4.3 .Các thông số tính tốn thủy lực, thiết kế mạng lưới cấp nước
4.3.2 .Ta có cơng thức tính lưu lượng đơn vị dọc đường như sau
qdvdđ= Trong đó:
là lưu lượng nước cung cấp vào mạng lưới cho giờ dùng nước lớn nhất = 7246,69( m3/ngđ) = 2012,97 (l/s)
là tổng lưu lượng lấy ra từ các điểm lấy nước tập trung (l/s) trong giờ dùng nước lớn nhất.
là tổng chiều dài tính tốn của các đoạn ống như đã tính được ở bảng 4.1 phụ lục II. Xác định các lưu lượng tập trung Qttr
Theo tính tốn ở chương 2 lưu lượng tập trung gồm 4 khu công nghiệp, 8 bệnh viện và 4 trường học
Đồ Án Tốt Nghiệp Kĩ Sư Trang 35 Ngành Cấp Thốt Nước
Ta có khu cơng nghiệp Chư Á lấy nước tập trung tại 3 nút: 21, F và W với lưu lượng lần lượt là: 50%, 25%, 25%
Ta có : Qtr w =Qttr F = =825 (m3/ngđ) = 9,549 (l/s) Qtr 21 = = 19,097( l/s)
Khu công nghiệp Diên Phú lấy nước tập trung ở 2 nút 7 và 8 với lưu lượng như nhau : Qtr7 =Qtr8 = /ngđ) = 15,278 (l/s)
Khu công nghiệp Trà Đa lấy nước tập trung tại 3 nút 16, C và D với lưu lượng lần lượt là: 25%, 50%, 25%
Qtr w =Qttr F = = 8,275 (l/s) Qtr 21 = = 16,55( l/s).
Khu công nghiệp IV lấy nước tập trung tại 2 nút 10 và 11 với lưu lượng đều nhau là Qtr 10 =Qtr 11 = = 19,097( l/s)
Bảng 4.2 Tổng hợp lưu lượng tập trung tại khu công nghiệp
Khu công nghiệp Lưu lượngm3/ngđ l/s Nút
KCN Chư Á (1) 825 9,549 F 825 9,549 W 1 650 19,097 21 KCN Diên Phú (2) 1 320 15,278 8 1 320 15,278 7 KCN Trà Đa (3) 715 8,275 C 715 8,275 D 1 430 16,55 16 KCN IV (4) 1650 19,097 10 1650 19,097 11 Tổng 12100 140,045
Lưu lượng tập trung tại các bệnh viện
Bảng 4.3 Tổng hợp lưu lượng tập trung ở các bệnh viện
Bệnh viện Lưu lượng Nút
m3/ngđ l/s
Bệnh viện 311 150 1,736 L
Bệnh viện Đa Khoa 165 1,91 15
Bệnh viện Đông Y 60 0,69 N
Bệnh viện 211 75 0,87 B
Tổng 450 5,206
Trường học Lưu lượng Nút
m3/ngđ l/s
Trường TH Biển Hồ 44 0.509 A
Trường PTTH Tây sơn 44 0.509 L
Trường Dạy nghề Công
Nghiệp 24 0.278 4
Trường Huấn luyện Cảnh sát 14 0.162 N
Trường PTDT Nội Trú 44 0.509 M
Trường TH VHNT Gia Lai 14 0.162 I
PTTH Trà Bá 44 0.509 G
Trường Cao Đẳng Sư Phạm 24 0.278 7
Tổng 252 2,917
Vậy lưu lượng tập trung ở các nút là:
∑QTr = 140,045 + 5,206 + 2,917 = 148,168 (l/s) Lưu lượng đơn vị dọc đường của các đoạn ống là:
qdvdđ= =
4.3.3. Cơng thức tính lưu lượng dọc đường
qdđ = Lttqđv (l/s)
Ta có lưu lượng dọc đường của các đoạn ống được thống kê tại bảng 4.5 phụ lục II
4.3.4. Xác định lưu lượng tại các nút trong giờ dùng nước lớn nhất
Lưu lượng tại các nút trong giờ dùng nước lớn nhất được tính theo cơng thức : Trong đó:
Là lưu lượng quy về 2 đầu nút của 1 đoạn ống (l/s)
qdđ Là lưu lượng dọc đường của các đoạn ống qua nút đó như đã tính ở trên (l/s). Là lưu lượng tập trung tại nút (nếu có) (l/s)
Lựa chọn các điểm kết thúc dùng nước và xác định chiều dòng chảy trong các đoạn ống của mạng lưới. trên sơ đồ có 19 điểm lấy nước tập trung cho 4 khu công nghiệp, 8 trường học và 4 trường học là các nút F ,W, 21, 8, C, D, 16, 10, 11, 15, B, A, L, 4, N, M ,I, G, 7.
