lấy chiều cao phần đáy tam giác là: = 0,2 m Độ dốc máng lấy phía máng tập trung nước i = 0,01 SVTH : Trần Ngọc Tấn GVHD : ThS Trần Thị Vân Trinh 42 Đồ án xử lý nước cấp Thiết kế hệ thống xử lý nước cấp cho khu dân cư 5000 dân từ nguồn nước ngầm Chiều dày thành máng lấy là: Chiều cao toàn phần máng thu nước rửa là: Khoảng cách từ bề mặt lớp vật liệu lọc đến mép máng thu nước xác định theo cơng thức: Trong đó: L: chiều dày lớp vật liệu lọc, L = 0,8 m E: độ giãn nỡ tương đối lớp vật liệu lọc, lấy theo bảng 6.13/[6], e = 45% Theo quy phạm, khoảng cách đáy máng dẫn nước rửa phải nằm cao lớp vật liệu lọc tối thiểu 0,07 m Chiều cao toàn phần máng thu nước , máng dốc phía máng tập trung i = 0,01, máng dài 2m nên chiều cao phía máng tập trung : Nước rửa lọc từ máng thu tràn vào máng tập trung nước Khoảng cách từ đáy máng thu đến đáy máng tập trung là: Trong đó: qM: lưu lượng nước chảy vào máng tập trung nước (m3/s) qM = 0,09 m3/s A: chiều rộng máng tập trung, lấy A không nhỏ 0,6 m; Chọn A = 0,75m g: gia tốc trọng trường 9,81 m/s2 Tính tổn thất áp lực rửa bể lọc nhanh: Tính tổn thất áp lực hệ thống phân phối giàn ống khoan lỗ: Trong đó: v0: tốc độ nước chảy đầu ống chính; v0 = 1,88 m/s SVTH : Trần Ngọc Tấn GVHD : ThS Trần Thị Vân Trinh 43 Đồ án xử lý nước cấp Thiết kế hệ thống xử lý nước cấp cho khu dân cư 5000 dân từ nguồn nước ngầm vn: tốc độ nước chảy đầu nhánh; = 1,9 m/s g: gia tốc trọng trường; g = 9,81 m/s2 : hệ số sức cản xác định theo cơng thức: = Trong đó: Kw: tỉ số tổng diện tích lỗ ống máng 0,35 0,4 diện tích, tiết diện ngang ống máng chính; Chọn Kw = 0,35 Tổn thất áp lực qua lớp sỏi đỡ: (4 – 46) Trong đó: Ls: chiều dày lớp sỏi đỡ (m); Ls = 0,7 m W: cường độ rửa lọc (l/s.m2); W = 14 l/s.m2 Tổn thất áp lực lớp vật liệu lọc: Trong đó: a,b: với kích thước hạt d = 0,5 mm; a = 0,76; b = 0,017; e = 45% Áp lực để phá vỡ kết cấu ban đầu lớp cát lọc lấy Vậy tổn thất áp lực nội bể lọc là: Chọn máy bơm rửa lọc bơm gió rửa lọc: Áp lực công tác cần thiết máy bơm rửa lọc xác định theo công thức: (4 – 58)/[4] Trong đó: : độ cao hình học đưa nước tính từ cốt mực nước thấp bể chứa đến mép máng thu nước rửa (m) SVTH : Trần Ngọc Tấn GVHD : ThS Trần Thị Vân Trinh 44 Đồ án xử lý nước cấp Thiết kế hệ thống xử lý nước cấp cho khu dân cư 5000 dân từ nguồn nước ngầm 4: chiều sâu mức nước bể chứa (m) 3,5: độ chênh mực nước bể lọc bể chứa (m) 2: chiều cao lớp nước bể lọc (m) 0,61: khoảng cách từ lớp vật liệu lọc đến mép máng (m) : tổn thất áp lực đường ống dẫn nước, từ trạm bơm nước rửa đến bể lọc (m) Giả sử chiều dài đường ống dẫn nước rửa lọc l = 100m Đường kính ống dẫn nước rửa lọc D = 250 mm, Qr = 90 l/s Tra bảng II, trang 47, Các bảng tính toán thủy lực – Ths Nguyễn Thị Hồng ta 1000i = 21,9 : tổn thất áp lực cục phận nối ống van khóa xác định theo cơng thức: Trong đó: : tổng số hệ sức kháng cục v: vận tốc nước chảy ống (m/s) Giả sử đường ống dẫn nước rửa lọc có