6. Phần hướng dẫ n:
9.5 THUYẾT MINH DÂY CHUYỀN CƠNG NGHỆ:
Từ trạm bơm cấp 1, nước sơng Hậu được đưa đến bể trộn của nhà máy xử lý qua hệ thống ống dẫn nước thơ D500 bằng 2 bơm ly tâm trục ngang. Nước ở bể trộn luơn được giữ ở mức ổn định nhất để cĩ thể tạo dịng tự chảy cho các cơng trình phía sau.
Nước sơng Hậu
Nước
sơng Hậu Cơng trình thu,Trạm bơm
cấp 1 Cơng trình thu, Trạm bơm cấp 1 Bể trộn đứng Bể trộn đứng Bể phản ứng, Bể lắng Bể phản ứng, Bể lắng Bể lọc nhanh Bể lọc nhanh Mạng chuyển
tải phân phối Mạng chuyển
tải phân phối nước sạchBể chứa
Bể chứa nước sạch Trạm bơm cấp 2 Trạm bơm cấp 2 Các hộ tiêu thụ vơi Phèn, vơi Clo Ngăn tách khí Ngăn tách khí
Phân tích, lựa chọn dây chuyền cơng nghệ xử lý
Tại bể trộn, các hố chất như phèn, vơi được châm vào với liều lượng tuỳ thuộc vào điều kiện nước nguồn. Nước sau khi đã được trộn đều với hố chất sẽ chảy qua ngăn tách khí của bể phản ứng nhằm đảm bảo tách được bọt khí, nâng cao hiệu quả lắng và hiệu quả của các cơng trình phía sau.
Nước từ ngăn tách khí được phân phối vào 8 ngăn phản ứng bằng 8 máng phân phối. Vận tốc nước dâng trong bể phản ứng là 1,6 mm/s. Ta sử dụng hệ thống ống đứng để đưa nước xuống đáy bể. Mỗi bể cĩ 6 ống đứng PVC, D100 với vận tốc nước trong ống là 0,6 m/s. Phân phối nước vào bể bằng các ống D50 với vận tốc nước trong ống là 1,13 m/s. Bể phản ứng được xả cặn định kỳ bằng các ống D150.
Nước từ bể phản ứng chảy tràn qua tường chắn hướng dịng sang bể lắng ngang với tốc độ là 0,03 m/s, chiều cao lớp nước trên tường là 0,5 m. Sau tường chắn hướng dịng cuối cùng ta đặt 1 vách hướng dịng ngập 2,6 m trong nước và cách tường chắn hướng dịng 0,75m.
Bể lắng ngang thu nước bề mặt chia làm 4 ngăn, được tính tốn với vận tốc lắng cặn là 0,5 mm/s. Trong bể lắng ngang cĩ đặt hệ thống xích cào cặn và cặn được thu về một hố thu ở đầu bể lắng và xả ra ngồi bằng 2 ống xả cặn D300. Thu nước sau lắng bằng các máng thu nước răng cưa inox cĩ đáy máng đặt nằm ngang. Mỗi bể sử dụng 3 máng thu nước, chiều dài mỗi máng là 14 m.
Nước từ bề lắng được đưa đến 8 bể lọc nhanh chia thành 2 dãy bằng ống dẫn D500 và phân phối vào mỗi bể lọc bằng các máng phân phối để nước được phân phối đều. Bể lọc cĩ nhiệm vụ giữ lại các hạt cặn nhỏ và vi khuẩn mà bể lắng khơng cĩ khả năng giữ. Vật liệu lọc được dùng là cát thạch anh 1 lớp, cĩ đường kính hạt từ 0,5 đến 1,25 mm. Nước sau khi qua lớp vật liệu lọc, lớp sỏi đỡ vào hệ thống chụp lọc và được thu vào hệ thống ống thu nước lọc và đưa đến bể chứa. Rửa bể lọc bằng giĩ và nước kết hợp. Nước rửa được thu vào các ống D400 đưa ra hệ thống thốt.
Phân tích, lựa chọn dây chuyền cơng nghệ xử lý
Nước sau khi qua bể lọc được dẫn đến bể chứa nước sạch. Tại đây, lượng Clo được châm vào đủ để khủ trùng nước và đảm bảo lượng Clo dư đạt tiêu chuẩn trong mạng lưới nước cấp . Nước được đưa đến hố hút, chia làm 6 ngăn cho miệng hút của 6 máy bơm (5 máy bơm cấp 2, 1 máy bơm rửa lọc).
