Đang tải... (xem toàn văn)
Luận văn về thiết kế hệ thống cấp nước cho thị trấn 50000 dân
THIẾT KẾ HỆ THỐNG CẤP NƯỚC CHO THỊ TRẤN 50.000 DÂN I. LÝ DO VÀ NHIỆM VỤ THIẾT KẾ 1. LÝ DO THIẾT KẾ Song song với việc học lý thuyết ở trên lớp sinh viên phải thực hiện đồ án mơn học, nhằm hồn thành và nắm vững mơn học “xử lý nước cấp”. 2. NHIỆM VỤ THIẾT KẾ Thiết kế nhà máy cấp nước cho Thị trấn với số dân 50.000 người, Thị trấn khơng có nhà máy xí nghiệp, có vài hộ gia đình làm tiểu thủ cơng nghiệp. Phần: Thuyết minh Tính tốn cơng suất trạm xử lý (m 3 /ngđ) Tính tốn các cơng trình đơn vị Phần: Bản vẽ Trắc dọc theo nước Bố trí mặt bằng trạm Bản vẽ chi tiết (một cơng trình đơn vị tự chọn) GVHD : GS.TS Lâm Minh Triết - 1 - SVTH: THIẾT KẾ HỆ THỐNG CẤP NƯỚC CHO THỊ TRẤN 50.000 DÂN II. CÁC SỐ LIỆU THIẾT KẾ 1. Dân số của thò trấn: N = 50.000 dân 2. Các chỉ tiêu về chất lượng nước sông: STT Chỉ tiêu Nước mặt TCVN- 5501 01 PH 6,7 6 – 8.5 02 Độ đục (N.T.U) 40 < 5 03 Độ màu (Pt – Co) 70 < 10 04 Độ kiềm (mgđl/l) 2 < 10 05 Độ mặn mg/l (Cl - ) 200 < 250 06 Sắt (mg/l) 0.4 < 0.3 07 Nitrit mg/l (N–NO 2 ) 0,002 0 08 Nitrat mg/l (N – NO 3 ) 0,2 < 5 09 Amonia mg/l (N –NH 3 ) 0,1 < 3 10 Mangan (mg/l) 0.2 < 0.1 11 Ca 2+ (mg/l) 20 12 HCO 3 2- (mg/l) 1,5 13 Vi Sinh(Coliform/100mg) 4000 0 14 Độ oxy hoá (mg/l) 5,3 15 Hàm lượng cặn (mg/l) 500 GVHD : GS.TS Lâm Minh Triết - 2 - SVTH: THIẾT KẾ HỆ THỐNG CẤP NƯỚC CHO THỊ TRẤN 50.000 DÂN III. XÁC ĐỊNH LƯNG NƯỚC TIÊU THỤ: - N= 50.000 dân - q tc = 120 l/ng.ngđ ( tra bảng 3.1/14 – TCXD 33-2006) 1. Lượng nước dùng cho sinh hoạt: 78003,1 1000 000.50120 1000 . =× × == dngsh K qN Q m 3 /ngđ Trong đó: - q tc : lượng nước 1 người tiêu thụ trong 1 ngày đêm (l/ng.ngđ) - N: số dân tính toán - K: hệ số không điều hoà, K=1,3 2. Lưu lượng nước phục vụ công cộng ( tưới cây xanh, rửa đường, cứu hỏa … ) : Theo bảng 3.1 – TCXD 33 - 2006 cho đô thò loại II, III 7807800%10%10 1 =×== sh QQ m 3 /ngđ 3. Lưu lượng nước cho công nghiệp dòch vụ: 7807800%10%10 2 === sh QQ m 3 /ng.đ 4. Lưu lượng nước cho khu công nghiệp: 23407800%30%30 3 === sh QQ m 3 /ng.