Thiết kế hệ thống xử lý nước cấp cho thành phố Vũng Tàu quy hoạch từ 2010 – 2030

Chương 1 GIỚI THIỆU CHUNG NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN MÔN HỌC Thiết kế hệ thống xử lý nước cấp cho thành phố Vũng Tàu quy hoạch từ 2010 – 2030. NỘI DUNG THỰC HIỆN Giới thiệu lưu vực thiết kế Tính toán lưu lượng cho hệ thống xử lý nước cấp Lựa chọn công nghệ xử lý Tính toán thiết kế Tính toán kinh tế Hoàn thành bản vẽ, gồm 4 bản vẽ 1 bản vẽ mặt bằng 1 bản vẽ sơ đồ dây chuyền công nghệ 2 bản vẽ chi tiết công trình tự chọn. 1.3 GIỚI THIỆU SƠ LƯỢC KHU VỰC THẾT KẾ 1.3.1 Vị trí địa lý Tỉnh Bà Rịa - Vũng Tàu là một tỉnh nằm ở phía Nam của nước Việt Nam, cách Tp Hồ Chí Minh 120 km và thuộc miền Đông Nam Bộ. Phía Bắc giáp 3 huyện Long Thành, Long Khánh, và Xuân Lộc (thuộc tỉnh Đồng Nai ) Phía Tây giáp huyện Cần Giờ và thành phố Hồ Chí Minh Phía Đông giáp huyện Hàm Tân (thuộc tỉnh Bình Thuận) Phía Nam giáp biển Đông Diện tích toàn Tỉnh 1975,14 km2 ; chiều dài bờ biển là 305,4km Dân số : 842000 người Mật độ dân số : 426 người/km2 Mức giảm sinh : 0.50%o Tỷ lệ tăng dân số chung : 2,666% Tỷ lệ tăng dân số tự nhiên : 1,466% Bà Rịa Vũng Tàu, 2008 Tỉnh Bà Rịa – Vũng Tàu có 7 đơn vị hành chính trong đó có thành phố Vũng Tàu, ba mặt giáp biển với chiều dài bán đảo 20km, còn lại phía Bắc giáp thị xã Bà Rịa. Diện tích : 140,12km2 Dân số (năm 2003) : khoảng 241500 người Khí hậu : Nhiệt đới gió mùa Nhiệt độ trung bình trong năm: 26-280C Có 2 mùa : Mùa mưa từ tháng 5 đến tháng 10Mùa khô từ tháng 11 đến tháng 4 Nước biển : Nhiệt độ trung bình từ 25 – 290C; thường xuyên có độ mặn 32-35%. Độ ẩm không khí trung bình : 80% Lượng mưa hàng năm khoảng 1500 mm, chia làm 2 mùa rõ rệt : Mùa mưa : từ tháng 5 đến tháng 10, chiếm 90% lượng mưa Mùa khô : từ tháng 11 đến tháng 4 năm sau, chiếm 10% lượng mưa (Điều Kiện Tự Nhiên Tỉnh Bà Rịa Vũng Tàu, 2008.)
Hình 1.1 Bản đồ tỉnh Bà Rịa – Vũng Tàu. 1.3.2 Lựa chọn nguồn cấp nước Dựa vào bản đồ tỉnh Bà Rịa – Vũng Tàu, ta thấy, nguồn có thể dùng để cấp nước là sông Thị Vải và sông Dinh. Tuy sông Thị Vải có trữ lượng lớn hơn nhưng hiện nay con sông này đang bị ô nhiễm nghiêm trọng do nhà máy Vedan xả trực tiếp nước thải chưa qua xử lý vào sông. Vì thế, ta chọn sông Dinh làm nguồn cấp nước cho hệ thống xử lý nước cấp cho thành phố Vũng Tàu. Thêm vào đó sông Dinh dài 8km, có bề rộng tới hơn 20 m, độ sâu từ 4 đến 6 m. Ưu điểm của sông Dinh là bán nhật triều (một ngày thuỷ triều lên xuống 2 lần), biên độ thủy triều tới 3,5 m, đủ điều kiện để làm nguồn cấp nước cho thành phố Vũng Tàu. Chương 2 XÁC ĐỊNH LƯU LƯỢNG, TÍNH CHẤT NGUỒN CẤP NƯỚC VÀ LỰA CHỌN CÔNG NGHỆ XỬ LÝ 2.1 TÍNH TOÁN LƯU LƯỢNG 2.1.1 Dự đoán dân số Dân số tp Vũng Tàu năm 2003 241500, tỷ lê gia tăng dân số chung là 2,666%/năm. Ta giả định tỷ lệ gia tăng dân số là không đổi trong các năm, ta tính toán được dân số trong các năm như sau: Bảng 2.1 Dự đoán dân số thành phố Vũng Tàu Năm  Số dân  Năm  Số dân   2003  241500  2017  349.052   2004  247938  2018  358.358   2005  254548  2019  367.912   2006  261335  2020  377.720   2007  268302  2021  387.790   2008  275455  2022  398.129   2009  282798  2023  408.743   2010  290338  2024  419.640   2011  298078  2025  430.827   2012  306025  2026  442.313   2013  314184  2027  454.105   2014  322560  2028  466.212   2015  331159  2029  478.641   2016  339988  2030  491.401   Theo dự đoán đến năm 2030, dân số TP. Vũng Tàu 491.401 người, diện tích 141,12km2, mật độ dân số 3482 người/km2. 2.1.2 Lưu lượng tính toán Lưu lượng tính toán Q = Qsh + Qcc + QTH + Qks + Qcv + Qtt + Qbv Qsh : Lưu lượng nước cấp cho sinh hoạt Qcc : Lưu lượng nước cấp cho chữa cháy = 10% Qsh QTH : Lưu lượng nước cấp cho trường học, công ty = Q1 + Q2 Qks : Lưu lượng nước cấp cho khách sạn, nhà nghỉ Qcv : Lưu lượng nước cấp cho tưới đường, tưới cây công viên Qtt : Lưu lượng nước thất thoát Qbv Lưu lượng nước cấp cho bệnh viện Giả định TP.Vũng Tàu có khoảng 50% dân số có thiết bị vệ sinh trong nhà gồm vòi tắm hoa sen, bồn tắm... tiêu chuẩn cấp nước cho số dân này có thể chọn là 200 l/ng/ngđ, và 50% dân số có thiết bị vệ sinh trong nhà là chậu tắm, thiết bị thoát nước bên trong, tiêu chuẩn cấp nước cho số dân này là 100 – 150 l/ng/ngđ, ta có thể chọn 150 l/ng/ngđ (TCXD 33 – 2006)
=
*50% +
*50% =
*50% +
*50% = 85 995 m3/ngđ = 996 l/s k = 1,15
=
* k = 996 * 1,15 = 1145 l/s Giả định trong TP. Vũng Tàu có 10 trường học, với số học sinh mỗi trường là 5000 học sinh. Tiêu chuẩn cấp nước cho mỗi học sinh là 30 l/ng/ngđ. Khi đó, lưu lượng nước dùng dể cấp cho trường học là:
=
=
= 1500 m3/ngđ = 17,4 l/s kTH = 1,8
=
* kTH = 17,4 * 1,8 = 31,3 l/s Giả định TP. Vũng Tàu có 50% dân số làm trong các cơ quan, công ty, tiêu chuẩn cấp nước cho mỗi công nhân viên là 40 l/ng/ngđ. Lưu lượng nước dùng để cấp cho các công ty là :
=
=
= 9828 m3/ngđ = 114 l/s kCT = 1,6
=
* kCT = 114 * 1,6 = 183 l/s Giả định trung bình mỗi ngày TP. Vũng tàu đón 1500 khách du lịch, tiêu chuẩn dùng nước cho mỗi khách du lịch là 300 l/ng/ngđ. Lưu lượng nước cấp cho khách du lịch là :
=
=
= 450 m3/ngđ = 5,2 l/s kks = 1,8
=
* kks = 5,2 * 1,8 = 9,4 l/s Giả định TP.Vũng Tàu có 3 bệnh viện mỗi bệnh viện có 200 giường bệnh, lưu lượng cấp nước cho mỗi giường bệnh là 300 l/ng/ngđ (TCXD 33 – 2006)
=
= 180 m3/ngđ = 2,1 l/s kbv = 1,8
=
* kbv = 2,1 * 1,8 = 3,8 l/s Diện tích công viên của toàn Tp Vũng Tàu là 5600 m2, tiêu chuẩn tưới nước là 10 l/m2/giờ tưới. Giả định số lần tưới: 2 lần/ngđ, mỗi lần tưới trong 6 giờ. Qcv =
= 672 m3/lần tưới Giả định diện tích đường trong Tp Vũng Tàu là: 3000 m2, tiêu chuẩn tưới đường là 5 l/m2/lần tưới Qtđ =
= 1800 m3/lần tưới Qt = Qcv + Qtđ = 672 + 180 = 852 m3/lần tưới Giả định lưu lượng chữa cháy dùng để chữa cháy 3 đám cháy xảy ra cùng lúc trong 3 giờ, lưu lượng là 30 l/s (Công Trình Thu Và Trạm Bơm Thoát Nước – Lê Dung, 2003) Qcc = 3*
