7. Cấu trúc đề tài
3.4 xuất – lựa chọn công nghệ xử lý
3.4.1 Sơ đồ công nghệ
Căn cứ vào công suất xử lí tính đến giai đoạn năm 2015 và chất lƣợng nƣớc sơng Tiền tại vị trí dự kiến khai thác, đề nghị chọn dây chuyền công nghệ:
Trang 67 Phèn Cặn lắng Nƣớc sau rửa lọc Clo Chôn lấp bùn Nƣớc rửa lọc Hồ lắng, phơi bùn Bể thu hồi nƣớc trong Trạm bơm cấp II Lọc nhanh Lắng ngang Bể trộn đứng Cơng trình thu và trạm bơm nƣớc thơ Bể chứa nƣớc sạch Nƣớc sông Tiền Mạng lƣới phân phối
Trang 68
3.4.2 Thuyết minh sơ đồ cơng nghệ
3.4.2.1 Giới thiệu cơng trình
Cơng trình thu – trạm bơm nước thơ
Cơng trình thu gồm tuyến ống tự chảy dẫn nƣớc thô vào trạm bơm, đầu tuyến ống tự chạy đƣợc lắp đặt song chắn rác có nhiệm vụ ngăn cản các vật thể có kích thƣớc lớn, vật trơi lơ lửng trong dịng nƣớc nhƣ nhành cây, lá, bao nilon, . . . nhằm bảo vệ bơm, đƣờng ống và các cơng trình phía sau.
Trạm bơm nƣớc thơ đƣợc xây dựng trong bờ, trạm bơm nửa chìm nửa nổi Bể trộn đứng
Bể trộn đứng có hình dạng mặt bằng vng hoặc trịn, phần dƣới cấu tạo hình
tháp hoặc chóp với góc ở đáy = 30 ÷ 40O.
Dung dịch phèn sau khi đã pha chế với nồng độ yêu cầu (liều lƣợng phèn dự kiến châm vào nƣớc nguồn 30 – 40 mg/l tùy theo mùa, phèn đƣợc pha loãng với nồng độ 10 %). Nƣớc đƣa vào xử lý chảy từ dƣới lên. Tốc độ dòng nƣớc đƣa vào
phía đáy vđ = 1 1.5 m/s. Với tốc độ này sẽ tạo nên chuyển động rối, làm cho nƣớc
trộn đều với dung dịch phản ứng. Nƣớc vào từ đáy dâng lên với tốc độ nƣớc dâng vd
= 25 mm/s. Sau đó theo máng vịng quanh bể chảy sang cơng trình tiếp theo. Tốc độ
nƣớc chảy trong máng vm = 0.6 m/s, thời gian nƣớc lƣu lại trong bể không vƣợt quá
2 phút.
Thƣờng sử dụng trong trƣờng hợp có dùng vơi sữa để kiềm hóa nƣớc với cơng suất bất kỳ. Vì chỉ có bể trộn đứng mới bảo đảm giữ cho các phần tử vôi ở trạng thái lơ lửng, làm cho q trình hịa tan vơi đƣợc thực hiện triệt để. Cịn nếu dùng các bể trộn khác thì có thể vơi sẽ bị kết tủa trƣớc các tấm chắn.
Kinh nghiệm cho thấy diện tích tối đa của một bể trộn đứng không nên lớn
hơn 15 m2
, vì khi diện tích mặt bằng càng lớn thì khả năng trộn đều hóa chất với nƣớc càng kém
Trang 69
Bể lắng ngang
Lắng nƣớc là giai đoạn làm sạch sơ bộ trƣớc khi đƣa nƣớc vào bể lọc để hồn thành q trình làm trong nƣớc. Trong cơng nghệ xử lý nƣớc q trình lắng xảy ra rất phức tạp, chủ yếu lắng ở trạng thái động (trong quá trình lắng nƣớc ln chuyển động), các hạt cặn khơng tan trong nƣớc là tập hợp hạt khơng đồng nhất kích thƣớc, hình dạng, trọng lƣợng riêng khác nhau) và khơng ổn định (ln thay đổi hình dạng, kích thƣớc trong q trình lắng do dùng chất keo tụ).