đ 5. Lượng nước thất thoát: 925.2700.11%25)%(25 3214 ==+++= QQQQQ sh m 3 /ngđ 6. Lượng nước cho yêu cầu riêng của nhà máy xử lý nước: 170.1625.14%8)%(8 43215 ==++++= QQQQQQ sh m 3 /ngđ 7. Vậy công suất công trình thu: Q = (Q Sh + Q 1 + Q 2 + Q 3 +Q 4 +Q 5 ) = 7.800+ 780 + 780 + 2.340+ 2.925 + 1.170 = 15.795 m 3 /ngđ ⇒ Q = 16.000 m 3 /ngđ = 666,67 m 3 /h = 0,19 m 3 /s GVHD : GS.TS Lâm Minh Triết - 3 - SVTH: THIẾT KẾ HỆ THỐNG CẤP NƯỚC CHO THỊ TRẤN 50.000 DÂN IV. TÍNH TOÁN CÔNG NGHỆ CHO XỬ LÝ NƯỚC CẤP: NỘI DUNG TÍNH TOÁN BAO GỒM: 1. ĐỀ SUẤT CÔNG NGHỆ CỦA TRẠM XỬ LÍ 2. TÍNH TOÁN CÁC CÔNG TRÌNH ĐƠN VỊ 3. TÍNH TOÁN CHI PHÍ XỬ LÍ Tram bom cap 1, be chua co cham clo sơ bộ, trộn thủy lực vách, phèn nhôm, vôi sữa, bể phản ứng, lắng ngang, tháo cặn, lọc 2 lớp , châm clo, châm flo chổ bể chứa nươc sạch 1. ĐỀ SUẤT CÔNG NGHỆ CỦA TRẠM XỬ LÍ Theo chất lượng nước nguồn thì phương án xử lý được đề ra là : Phương án 1: Phương án 2 GVHD : GS.TS Lâm Minh Triết - 4 - SVTH: Bể phản ứng có lớp cặn lơ lửng Bể trộn cơ khí Bể lọc nhanh Bể lắng ngang Bể chứa Công trình thu Clo Phèn Bể lắng trong có lớp cặn lơ lửng Bể trộn cơ khí Bể lọc nhanhBể chứa Công trình thu Clo Phèn THIẾT KẾ HỆ THỐNG CẤP NƯỚC CHO THỊ TRẤN 50.000 DÂN • THUYẾT MINH CÔNG NGHỆ Phương án 1: - Nước từ sông sẽ được bơm lên trạm bơm cấp 1, tại miệng thu nước lắp đặt song chắn rác để cản lại những vật rắn trôi nổi trong nước. Sau đó nước được bơm đến bể trộn cơ khí. - Tại bể trộn nước sẽ được tiếp xúc với hóa chất phèn để tạo kết tủa. Nhờ có bể trộn mà hóa chất được phân phối nhanh và đều vào trong nước, nhằm đạt hiệu quả xử lý cao nhất. - Sau khi nước tạo bông cặn lắng ở bể trộn sẽ được dẫn đến bể phản ứng. Tại đây - Sau đó các bông cặn đó sẽ được lắng ở bể lắng ngang. Tiếp theo nước sẽ chảy vào mương phân phối và được đưa vào bể lọc nhanh - Những hạt cặn còn sót lại sau quá trình lắng sẽ được giữ lại trong vật liệu lọc, còn nước sau lọc thì sẽ tiếp tục qua các công trình xử lý tiếp theo. - Nước sau khi được làm sạch các cặn lắng thì cần phải được khử trùng để tiêu diệt vi khuẩn và vi trùng trước khi đưa vào sử dụng - Nước sau khi khử trùng sẽ được đưa đến bể chứa. Sau một thời gian nước sẽ được bơm ra mạng lưới để đáp ứng cho nhu cầu của người dân. Phương án 2 Cũng giống như phương án 1 nhưng ở phương án 2 không dùng bể lắng ngang mà thay vào là dùng bể lắng trong có lớp cặn lơ lửng. Ở bể này các hạt cặn sẽ tự kết hợp tạo thành bông cặn lớn hơn và lắng xuống đáy bể. Vì thế sơ đồ xử lý này không sử dụng bể phản ứùng. GVHD : GS.TS Lâm Minh Triết - 5 - SVTH: THIẾT KẾ HỆ THỐNG CẤP NƯỚC CHO THỊ TRẤN 50.000 DÂN • LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN TÍNH TOÁN: Phương án 1: Ưu điểm : - Bể lắng ngang hoạt động ổn đònh, có thể hoạt động tốt ngay cả khi chất lượng nước đầu vào thay đổi. - Bể được hợp khối nên cụm xử lý được thu gọn thuận lợi trong vận hành. Nhược điểm : - Khối lượng công trình lớn, chiếm diện tích lớn. Phương án 2: Ưu điểm: - Khối lượng công trình nhỏ hơn, tiết kiệm diện tích đất xây dựng. - Bể lắng trong có lớp cặn lơ lửng đạt hiệu quả xử lý rất tốt. Nhược điểm: - Bể lắng trong có lớp cặn lơ lửng rất nhạy cảm với sự dao động về lưu lượng và nhiệt độ của nguồn nước : thay đổi lưu lựơng không được quá 15% và nhiệt độ không quá 1 o C trong vòng 1h. Nếu lưu lượng thay đổi thất thường có thể gây xáo trộn cặn gây hiệu quả xử lý rất thấp. - Quản lý vận hành phức tạp : tầng cặn lơ lửng đòi hỏi phải ở một chiều cao nhất đònh, theo dõi thường xuyên chất lượng nước đầu ra sau bể lắng để thu cặn hợp lý. ⇒ Chọn Phương án 1 để tính toán. GVHD : GS.TS Lâm Minh Triết - 6 - SVTH: THIẾT KẾ HỆ THỐNG CẤP NƯỚC CHO THỊ TRẤN 50.000 DÂN 2. TÍNH TOÁN CÁC CÔNG TRÌNH ĐƠN VỊ 2.1 CÔNG TRÌNH THU: Chọn loại công trình thu nước và trạm bơm bố trí kết hợp trong một nhà Tính toán công trình thu gồm nội dung sau: • Song chắn rác • Lưới chắn rác • Ngăn hút - Ngăn thu 2.1.1 SONG CHẮN RÁC Song chắn rác đặt ở cửa thu nước của công trình. Tính toán song chắn rác dựa trên các thông số sau: - Lưu lượng công trình, Q = 0,19 m 3 /s - Đường kính thanh thép, chọn d= 8mm - Khoảng cách giữa các thanh thép, a=(40 ÷ 50)mm, chọn a=40 mm. - Vận tốc nước chảy qua song chắn, theo TCVN-33-85, v=(0,4 ÷ 0,8)m/s, chọn v=0,5 m/s - Số cửa thu nước, chọn n=2 Khi đó, tính được: - Hệ số co hẹp do các thanh thép: 2,1 40 840 1 = + = + = a da K - Hệ số co hẹp do rác bám vào song: thường lấy K 2 = 1,25 - Hệ số kể đến hình dạng của thanh thép: K 3 =1,25 Do đó, tiết diện của song chắn rác là: 2 321 35,0 25,0 25,125,12,119,0 mKKK nv Q = × ××× = × = ω GVHD : GS.TS Lâm Minh Triết - 7 - SVTH: THIẾT KẾ HỆ THỐNG CẤP NƯỚC CHO THỊ TRẤN 50.000 DÂN Chọn kích thước song chắn rác là: B s x H s = 0,35 m x 1 m 2.1.2 LƯỚI CHẮN RÁC • Lưới chắn rác là một tấm lưới đan bằng dây thép có đường kính 1,5 mm, lưới chắn được đặt cuối đường ống, giữa ngăn thu và ngăn hút. Chọn loại lưới phẳng để tính toán Tính toán lưới chắn rác với các thông số sau: - Q: Lưu lượng công