Quy đổi lưu lượng dọc đường về nút trong giờ dùng nước lớn nhất được thể hiện ở bảng 4.6 phụ lục II
Đồ Án Tốt Nghiệp Kĩ Sư Trang 37 Ngành Cấp Thoát Nước
∑ = 2002,529 (l/s) # (l/s)
Kiểm tra độ chính xác lưu lượng tại nút trong giờ dùng nước lớn nhất ta có:
Do đó tính tốn lưu lượng tại các nút là chính xác.
4.3.5. Xác định lưu lượng tại các nút trong giờ dùng nước lớn nhất có cháy
Ta có số dân của thành phố Pleiku quy hoạch 2030 là 263 024 người. theo TCVN 2622-1995 bảng 12 về cấp nước chữa cháy, ta chọn số đám cháy xảy ra đồng thời ở khu dân cư là 3 đám cháy, lưu lượng cấp cho mỗi đám cháy là 30 (l/s) đối với nhà hỗn hợp, các loại tầng không phụ thuộc bậc chịu lửa.
Mặt khác trong các khu cơng nghiệp tổng diện tích của 4 khu cơng nghiệp là 550ha , theo mục 10.4 TCVN 2622-1995 với khu cơng nghiệp có diện tích lơn hơn 150ha, lưu lượng nước chữa cháy lấy từ trụ nước chữa cháy, bậc chịu lửa I và II, hạng sản xuất D và E nên chọn 2 đám cháy đồng thời xảy ra, lưu lượng mỗi đám cháy theo bảng 13 là 10 (l/s)
Ta giả thiết ngẫu nhiên 5 đám cháy ở trên xảy ra tại những điểm bất lợi nhất của khu vực và khu công nghiệp với lưu lượng nước dùng cho chữa cháy của mỗi đám cháy cho từng khu vực là như nhau.
Lưu lượng chữa cháy cho khu công nghiệp đặt tại nút F và 8 với lưu lượng mỗi đám cháy là qcc =10(l/s)
Lưu lượng chữa cháy cho khu dân cư đặt tại 3 nút 6, G và 22 với lưu lượng mỗi đám cháy là qcc = 30(l/s)
Quy đổi lưu lượng dọc đường về nút trong giờ dùng nước lớn nhất có cháy được thể hiện ở bảng 4.7 phụ lục I.
Trên sơ đồ tính tốn của trường hợp dùng nước nhiều nhất ta đặt thêm các lưu lượng tập trung mới (lưu lượng dập tắt đám cháy) vào. Vị trí đặt các lưu lượng tập trung để dập tắt đám cháy trong trường hợp này ta chọn tại các khu xí nghiệp vừa là khu công nghiệp quan trọng, vừa là điểm bất lợi, xa nhất so với trạm bơm.
Lưu lượng đẩy vào mạng lưới trong trường hợp có cháy tính theo cơng thức: Trong đó:
là lưu lượng tiêu dùng của mạng lưới trong giờ dùng nước nhiều nhất (l/s) với = 2012,97 (l/s)
là tổng lưu lượng để dập tắt đám cháy đồng thời xảy ra trên mạng lưới (l/s) với = 2 = 110 (l/s)
4.4.Tính tốn thủy lực mạng lưới cấp nước 4.4.1. Giới thiệu chương trình tính tốn 4.4.1. Giới thiệu chương trình tính tốn
EPANET là chương trình tính tốn mạng lưới cấp nước, có khả năng mơ phỏng thủy lực và chất lượng nước có xét đến yếu tố thời gian. Mạng lưới cấp nước được EPANET mô phỏng bao gồm : các đoạn ống, các nút, các máy bơm, các van các bể chứa và đài nước.