= 972 m3/ng/ngđ Vậy lưu lượng nước cần cung cấp: Q = Qsh + Qcc + QTH + QCT + Qks + Qt + Qtt + Qbv + Qcn Q = 85995 + 1500 + 450 + 9828 + 852 + 10% x 85995 + 180 + 8,5% x 85995
115000 m3/ngđ = 1330 l/s Dựa vào lưu lượgn tính toán được, tra bảng ta có được hệ số dung nước của thành phố Vũng Tàu là k = 1,15. 2.2 TÍNH CHẤT NGUỒN NƯỚC VÀ YÊU CẦU XỬ LÝ 2.2.1 Tính chất nguồn cấp nước Tính chất nước nguồn được giả định trong bảng sau Bảng 2.2 Tính chất nguồn nước cấp và TCVN về chất lượng nước uống. STT  Yếu tố  Đơn vị  TCXD 33-2006  Chất lượng nước nguồn   1  Độ mầu  Pt – C0  ( 15  49   2  Mùi vị   Không có mùi, vị lạ  Có mùi   3  Độ pH   6 - 8,5  7,7   4  TDS  mg/l  <1000  200   5  Nitrat  mg/l  ( 50  43   6  NH4  mg/l  0  7   7  Can xi  mg/l  ( 100  86   8  Mangan  mg/l  ( 0,2  0.2   9  Chất hữu cơ  mg/l  0,5 -2  25   10  SS  mg/l  <3  130   11  Độ kiềm  mg/l  -  63   12  Co2  mg/l  -  0,5   13  Coliform tổng  Vi khuẩn/l  50  2000   Chú ý: Những chỉ tiêu khác không được đề cập đến trong bảng, đều thỏa mãn Tiêu chuẩn vệ sinh nước sạch ban hành ngày 11/03/2005 của Bộ Y Tế. 2.2.2 Yêu cầu xử lý Dựa vào bảng trên những chỉ tiêu chưa đạt và cần xử lý là : Bảng 2.3 Các chỉ tiêu cần xử lý Chỉ tiêu  Chất lượng   Độ màu  49 Pt - Co   Mùi vị  Có mùi lạ   Chất hữu cơ  25 mg/l   SS  130 mg/l   Coliform tổng  2000 vi khuẩn/l   Để xử lý độ đục, độ màu, SS, mùi, chất hữu cơ ta có thể sử dụng quá trình keo tụ tạo bông, và lắng bông cặn bằng bể lắng, bể lọc hoặc bể tuyển nổi Để xử lý coliform tổng, ta có thể khử trùng nước bằng Clo hoặc lọc 2.3 PHÂN TÍCH LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN CÔNG NGHỆ Từ bảng 2.3, có các công nghệ xử lý tương ứng với các chỉ tiêu cần xử lý để làm sạcg nước. Sau khi phân tích ưu nhược điểm của từng công nghệ, tùy thuộc vào tình hình của địa phương cũng như nhũng điều kiện khác, lựa chọn được các công nghệ thích hợp. Sau đây, lựa chọn công nghệ xử lý dựa trên tiêu chí: chi phí xử lý rẻ tiền, vận hành đơn giản, chi phí quản lý thấp, … 2.3.1 Các công nghệ xử lý cặn lơ lửng Phân tích ưu nhược điểm của từng công nghệ: Công nghệ  Ưu điểm  Nhược điểm   Bể lắng  Xử lý được hàm lượng cặn lơ lửng cao Nước sau xử lý có thể sử dụng được cho cấp nước Vận hành đơn giản  Tốn diện tích   Bể tuyển nổi  Tách hiệu quả lượng chất rắn lơ lửng trong nước Tách được cả cặn có khả năng nổi và cả cặn không có khả năng nổi  Dễ phá vỡ bông cặn Vận hành phức tạp   Bể lọc  Tách cặn có trong nước 1 cách hiệu quả, không phân biệt căn có khả năng lắng hay nổi Diện tích nhỏ Đơn giản, dễ vận hành  Trong quá trình vận hành, phải thựa hiên quá trình rửa lọc, làm lớp vật liệu lọc bị xáo trộn, để xắp xếp lại như cũ cần 1 khoảng thời gian.   Dựa vào những phân tích ở trên, ta lựa chọn công nghệ là: bể lắng kết hợp với bể lọc. 2.3.2 Các loại bể lắng Bể lắng gồm nhều loại, với các ưu nhược điểm riêng. Dưới đây là bảng phân tích ưu nhược điểm của các loại bể lắng, để có thể lựa chọn loại bể lắng phù hợp cho trạm xử lý nước cho TP. Vũng Tàu. Loại bể lắng  Ưu điểm  Nhược điểm   Bể lắng tĩnh và lắng theo từng mẻ kế tiếp  Áp dụng cho hồ chứa nước Vận hành đơn giản, chi phí thấp  Lắng theo từng mẻ, nước vào gián đoạn, không liên tục Áp dụng cho trạm xử lý với cong suất nhỏ   Bể lắng ngang  Nước sau lắng có thể dẫn thẳng đển nơi tiêu thụ Dễ thiết kế, dễ vận hành  Diện tích lớn Áp dụng cho các trạm xử lý có công suất lớn   Bể lắng đứng  Tiết kiệm diện tích  Áp dụng cho trạm xử lý có công suất nhỏ   Bể lắng trong có tầng cặn lơ lửng  Hiệu quả xử cao, dùng để lắng cặn lơ lửng có khả năng keo tụ  Thiết kế, vận hành phức tạp   Dựa vào những phân tích trên ta lựa chon bể lắng là bể lắng ngang hoặc bể lắng trong có tầng cặn lơ lửng. 2.3.3 Các loại bể lọc Loại bể lọc  Ưu điểm  Nhược điểm   Bể lọc nhanh  Dễ dàng quan sát hiện tượng xảy ra trong bể Áp dụng cho công suất lớn Dễ vận hành, lắp đặt đường ống  Kích thước bể lớn quá, việc lắp đạt các hành lang, van, ống… sẽ nặng và cồng kềnh   Bể lọc chậm  Dễ dàng quan sát hiện tượng xảy ra trong bể Dễ vận hành, lắp đặt đường ống Chất lượng nước sau lọc tốt và ổn định  Áp dụng cho trạm xử lý có công suất nhỏ Nếu ngừng thời gian hoạt động liên tục quá 1 ngày đêm, xảy ra hiện tượng phân hủy yếm khí màng lọc, tạo bọt khí và mùi hôi làm xấu chất lượng nước.   Bể lọc áp lực  Gọn, lắp ráp nhanh, tiết kiệm diện tích Không cần máy bơm đợt 2 Không xảy ra hiện tượng áp suất âm Có thể tăng chiều dày lớp vật liệu lọc, tăng vận tốc lọc  Phá vỡ bông cặn Không khống chế được lượng cát mất Khó theo dõi QT rửa lọc Sự cố khi mất điện   Bể lọc màng  Dễ vận hành, quá trình đơn giản Thiết bị nhỏ gọn Ít tạo ra bùn  Chi phí cao Tắc lọc Thay màng mới   Qua phân tích trên ta chọn công nghệ xử lý là bể lọc nhanh 2.3.4 Các loại bể tạo bông Loại bể tạo bông  Ưu điểm  Nhược điểm   Bể phản ứng xoáy hình trụ   Vòi phun có cấu tạo phức tạp   Bể phản ứng xoáy hình côn  Hiệu quả cao Tổn thất áp lực và dung tích nhỏ  Khó tính toán cấu tạo bộ phân thu nước bề mặt áp dụng cho công suất nhỏ   Bể phản ứng vách ngăn  Đơn giản trong xây dựng và quản lý vận hành  Khối lượng xây dựng lớn hơn do nhiều vách ngăn Bể phải xây cao   Bể phản ứng có lớp cặn lơ lửng  Cấu tạo đợn giản, không cần nhiều máy móc cơ khí Không tốn chiều cao xây dựng  Khởi động chậm, thường lớp cặn lơ lửng hình thành và làm việc hiệu quả sau 3 – 4 giờ làm động   Bể phản ứng tạo bông cặn cơ khí  Khả năng điều chỉnh cường độ khuấy trộn theo ý muốn Áp dụng cho nhà máy có công suất lớn  Cần máy móc, thiết bị cơ khí chính xác Diều hành, quản lý phức tạp   Bể tạo bông dùng khí nén  Kết hợp tạo bông với oxy hóa 1 phần chất hữu cơ  Dễ bị lắng đọng bùn cặn, làm tắc, trít lỗ phân