thiết bị phụ tùng sau: cút 90, van khóa, ống ngắn Cút 90: Khóa: = 0,98 = 0,26 Ống ngắn máy bơm: = = 0,76 (m) Vậy: = 6,11 + 2,19 + 3,6 + 2,16 + 0,36 + + 0,76 = 17,18 (m) Với Qr = 90 l/s ; = 17,18 m chọn máy bơm nước rửa lọc phù hợp Ngồi máy bơm rửa lọc cơng tác, phải chọn máy bơm dự phịng Với Q gió = 0,095 m3/s, Hgió lấy sơ 4m ; Chọn Hgió = 3m chọn máy bơm phù hợp Tỉ lệ lượng nước rửa so với lượng nước vào bể lọc tính theo cơng thức: SVTH : Trần Ngọc Tấn GVHD : ThS Trần Thị Vân Trinh 45 Đồ án xử lý nước cấp Thiết kế hệ thống xử lý nước cấp cho khu dân cư 5000 dân từ nguồn nước ngầm Trong đó: W: cường độ rửa lọc (l/s.m2) f: diện tích bể lọc (m2) N: số bể lọc Q: công suất trạm xử lí (m3/h) : thời gian cơng tác bể lần rửa (giờ) Trong đó: T: thời gian cơng tác bể lọc ngày (giờ) n: số lần rửa bể lọc ngày : thòi gian rửa, xả nước lọc đầu thời gian chết bể (giờ) Vậy: Tính bơm nước rửa lọc Áp lực công tác cần thiết máy bơm rửa lọc xác định theo công thức: = 6,11 + 2,19 + 3,6 + 2,16 + 0,36 + + 0,76 = 17,18 (m) Cơng suất bơm Trong : + Q: lưu lượng nước bơm, Q = 0,09 (m3/s) H: cột áp bơm, H = 17,18 m : khối lượng riêng nước nhiệt độ làm việc = 998 (kg/m3) g = 9,81(m/s2) : hiệu suất bơm, chọn = 80% = 0,8 Chọn bơm rửa lọc có cơng suất 20 kW, với lưu lượng 83,5 m3/h cột áp 17,18 m Bảng 4.3 Thông số chi tiết thiết kế bể lọc nhanh SVTH : Trần Ngọc Tấn GVHD : ThS Trần Thị Vân Trinh 46 Đồ án xử lý nước cấp Thiết kế hệ thống xử lý nước cấp cho khu dân cư 5000 dân từ nguồn nước ngầm Thông số Giá trị Đơn vị Diện tích bể lọc nhanh 18,8 m2 Số bể lọc cần thiết bể Chiều cao toàn phần bể lọc nhanh 3,6 m Đường kính ống 250 mm Đường kính ống nhánh 70 mm Số ống nhánh bể 14 ống Số lỗ ống nhánh 12 lỗ Chiều cao toàn phần máng 0,49 m Chiều rộng máng 0,32 m Diện tích bể lọc 6,3 m2 4.3 KHỬ TRÙNG NƯỚC Dùng clo lỏng để khử trùng nước Lượng Clo cần thiết giờ: (Kg/h) Trong đó: a: Liều lượng Clo dùng để khử trùng nguồn nước ngầm 0,7 – mg/l (Mục 6.162/[6]) Chọn a = mg/l Q: cơng suất trạm xử lí (m3/h) (Kg/h) Lượng Clo cần thiết cho ngày đêm là: 0,0835 24 = (Kg) Lượng Clo cần thiết cho tháng là: 30 = 60 (Kg) Lượng nước tính tốn Clorator làm việc 0,6 m cho 1kg Clo (Mục 6.169/ [6]) Lưu lượng nước cấp cho trạm để khử trùng 1h là: (m3/h) SVTH : Trần Ngọc Tấn GVHD : ThS Trần Thị Vân Trinh 47 Đồ án xử lý nước cấp Thiết kế hệ thống xử lý nước cấp cho khu dân cư 5000 dân từ nguồn nước ngầm Lưu lượng nước cấp cho trạm để khử trùng ngày đêm là: 0,0524 = 1,2 (m3/h) 4.4 BỂ CHỨA NƯỚC SẠCH Thiết kế bể chứa có dung tích 20%Q Dung tích bể chứa nước là: Qns = 0,2 2000 = 400 (m3) Diện tích bể là: Trong đó: : chiều cao nước bể chọn 4m Chiều cao Hbv = 0,3m Chiều cao toàn bể: H = 0,5 +4 =4,5m Chọn kích thước bể chứa: LBH = 6m4m4,3m SVTH : Trần Ngọc Tấn GVHD : ThS Trần Thị Vân Trinh 48 Đồ án xử lý nước cấp Thiết kế hệ thống xử lý nước cấp cho khu dân cư 5000 dân từ nguồn nước ngầm Bảng 4.4 Thông số chi tiết