Thơng qua việc tính tốn bằng chương trình Epanet ta xác định được các thơng số:đường kính ống, dung tích bể chứa, cơng suất của trạm bơm, tổn thất trong các đoạn ống,…sao cho toàn hệ thống của mạng lưới cấp nước làm việc kinh tế và tốt nhất có nghĩa là giá thành cơng trình là bé nhất nhưng hiệu quả làm việc của hệ thống là cao nhất (cung cấp đủ áp lực, đủ lưu lượng cho những vị trí xa nhất với yêu cầu cột nước cho khu vực lớn hơn 16m)
Sau khi mạng đã thỏa mãn các yêu cầu cần thiết ta có thể tiến hành kiểm tra chữa cháy Mục tiêu của việc tính tốn thiết kế là đảm bảo chế độ thủy lực cho các tuyến ống trên mạng lưới:
Vật liệu làm ống cấp nước trong mạng lưới là ống gang, hệ số nhám n = 100 ÷ 140, dùng theo cơng thức H – W
Áp lực yêu cầu tại điểm bất lợi nhất: theo tình hình kinh tế của thành phố ta chọn là khi có cháy thì tại điểm bất lợi vẫn đảm bảo đủ áp lực chữa cháy là lớn hơn 10m
Tính toán thủy lực mạng lưới cấp nước cho 2 trường hợp:
- Tính tốn cho giờ dùng nước gồm giờ dùng nước lớn nhất và thấp nhất
- Tính tốn cho giờ dùng nước có cháy trong giị dùng nước lớn nhất
Vận tốc trên đường ống nằm trong vùng vận tốc kinh tế trung bình, cho phép vận tốc tại 1 số đường ống cuối mạng lưới nhỏ hơn so với yêu cầu. Vận tốc lớn nhất trong đường ống không vượt quá 1.8 m/s trong giờ dùng nước lớn nhất và 2 m/s khi có cháy trong giờ dùng nước lớn nhất. Tại các điểm kết thúc dùng nước, nên điều chỉnh sao cho vận tốc các hướng vận chuyển đến điểm này bằng nhau hoặc chênh nhau khơng đáng kể. Xác định đường kính ống sao cho phù hợp với chi phí xây dựng ta có bảng vận tốc quy định trong đường ống như sau:
Bảng 4.8 Bảng giá trị vận tốc kinh tế Đường kính vận tốc kinh tế (l/s) Đường kính vận tốc kinh tế (l/s) 100 0.15-0.86 350 0.47-1.58 150 0.28-1.15 400 0.5-1.78 200 0.38-1.15 450 0.6-1.94
Đồ Án Tốt Nghiệp Kĩ Sư Trang 39 Ngành Cấp Thoát Nước
250 0.38-1.48 500 0.7-2.1
300 0.41-1.52 ≥600 0.95-2.6
Nhập các dữ liệu đầu vào của phần mềm EPANET
Ta dùng chương trình Epanet 2.0 để tính tốn thủy lực mạng lưới cấp nước mà ta đã bố trí sơ bộ.
Các thơng số ban đầu phải nhập vào Epanet: + Cao trình và lưu lượng các nút.
Chiều dài đường ống, đường kính và hệ số nhám của đường ống. + Hệ số pattern dùng bơm.
Sau đó ta chạy và điều chỉnh đường kính ống và lưu lượng…trong ống cho phù hợp. Từ đó ta rút ra được những yêu cầu cần thiết cho mạng lưới các thơng số có nhiệm vụ phân tích thủy lực, xem vận tốc chảy trong ống có đảm bảo được vận tốc kinh tế hay không, đưa ra tổn thất thủy lực và đường kính ống lựa chọn tối ưu để đảm bảo đươc vận tốc kinh tế.
Vận hành : lựa chọn máy bơm có lưu lượng và cột nước vừa phải, để đảm bảo mạng lưới được vận hành ổn định một cách kinh tế nhất. Chọn sơ đồ vận hành bơm theo chế độ 3 cấp như sau:
Bơm 1: chạy liên tục trong 24 giờ.