phối Quản lý phức tạp   Bể tạo bông tiếp xúc qua lớp vật liệu hạt  Dùng để khử sắt và khử hồ có nhiều cặn hữu cơ    Dựa vào phân tích trên ta chọn công nghệ xử lý là bể tạo bông cặn cơ khí Sơ đồ công nghệ xử lý Sơ đồ công nghệ 1 Nước sau lắng Người Tiêu thụ Hình 2.1 Sơ đồ dây chuyền công nghệ theo phương án 1 Phương án 1 sử dụng bể lắng ngang để lắng cặn lơ lửng, tuy vận hành, thiết kế đơn giản, nhưng lại tốn diện tích cũng nhu tốn hóa chất. Vì thế, sơ đồ dây chuyền công nghệ theo phương án 1 thích hợp cho những công trình ở những vùng có đất đai rộng rãi, chi phí đầu tư ban đầu ít, có thể chấp nhận chi phi vận hành cao. Sơ đồ công nghệ 2 Nước rửa lọc sau lắng Người sử dụng Hình 2.2 Sơ đồ dây chuyền công nghệ theo phương án 2 Phương án 2: Sử dụng bể lắng trong có tầng cặn lơ lửng thay thế cho bể lắng ngang, tuy thiết kế vận hành phức tạp, phải đảm bảo lưu lượng vào bể phải điều hòa, không được thay đổi, chi phí xây dựng ban đầu tốn kém, nhưng lại tiết kiệm được diện tích, do không cần bể tạo bong, tiết kiệm được hóa chất, dẫn đến tiết kiệm được chi phí cử lý. Vì thế, sơ đồ dây chuyền công nghệ theo phương án 2 được sử dụng cho những công trình không có diện tích lớn, chi phí đầu tư ban đầu lớn. Chương 3 TÍNH TOÁN CÁC CÔNG TRÌNH ĐƠN VỊ THEO PHƯƠNG ÁN 1 3.1 SƠ ĐỒ DÂY CHUYỀN CÔNG NGHỆ THEO PHƯƠNG ÁN 1 Nước sau lắng Người Tiêu thụ Hình 3.1 Sơ đồ dây chuyền công nghệ theo phương án 1 Trong phương án 1 sử dụng bể lắng ngang để tách cặn lơ lửng sau quá trình keo tụ tạo bông, có ưu điểm: vận hành, thiết kế đơn giản, nhược điểm: tốn diện tích và không tiết kiệm được hóa chất. 3.2 BỂ GIAO LIÊN Q = 115000 m3/ngđ = 1,33 m3/s Bể giao liên có nhiệm vụ điều hòa lưu lượng giữa trạm bơm cấp 1 và trạm xử lý nước cấp. Chọn thời gian lưu nước trong bể giao liên là 1 phút. Thể tích bể giao liên V =
=
= 80 m3 Thiết kế bể hình chữ nhật có: Chiều cao: 3,3 m Chiều rộng: 4 m Chiều dài: 6 m Chiều cao xây dựng bể: H = hnước + hbảovệ = 3,3 + 0,7 = 4 m Tổng thể tích bể giao liên: 4 * 4 * 6 = 96 m3 Bảng 3.1 Thông số thiết kế bể giao liên Chi tiết  Kích thước  Đơn vị   Thể tích  84  m3   Chiều cao  4  m   Chiều dài  6  m   Chiều rộng  4  m   3.3 BỂ KHUẤY TRỘN VÀ BỂ PHẢN ỨNG 3.3.1 Tính toán lượng phèn cho vào bể Thông số ban đầu có: SS = 130 mg/l Độ màu 49 Pt – Co Hàm lượng cặn trong nước là 130 mg/l nên theo quy phạm (TCXD 33 – 2006) liều lượng phèn là 30 – 40 mg/l Tính toán lượng phèn cho vào bể tạo bông: Pp = 4
Để đảm bảo quá trình xử lý là giảm được cả độ màu và SS, liều lượng phèn cần thiết là: Pp = 4
= 46 mg/l = 0,046 kg/m3 Lượng phèn sử dụng trong 1 ngày: M = Pp.Q = 0,046kg/m3 x 115000m3/ngđ = 5290 kg/ngđ = 5,29 tấn/ngđ Lượng phèn dự trữ trong 30 ngày: 5,29 x 30 = 158,7 tấn 3.3.2 Lượng hóa chất cho vào để kiềm hóa M = e1(
- Kt + 1)
M: lượng hóa chất cho vào để kiềm hóa a: liều lượng phèn tính theo sản phẩm không ngậm nước = 44 mg/l e1, e2: đương luợng của CaO và Al2(SO4)3 Kt: Độ kiềm của nước C: hàm lượng hoạt tính CaO C = 80% 1: độ kiềm dự trữ M = 28(
-
+ 1)
= 19,4 mg/l = 2231 kg/ngđ = 2,231 tấn/ngđ Lượng hóa chất dự trữ trong 30 ngày: 2,231 x 30 = 66,93 tấn 3.3.3 Tính toán thiết kế bể pha phèn Dung tích bể hòa trộn W =
Q: lưu lượng nước cần xử lý(m3/h) n: số giờ giữa 2 lần hòa tan. Chọn n = 6 giờ, tiêu chuẩn 6 -8 giờ (TCXDVN 33 – 2006) p: liều lượng hóa chất cho vào bể trộn (g/m3) bh:nồng độ dung dịch trong thùng hoà trộn. bh = 10 – 17% ( TCXDVN 33-2006) γ: 1 tấn/m3 khối lượng riêng của dung dịch W =
= 13,2 m3 Thiết kế bể pha phèn có 2 phần, phần trên hình chữ nhật với chiều cao 1 m, chiều rộng 3 m, chiều dài 3 m. Phần dưới hình chóp đều với chiều cao 0,8 m, chiều cao an toàn la 0,5 m. Tổng chiều cao của bể pha phèn 2,3 m. Bảng 3.2 Thông số thiết kế bể pha phèn Chi tiết  Kích thước  Đơn vị   Thể tích  13,2  m3   Chiều cao phần trên  1,5  m   Chiều dài  3  m   Chiều rộng  3  m   Chiều cao phần dưới  0,8  m   3.3.4 Tính toán bể tiêu thụ Thể tích bể tiêu thụ Wtt =
=
= 13,2 m3 bt: nồng độ dung dịch trong bể tiêu thụ. Chọn bt = 10%. Quy phạm 4 – 10% (TCXDVN 33 – 2006) Thiết kế bể hình chữ nhật, chiều cao 1,5 m, chiều rộng 2,2 m, chiều dài 4 m Sử dụng bơm định lượng để bơm dung dịch phèn từ bể pha phèn sang bể tiêu thụ Bảng 3.3 Thông số thiết kế bể tiêu thụ Chi tiết  Kích thước  Đơn vị   Thể tích  13,2  m3   Chiều cao  1,5  m   Chiều dài  4  m   Chiều rộng  2,2  m   3.3.5 Tính toán thiết kế bể pha vôi Dung tích bể hòa trộn W =
Q: lưu lượng nước cần xử lý(m3/h) n: số giờ giữa 2 lần hòa tan. Chọn n = 6 giờ, tiêu chuẩn 6 -8 giờ (TCXDVN 33 – 2006) p: liều lượng hóa chất cho vào bể trộn (g/m3) bh: nồng độ dung dịch trong thùng hoà trộn. bh = 10 – 17% ( TCXDVN 33-2006) γ: 1 tấn/m3 khối lượng riêng của dung dịch W =
= 55,8 m3 Thiết kế bể pha vôi có 2 phần, phần trên hình chữ nhật với chiều cao 1,3 m, chiều rộng 5 m, chiều dài 5 m. Phần dưới hình chóp đều với chiều cao 1 m, chiều cao bảo vệ 0,5 m Tổng chiều cao của bể pha phèn 1,3 m + 1 + 0,5 = 2,8 m Bảng 3.4 Thông số thiết kế bể pha vôi Chi tiết  Kích thước  Đơn vị   Thể tích  60  m3   Chiều cao phần trên  1,8  m   Chiều dài  5  m   Chiều rộng  5  m   Chiều cao phần dưới  0,5  m   3.3.4 Tính toán bể tiêu thụ Thể tích bể tiêu thụ Wtt =
=
= 55,8 m3 bt: nồng độ dung dịch trong bể tiêu thụ. Chọn bt = 10 %. Quy phạm 4 – 10% (TCXDVN 33 – 2006) Thiết kế bể hình chữ nhật, chiều cao 2,5 m, chiều rộng 3,5 m, chiều dài 6,5 m Sử dụng bơm định lượng để bơm dung dịch phèn từ bể pha phèn sang bể tiêu thụ Bảng 3.3 Thông số thiết kế bể tiêu thụ Chi tiết  Kích thước  Đơn vị   Thể tích  55,8  m3   Chiều cao  2,5  m   Chiều dài  6,5  m   Chiều rộng  3,5  m   3.3.6 Tính toán thiết kế bể trộn cơ khí Công suất: Q = 115000 m3/ngđ = 1,33 l/s Thời gian khuấy trộn 3 phút Cường độ khuấy trộn: G = 1000 s-1 Thể tích bể khuấy trộn: V = 3 x 60 x 1,33 = 253,5 m3 Chọn bể trộn hình vuông với chiều cao h = 3 m, gồm 2 bể. V = a2