Nước từ hố hút được các bơm biến tần ở trạm bơm cấp 2 hút và cấp vào mạng lưới tiêu thụ.
Phân tích, lựa chọn và tính tốn cơng trình thu, trạm bơm cấp 1
CHƯƠNG 10
PHÂN TÍCH, LỰA CHỌN VAØ TÍNH TỐN CƠNG TRÌNH THU, TRẠM BƠM CẤP 1 10.1 LỰA CHỌN CƠNG TRÌNH THU, TRẠM BƠM CẤP 1:
Cĩ thể cĩ 2 phương án để xây dựng cơng trình thu - trạm bơm cấp 1 như sau:
10.1.1 Phương án 1:
Cơng trình thu và trạm bơm cấp 1 được kết hợp làm một và xây dựng ngồi lịng sơng cách bờ 35 m.
Ưu, nhược điểm của phương án này như sau:
* Ưu điểm:
− Cơng trình thu, trạm bơm cấp 1 nằm ngồi sơng nên tốn ít chi phí đền bù, giải toả.
Thi cơng khơng phải đào hố mĩng sâu.
* Nhược điểm:
− Trạm bơm cấp 1 nằm ngồi sơng cĩ kích thước lớn, nên ít nhiều ảnh hưởng đến giao
thơng đường thủy. Độ an tồn của cơng trình thấp hơn so với xây dựng trong bờ. Khĩ khăn trong thi cơng do phải thực hiện trên mặt nước.
10.1.2 Phương án 2:
Cơng trình thu và trạm bơm cấp 1 được xây dựng tách rời nhau. Trạm bơm cấp 1 nằm trong bờ, cơng trình thu gồm tuyến ống hút nối từ trạm bơm cấp 1 ra miệng hút nằm ngồi sơng (cách bờ 30 m).
Phân tích, lựa chọn và tính tốn cơng trình thu, trạm bơm cấp 1
* Ưu điểm:
Độ an tồn, tính bền vững của cơng trình lớn. Việc quản lý, vận hành đơn giản, thuận tiện hơn. Thi cơng xây dựng dễ dàng hơn so với phương án 1.
* Nhược điểm:
Cần nhiều diện tích để xây dựng hơn phương án 1 nên tốn chi phí đền bù giải toả.
10.2 SỐ LIỆU CƠ SỞ PHỤC VỤ CHO TÍNH TỐN THIẾT KẾ:
Theo số liệu thu thập được và kết quả khảo sát thực địa tại vị trí dự kiến xây dựng cơng trình thu – trạm bơm cấp 1 cho thấy:
• Cao độ mặt đất bờ sơng : + 4,7 m
• Mực nước sơng thấp nhất : - 0,5 m
• Mực nước sơng trung bình : + 1,8 m
• Mực nước sơng cao nhất : + 4,9 m
Vị trí đủ độ sâu để đặt cơng trình thu cách bờ khoảng 30 m đến 35 m.
Cơng trình thu – trạm bơm cấp 1 được xây dựng đáp ứng cơng suất 20.000 m3/ngày,
nhưng cũng cĩ dự trù để mở rộng cơng suất vào giai đoạn sau, dự kiến nâng cơng suất tổng cộng là 40.000 m3/ngày.
10.3 TÍNH TỐN CƠNG TRÌNH THU – TRẠM BƠM CẤP 1:10.3.1 Phương án 1: 10.3.1 Phương án 1:
* Vỏ bao che trạm bơm:
− Trạm bơm cấp 1 được xây dựng trên các hệ cọc bê tơng cốt thép đĩng xuống lịng
sơng, sàn, khung, mái bằng bê tơng cốt thép đổ tại chỗ, tường xây gạch.
− Diện tích mặt bằng nhà trạm: B x L = 6 m x 16 m, trong đĩ:
Gian đặt tủ điều khiển kích thước mặt bằng: B x L = 6 m x 4,0 m
Phân tích, lựa chọn và tính tốn cơng trình thu, trạm bơm cấp 1
− Sàn nhà trạm bơm cấp 1 nằm trên đầu cọc bê tơng cốt thép ở cao độ +5,3 m. Tại
đây máy bơm nước thơ được lắp đặt là bơm ly tâm trục đứng, hút nước trự tiếp từ lịng sơng ở phía dưới, xung quanh vị trí hút của máy bơm cĩ bao lưới thép B40 để chắn rác.
