Đồ án xử lý nước cấp Thiết kế hệ thống xử lý nước cấp cho khu dân cư 12.360 dân xã La Ngà – Đồng Nai từ nguồn nước mặt BỘ TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƯỜNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC TÀI NGUN VÀ MƠI TRƯỜNG TPHCM Khoa Mơi Trường Bộ môn Kỹ thuật Môi trường NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN ĐỒ ÁN MÔN HỌC: KỸ THUẬT XỬ LÝ NƯỚC CẤP Họ tên sinh viên: Chu Thị Ngọc Anh Lớp : 04 - ĐHKTMT Ngành : Kỹ Thuật Môi Trường Ngày giao đồ án: 22/08/2018 Ngày nộp đồ án: 15/12/2018 Đầu đề đồ án: Thiết kế hệ thống xử lý nước cấp cho khu dân cư 12.360 dân xã La Ngà – Đồng Nai từ nguồn nước mặt Yêu cầu số liệu ban đầu: - Số liệu chất lượng nước nguồn bảng I - Tiêu chuẩn nước sau xử lý đạt Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia QCVN 01:2009/BYT chất lượng nước ăn uống Nội dung phần thuyết minh tính tốn: Lập thuyết minh tính tốn bao gồm: • Tính cơng suất cho hệ thống cấp nước có tính đến gia tăng dân số đến năm 2028 • Đề xuất 02 phương án công nghệ xử lý nước cấp cho khu dân cư trên, từ phân tích lựa chọn cơng nghệ thích hợp • Tính tốn tồn cơng trình đơn vị sơ đồ cơng nghệ • Tính tốn lựa chọn thiết bị (bơm nước, thiết bị khuấy trộn,…) cho cơng trình đơn vị tính tốn Các vẽ kỹ thuật: - Vẽ vẽ mặt công nghệ phương án chọn: 01 vẽ khổ A2 - Vẽ vẽ bố trí mặt cho tồn trạm xử lý: 01 vẽ khổ A2 GVHD: Th.s Vũ Phượng Thư SVTT: Chu Thị Ngọc Anh i Đồ án xử lý nước cấp Thiết kế hệ thống xử lý nước cấp cho khu dân cư 12.360 dân xã La Ngà – Đồng Nai từ nguồn nước mặt - Vẽ chi tiết 03 cơng trình đơn vị hồn chỉnh: 03 vẽ khổ A2 Bảng I Chất lượng nước nguồn tiêu chuẩn nước đầu CHỈ TIÊU STT ĐƠN VỊ NƯỚC NGUỒN QCVN 01:2009/BYT - 7,2 6,5 – 8,5 pH Chất rắn lơ lửng (SS) (mg/l) 103,5 - Độ đục (NTU) 30 Độ màu (TCU) 45 15 Amoni (mg/l) 3 Sắt tổng (mg/l) 0,2 0,3 Mangan tổng (mg/l) 0,1 0,3 Độ cứng tính theo CaCO3 (mg/l) 50 300 Coliform tổng số (Vi khuẩn/100ml) 800 TP HCM, ngày 28 tháng 11 năm 2018 GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN VŨ PHƯỢNG THƯ GVHD: Th.s Vũ Phượng Thư SVTT: Chu Thị Ngọc Anh ii Đồ án xử lý nước cấp Thiết kế hệ thống xử lý nước cấp cho khu dân cư 12.360 dân xã La Ngà – Đồng Nai từ nguồn nước mặt LỜI CÁM ƠN Xin chân thành cám ơn đến quý Thầy cô Khoa Môi tận tình giảng dạy truyền đạt kiến thức chuyên ngành cho em suốt thời gian học