h
2 => a = 6,5 m Dùng máy khuấy tuabin 4 cánh nằm ngang. Đường kính máy khuấy: D
=
= 3 m Chọn D = 2 m Trong bể đặt 4 tấm chắn để ngăn chuyển động xoay của dòng nước, chiều cao tấm chắn 3m, chiều rộng 0,3 m. Máy khuấy cách đáy 1 khoảng h = 1 m. Chiều rộng bản cánh khuấy =
đườn kính máy khuấy = 0,4 m Chiều dài bản cánh khuấy =
đườn kính máy khuấy = 0,5 m Năng lượng cần truyền vào nước: P =
= 10002 x 127 x 0,001=127000 J/s = 127 kW Hiệu suất động cơ:
= 0,8 Công suất động cơ:
= 159 kW Số vòng quay của máy khuấy: n = (
)1/3 = (
)1/3 = 1,22 vòng/s = 74 vòng/phút Bảng 3.5 Thông số thiết kế bể trộn cơ khí: Chi tiết  Kích thước  Đơn vị  Chú ý   Thể tích  253,5  m3  Gồm 2 bể   Chiều cao  3,5  m    Chiều dài  6,5  m    Chiều rộng  6,5  m    Máy khuấy tuabin 4 cánh nằm ngang  Đường kính cánh khuấy: 2 m   Mỗi bể đặt 1 cánh khuấy   3.3.7 Tính toán thiết kế bể tạo bông Lưu lượng Q = 1,33 m3/s Cường độ kkhuấy trộn: G1 = 50 s-1 G2 = 30 s-1 G3 = 20 s-1 Thời gian keo tụ: T = 20 phút Trong bể tạo bông sử dụng cánh khuấy tuabin trục đứng, 4 cánh nghiêng 45o quạt nước xuống đáy bể để xới và tải cặn lắng đọng ở đáy khi động cơ phải ngừng hoạt động. Thiết kế 2 bể tạo bông, với thể tích mỗi bể: V =
= 798 m3 Chọn chiều sâu bể H = 4,2 m Chiều cao xây dựng bể: Hxd = H + hbv = 4,2 + 0,8 = 5m Diện tích bể: F =
= 190 m2 Chia bể ra làm 3 ngăn bởi các tấm khoan lỗ D = 150 mm Diện tích 1 lỗ: F =
=
= 0,0177 m2 Vận tốc nước qua lỗ: v = 0,2 m Tổng diện tích các lỗ:
=
=
= 3,325 m2 Bố trí: hàng ngang: 25 lỗ Hàng dọc: 8 lỗ Tổng số lỗ: 200 lỗ Khoảng cách giữa các trục lỗ theo hàng ngang: a =
= 0,54 m Khoảng cách giữa các trục lỗ theo hàng dọc: b =
= 0,52 m
Hình 3.1 Chi tiết tấm khoa lỗ ngăn 3 bể tạo bông Mỗi ngăn đặt 2 máy khuấy => Tổng số máy khuấy: 12 máy hoạt động đồng thời Thể tích nước khuấy trộn của 1 máy: V = 5,5 x 5,5 x 4,2 = 127 m2  Tính toán thiết kế máy khuấy bậc 1 Công suất tiêu thụ cần thiết của máy khuấy bậc 1: P1 =
= 502 x 0,001 x 127 = 317,5 J/s = 0,32 kW Chọn máy khuấy đường kính D = 1m, tuabin 4 cánh khuấy nghiêng 45o hướng xuống dưới. Vòng quay của động cơ: n =
=
= 0,66 vòng/s = 40 vòng/phút Hiệu suất của động cơ là 0,8 => Công suất của động cơ:
= 0,4 kW Tính toán thiết kế máy khuấy bậc 2 Công suất tiêu thụ của máy khuấy bậc 2 P1 =
= 302 x 0,001 x 127 = 114,3 J/s = 0.1143 kW Chọn máy khuấy đường kính D = 1m, tuabin 4 cánh khuấy nghiêng 45o hướng xuống dưới. Vòng quay của động cơ: n =
=
= 0,47 vòng/s = 28 vòng/phút Hiệu suất của động cơ là 0,8 => Công suất của động cơ:
= 0,14 kW Tính toán thiết kế máy khuấy bậc 3 Công suất tiêu thụ của máy khuấy bậc 3 P1 =
= 202 x 0,001 x 127 =50,8 J/s = 0,0508 kW Chọn máy khuấy đường kính D = 1m, tuabin 4 cánh khuấy nghiêng 45o hướng xuống dưới. Vòng quay của động cơ: n =
=
= 0,36 vòng/s = 22 vòng/phút Hiệu suất của động cơ là 0,8 => Công suất của động cơ:
= 0,064 kW Máy khuấy được thiết kế với hộp số 3 nấc vòng quay n1 = 40 vòng/phút n1 = 28 vòng/phút n1 = 22 vòng/phút Bảng 3.6 Thông số thiết kế bể tạo bông Chi tiết  Kích thước  Đơn vị  Chú thích   Thể tích  951,5  m3  Gồm 2 bể   Chiều cao  5  m    Chiều dài  17,3  m    Chiều rộng  11m  m    3.4 BỂ LẮNG Thông số ban đầu: Q = 115 000 m3/ngđ = 4792 m3/h = 1.33 m3/s Độ màu: 49 Pt – Co SSv: 130 mg/l SSr: 10 mg/l Hiệu quả xử lý: 95% Tính toán thiết kế vùng lắng Uo = 0,8 – 2,5 m3/m2.h. Chọn Uo = 1,8 m3/m2.h = 0,0005 m/s Diện tích vùng lắng: Chọn 2 bể lắng Q1b =
= 0,665 m3/s F =
F: Diện tích bề mặt (m2) α : hệ số kể đến ảnh hưởng của dòng chảy rối Q: lưu lượng (m3/s) Uo: tải trọng bề mặt (m/s) F =
= 1330 m2 Chọn L = 6B F = L x B = 6B2 = 1330 B =
= 15 m L = 90 m Vùng lắng có: Chiều dài L = 90 m Chiều rộng B = 15 m Chiều cao lớp nước H = 3 m Bán kính thủy lực: R =
=
= 2,14 m Vận tốc dòng chảy: V =
=
= 0.0147m/s < 16,3 mm/s. Thỏa mãn Kiểm tra Re, Fr Re =
=
= 24014 > 20000 Chia bể lắng thành 3 ngăn với: chiều rộng mỗi ngăn: B = 5m Bán kính thủy lực: R =
=
= 1,3 Re =
=
= 14588 < 20000 Fr =
=
= 1,6.10-5 > 10-5 Vậy, vùng lắng gồm 2 bể, mỗi bể có: Chiều dài: L = 90 m Chiều rộng: B = 15 m Chiều cao lớp nước: h1 = 3 m Để đảm bảo nước không tràn ra khỏi bế lắng, thiết kế thêm một khoảng chiều cao an toàn h2 = 0,4 m Độ dốc về phía thu cặn là 3%h1 Vậy chiều cao xây dựng bể là H = h1 + h2 + 3%h1 = 3,5m Trong mỗi bể đặt 2 vách ngăn hướng dòng dọc bể tạo ra 3 dải rộng 5m. Trong mỗi bể đặt 3 máy cào cặn chuyển động bằng xích dài 90m. Thời gian lưu nước trong bể lắng, với tải trọng Uo = 1,6 m3/m2h T =
=
= 6090 (s) = 1 giờ 42 phút Tải trọng bề mặt: Uo =
=
= 0,49.10-3 m3/m2.s = 1,764 m3/m2.h. (quy phạm: 0,83 – 2,5 m/h) Tính toán thiết kế vùng phân phối nước vào Để đảm bảo nước vào đều 2 bể lắng, mỗi bể đặt 6 cửa thu nước lấy từ mương dẫn chung vào, cửa lấy nước đặt sau van bướm để điều chỉnh lưu lượng và tổn thất áp lực qua cửa. Chọn vận tốc trong mương 0,3 m/s. Cửa thu nước
= 500 m Vận tốc qua cửa: V =
=
=
= 0,56 m/s Tổn thất áp lực qua lỗ: h =
=
= 0,017 m Để đảm bảo nước từ mương chung vào đều 12 cửa, đặt tấm phân phối nước vào cách cửa đưa nước vào 1,5 m. Tấm phân phối được khoan lỗ d = 120mm, để phân phối nước đều theo mặt cắt ngang của bể, vận tốc nước qua các lỗ là 0,25 m/s quy phạm (0,2 – 0,3 m/s). Diện tích 1 lỗ: F =
= 0,0113 m2
=
=
= 2,66 m2 Tổng số lỗ trên tấm phân phối n =
=
= 235,4 lỗ
236 lỗ. Bố trí: hàng dọc: 39 lỗ hàng ngang: 6 lỗ Tổng số lỗ: 39 x 6 = 234 lỗ. Khoảng cách giữa các tâm lỗ Theo hàng ngang: a =
= 0,38 m Theo hàng dọc: b =
= 0,48 m Vận tốc qua lỗ còn lại là: V =
=
= 0,251 m/s Tổn thất qua lỗ h =
=
= 0,0032 m Trong mỗi bể lắng đặt 2 tấm phân phối, chiều rộng 3m, chiều dài 15m, trên có khoan 234 lỗ, đường kính mỗi lỗ 120 mm.