− Oáng đẩy của bơm cấp 1 đặt theo cầu dẫn vào bờ và đến nhà máy xử lý.
− Trong trạm bơm lắp đặt dầm cầu trục (1,5 tấn) phục vụ cho cơng tác lắp đặt, thay
thế sữa chữa và vận hành máy bơm.
− Cầu cơng tác nối từ bờ sơng ra trạm bơm cấp 1 rộng 4,0 m, bao gồm: Hành lang đi
lại quản lý và đặt tuyến ống nước thơ. Kết cấu đỡ cầu cơng tác là hệ cọc và dầm bê tơng cốt thép, sàn là bê tơng cốt thép đổ tại chỗ.
− Điện cấp cho tủ điện của trạm bơm cấp 1 được lấy từ trạm biến áp và máy phát điện
dự phịng đặt trong bờ.
− Các hạng mục phụ trợ gồm: cổng, hàng rào, san nền, đường nội bộ.
− Vỏ bao che trạm bơm được dự trù để cĩ thể lắp đặt đủ máy bơm cho cơng suất
40.000 m3/ngày.
* Máy bơm cấp 1 lắp đặt:
− Lưu lượng máy bơm cấp 1: Cơng suất yêu cầu là 20.000 m3/ngày (840 m3/h), sử
dụng máy bơm trục đứng, lắp đặt 3 máy bơm(2 chạy, 1 dự phịng) với lưu lượng mỗi máy bơm là:
Qb =
2 840
= 420 m3/h
− Aùp lực cần thiết của máy bơm: xác định theo cơng thức:
Hb = Hhh + Hdd + Hcb + Hdư
Phân tích, lựa chọn và tính tốn cơng trình thu, trạm bơm cấp 1
Cao độ mực nước thấp nhất trên sơng Châu Đốc : -0,5 m
Cao độ mặt đất san nền tại nhà máy xử lý : +5,3 m
Cao độ mực nước tại bể trộn của nhà máy xử lý : +10,3 m
⇒ Hhh = 10,3 – (-0,5) = 10,8 m
+ Hdd : Tổng tổn thất áp lực đường dài trên đường ống chuyển tải nước thơ (chiều
dài ống chuyển tải 900 m). Với cơng suất trạm xử lý là: Q = 20.000 (m3/ngày) = 840 (m3/h) = 233,4 (l/s)
Dựa vào bảng II trang 51 – Các bảng tính tốn thuỷ lực – ThS Nguyễn Thị Hồng, chọn đặt ống D = 500 mm, v = 1,12 m/s, 1000i = 3.20 ⇒ 1000 2 , 3 900x Hdd = = 2,9 (m)
+ Hcb : Tổng tổn thất áp lực cục bộ trong nội bộ trạm bơm và trên đường ống
chuyển tải nước thơ lấy bằng 50% Hdd.
⇒ Hcb = 0,5 x 2,9 = 1,5 m
+ Hdư : Aùp lực tự do cần thiết : lấy bằng = 4 m
− Vậy áp lực cần thiết của máy bơm cấp 1 là:
Hb = 10,8 + 2,9 + 1,5 + 4 = 19,2 m ≈ 20 m
− Các thơng số kỹ thuật của máy bơm cấp 1 được lắp đặt :
q = 420 m3/h, H = 20 m
10.3.2 Phương án 2:
1) Cơng trình thu:
− Tuyến ống hút nước thơ cĩ chiều dài tính từ trạm bơm cấp 1 tới miệng hút là 41 m.
Sử dụng 2 ống thép dẫn nước thơ với lưu lượng qua mỗi ống là: q =
2 4 , 233
Phân tích, lựa chọn và tính tốn cơng trình thu, trạm bơm cấp 1
(l/s). Dựa vào bảng II trang 48 – Các bảng tính tốn thuỷ lực – ThS Nguyễn Thị Hồng, chọn ống cĩ D500; v = 0,56 m/s, 1000i = 0,91
− Tuyến ống hút được đặt ở cao độ +1,95 (tim ống), ống hút được đặt dốc ra ngồi
miệng hút với độ dốc I = 0,0005. Phần ống nằm ngồi sơng được đỡ trên các đà giằng của hệ cọc bê tơng cốt thép.