thiết kế bể chứa nước Thơng số Giá trị Đơn vị Diện tích bể chứa nước 100 m2 Chiều cao bể chứa nước 4,3 m Chiều rộng bể chứa nước m Chiều dài bể chứa nước m 4.5 TRẠM BƠM CẤP Trong trạm bơm cấp gồm : máy bơm chân không : bơm gió tới bể lọc để rửa lọc máy bơm hướng trục : bơm nước tới bể lọc để rửa lọc bơm tuần hoàn nước sau rửa lọc máy bơm ly tâm hướng trục : máy bơm nước từ bể chứa mạng lưới, máy bơm dự phòng 4.6 GIẾNG KHOANG: Giếng khoan tầng sâu 50m Có bơm chìm để tập trung đưa nước từ giếng khoan vào đường ống truyền tải Có tụ điện bên nhà điều khiển giếng, có đồng hồ lưu lượng, đồng hồ áp lực SVTH : Trần Ngọc Tấn GVHD : ThS Trần Thị Vân Trinh 49 Đồ án xử lý nước cấp Thiết kế hệ thống xử lý nước cấp cho khu dân cư 5000 dân từ nguồn nước ngầm CHƯƠNG : KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 5.1 Kết luận Trạm xử lý nước cấp thiết kế tương đối đầy đủ với cơng trình sơ đồ công nghệ, hệ thống thu nước thiết bị phụ trợ Tuy nhiên, so sánh với đồ án thực tế để xây dựng đồ án cịn thiếu xót nhiều sơ đồ đường ống, thiết bị kèm theo số chi tiết khác Đồ án thiết kế với sơ đồ cơng nghệ đơn giản có khả xử lý đạt u cầu, khơng cần trình độ tự động hóa phức tạp Các cơng trình đơn vị chọn lựa cho phù hợp với công suất, vận hành đơn giản phù hợp với kinh tế địa phương Tuy đồ án cố gắng đề xuất sơ đồ cơng nghệ cơng trình đơn vị cho phù hợp với điều kiện khu dân cư không tránh khỏi mâu thuẫn nhiều khía cạnh kinh tế, cơng suất trình độ kĩ thuật Bất sơ đồ công nghệ hay cơng trình đơn vị có ưu nhược điểm người làm đồ án hi vọng ưu điểm lựa chọn phát huy khuyết điểm dần khắc phục trình vận hành hệ thống 5.2 Kiến nghị Có thể nói trạm xử lý nước vào hoạt động giải tốt vấn đề nước Tuy nhiên, nói mâu thuẫn ưu nhược điểm công nghệ mà trình vận hành cần ý đến cố xảy Để hệ thống xử lý nước 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 dân cư đảm bảo nhu cầu phát triển tương lai SVTH : Trần Ngọc Tấn GVHD : ThS Trần Thị Vân Trinh 50 Đồ án xử lý nước cấp Thiết kế hệ thống xử lý nước cấp cho khu dân cư 5000 dân từ nguồn nước ngầm Khi thi cơng cần có biện pháp thi cơng an tồn, đảm bảo chất lượng vật liệu xây dựng theo yêu cầu kĩ thuật Bảo đảm công tác quản lý vận hành 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 phù hợp tiêu chuẩn Nâng cao ý thức sử dụng nước tiết kiệm mục đích, chống thất SVTH : Trần Ngọc Tấn GVHD : ThS Trần Thị Vân Trinh 51 Đồ án xử lý nước cấp Thiết kế hệ thống xử lý nước cấp cho khu dân cư 5000 dân từ nguồn nước ngầm TÀI LIỆU THAM KHẢO 10 [1] TCXD33:2006, Cấp nước- mạng lưới đường ống cơng trình tiêu chuẩn thiết kế, BỘ XÂY DỰNG VIỆT NAM 11 [2] Trịnh Xuân Lai, Xử lý nước cấp cho sinh họat công nghiệp, NXBXD HÀ NỘI, 2004 12 [3] Nguyễn Thị Thu Thủy, Xử lý nước cấp cho sinh họat công nghiệp, NXB Khoa học Kỹ thuật, 2000 13 [4] Nguyễn Thị Ngọc Dung, Xử lý nước cấp, NXB Xây Dựng,1999 SVTH : Trần Ngọc Tấn GVHD : ThS Trần Thị Vân Trinh 52