Tính toán vùng thu nước Chọn tải trọng thu nước của máng thu: a = 2 l/s.m = 2.10-3 m3/s.m. Quy phạm (1 -3 l/s.m) Tổng chiều dài mép máng thu: L =
=
= 665m
660 m L = 660 m >
=
= 177,3 m Tải trọng máng thu kiểm tra lại: a =
= 2,01 l/s. Thỏa mãn quy phạm đối với tải trọng máng thu nước: 1 – 3 l/s.m Tổng chiều dài máng 1 bể: L1b =
= 330 m Mỗi ngăn đặt 1 máng thu nước, khoảng cách giữa máng với tường: 1 m. 2 bể có 6 máng thu Chiều dài mỗi máng: l =
=
= 55 m Thiết kế máng thu có chiều dài 55m, chiều rộng 3m, chiều cao 0,6 m Sử dụng máng tràn hình chữ V, chọn cắt 5 chữ V trên 1 mét chiều dài mép máng thu nước. Lưu lượng qua khe chữ V: qo =
= 0,402.10-3 m3 qo = 1,4
h = 0,037 m = 3,7 cm Để đảm bảo khi lưu lượng tăng lên, nước không bị tràn ra ngoài => Chọn chiều cao cho mỗi chữ V là 5cm, đáy 10 cm, khoảng cách giữa các đỉnh 20cm. Kiểm tra lại: V =
=
= 0,0004
= 0,00014 < 0,0005 = U0 => Cặn không bị cuốn Tính toán vùng chứa cặn Lượng cặn trong nước đưa vào bể lắng: Mc = Mo + K.A + 0,25.M + B Mo: Lượng cặn lớn nhất trong nước nguồn. Mo = 130 mg/l = 130 g/m3 K: Hệ số chuyển đổi từ phèn sang cặn. K = 1 A: Lượng phèn cho vào nước. A = 46 g/m3 M: Độ màu trong nước. M = 49 Pt – Co B: Lượng cặn không tan trong vôi dùng để kiềm hóa. B = 19,4 x 0,2 = 3,88 g/m3 (CaO = 80%) Mc = 130 + 1 x 46 + 0,25 x 49 + 3,88 = 192,13 g/m3 Thể tích vùng lắng: W =
T: thời gian thu cặn giữa 2 lần xả. T = 3 giờ Q: lưu lượng nước vào. Q = 2396 m3/h Mc: Lượng cặn đưa vào hệ thống. Mc = 192,13 g/m3 m: lượng cặn ra khỏi bể. m = 10 g/m3
: nồng độ cặn đã nén sau 3 giờ.
= 20 000 W =
= 65,5 m3 Chọn chiều cao vùng chứa cặn: H = 2 m Diện tích vùng chứa cặn F =
= 33 m2 Chiều dài vùng chứa cặn: 11 m Chiều rộng vùng chứa cặn: 3 m Thiết kế vùng chứa cặn với chiều rộng 3m, chiều dài 11m, chiều cao 2 m. Chiều cao xây dựng bể: H = Hl + hcặn = 3,5 + 2 = 5,5 m Bảng 3.6 Thông số thiết kế bể lắng Chi tiết  Kích thước  Đơn vị  Chú thích   Thể tích  5490  m3  Gồm 2 bể   Chiều cao  4  m    Chiều dài  91,5  m    Chiều rộng  15  m    Tấm khoan lỗ  45  m2  Gồm 2 tấm, khoan 234 lỗ   Vách ngăn hướng dòng  3m x 90m  m2  Gồm 4 vách ngăn   Máng thu nước  3m x 55m x 0,6m   Gồm 6 máng thu   3.5 BỂ LỌC Q = 115 000 m3/ngđ SSv = 10 mg/l SSr = 2 mg/l Hiệu quả xử lý: 80% Diện tích các bể lọc nhanh của trạm xử lý: F =
T: Thời gian làm việc của trạm bơm. T = 24 giờ Vbt: Tốc độ lọc bình thường. vbt = 6 m/s a: số lần rửa bể trong 1 ngày đêm. a = 2 W: cường độ nước rửa lọc (l/s.m2). W = 15 l/s.m2 t1: thời gian rửa lọc. t1 = 6 phút = 0,1 giờ. t2: thời gian ngừng bể để rửa lọc. t2 = 0,35 giờ F =
= 856 m2 Trong bể lọc, chọn cát thạch anh có kích thước hạt d = 0,7 – 0,8 mm. Hệ số không đồng nhất K = 2
2,2. Chiều dày lớp vật liệu lọc: L = 0,8 m. Số bể lọc cần thiết: N =
= 15,4 Chọn N = 16 bể Kiểm tra lại vận tốc lọc tăng cường khi ngừng 1 bể để rửa lọc: Vtc = Vbt
= 6
= 6,4 m/h Nằm trong khoảng 6
7,5 m/h => đảm bảo không bị cuốn cặn. Diện tích bể lọc: f =
=
= 53,5 m2 Chọn kích thước bể: B x L = 6 m x 9 m Chiều cao toàn phần của bể lọc nhanh: H = h1 + h2 + h3 + h4 + h5 Trong đó: h1: chiều cao lớp sỏi đỡ . h1 = 0,2 m h2: chiều cao lớp vật liệu lọc. h2 = 0,8 m h3: chiều cao lớp nước. h3 = 1,5 m h4: chiều cao phụ. h4 = 0,5 m h5: chiều cao ngăn chứa nước h5 = 1 m H = 0,2 + 0,8 + 1,5 + 0,5 + 1 = 4 m Tính toán máng dẫn nước vào bể lọc Lượng nước nước vào 1 bể lọc: Q1b =
=
= 300 m3/h Bố trí 1 mương phân phối nước vào bể lọc, có kích thước: chiều dài 1,5 m chiều rộng 1 m chiều sâu 1 m Xác định hệ thống phân phối nước rửa lọc Chọn biện pháp rửa lọc: rửa gió, nước kết hợp. Cường độ nước rửa lọc: Wgió = 15 l/s.m2 (quy phạm: 15 – 20 l/s.m2) Lưu lượng nước rửa của 1 bể lọc: Q =
=
= 0,885 m3/s Trong đó: f: diện tích 1 bể lọc (m2) W: Cường độ rửa lọc (l/s.m2) Dẫn nước rửa lọc vào bể theo 2 đường ống, mỗi ống có đường kính d = 600 mm. Chọn chụp lọc khe hở, số lượng 40 chụp lọc/m2 (Quy phạm 35 – 50 chụp lọc/m2), vận tốc qua khe 5 m/s, hệ số lưu lượng của chụp lọc ( = 0,5 Tổn thất áp lực trong hệ thống phân phối sử dụng chụp lọc H =
=
= 5,1 m Tính toán hệ thống dẫn gió rửa lọc Cường độ gió rửa lọc: W = 15 l/s.m2 Lưu lượng gió tính toán: Qgió =
=
= 0,885 m3/s Chọn vận tốc gió trong ống dẫn gió chính : 18 m/s (Quy phạm: 15 – 20 m/s) Tính máng thu nước rửa lọc Bể có chiều rộng 6 m, trong mỗi bể bố trí 2 máng thu nước rửa lọc có đáy hình tam giác. Khoảng cách giữa tâm máng với tường 2,5 m. Khoảng cách giữa các tâm máng: d =
= 2,5 m (quy phạm d
2,2 m). Lượng nước vào mỗi máng thu: qm = W.d.l Trong đó: W: cường độ nước rửa lọc. W = 15 l/s.m2 d: chiều rộng máng. d = 1,5 m l: chiều dài máng. l = 9 m qm = W.d.l = 15 x 1,5 x 9 = 202,5 l/s = 0,202 m3/s Chiều rộng máng thu nước: Bm = K
= 2,1
= 0,6 m Trong đó: K: hệ số, đối với tiết diện máng hình tam giác, K = 2,1 a: tỷ số giữa chiều cao (phần hình chữ nhật) hhcn với nửa chiều rộng máng. a = 1,4 a =
=> hhcn =
=
= 0,4 m Phần máng hình chữ nhật có chiều cao: 0,4 m. Chiều cao đáy tam giác: 0,2 m. Độ dốc đáy về phía máng tập trung nước: 1%. Chiều dày thành máng:
m. Chiều cao an toàn phần máng thu nước: Hm = hCN + hđ +
= 0,6 + 0,4 + 0,1 = 1,1 m Khoảng cách từ bề mặt lớp vật liệu lọc đến mép máng thu nước:
= 0,61 m. Theo quy phạm, khoảng cách giữa đáy dưới cùng của máng dẫn nước rửa phải nằm cao hơn lớp vật liệu lọc tối thiểu là 0,07 m.Chiều cao toàn phần của máng thu nước: Hm = 0,61 m. Máng dốc về phía thu nước 1%, máng dài 0,85 m. Chiều cao máng tập trung: 0,61 + 0,085 = 0,695 m.