Bể lắng ngang có dạng hình chữ nhật làm bằng bê tông cốt thép, cấu tạo bể lắng ngang gồm bốn bộ phận chính
- Bộ phận phân phối nƣớc vào bể.
- Vùng lắng cặn.
- Hệ thống thu nƣớc đã lắng.
- Hệ thống thu xả cặn.
Để lắng ngang làm việc có hiệu quả, trƣớc tiên phải xác định đƣợc kích thƣớc vùng lắng một cách hợp lí dựa vào lý thuyết lắng cặn trong bể lắng ngang đã đƣợc nghiên cứu.
Chọn tốc độ lắng tự do của hạt cặn nhỏ nhất cần giữ lại uo = 0,5 mm/s (quy
phạm 0,5 ÷ 0,6 mm/s), uo đƣợc xác định theo tài liệu thí nghiệm hay theo kinh
nghiệm quản lý các cơng trình đã có trong điều kiện tƣơng tự lấy vào mùa không thuận lợi nhất trong năm, với yêu cầu hàm lƣợng cặn của nƣớc đã lắng không quá 12 mg/L.
Bể lọc nhanh
Nƣớc sau khi đã lắng đƣớc đƣa qua bể lọc nhanh một lớp vật liệu lọc là cát thạch anh. Nƣớc đi từ trên xuống dƣới tác dụng của trọng lực, qua lớp cát thạch anh.
Với tác dụng của lớp vật liệu lọc, các cặn lơ lửng, các hạt có kích thƣớc nhỏ mà không thể lắng đƣợc ở bể lắng đƣợc giữ lại. nƣớc sau lọc đƣợc đƣa về bể chứa
Trang 70
nƣớc sạch. Tốc độ lọc là 5m/h. điều chỉnh tốc độ lọc bằng xiphong đồng tâm. Bể
lọc có chế độ rửa lọc bằng nƣớc sạch từ trạm bơm cấp II tới với cƣờng độ 14 l/s.m2.
nƣớc sau rửa lọc dẫn về hồ lắng, phơi bùn Bể chứa nước sạch
Bể có hình dạng là hình hộp chữ nhật bằng bê tơng cốt thép có nắp đậy ở trên. Nƣớc sau khi ra khỏi bể lọc đƣợc dẫn vào bể chứa nƣớc sạch, trữ và cung cấp cho các hộ tiêu thụ.
Hồ cô đặc, nén, phơi bùn
Hồ cô đặc, nén và phơi bùn đƣợc xây dựng để lắng cặn trong nƣớc xả từ bể lắng và bể lọc trƣớc khi xả ra sông. Bùn cặn trong nƣớc xả sẽ lắng lại trong hồ và định kì đƣợc tháo cạn, phơi khơ ráo bùn trƣớc khi đƣợc nạo vét vận chuyển đến bãi thải. nƣớc trong sau khi lắng sẽ đƣợc bơm tuần hoàn lại bể trộn.
Trạm bơm cấp II
Dùng bơm biến tần để bơm nƣớc sạch từ bể chứa sạch đến các hộ tiêu thụ thông qua mạng lƣới phân phối nƣớc.
3.4.2.2 Thuyết minh công nghệ
Từ trạm bơm cấp I, nƣớc sông Tiền đƣợc đƣa đến bể trộn đứng của trạm xử lý. Tại bể trộn, các hoá chất nhƣ phèn đƣợc châm vào với liều lƣợng tuỳ thuộc vào điều kiện nƣớc nguồn, tạo ra điều kiện phân tán nhanh và đều hóa chất vào tồn bộ khối lƣợng nƣớc cần xử lý
Nƣớc sau khi đã đƣợc trộn đều với hoá chất sẽ đƣợc phân phối vào bể lắng ngang, những bông cặn đủ lớn và sẽ lắng lại trong bể lắng, bể lắng sử dụng hệ thống máng răng cƣa để thu nƣớc.
Phân phối vào mỗi bể lọc bằng các máng phân phối để nƣớc đƣợc phân phối đều trên diện tích bề mặt mỗi bể lọc.