Bơm 2: chạy từ 5 giờ đến 8 giờ, 12 giờ đến 14 giờ và từ 18 giờ đến 22 giờ. Bơm 3: chạy từ 8 giờ đến 12 giờ và từ 14 giờ đến 18 giờ.
Chọn máy bơm sao cho:
Đủ cột nước và lưu lượng yêu cầu của mạng lưới Bơm hoạt động trong vùng có hiệu suất cao. Chất lượng tốt và có sẵn trên thị trường.
Tránh được hiện tượng khí thực xảy ra trong q trình làm việc
4.4.2. Kết quả tính tốn thủy lực
4.4.2.1.Trường hợp tính tốn mạng lưới trong giờ dùng nước lớn nhất và thấp nhất.
Kết quả tính tốn thủy lực của giờ lớn nhất ( 16:00 h)
Kết quả tính tốn trong nút được biểu thị trong bảng 4.9 phụ lục II
Kết quả tính tốn trên đường ống được biểu thị trong bảng 4.10 phụ lục II
Nhận xét
Vào giờ này áp lực nhỏ nhất là 23,34 (m) lớn hơn 14m áp lực tối thiểu cấp cho 2 tầng nhà 10+4(n-1), do đó đảm bảo áp lực cho tồn thành phố.
Vận tốc chảy trong ống phù hợp với vận tốc kinh tế (vận tốc trong ống lớn hơn 0,3 m/s chiếm 90% và khơng có vận tốc nào lớn hơn 2 (m/s), do đó đường kính ta chọn là đảm bảo.
Kết quả tính tốn thủy lực trong giờ dùng nước nhỏ nhất ( 1:00h)
Kết quả tính tốn trong nút được biểu thị trong bảng 4.11 phụ lục II
Kết quả tính tốn trên đường ống được biểu thị trong bảng 4.12 phụ lục II
Nhận xét
Trong giờ dùng nước nhỏ nhất (1:00) áp lực lớn hơn 14m do đó đảm bảo yêu cầu mạng lưới hoạt động tốt.
4.4.2.2. Trường hợp tính tốn mạng lưới khi có cháy trong giờ dùng nước lớn nhất Khi có cháy xảy ra thì trạm bơm cấp II làm nhiệm vụ cấp tồn bộ lưu lượng tiêu Khi có cháy xảy ra thì trạm bơm cấp II làm nhiệm vụ cấp toàn bộ lưu lượng tiêu dùng cho toàn thành phố và lưu lượng của các điểm chữa cháy.
Theo tính tốn có 5 đám cháy xảy ra đồng thời trên toàn thành phố Plieku, chọn vị trí đám cháy cho các nút:
Lưu lượng chữa cháy cho khu công nghiệp đặt tại nút F và 8 với lưu lượng mỗi đám cháy là qcc =10(l/s)
Lưu lượng chữa cháy cho khu dân cư đặt tại 3 nút 6, G và 22 với lưu lượng mỗi đám cháy là qcc = 30(l/s)
Áp lực yêu cầu tại điểm bất lợi nhất là 10 (m)
Cách tính tốn tương tự như trường hợp ở trên, ta có kết quả tính tốn thủy lực mạng lưới theo chương trình EPANET
Kết quả tính tốn trong nút được biểu thị trong bảng 4.13 phụ lục II
Kết quả tính tốn trên đường ống được biểu thị trong bảng 4.14 phụ lục II
Nhận xét
- Áp lực lớn hơn 10m do đó đảm bảo mạng lưới hoạt động tốt
- Vào giờ cao điểm có cháy vận tốc chảy trong ống lớn hơn 0,3 (m/s) và khơng có vận tốc nào lớn hơn 2(m/s) , do đó đảm bảo vận tốc kinh tế.