= 0,695 + 0,07 = 0,765 m Khoảng cách từ đáy máng thu đến đáy máng tập trung: hm = 1,75
= 0,78 m Tổn thất áp lực khi rửa bể lọc nhanh Tổn thất áp lực trong hệ thống khoan lỗ bằng giàn khoan lỗ: hp =
Trong đó: vo: vận tốc chảy trong ống chính. vo = 1,76 m/s vn: vận tốc nước chảy trong ống nhánh. vn = 1,89 m/s g: gia tốc trọng trường. g = 9,81 m.s2
: hệ số sức cản Hệ số sức cản:
=
=
= 18,96 hp =
= 3,18 m Tổn thất qua lớp sỏi đỡ hs = L + 0,061.Hs.W L: chiều cao lớp cát. L = 0,8 m Hs: chièu cao lớp sỏi. Hs = 0,9 m W: cường độ nước rửa lọc: 15 l/s.m2 = 54 m3/h.m2 hs = 0,8 + 0,061 x 0,9 x 54 = 3,76 m Tổn thất trên đường ống dẫn từ bơm rửa đến bể lọc: Q = 855 l/s. Tra bảng tra thủy lực: D = 900 mm v = 1,33 m/s 1000i = 2,17 Tổn thất theo chiều dài ống: với chiều dài ống: l = 150 m hống = 0,15 x 2,17 = 0,54 m Tổn thất trên đầu ống hút và đầu ống đẩy của bơm rửa, chọn hhđ = 1 m. Tổng tổn thất rửa lọc cần thiết: hrl = hp + hs + hống + hhđ = 3,18 + 3,76 + 0,54 + 1 = 8,48 m Chiều cao hình học từ mép máng thu nước rửa lọc trong bể chứa: Hhh =

: chiều cao từ mép máng thu đến miệng ống tràn của bể chứa.
= 2 .
: Chiều cao từ miệng tràn đến miệng ống thu nước của bơm rửa đặt trong ngăn chứa nước rửa lọc ở bể chứa.
= 4,5 m. Tổng tổn thất cần thiết của bơm rửa: Hb = hrl + hhh = 8,48 + 2 + 4,5 = 14,98
15 m Chọn bơm rửa có Q = 855 l/s, H = 15 m. Trong trạm có 1 máy bơm công tác và 1 máy bơm dự phòng. Đối với bơm gió: Chọn bơm có Qg = 855 l/s. H = h1 + h2 + h3 h1: Tổn thất trong ống dẫn gió đến bể lọc và trong hệ thống phân phối. h1 = 0,5 m h2 =
=
= 2,93
: Trọng lượng riêng của cát H1: Chiều cao lớp cát H2: Chiều cao từ mặt cát đến mép máng h3: Áp lực dự trữ. h3 = 0,5 m H = 0,5 + 2,93 + 0,5 = 3,93 m
4m Vậy chọn bơm gió với Qg = 855 l/s, H = 4m Thời gian công tác của bể giữa 2 lần rửa: T0 =
T: thời gian công tác của bể lọc trong 1 ngày. T = 24 giờ n: số lần rửa lọc trong 1 ngày. n = 2 lần. t1: thời gian rửa. t1 = 0,2 giờ t2: thời gian xả nước lọc đầu. t2 = 0,17 giờ t3: thời gian chết cảu bể. t3 = 0,35 giờ T0 =
= 11,28 giờ Tỷ lệ lượng nước rửa so với lượng nước vào bể lọc: P =
W: cường độ rửa lọc. W = 15 l/s.m2 f: diện tích 1 bể lọc. f = 57 m2 N: số bể lọc. N = 15 bể Q: Công suất trạm xử lý. Q = 4792 m3/h P =
= 17 % Bảng 3.8 Thông số thiết kế bể lọc nhanh Chi tiết  Kích thước  Đơn vị  Chú thích   Thể tích  228  m3  Gồm 16bể   Chiều rộng  6  m    Chiều dài  9,5  m    Chiều cao  4  m    Mương phân phối nước vào bể lọc  1,5m x 1m x 1m   Gồm 16máng   Máng thu nước rửa lọc  9m x 1,5m x 0,5m   Gồm 32 máng   3.6 BỂ LẮNG NƯỚC RỬA LỌC Lưu lượng nước rửa lọc Qr = 0,885 m3/s Thời gian rửa bể lọc: 12 phút, 1 ngày rửa bể 2 lần Thể tích bể lắng nước rửa lọc: Wr = 0,885 x 12 x 60 x 2 = 1274,4 m3
1275 m3 Thiết kế bể hình chữ nhật, chiều cao H = 4 m. Chiều rộng B = 10 m. Chiều dài L = 26,5 m. Bảng 3.9 Thông số thiết kế bể lắng nước rửa lọc Chi tiết  Kích thước  Đơn vị  Chú thích   Thể tích  1282  m3    Chiều rộng  12  m    Chiều dài  26,5  m    Chiều cao  4  m    3.7 BỂ TRỘN THỨ CẤP 3.7.1 Tính toán pH của nước sau khi cho phèn và vôi Độ kiềm KI = Ko -
+
KI: Độ kiềm của nước sau keo tụ Ko; độ kiềm của nước ban đầu e: Trọng lượng đương lượng của Al2(SO4)3. e = 57 P: Hàm lượng phèn dùng để keo tụ M: lượng hóa chất cho vào để kiềm hóa A: đương lượng của vôi KI =
+
= 1,15 mđlg/l Hàm lượng CO2 sau keo tụ [CO2]td = [CO2]o +
- 44
[CO2]td: Nồng đọ CO2 tự do có trong nước [CO2]o: Nồng độ CO2 có trong nước ban đầu. [CO2]o = 0,5 mg/l [CO2]td = 0,5 +
- 44
= 5,5 mđlg/l Dựa vào biểu đồ hình 1.2 : biểu đồ xác định hàm lượng CO2 tự do trong nước,và biểu đồ để xác định pHs (Trịnh Xuân Lai, 2004 : 21) với các thông số: TDS = 200 mg/l CO2 = 5,5 mg/l KI = 1,15 mđlg/l to = 27oC => pHo = 7,25 TDS = 200 mg/l f(P) = 8,77 Ca2+ = 86 mg/l => f(Ca2+) = 1,96 to = 27oC f(to) = 2 Kt = 1,15 mđlg/l f(Kt) = 1,2 pHs = f(to) – f(Ca2+) – f(Kt) + f(P) = 1,85 – 2 – 1,2 + 8,8 = 7,45 Chỉ số bão hòa I = pHo – pHs = 7,25 – 7,4 = - 0,2 => không có hiện tượng xâm thực 3.7.2 Tính toán lượng Clo cho vào bể để khử trùng Theo TCXD 33 – 2006, nồng độ Cl2 trong các công trình 2 – 6 mg/l Chọn nồng độ Cl2 = 3 mg/l = 0,003 kg/m3 Lượng Cl2 sử dụng trong 1 ngày: 0,003 x 115000 = 345 kg/ngđ Lượng Cl2 dự trữ trong 30 ngày: 345 x 30 = 10350 kg = 10,35 tấn. Clo được châm tại đường ống dẫn nước sạch vào bể tiếp xúc. 3.7.3 Bể tiếp xúc Chọn thời gian lưu nước trong bể tiếp xúc là 3 phút W =
=
= 239,6 m3 Thiết kế 2 bể tiếp xúc với chiều cao 2 m, chiều dài = 5 chiều rộng W = B x L x H = B x 4B x 2 = 239,6 m3 B = 4 m L = 20 m H = 3 m Dể bảo đảm nước không tràn ra khỏi bể trong khi có sự cố phải tăng lưu lượng, thiết kế thêm chiều cao an toàn 0,5 m Trong bể tiếp xúc đặt 7 tấm chắn vuông góc với chiều dài 1 thành bể để tạo đường zích zắc.Còn thành đối diện ta đặt 6 tấm. Khoảng cách giữa các tấm là 1300 m. Khoảng cách từ thành đầu nguồn đến tấm chắn dầu tiên là 1600 m, khoảng cách từ thành cuối nguồn đến tấm chắn cuối cùng là 1500 m. Khoảng cách từ thành tường đến bề mặt của tấm chắn 1 m. Bảng 3.10 Thông số thiết kế bể tiếp xúc Chi tiết  Kích thước  Đơn vị  Chú thích   Thể tích  240  m3    Chiều rộng  4  m    Chiều dài  20  m    Chiều cao  3,5  m    Khoảng cách giữa các tấm chắn đặt trong bể  1,3  m  Một thành đặt 6 tấm, một thành đặt 7 tấm.   3.7 BỂ CHỨA Q = 115 000 m3/ngđ = 1,33 l/s K = 1,15 Trạm bơm làm việc theo 2 cấp Cấp 1: 1 bơm hoạt động Cấp 2: 2 bơm hoạt động hện số giảm lưu lượng là 0,92. Thể tích bể chứa Wbể = Wđh + Wcc + Wdự trữ Wđh = 9,54% Qngđ = 9,54%*115000 = 10971 m3 Wcc =