Trang 71
Bể lọc có nhiệm vụ giữ lại các hạt cặn nhỏ và vi khuẩn mà bể lắng khơng có khả năng giữ đƣợc. Vật liệu lọc đƣợc dùng là cát thạch anh 1 lớp, có đƣờng kính hạt
từ 0,5 1,25 mm. Nƣớc sau khi qua lớp vật liệu lọc, lớp sỏi đỡ vào hệ thống dàn
ống xƣơng cá và đƣợc thu vào hệ thống ống thu nƣớc lọc và đƣa đến bể chứa. Bùn cặn từ bể lắng, lọc sẽ theo ống dẫn bùn đến bể chứa bùn
Nƣớc sau khi qua bể lọc đƣợc dẫn đến bể chứa nƣớc sạch. Clo đƣợc khử trùng trên đƣờng ống.
3.4.3 Phân tích lựa chọn cơng nghệ phù hợp
3.4.3.1 Cơng trình thu, trạm bơm nước thơ
Theo tài liệu khảo sát sơ bộ tại vị trí xây dựng cơng trình thu, trạm bơm nƣớc thô cho thấy:
- Mực nƣớc cao nhất (đỉnh lũ năm 2000): + 3,5 m
- Mực nƣớc trung bình: + 2,7 m
- Mực nƣớc thấp nhất: - 0,5 m
- Cao độ mặt đất bờ sông: + 3,0 m
Phương án A
Cơng trình thu và trạm bơm nƣớc thơ kết hợp làm 1 và xây dựng ngồi lịng sông. Nhà trạm bơm nƣớc thô, cầu dẫn từ bờ ra trạm nƣớc thô đƣợc xây dựng trên hệ thống cọc bằng bê tơng cốt thép đóng xuống lịng sơng, sàn nhà trạm bơm nƣớc thô nằm trên đầu cọc bằng bê tông cốt thép ở cao độ + 3,5 m.
Máy bơm đƣợc lắp đặt tại đây là máy bơm chìm, xung quanh vị trí hút của máy bơm có lƣới chăn bằng thép, ống đẩy của bơm nƣớc thô đặt theo cầu dẫn vào bờ.
Phƣơng án này có những ƣu điểm, nhƣợc điểm sau:
Ưu điểm
Cơng trình thu và trạm bơm nƣớc thơ kết hợp làm 1 và xây dựng ngồi lịng sơng nên diện tích cần xây dựng nhỏ, chi phí đền bù giải tỏa ít, thi cơng khơng phải đào hố móng sâu.
Trang 72
Nhược điểm
Việc thay thế sữa chữa máy bơm nƣớc thô khi bị hƣ hỏng khó khăn vì phải chuyển máy bơm vào trong bờ. trạm bơm nƣớc thô nằm ngồi long sơng nên ít nhiều cũng làm ảnh hƣởng đến giao thơng đƣờng thủy. Độ an tồn của cơng trình thấp hơn so với xây dựng trong bờ, chi phí đầu tƣ xây dựng lớn.
Phương án B
Cơng trình thu và trạm bơm cấp I đƣợc xây dựng tách rời nhau
Cơng trình thu gồm 1 tuyến ống tự chảy dẫn nƣớc thô vào trạm bơm, đầu tuyến ống tự chảy đƣợc lắp song chắn rác.
Trạm bơm nƣớc thô đƣợc xây dựng trong bờ, trạm bơm nửa chìm nửa nổi trong đất, bơm lắp đặt là loại bơm chìm nƣớc thải. Phƣơng án này có những ƣu – nhƣợc điểm nhƣ sau:
Ưu điểm
Độ an tồn, tính bền vững của cơng trình lớn. Việc quản lý vận hành, thay thế, sửa chữa máy bơm nƣớc thô đơn giản thuận tiện. Không ảnh hƣởng đến giao thông đƣờng thủy, ngăn chặn rác vào máy bơm hiệu quả hơn.
Nhược điểm
Khi thi cơng phải đào hố móng sâu, diện tích đất cần thiết để xây dựng lớn hơn phƣơng án A.
Lựa chọn phương án
Qua phân tích những ƣu – nhƣợc điểm nhƣ trên, với diện tích đất đƣợc cấp, đề nghị chọn phƣơng án B, với ống dẫn nƣớc thô tự chảy vào trạm bơm nƣớc thô nằm trong bờ để đầu tƣ xây dựng.