− Miệng hút được đặt ở cao độ -2,0 m, sâu hơn mực nước thấp nhất là 1,5 m và cao
hơn đáy sơng là 2 m.
− Để bảo vệ miệng hút nước thơ, xây dựng hệ thống cọc bao quanh và lưới thép B40
để chắn rác. Phía trên mặt nước khu vực miệng hút cĩ bố trí hệ thống cờ, biển báo, đèn tín hiệu.
2) Trạm bơm cấp 1:
Trạm bơm cấp 1 xây nửa nổi, nửa chìm, sàn đặt máy bơm ở cao độ +1,5 m.
Vỏ bao che trạm bơm cấp 1:
− Khu đất xây dựng trạm bơm cấp 1 cĩ diện tích 1.050 m2 (30 m x 35 m), được san nền
lên đến cao độ + 5,3 m. Phần bờ sơng được kè đá học trên hệ cọc, giằng bê tơng cốt thép để chống sạt lở.
− Trạm bơm cấp 1 được xây dựng cách bờ sơng 9 m. Diện tích nhà trạm cĩ kích thước
mặt bằng là B x L = 6 m x 20 m, được chia làm 2 phần: phần đặt tủ điều khiển và quản lý cĩ kích thước mặt bằng là:4 m x 6 m, nổi trên mặt đất. Phần sàn đặt máy bơm cĩ kích thước mặt bằng là: 6 m x 16 m, chìm sâu trong mặt đất san nền: 3,8 m.
Các hạng mục phụ trợ:
− Gồm cổng, hàng rào, đường nội bộ, nhà bao che máy biến áp, máy phát điện dự
Phân tích, lựa chọn và tính tốn cơng trình thu, trạm bơm cấp 1
Máy bơm cấp 1:
− Máy bơm nước thơ lắp đặt là bơm ly tâm trục ngang. Cơng suất yêu cầu là 20.000
m3/ngày, lắp đặt 3 máy bơm (2 chạy, 1 dự phịng) mỗi bơm cĩ thơng số kỹ thuật tính
tốn tương tự như phương án 1:
− q = 420 m3/h, H = 20 m
* Kết luận về lựa chọn phương án:
Tính tốn các hạng mục hệ thống cấp nước
CHƯƠNG 11
TÍNH TỐN CÁC HẠNG MỤC HỆ THỐNG CẤP NƯỚC 11.1 TÍNH TỐN LIỀU LƯỢNG HỐ CHẤT:
11.1.1 Phèn:
Phèn được sử dụng là phèn nhơm (Al2(SO4)3).
* Liều lượng phèn nhơm cần thiết:
Căn cứ vào hàm lượng cặn của nước nguồn là 80 mg/l → theo bảng 2-1 : Liều lượng
phèn để xử lý nước đục – Xử lý nước cấp – TS.Nguyễn Ngọc Dung trang 18, ta chon liều lượng phèn cần thiết là 30 mg/l.
Căn cứ vào độ màu của nước nguồn là 300, xác định lượng phèn nhơm theo cơng thức
(2.1) – Xử lý nước cấp - TS.Nguyễn Ngọc Dung trang 19: PAl = 4 M = 4 30 = 22 (mg/l)
So sánh 2 liều lượng phèn tính tốn ở trên ta chọn PAl = 30 (mg/l).