= 2592 m3 Tính cho 3 đám cháy xảy ra đồng thời trong 3 giờ, lưu lượng chữa cháy 80 l/s (TCVN 2622 - 1995) Wdự trữ = 5%Qngđ = 5%*115000 = 5750 m3 Wbể = 10971 + 2592 + 5750 = 19313 m3 Xây dựng bể chứa hình chữ nhật Wbể = dài * rộng * cao Cho chiều cao bể = 5 m Chiều dài = 3/2 chiều rộng Wbể = 3/2 rộng * rộng * 7 = 17693 m3 rộng = 50 m dài = 75 m cao = 5 m Chiều cao xây dựng của bể Hxâydựng = hnước + hbảovệ = 5 + 0,5 = 5,5 m Bể có hình chữ nhật nhưng ta phải thay đổi 1 vài chi tiết ở đáy để phù hợp với công tác bơm. Máy bơm trong trạm đặt thấp hơn MNTN Chiều cao xây dựng của bể Hxâydựng = hnước + hbảovệ = 5 + 0,5 = 5,5 m Bảng 3.11 Chế độ dùn nước theo giờ trong ngày Giờ trong ngày  Chế độ làm việc của TBCI (%Qngđ)  Chế độ làm việc của TBCII (%Qngđ)  Lưu lượng nước tiêu thụ (%Qngđ)  Lượng nước vào bể chứa (%Qngđ)  Lượng nước ra bể chứa (%Qngđ)  Lượng nước còn lại trong bể chứa (%Qngđ)  Lượng nước vào đài (%Qngđ)  Lượng nước ra đài (%Qngđ)  Lượng nước còn lại trong đài (%Qngđ)  Số bơm hoạt động trong TBC II   0 1  4.17  2.6  2.5  1.57     1.69  0.1     1.3    1 2  4.17  2.6  2.5  1.57     3.26  0.1     1.4  1   2 3  4.17  2.6  2.5  1.57     4.83  0.1     1.5  1   3 4  4.17  2.6  2.5  1.57     6.4  0.1     1.6  1   4 5  4.17  2.6  2.5  1.57     7.97  0.1     1.7  1   5 6  4.17  4.7  4.2     0.53  9.54  0.5     1.8  2   6 7  4.17  4.7  4.4     0.53  9.01  0.3     2.3  2   7 8  4.17  4.7  6.4     0.53  8.48     1.7  2.6  2   8 9  4.17  4.7  5.2     0.53  7.95     0.5  0.9  2   9 10  4.17  4.7  4.8     0.53  7.42     0.1  0.4  2   10 11  4.17  4.7  4.6     0.53  6.89  0.1     0.3  2   11 12  4.17  4.7  4.5     0.53  6.36  0.2     0.4  2   12 13  4.17  4.7  4.5     0.53  5.83  0.2     0.6  2   13 14  4.17  4.7  4.9     0.53  5.3     0.2  0.8  2   14 15  4.17  4.7  4.8     0.53  4.77     0.1  0.6  2   15 16  4.17  4.7  4.6     0.53  4.24  0.1     0.5  2   16 17  4.17  4.7  4.7     0.53  3.71  0  0  0.6  2   17 18  4.17  4.7  4.6     0.53  3.18  0.1     0.6  2   18 19  4.17  4.7  4.6     0.53  2.65  0.1     0.7  2   19 20  4.17  4.7  4.7     0.53  2.12  0  0  0.8  2   20 21  4.17  4.7  4.4     0.53  1.59  0.3     0.8  2   21 22  4.17  4.7  5.8     0.53  1.06     1.1  1.1  2   22 23  4.17  4.7  3.2     0.53  0.53  1.5     0  2   23 24  4.09  2.4  2.6  1.69     0     0.2  1.5  1   TC  100  100  100  9.54  9.54  1.69  3.9  3.9       Bể có hình chữ nhật nhưng ta phải thay đổi 1 vài chi tiết ở đáy để phù hợp với công tác bơm. Máy bơm trong trạm đặt thấp hơn MNTN Thiết kế vùng nước chết : Cao 2 m Dài 30 m Rộng 20 m Thể tích vùng nước chết Wnướcchết = 2*30*20 = 1200 m3 Thể tích thực của bể Wbể = 20625 + 1200 = 21825 m3 Bảng 3.12 Thông số thiết kế bể chứa Chi tiết  Kích thước  Đơn vị   Thể tích  22 238  m3   Chiều cao  5  m   Chiều dài  75  m   Chiều rộng  51  m   Tính toán đài nước Thể tích đài nước Wđài = Wđh +
Wđh = 2,6 %Qngđ = 2,6% * 115000 = 2990 m3
=
= 144 m3 Tính có 3 đám cháy xảy ra đồng thời, trong 10 phút, lưu lượng chữa cháy 80 l/s (TCVN 2622-1995) Wđài = 2990 + 144 = 3134 m3 Thiết kế đài hình nấm
Cho H = 1/3D
= 3134 m3 D = 23 m H = 7,5 m Chiều cao đài Hđài = Hnước + Hcặn + Hbvệ + Hbê tông đáy = 7,5 + 0,2 + 0,3 + 0,5 = 8,5 m Xây dựng đài hình nấm với Chiều cao: 8,5 m Đường kính: 23 m Bảng 3.13 Thông số thiết kế đài nước Chi tiết  Kích thước  Đơn vị   Thể tích  3134  m3   Chiều cao  7,5  m   Đường kính  23  m   3.8 KHO CHỨA HÓA CHẤT 3.8.1 Lượng hóa chất dự trữ Lượng phèn dự trữ trong 30 ngày: 5,29 x 30 = 158,7 tấn Lượng vôi dùng trong quá trình kiềm hóa: 2,23 tấn/ngđ Lượng vôi dự trữ dùng cho quá trình ổn định nước 12,65 tấn/ngđ. =>Lượng vôi sử dụng cho nhà máy trong 1 ngày: 2,231 + 12,65 = 14,88 tấn/ngđ Diện tích kho chứa hóa chất F1=
Q  : Công suất trạm xử lý m3/ngđ P  : Lượng hóa chất tính toán Ptk : Độ tinh khiết hóa chất 80% α : Hệ số kể đến thao tác trong kho α = 1,3 G : Khối lượng riêng của hoá chất , thường lấy 1,1 tấn/m3 T : Thời gian lưu trữ hoá chất trong kho 30 ngày h : Chiều cao cho phép lớp hóa chất h = 2m Diện tích mặt bằng kho chứa phèn Al2(SO4)3 F1 =
= 13,5 m2 Diện tích mặt bằng kho chứa CaO F1 =