3.4.3.2 Nhà máy xử lý
Cụm xử lý, bể chứa nƣớc sạch sẽ xây dựng gồm các bể trộn đứng, bể lắng
ngang và bể lọc nhanh có cơng suất 71 m3/h. Có 2 phƣơng pháp về mặt cấu tạo để
Trang 73
Phương án A
Cụm xử lý, bể chứa xây dựng họp khối chồng tầng. Phƣơng án này có những ƣu – nhƣợc điểm nhƣ sau:
Ưu điểm
Diện tích xây dựng ít, phù hợp với diện tích mặt bằng đã đƣợc cấp, di phí xây lắp ít hơn so với phƣơng án xây dựng rải.
Nhược điểm
Thời gian thi công lâu hơn phƣơng án dựng rải, do phải thi công xong bể chứa mới có thể thi cơng cụm xử lý phía trên đƣợc. Tuy nhiên, trong đề tài này thời gian thi công không là vấn đề quan trọng lắm.
Phương án B
Cụm xử lý, bể chứa đƣợc xây dựng rải thành 2 khối gồm 1 khối là bể chứa và 1 khối là cụm xử lý. Phƣơng án này có những ƣu – nhƣợc điểm sau:
Ưu điểm
Thời gian thi công nhanh hơn phƣơng án chồng tầng
Nhược điểm
Chi phí xây dựng cao hơn phƣơng án chồng tầng, diện tích chiếm đât cũng nhiều hơn, cao trình xây chuyền cơng nghệ, đƣờng ống kĩ thuật đầu nối giữa các hạng mục không thuận lợi bằng phƣơng án chồng tầng.
Lựa chọn phương án
Qua nhƣng phƣơng án nhƣ trên, với diện tích đất sẵn có và khơng địi hỏi thời gian xây dựng gấp rút, đề nghị chọn phƣơng án xây dựng cụm xử lý, bể chứa hợp khối chồng tầng. Tính tốn cụm xử lý, bể chứa với các thông số làm việc sau:
Trang 74
- Bể lọc nhanh trọng lực: tôc độ lọc là 5 m/h, vật liệu lọc là cát thạch anh có
đƣờng kính hạt từ 0,75 – 0,8 mm,, chiều dày lớp vật liệu lọc là 1 m, chiều dày lớp
đỡ 0,2 m, rửa lọc bằng nƣớc sạch với cƣờng độ rửa là 14 l/s.m2.
- Bể chứa: dung tích hữu ích của bể chứa cần thiết là 360 m3
3.4.3.3 Trạm bơm nước sạch và rửa lọc
Máy bơm nƣớc sạch dùng bơm li tâm trục đứng, nhà trạm bơm đƣợc xây dựng chìm hồn tồn trong đất để nƣớc có thể chảy đầy từ bể chứa về trạm bơm. Máy bơm đƣợc lắp đặt trong trạm bao gồm mấy bơm nƣớc sạch và máy bơm nƣớc rửa lọc.
3.4.3.4 Nhà hóa chất
Hóa chất đƣợc chọn dùng để keo tụ là phèn nhơm hiện có sẵn trên thị trƣờng. Liều lƣợng phèn dự kiến châm vào nƣớc nguồn từ 30 – 40 mg/l tùy theo mùa. Phèn đƣợc pha loãng 10 % trong bể tiêu thụ.
Hóa chất dùng để khử trùng là Clo, hiện đang sản xuất tại khu cơng nghiệp Biên Hịa. Liều lƣợng Clo khử trùng dự kiến là 2 mg/l và châm vào bể chứa nƣớc sạch nhờ máy châm Clo.
Liều lƣợng phèn, Clo châm trên đây chỉ là dự kiến, trong quá trình vận hành sau này, lƣợng phèn và Clo sẽ đƣợc điều chỉnh lại cho hợp lý thông qua kết quả Jartest đối với chất lƣợng nƣớc nguồn và loại hóa chất sử dụng tại từng thời điểm.
Nhà hóa chất đƣợc xây dựng thành từng phịng có chức năng riêng biệt, đảm bảo tốt các điều kiện về an tồn, vệ sinh mơi trƣờng.