11.1.2 Vơi:
* Liều lượng chất kiềm hố:
Pk = e1 x ( 2 e Pp -Kt + 1) x c 100 Trong đĩ: + Pk : Hàm lượng chất kiềm hố (mg/l)
+ Pp : Hàm lượng phèn cần thiết dùng để keo tụ (mg/l)
+ e1, e2 : Trọng lượng đương lượng của chất kiềm hố và của phèn, (mg/mgđl),
Tính tốn các hạng mục hệ thống cấp nước
Kt =
50 55
=1,1 (mgđl/l)
+ 1 : Độ kiềm dự phịng của nước (mgđl/l)
+ c : Tỷ lệ chất kiềm hố nguyên chất cĩ trong sản phẩm sử dụng (%), c = 60%
⇒ Pk = 28 x ( 57 30 - 1,1 +1) x 60 100 = 20 (mg/l) * Tính ổn định nước:
Độ kiềm của nước nguồn sau khi pha phèn:
e a K Kt1 = t0 − p
Trong đĩ:
+ Kt0: Độ kiềm của nước nguồn trước khi pha phèn (mgđl/l)
0 t K = 50 65 = 1,3 (mgđl/l)
+ ap : Liều lượng phèn tính theo lượng hoạt tính của sản phẩm khơng ngậm nước
(mg/l)
+ e : đương lượng của phèn, e = 57 (mg/mgđl)
⇒ Kt1= 1,3 -
57 30
= 0,8 (mgđl/l) Độ pH của nước sau khi pha phèn:
pHs = f1(t) – f2(Ca2+) – f3(Kt) + f4(P) Trong đĩ:
+ f1(t0) : hàm số nhiệt độ của nước
+ f2(Ca2+) : Hàm số hàm lượng của ion Ca2+ trong nước
Tính tốn các hạng mục hệ thống cấp nước
Với nhiệt độ của nước t = 280C ⇒
f1(t0) = 1,95
f2(Ca2+) = 1,5 với Ca2+ = 30 (mg/l)
f3(Kt) = 0,9
f4(P) = 8,76 với P = 180 (mg/l)
⇒ pHs = 1,95 – 1,5 – 0,9 + 8,76 = 8,31 Chỉ số bảo hồ của nước:
I = pH0 – pHs = 7,5 – 8,31 = -0,81
⇒ Nước cĩ tính xâm thực
Trong trường hợp này: pH0 =7,5 < pHs = 8,31 nên ta sử dụng cơng thức 15.23 trang 532 – Cấp nước tập 2 – Trịnh Xuân Lai
a = e( ) P x K x t 100 0 ξ χ ξ χ + + Trong đĩ:
+ χ và ξ : Hệ số phụ thuộc vào pH0 và pHs của nước nguồn
Theo biểu đồ (15.6) trang 531 – Cấp nước tập 2 – Trịnh Xuân Lai với: pH0 = 7,5 ⇒χ = 0,1 pHs = 8,31 ⇒ξ = 0,001 ⇒ a = 28(0,1 + 0,001 + 0,1 x 0,001) x 0,8 x 60 100 = 3,8 (mg/l) Vậy tổng lượng vơi dùng để kiềm hố và nâng pH là:
Tính tốn các hạng mục hệ thống cấp nước
Lượng vơi sử dụng tính theo CaO nguyên chất:
Pv = 23,8 x
100 60
=14,3 (mg/l)
11.1.3 Clo:
Liều lượng Clo lỏng sử dụng với hàm lượng tối đa là 3 mg/l = 3 g/m3 (theo TCVN
33:1985)
Lượng Clo sử dụng trong 1 giờ: LClo = 840 x 3 = 2,52 (kg/h) Lượng Clo sử dụng trong 1 tháng:
LClo = 2,52 x 24 x 30 = 1814 (kg/tháng)
11.2 TÍNH TỐN CÁC HẠNG MỤC TIÊU THỤ HỐ CHẤT: 11.2.1 Phèn:
Phèn được châm vào với liều lượng trung bình là 30 mg/l Dung tích bể hồ trộn: γ . . 000 . 10 . . h P h b P n Q W = Trong đĩ:
+ Q: Lưu lượng nước xử lý (m3/h)
+ n: Thời gian giữa 2 lần hồ tan phèn, n = 24 giờ
+ Pp : Liều lượng phèn dự tính cho vào nước (g/m3)
+ bh : Nồng độ dung dịch phèn trong thùng hồ trộn (%), chọn bh = 5%
+ γ : Khối lượng riêng của dung dịch, γ = 1 tấn/m3 ⇒ W = 840x24x30 = 12 (m3)
Tính tốn các hạng mục hệ thống cấp nước
Chọn thiết kế 2 bể hồ trộn kết hợp với tiêu thụ phèn, dung tích mỗi bể là 12 (m3), mỗi
ngày pha 1 bể (24 giờ).
Kích thước mỗi bể: L x B x H = 2,5m x 2,5m x 1,92 (+0,3)m Vậy thể tích xây dựng mỗi bể là V = 14 (m3)
Để hồ tan phèn cục thành dung dịch 5% thì dùng máy khuấy loại cánh quạt phẳng cĩ:
+ Số vịng quay là: 30 vịng/phút