trình, Q=0,19 m 3 /s - n: số lượng cửa đặt lưới, n=2 - v: vận tốc nước chảy qua lưới, v = (0,2 ÷ 0,4)m/s, chọn v=0,3m/s - d: đường kính dây đan lưới, d=(1 ÷ 1,5)mm, chọn d=1,5 mm - Kích thước mắt lưới, a=4 mm Khi đó: - Hệ số co hẹp : ( ) ( ) 89,1 4 5,14 2 22 2 1 = + = + = a da K - Hệ số co hẹp do rác bám vào lưới: K 2 = 1,5 - Hệ số kể đến hình dạng: K 3 =(1,15 ÷ 1,5), chọn K 3 =1,3 ⇒ Diện tích lưới chắn là: ω GVHD : GS.TS Lâm Minh Triết - 8 - SVTH: THIẾT KẾ HỆ THỐNG CẤP NƯỚC CHO THỊ TRẤN 50.000 DÂN 14,1 23,0 3,15,189,119,0 321 = × ××× = × = KKK nv Q ω Chọn kích thước mắt lưới là: B l x H l = 0,8 m x 1,4 m 2.1.3 NGĂN THU –NGĂN HÚT o Kích thước mặt bằng ngăn thu: - Chiều dài : A 1 = (1,6 ÷ 3 )m, chọn A 1 = 2,5 m - Chiều rộng : B 1 = B l +2e = 1 + 2x0,5 = 2,0 m với e = (0,4 ÷ 0,6) , chọn e = 0,5 m o Kích thước mặt bằng ngăn hút: - Đường kính ống hút: m v Q D h 45,0 2,1 19,044 = × × = × × = ππ Chọn vận tốc nước chảy trong ống là : v=1,2m/s Vậy chọn ống hút làm bằng gang có đường kính D h = 450 mm - Đường kính phiễu hút: D f = (1,3 ÷ 1,5)D h = 1,4 450 × = 630 mm - Chiều rộng: để tiện thi công ta chọn B 2 = B 1 = 2 m - Chiều dài: A 2 = (1,5 ÷ 3)m , chọn A 2 =3m Trong ngăn hút ta đặt các bơm trục ly tâm ngang để hút nước đưa vào trạm xử lý, Sử dụng 2 bơm chìm ( 1 hoạt động, 1 dự phòng ) có lưu lượng 670 m 3 /h. 2.2 TÍNH TOÁN LIỀU LƯNG HÓA CHẤT 2.2.1 THIẾT BỊ ĐỊNH LƯNG LIỀU LƯNG PHÈN Tính toán dựa trên các thông số sau: - Q = 16.000 m 3 /ngày - Hàm lượng cặn là: 500 mg/l - Độ màu: 70 Pt – Co GVHD : GS.TS Lâm Minh Triết - 9 - SVTH: THIẾT KẾ HỆ THỐNG CẤP NƯỚC CHO THỊ TRẤN 50.000 DÂN - Độ đục: 40 N.T.U • Căn cứ vào hàm lượng cặn của nguồn nước mặt là: 500mg/l, chọn liều lượng phèn nhôm không chứa nước dùng để xử lý nước đục theo bảng 6.3 Liều lượng phèn để xử lí nước trang 47 “TCXD 33-2006” là: 50 mg/l • Căn cứ vào độ màu của nguồn nước là 70 Pt-Co , nên liều lượng phèn nhôm được xác dònh là: lmgP Al /47,33704 == So sánh liều lượng phèn cần dùng để khử độ đục và liều lượng phèn cần để khử độ màu thì ta chọn liều lượng phèn tính toán là: P Al = 50 mg/l • Dung tích bể hoà trộn: 3 33,3 110000.10 501067,666 000.10 m b PnQ W h Al h = ×× ×× = ×× ×× = γ Trong đó: - Q : lưu lượng nước xử lý, Q = 666,67 m 3 /h - n : thời gian giữa hai lần hoà tan phèn, với công suất (10000 ÷50000) m 3 /ngày , n =(8 ÷ 12)h, chọn n = 10h - P p : liều lượng phèn dự tính cho vào nước , P p = 50 mg/l - b h : nồng độ dung dòch phèn trong thùng hoà trộn (10÷17 %), lấy b h =10% - γ : khối lượng riêng của dung dòch, γ =1 tấn/m 3 Chọn 1 bể hoà trộn, kích thước bể là: 2m x 1,5m x 1,1 m = 3,3 m 3 • Dung tích bể tiêu thụ: 3 66,6 5 1033,3 m b bW W t hh t = × == Trong đó: - b t = (4 ÷ 10)% , chọn b t = 5% - b t : nồng độ dung dòch phèn trong thùng tiêu thụ Chọn 1 bể tiêu thụ, kích thước mỗi bể là: 2,0m x 1,96m x 1,7m = 6,664 m 3 • Chọn chiều cao an toàn ở bể hoà trộn và bể tiêu thụ là:(0,3 ÷ 0,5)m GVHD : GS.TS Lâm Minh Triết - 10 - SVTH: [...]... - hn = 2m : chiều cao lớp nước trên lớp vật liệu lọc - hp =0,5m, chiều cao phu ï(hp ≥ 0,3m) Vậy H = 0,7 + 1,4 + 2 + 0,5 = 4,6 m GVHD : GS.TS Lâm Minh Triết - 26 - SVTH: THIẾT KẾ HỆ THỐNG CẤP NƯỚC CHO THỊ TRẤN 50.000 DÂN 2.6.2 XÁC ĐỊNH HỆ PHÂN PHỐI NƯỚC RỬA LỌC o Biện pháp rửa bể: bằng gió nước kết hợp o Cường độ nước rửa lọc, chọn W=14 l/sm2, theo qui pham (14 ÷ 16)l/sm2 cho ở bảng 4.5/128 ứng với... lưu lượng nước chảy vào máng tập trung, qM =0,28 (m3/s) - A = 0,75 : chiều rộng máng tập trung ( thường A ≥ 0,6m ) - G : gia tốc trọng trường, g= 9,81 m/s2 GVHD : GS.TS Lâm Minh Triết - 31 - SVTH: THIẾT KẾ HỆ THỐNG CẤP NƯỚC CHO THỊ TRẤN 50.000 DÂN B 1 5 1 Ống dẫn nước vào bể lọc 2 Ống dẫn nước sau lọc 3 Ống dẫn nước vào rửa lọc 4 Ống dẫn khí 5 Ống dẫn nước rửa lọc ra bể 6 Khe phân phối gió, nước 7 Lỗ... : GS.TS Lâm Minh Triết - 14 - SVTH: THIẾT KẾ HỆ THỐNG CẤP NƯỚC CHO THỊ TRẤN 50.000 DÂN L = 0,25 D = 0,25 x 0,7 = 0,175 (m) - Chiều rộng cánh khuấy: B = 0,2.D = 0,2 x 0,7 = 0,14 (m) 2.3.3 TÍNH TOÁN ĐƯỜNG ỐNG DẪN NƯỚC VÀO VÀ RA: - Đường kính ống dẫn nước vào bể d = 500 mm - Vận tốc nước chảy trong ống: v= 4.Q 4 × 0,19 = = 0,47 ( m/s ) 2 2πd 2π × 0,5 2 - Vận tốc nước dâng từ đáy lên: vd = Q 0,19 = = S... ống gió chính (m) 2.6.4 TÍNH TOÁN MÁNG PHÂN PHỐI NƯỚC LỌC VÀ THU NƯỚC RỬA LỌC Bể lọc có chiều dài 5m, nên bố trí mỗi bể 3 máng thu nước rửa lọc có đáy hình tam giác GVHD : GS.TS Lâm Minh Triết - 29 - SVTH: THIẾT KẾ HỆ THỐNG CẤP NƯỚC CHO THỊ TRẤN 50.000 DÂN Khoảng cách giữa các máng sẽ là: d = 5/3 = 1,67m ( theo qui phạm không được lớn hơn 2,2m) • Lượng nước rửa thu vào mỗi máng: q m = W × d × l = 14... tra bảng được v = 2,2 mm/s N: số bể phản ứng lấy bằng số bể lắng ngang, N = 2 TC nước nguồn GVHD : GS.TS Lâm