Trang 75
CHƢƠNG 4 TÍNH TỐN CÁC CƠNG TRÌNH
4.1 Cơng trình thu và trạm bơm nƣớc thô
Theo các tài liệu khảo sát tại khu vực xây dựng cơng trình cho thấy:
- Bờ sông tƣơng đối ổn định
- Mực nƣớc cao nhất (đỉnh lũ năm 2000): + 3,5 m
- Mực nƣớc trung bình: + 2,7 m
- Mực nƣớc thấp nhất: - 0,5 m
- Cao độ mặt đất bờ sông: + 3,0
Cấu tạo cơng trình thu
Cơng trình thu đƣợc tính tốn phục vụ cho cả 2 giai đoạn với công suất Q = 3.200
m3/ngày.đêm = 133,3 m3
/h = 0,037 m3/s
4.1.1 Lưới chắn rác
Đầu họng thu đặt lƣới chắn rác để loại trừ các vật nổi có kích thƣớc lớn. Lƣới chắn đan bằng sợi dây đồng, đƣờng kính 1 – 2 mm, mắt lƣới 4 mm x 4 mm. Khung thép hàn có thể tháo lắp dễ dàng để dễ làm sạch và thay thế khi cần.
Diện tích cơng tác của lưới chắn rác xác định theo công thức:
( )
Trong đó:
- Q: lƣu lƣợng tính tốn, Q = 0,037 (m3
/s).
- v: vận tốc nƣớc qua lƣới quy phạm không lớn hơn 0,2 – 0,4 m/s; chọn v = 0,4
Trang 76
- K1: hệ số co hẹp do các thanh thép:
( )
Với: p là tỉ lệ giữa phần diện tích bị khung và các kết cấu khác chiếm so với diện tích cơng tác của lƣới, lấy p = 0,05.
a: kích thƣớc mắt lƣới, a = 4 mm
d: đƣờng kính dây thép đan lƣới: d = 1 mm
( )
- n: số cửa đặt lƣới chắn rác, đƣợc xác định dựa vào số ngăn thu nƣớc, n = 1
( )
Vậy kích thƣớc của lƣới chắn rác : B H = 0,45 0,45
4.1.2 Song chắn rác
Song chắn rác đƣợc đặt ở đầu loe của ống tự chảy. Song chắn bao gồm các thanh thép tiết diện hình chữ nhật.
Diện tích song chắn rác : ( ) Trong đó - F1 : diện tích song chắn rác (m2). - Q : lƣu lƣợng cần thu Q = 3.200 m3 /ngày = 133,3 m3/h = 0,037 m3/s. - v1 : vận tốc nƣớc qua lƣới v1 = 0,5 m/s < 0.6 m/s.
- K1 : hệ số thu hẹp diện tích do các thanh thép.
Trang 77
a : khoảng cách giữa các thanh thép, qui phạm 40 – 50 mm.
Chọn a = 40 mm.
d : chiều dày thanh thép, d = 8 – 10 mm. Chọn d = 8 mm.
- K2 : hệ số thu hẹp diện tích do rác bám vào song chắn rác, K2 = 1,25.
- K3 : hệ số kể đến ảnh hƣởng của hình dạng của thanh thép, thanh thép
hình chữ nhật K3 = 1,25.
( )
Đối với họng thu nƣớc, song chắn rác hình vng. Kích thước song chắn rác :
√ √
Kích thƣớc song chắn rác : 380 mm 380 mm.
Số thanh cần có (đường kính sợi d1 = 8 mm) :
380 = 8 x n + 40 x (n - 1) n = 9 (thanh) Tổn thất áp lực qua song chắn rác: ( ) ( ) Trong đó: - hL : tổn thất áp lực (m).
- C : hệ số lƣu lƣợng xả qua lƣới, C = 0,6.
- Q : lƣu lƣợng qua lƣới, Q = 0,037 m3/s.
- A : diện tích hiệu quả của lƣới (m2).
- v1 : vận tốc nƣớc qua lƣới, v1 = 0,5 m/s.
- g = 9,81 m/s2
( )
Trang 78
4.1.3 Ống tự chảy dẫn nước vào ngăn thu