tập trường Đại học Tài Nguyên Môi Trường TP HCM Xin đặc biệt gửi lời cảm ơn đến cô Vũ Phượng Thư tận tình dạy kinh nghiệm quý báu q trình hướng dẫn để em hồn thành đồ án Thơng qua đồ án em đúc kết lại kiến thức mà em học năm học tập trường từ rút thiếu sót để kịp thời bổ sung củng cố lại kiến thức Mặc dù cố gắng nhiều hạn chế mặt kiến thức thời gian thực đồ án kinh nghiệm nên tránh sai sót q trình báo cáo Em mong nhận góp ý Q thầy để báo cáo đồ án xử lý khí thải hồn thiện Em xin chân thành cảm ơn! GVHD: Th.s Vũ Phượng Thư SVTT: Chu Thị Ngọc Anh iii Đồ án xử lý nước cấp Thiết kế hệ thống xử lý nước cấp cho khu dân cư 12.360 dân xã La Ngà – Đồng Nai từ nguồn nước mặt NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN ……………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… Thành phố Hồ Chí Minh, ngày tháng năm 2018 GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN THS VŨ PHƯỢNG THƯ GVHD: Th.s Vũ Phượng Thư SVTT: Chu Thị Ngọc Anh iv Đồ án xử lý nước cấp Thiết kế hệ thống xử lý nước cấp cho khu dân cư 12.360 dân xã La Ngà – Đồng Nai từ nguồn nước mặt NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… Thành phố Hồ Chí Minh, ngày … tháng … năm 2018 GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN GVHD: Th.s Vũ Phượng Thư SVTT: Chu Thị Ngọc Anh v Đồ án xử lý nước cấp Thiết kế hệ thống xử lý nước cấp cho khu dân cư 12.360 dân xã La Ngà – Đồng Nai từ nguồn nước mặt MỤC LỤC CHƯƠNG I: TỔNG QUAN I: ĐIỀU KIỆN TỰ NHIÊN XÃ LA NGÀ 1.1 Vị trí địa lý 1.2 Khí hậu 1.3 Địa hình 1.4 Thuỷ văn 1.5 Đặc điểm địa chất II ĐIỀU KIỆN KINH TẾ - XÃ HỘI XÃ LA NGÀ 2.1 Hoạt động kinh tế 2.1.1 Công nghiêp̣ 2.1.2 Đất đai 2.1.2.1 Trồng trọt: 2.1.2.2 Chăn nuôi 2.1.2.3 Công tác quản lý và trồ ng rừng 2.1.3 Tài nguyên khoáng sản 2.1.4 Thắng cảnh du lịch, di tích lịch sử 2.1.5 Giao thông 2.1.6 Thông tin liên lạc 2.2 Giáo dục – y tế - văn hóa thể thao 2.3 Mật độ - dân số III LỰA CHỌN NGUỒN CẤP NƯỚC IV ĐẶC ĐIỂM, THÀNH PHẦN VÀ CHẤT LƯỢNG NƯỚC MẶT 4.1 Đặc điểm 4.2 Thành phần chất lượng nước mặt 4.3 Các yếu tố ảnh hưởng đến chất lượng nước CHƯƠNG TỔNG QUAN VỀ CÁC PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ NƯỚC CẤP 13 I XỬ LÝ NƯỚC CẤP BẰNG PHƯƠNG PHÁP CƠ HỌC 13 1.1 Hồ chứa lắng sơ 13 GVHD: Th.s Vũ Phượng Thư SVTT: Chu Thị Ngọc Anh vi Đồ án xử lý nước cấp Thiết kế hệ thống xử lý nước cấp cho khu dân cư 