Minh Triết Hàm lượng cặn (mg/l) - 15 - SVTH: v(mm/s) THIẾT KẾ HỆ THỐNG CẤP NƯỚC CHO THỊ TRẤN 50.000 DÂN - Nước nguồn có độ đục thấp < 20 0,9 20 - 50 1,2 50 - 250 1,6 250 – 2500 2,2 - Nước có độ đục trung bình - Nước có độ đục lớn - Chọn chiều rộng của bể phản ứng bằng chiều rộng của bể lắng... tác GVHD : GS.TS Lâm Minh Triết - 20 - SVTH: THIẾT KẾ HỆ THỐNG CẤP NƯỚC CHO THỊ TRẤN 50.000 DÂN của vách ngăn phân phối vào bể, đặt cách đầu bể 1,5 m (theo qui phạm là 1 ÷ 2m) là: Fn = b × ( H 0 − 0,3) = 2,8 x ( 3 – 0,3 ) = 7,56 m2 • Lưu lượng nước tính toán qua mỗi ngăn của bể là: q = 666,67 = 167 m3 / h = 0,0463m3 / s 2×2 2.5.2 TÍNH TOÁN MÁNG THU NƯỚC: Nước từ bể phản ứng có lớp cặn lơ lửng chuyển... phối nước Chiều cao tường ngăn: htn = 0,5 × 5,9 = 2,95 (m) - Khoảng cách từ tường ngăn đến tường tràn: e= 0,8 m - Vận tốc nước chảy qua khe: vk = 2Q 0,19 = = 0,021 (m/s) 2 N B.e 2 ×5,6 × 0,8 (theo quy phạm là < 0,03 m/s) HÌNH : BỂ PHẢN ỨNG CÓ LỚP CẶN LƠ LỬNG GVHD : GS.TS Lâm Minh Triết - 19 - SVTH: THIẾT KẾ HỆ THỐNG CẤP NƯỚC CHO THỊ TRẤN 50.000 DÂN 2.5 BỂ LẮNG NGANG • Bể lắng dùng để loại trừ ra khỏi nước. .. trường, g =9,81m/s2 - ξ : hệ số sức cản ,xác đònh theo công thức sau: ξ= 2,2 2,2 +1 = + 1 = 18,96 2 kW 0,35 2 Với: kW=0,35 là tỉ số giữa tổng diện tích các lỗ trên hệ thống phân phối và diện tích mặt cắt ngang của ống chính • Tổn thất áp lực trong lớp sỏi đỡ: hd = 0,22 LS W = 0,22 × 0,7 ×14 = 2,16 GVHD : GS.TS Lâm Minh Triết - 32 - m SVTH: THIẾT KẾ HỆ THỐNG CẤP NƯỚC CHO THỊ TRẤN 50.000 DÂN Trong đó: - Ls:... - SVTH: THIẾT KẾ HỆ THỐNG CẤP NƯỚC CHO THỊ TRẤN 50.000 DÂN ⇒ h0 = i x l = 4,17% x 100 = 4,17 m hCB: tổn thất áp lực cục bộ ở các bộ phận nối ống và van khoá hcb = ∑ξ v2 2g Giả sử trên đường ống rửa lọc có các thiết bò phụ tùng sau: 2 cút 90 0, 1 van khoá, 2 ống ngắn có hệ số sức kháng ξ như sau - Cút 900 : 0,98 - Van khoá: 0,26 - ng ngắn: 1 ⇒ ∑ ξ = 2 × 0,98 + 0,26 + 2.1 = 4,22 - v: vận tốc nước chảy... 0,03 = 0,036m = 36mm 3,14 ×15 × 2 • Đường kính ống nhánh vào thùng hoà trộn - Thiết kế 3 nhánh 0,03 3 Q nh = 2 × 3 = 0,005m / s = 5l / s - Suy ra: Dnh = 4 × 0,005 = 0,02m ≈ 20mm 3,14 ×15 Tính số lỗ khoan trên giàn ống gió ở bể hoà trộn: GVHD : GS.TS Lâm Minh Triết - 11 - SVTH: THIẾT KẾ HỆ THỐNG CẤP NƯỚC CHO THỊ TRẤN 50.000 DÂN Theo qui phạm ( 6.22 – 52 TCXD 33-2006 ) : - dl = 3 ÷ 4mm - vl = 20 ÷ 30m/s