= 38 m2 Tổng diện tích nhà kho : 13,5 + 38 = 51,5 m Thiết kế nhà kho cao 4 m, rộng 4,5 m, dài 11,5 m. Bảng 3.13 Thông số thiết kế nhà kho Chi tiết  Kích thước  Đơn vị   Diện tích  51,5  m2   Chiều dài  11,5  m   Chiều rộng  4,5  m   Chiều cao  4    Chương 4 TÍNH TOÁN THIẾT KẾ SƠ ĐỒ DÂY CHUYỀN CÔNG NGHỆ THEO PHƯƠNG ÁN 2 4.1 SƠ ĐỒ DÂY CHUYỀN CÔNG NGHỆ PHƯƠNG ÁN 2 aca Nước rửa lọc sau lắng Người sử dụng Hình 4.1 Sơ đồ dây chuyền công nghệ theo phương án 2 Trong sơ đồ dây chuyền công nghệ theo phương án 2, sử dụng bể lắng trong có tầng cặn lơ lửng thay thể cho bể lắng ngang ở phương án 1. Khi sử dụng bể lắng trong có tần cặn lơ lửng, tuy vận hành phức tạp, đòi hỏi nhân công có kĩ thuật cao, nhưng không phải sử dụng bể phản ứng nên tiết kiệm được diện tích. 4.2 TÍNH TOÁN THIẾT KẾ NGĂN TÁCH KHÍ Q = 115 000 m3/ngđ = 1,33 m3/s Chọn thời gian lưu nước trong ngăn tách khí: t = 1,5 phút = 90 giây. Quy phạm t > 1 phút. Thể tích ngăn tách khí: W = Q.t = 1,33 . 90 = 119,7 m3 Cấu tạo gồm 20 ngăn tách khí, mỗi ngăn có chiều dài 7,5 m, chiều rộng 0,8 m. Vận tốc nước đi xuống: V =
= 0,011 m/s < 0,05 (đảm bảo) Chiều cao ngăn tách khí H =
=
= 1 m Chọn chiều cao bảo vệ trong ngăn tách khí hbv = 0,1 m Chiều cao xây dựng của bể: Hb = 1,1 m Bảng 4.1 Thông số thiết kế ngăn tách khí Chi tiết  Kích thước  Đơn vị  Số lượng   Thể tích  6,6  m3  20   Chiều dài  7,5  m    Chiều rộng  0,8  m    Chiều cao  1,1  m    4.3 TÍNH TOÁN THIẾT KẾ BỂ LẮNG TRONG CÓ TẦN CẶN LƠ LỬNG 4.3.1 Kích thước bể lắng Thông số ban đầu Q = 115 000 m3/ngđ = 4792 m3/h SSra = 130 mg/l = 130 g/m3 SSvào = 10 mg/l = 10 g/m3 Độ màu 49 Pt-Co Nước được keo tụ với phèn nhôm kĩ thuật 80%, a = 46 mg/l Lượng vôi cho vào để kiềm hóa tính theo CaO = 19,4 mg/l Hàm lượng cặn cho vào bể lắng: Mc = Mo + K.A + 0,25.M + B Mo: Lượng cặn lớn nhất trong nước nguồn. Mo = 130 mg/l = 130 g/m3 K: Hệ số chuyển đổi từ phèn sang cặn. K = 1 A: Lượng phèn cho vào nước. A = 46 g/m3 M: Độ màu trong nước. M = 49 Pt – Co B: Lượng cặn không tan trong vôi dùng để kiềm hóa. B = 19,4 x 0,2 = 3,88 g/m3 (CaO = 80%) Hàm lượng cặn cho vào bể lắng: Mc = 130 + 1 x 46 + 0,25 x 49 + 3,88 = 192 g/m3 Lưu lượng nước đi qua bể lắng: Qt = Qo(1 +
) Qo: Lưu lượng nước ra khỏi bể lắng. Q = 4792 m3/h M: lượng cặn trong nước được bể lắng giữ lại: 192 – 10 = 182 mg/l
:Nồng độ cặn đã nén sau 6 giờ: 24000 mg/l Qt = 4792(1 +
) = 4828 m3/h Hệ số phân phối nước giữa gian lắng và ngăn nén cặn Kp Kp = 1 -
Với: v* =
M: hàm lượng cặn trong nước được bể lắng giữ lại = 182 mg/l V0: Vận tốc chuẩn khi thí nghiệm. Tra bảng: vo = 0,8 m/h Vt: vận tốc thực trong bể. Tra bảng: vt = 2,85 m/h C0: nồng độ chuẩn. C0 = 1000 mg/s = 277,7 g/h Kp = 1 -
= 0,81 Lượng nước dùng để cả cặn ra khỏi ngăn nén cặn Pc =
.100(%) =
100 = 0,6 % Hàm lượng cặn cho vào bể lắng. Mc = 192 g/m3 C: hàm lượng cặn ra khỏi bể lắng. C = 10 mg/l
:Nồng độ cặn đã nén sau 6 giờ: 24000 mg/l Lượng nước xả cặn: Qxc = Q.Pc = 4792 . 0,6% = 28,8 m3/h Diện tích bể lắng trong kể cả ngăn chứa cặn: F = F1 + F2 =
+
Qt: Lưu lượng nước tính toán. Qt = 4828 m3/h F1: Diện tích ngăn lắng (m2) F2: Diện tích ngăn chứa cặn (m2) Vt: Vận tốc thực của nước trong bể lắng. vt = 2,85 m/h
: Hệ số tính theo khả năng cuốn theo 1 số nước từ vùng lắng vào ngăn nén cặn.
= 1,15. (Quy phạm: 1,15 – 1,2) F =
+
= 1732 + 322 = 1694 m2 Chọn số bể lắng trong : 20 bể Lưu lượng tính toán mỗi bể: Q1b =
= 241,4 m3/h Cấu tạo bể: gồm 2 ngăn lắng 2 bên, ngăn chứa cặn ở giữa Diện tích 1 ngăn lắng của 1 bể:
=
= 43,3 m2 Diện tích ngăn chứa cặn của 1 bể:
=
= 16,1 m2 Kích thước ngăn lắng: Chiều dài L = 8,7 m Chiều rộng ngăn lắng là B = 5 m Chiều dài ngăn nén cặn Lc = 8,7 m Chiều rộng ngăn nén cặn Bc = 1,85 m Chiều cao bể lắng
bL : chiều rộng ngăn lắng 5 m bm : chiều rộng máng thu 1 m (/2 : góc trung tâm tạo bởi đường giao tuyến vạch từ tâm ống phân phối nước đến các điểm trên cùng của mép máng thu, chọn (/2 = 15o. HL =
= 5,6 m Chiều cao phần đáy hình chóp có góc tâm 600
b1: Bề rộng ngăn nén cặn. b1 = 1,85 m a: chiều rộng ngăn chứa cặn ở đáy bể. a = 0.4 m.
= 1,3 m Chiều cao lớp nước bảo vệ trên của sổ thu cặn: Hbv = 1,5 m. Quy phạm 1 – 1,5 m Vậy chiều cao của lớp cặn lơ lửng trong phần hình trụ của bể lắng: Hcll = HL – Hch – Hbv = 5,6 – 1,3 – 1,5 = 2,8 m Chiều cao lớp cặn lơ lửng tính từ mép dưới cửa sổ thu cặn đến mặt cắt giới hạn bởi hai thành nghiêng của bể mà ở đó tốc độ nước đi lên v =2m/ s là : h1= hcll + hch/2 = 2,8 +1,3/2 = 3,45 m 4.3.2 Hệ thống thu nước Thu nước trong ở ngăn nén cặn bằng 2 ống khoan lỗ đặt thấp hơn mực nước trong bể: 0,3 m. Lưu lượng nước thu vào mỗi ống: q0 =
=
= 24,6 m3/h = 6,8 l/s Tra bảng tra thủy lực ta có: D = 125 mm; v = 0,51 m/s; 1000i = 4,57 Chọn vận tốc nước qua lố: 1,5 m/s. Quy phạm (1,5 – 2 m/s)
= 4,6.10-3 m2 = 46 cm2 Chọn đường kính lỗ 20 mm. (Quy phạm 20 – 25 mm). => diện tích 1 lỗ: 3,14 cm2 Tổng số lỗ trên 1 ống phân phối: N =
= 15 lỗ Tỉ số giữa tổng diện tích lỗ với tiết diện ngang của ống:
=
=
= 0,38. Đảm bảo. (Quy phạm: 0,3 – 0,4) Khoảng cách giữa tâm các lỗ ở mỗi hàng: e =
=
= 0,58 m 4.3.3 Tính toán máng thu nước Thu nước ở ngăn lắng thực hiện bằng máng có lỗ chảy ngập đặt ở bên sườn ngăn lắng. Lưu lượng nước cho 1 máng:
=
= 48,5 m3/h = 0,00485 m3/h Chiều rộng máng: bm =
=
= 0,106 m
11 cm Tâm lỗ cách bề mặt trên bể 100 mm Chiều sâu đầu máng: Hđm = 10 + 1,5
= 10 + 1,5
= 18,3 m Chiều sâu cuối máng: Hcm = 10 + 2,5
= 10 + 2,5
= 23,8 m Diện tích các lỗ trên thành máng
= 0,0075 m2 = 75 cm2 Chọn đường kính lỗ: dl = 23 mm (Quy phạm: 20 – 25mm) Diện tích 1 lỗ: fl = 4,2 cm2 Số lỗ: N =
=
= 18 lỗ