CHƯƠNG V
THIẾT KẾ TRẠM XỬ LÝ NƯỚC
5.1 Nghiên cứu số liệu và lựa chọn dây chuyền công nghệ xử lý nước 5.1.1. Các số liệu về chất lượng nước nguồn
Kết quả phân tích chất lượng nước của biển hồ
Đồ Án Tốt Nghiệp Kĩ Sư Trang 41 Ngành Cấp Thoát Nước TT Yếu tố Đơn vị Kết quả QC 01/2009 Đánh Giá 1 pH 6.92 6.5-8.5 Đạt 2 Vị Ngọt Đạt 3 Độ kiềm toàn phần mgđl/l 1.24 Đạt 4 Độ màu Pt/Co 40 <15 Cần xử lý 5 Hàm lượng cặn không tan mg/l 150 <3 Cần xử lý 6 Độ đục NTU 158 <2 Cần xử lý 7 Tổng số coliform MNP/100m 230 0 Cần xử lý 8 Độ cứng tổng dH0 1.14 <300 Đạt 9 Độ cứng tạm thời dH0 1.14 <300 Đạt 10 Độ cứng vĩnh cửu dH0 0 <300 Đạt
11 Độ ơxy hóa (COD) mg/l O2 10,8 - Đạt
12 Fe tổng mg/l 0.1 <0.3 Đạt 13 NH4+ mg/l 0.1 <3 Đạt 14 Mn2+ mg/l 0.05 <0.3 Đạt 15 Mg2+ mg/l 6.45 - Đạt 16 Ca2+ mg/l 12.02 <100 Đạt 17 NO2- mg/l 0.01 <3 Đạt 18 NO3- mg/l 0.75 <50 Đạt 19 SO42- mg/l 9.5 <250 Đạt 20 PO43- mg/l 0.08 <2.5 Đạt 21 HCO3- mg/l 75.03 - Đạt 22 CO32- mg/l 0 - Đạt 23 Cl- mg/l 10.64 <250 Đạt 24 Nhiệt độ 0C 250C - Đạt
5.1.2. Xác định các chỉ tiêu cịn thiếu và kiểm tra độ chính xác của các chỉ tiêu
5.1.2.1. Tổng hàm lượng muối được hịa tan trong nước: (P) (mg/l)Ta có cơng thức: Ta có cơng thức:
Trong đó:
∑ là tổng hàm lượng các ion dương trong nước nguồn không kể đến[
∑ là tổng làm lượng các ion âm trong nước nguồn trừ ∑
=10,64+0,01+0,75+9,5+0.08 = 20,98 (mg/l) P = 18,53+ 20,98+ 1,4 +0,5 +0,13 = 114,68 (mg/l) 5.1.2.2.Hàm lượng CO2 tự do có trong nước nguồn
Lượng CO2 có trong nước nguồn được xác định theo biểu đồ Langlier (theo hình 6-2 trong TCVN 33-2006 mục 6.206)
Hàm lượng CO2 có trong nước nguồn phụ thuộc vào : - Tổng hàm lượng muối được hòa tan trong nước P - Nhiệt độ
- Độ kiềm toàn phần - pH
Từ bảng chỉ tiêu chất lượng nước nguồn ta có : - Nhiệt độ t = 250C
Đồ Án Tốt Nghiệp Kĩ Sư Trang 43 Ngành Cấp Thoát Nước - pH = 6,92
Với tổng hàm lượng muối được hòa tan trong nước nguồn P như đã tính ở trên P =114,68 (mg/l)
Tra biểu đồ ta xác định được hàm lượng CO2 tự do là: 9 (mg/l).
Kiểm tra mức độ chính xác của các chỉ tiêu :
Độ kiềm tồn phần :
Vì pH =6,92 < 8,5 nên trong nước [OH-] rất nhỏ và [CO3-] khơng tồn tại.
Do đó ta xác định độ kiềm tồn phần theo cơng thức sau : 1,23(mgdl/l)
Độ cứng toàn phần : (mgđl/l)
Như vậy các chỉ tiêu hồn tồn chính xác so với số liệu đo được.
5.1.3. Xác định liều lượng của hóa chất đưa vào trong nước
5.1.3.1. Xác định clo hóa sơ bộ Ta có : [O2] > 0,15 Fe2+] +3 Ta có : [O2] > 0,15 Fe2+] +3
Có 2,4 < 0,15 +3 =3,015 (mg/l) nên khơng cần phải clo hóa sơ bộ 5.1.3.2. Xác định lượng phèn để keo tụ ( sử dụng phèn nhôm Al2(SO4)3 )
Lượng phèn theo hàm lượng cặn lơ lửng ( xử lý nước đục) :
Căn cứ vào hàm lượng cặn C = 150 mg/l tra bảng 6.3 - TCVN 33-2006 ta xác định