12.360 dân xã La Ngà – Đồng Nai từ nguồn nước mặt 1.2 Song chắn rác lưới chắn rác 13 1.3 Bể lắng cát 14 1.4 Bể lắng 15 1.5 Bể lọc 17 II XỬ LÝ NƯỚC CẤP BẰNG PHƯƠNG PHÁP HÓA LÝ 19 2.1 Clo hóa sơ 19 2.2 Keo tụ - Tạo 19 2.3 Muối nhôm muối sắt 21 2.4 Chất Trợ Keo Tụ 22 2.5 Khử trùng nước 22 2.6 Hấp phụ 23 III XỬ LÝ NƯỚC CẤP BẰNG PHƯƠNG PHÁP KHÁC 23 CHƯƠNG 24 TÍNH TỐN VÀ ĐỀ XUẤT CÔNG NGHỆ 24 I Tính tốn lưu lượng nước cấp cho khu dân cư 24 II Đề xuất cơng nghệ xử lí 25 2.1 Cơ sở lựa chọn công nghệ xử lý nước cấp 25 2.2 Đề xuất cơng nghệ xử lí 26 2.2.1 Phương án 26 2.2.2 Phương án 29 2.2.3 Lựa chọn phương án tính tốn 30 III TÍNH TỐN THIẾT KẾ CƠNG TRÌNH CẤP NƯỚC 31 3.1: Tính tốn cơng trình đơn vị 31 3.1.1: Song chắn rác 31 3.2: Tính tốn liều lượng hóa chất 32 3.2.1: Thiết bị định lượng liều lượng phèn 32 3.2.2 Chọn bơm dung dịch phèn bơm định lựơng 35 3.3: Bể trộn đứng 37 3.3.1: Kích thước bể 37 GVHD: Th.s Vũ Phượng Thư SVTT: Chu Thị Ngọc Anh vii Đồ án xử lý nước cấp Thiết kế hệ thống xử lý nước cấp cho khu dân cư 12.360 dân xã La Ngà – Đồng Nai từ nguồn nước mặt 3.4: Bể lắng đứng (kết hợp bể phản ứng xốy hình trụ) 41 3.4.1: Kích thước bể 41 3.4.2: Tính tốn ống xả cặn 44 3.4.3: Tính tốn phần ống dẫn nước từ bể trộn khí sang bể lắng đứng có ngăn 45 3.4.4: Chọn máy bơm vào bể lắng đứng 46 3.5: Bể lọc nhanh 47 3.5.1: Kích thước bể 47 3.5.2: Xác định hệ thống phân phối nước thu nước rửa lọc 48 3.5.3: Tính tốn máng thu nước rửa lọc 50 3.5.4: Tổn thất áp lực rửa bể lọc nhanh 51 3.5.5: Chọn máy bơm rửa lọc bơm gió rửa lọc 52 3.6 Bể chứa nước 54 3.6.1 Nhiệm vụ: 54 3.6.2 Tính tốn 55 3.7 Các công trình đơn vị khác 55 3.7.1 Trạm bơm cấp I: 55 3.7.2 Khử trùng nước 56 3.7.3 Bể chứa bùn 57 3.7.4 Sân phơi bùn 58 3.8 Cao trình cơng trình trạm xử lý 58 3.8.1 Cao trình bể chứa nước 59 3.8.2 Cao trình bể lọc nhanh 59 3.8.3 Cao trình bể lắng 59 3.8.4 Cao trình đỉnh bể trộn đứng 60 TÀI LIỆU THAM KHẢO 61 GVHD: Th.s Vũ Phượng Thư SVTT: Chu Thị Ngọc Anh viii Đồ án xử lý nước cấp Thiết kế hệ thống xử lý nước cấp cho khu dân cư 12.360 dân xã La Ngà – Đồng Nai từ nguồn nước mặt DANH MỤC BẢNG Bảng Một số đặc điểm khác giữ nước ngầm nước mặt Bảng Thành phần chất có nước Bảng Cấu tạo cột vật liệu lọc lớp 19 Bảng 4: Số liệu chất lượng nước nguồn .25 Bảng Các thông số thiết kế song chắn rác .32 Bảng Các thông số thiết kế bể trộn đứng .40 Bảng :Thông số thiết kế bể lắng đứng 46 Bảng 8: Thông số thiết kế bể lọc nhanh .54 GVHD: Th.s Vũ Phượng Thư SVTT: Chu Thị Ngọc Anh ix Đồ án xử lý nước cấp Thiết kế hệ thống xử lý nước cấp cho khu dân cư 12.360 dân xã La Ngà – Đồng Nai từ nguồn nước mặt DANH MỤC HÌNH Hình1 Hồ chứa bể lắng nhà máy Tân Hiệp 13 Hình2 Lưới chắn rác 14 Hình Bể lắng cát ngang .15 Hình Bể lọc 18 GVHD: Th.s Vũ Phượng Thư SVTT: Chu Thị Ngọc Anh x Đồ án xử lý nước cấp Thiết kế hệ thống xử lý nước cấp cho khu dân cư 12.360 dân xã La Ngà – Đồng Nai từ nguồn nước mặt 3.5: Bể lọc nhanh 3.5.1: Kích thước bể Chọn cát làm vật liêu lọc có: - Cỡ hạt: dtd = ( 0,75 ÷ 0,8) mm - Hệ số khơng đồng nhất: K = 1,3 ÷ 1,5 - Chiều dày lớp vật liệu lọc : (1300 ÷ 1500) mm • Tổng diện tích bể lọc: 𝐹= = 𝑄 𝑇 𝑣𝑏𝑡 − 3,6𝑎𝑊 𝑡1 − 𝑎𝑡2 𝑣𝑏𝑡 2160 = 15,7 𝑚2 24 − 3,6.1 14 0,1 − 0,35 Trong đó: Q: Công suất trạm xử lý (m3/ngày đêm), T: Thời gian làm việc trạm ngày đêm (giờ), T = 24 (h) vbt : Tốc độ lọc tính tốn chế độ làm việc bình thường (m/h) lấy theo tiêu chuẩn TCVN 33: 2006, bảng 6.11, chọn vbt = (m/h ) a: Số lần rửa bể ngày đêm chế độ làm việc bình thường, a= W: Cường độ rữa lọc (l/s.m2 ) lấy theo bảng 6.13 ,chọn W = 14 (l/s.m2 ) t1: thời gian rữa lọc (h), lấy theo bảng 6.13, chọn t1= phút = 0,1 h t2: thời gian ngừng bể lọc để rữa (h), lấy theo 6.102, t2= 0,35 h • Số lượng bể cần thiết: 𝑁 = 0,5 √𝐹 = 0,5 √15,7 = 1,9 (𝑏ể) Chọn N = bể Kiểm tra lại tốc độ lọc tăng cường với điều kiện đóng bể để rữa: 𝑣𝑡𝑐 = 𝑣𝑏𝑡 𝑁 𝑁−1 = 2−1 = 12 m/h, nằm ngồi ( ÷ 9,5 ) m/h Ta có: GVHD: Th.s Vũ Phượng Thư SVTT: Chu Thị Ngọc Anh 47 Đồ án xử lý nước cấp Thiết kế hệ thống xử lý nước cấp cho khu dân cư 12.360 dân xã La Ngà – Đồng Nai từ nguồn nước mặt 𝑁 𝑣𝑡𝑐 = 𝑣𝑏𝑡 𝑁−1 𝑣𝑡𝑐 = 𝑣𝑏𝑡 𝑁−1 𝑁 = => N = bể = 9,5 => N = bể Vậy số bể đảm bảo tốc độ lọc tăng cường khơng vượt q 20%, bể rữa bể lại hoạt động bình thường : N = (3 ÷ 7) bể Chọn xây dựng bể, bể rữa bể lại hoạt động với 𝑣𝑡𝑐 = 𝑣𝑏𝑡 𝑁 𝑁−1 = 3−1 = 𝑚/h • Diện tích bể lọc: 𝑓= 𝐹 15,7 = = 5,23 𝑚2 𝑁 Chọn kích thước bể là: L × B = 2,6m × 2m = 5,2 m2 • Chiều cao tồn phần bể lọc: 𝐻 = ℎđ + ℎ𝑣 + ℎ𝑛 + ℎ𝑝 = 0,5 + 1,2 + + 0,5 = 4,2 𝑚 Trong : hđ: Chiều cao lớp sỏi đỡ, lấy theo tiêu chuẩn TCVN 33: 2006, bảng 6.12 hv: Chiều dày lớp vật liệu lọc, lấy theo tiêu chuẩn TCVN 33: 2006, bảng 6.11 hn : Chiều cao lớp nước lớp vật liệu lọc, hn = m (quy phạm hn ≥ 2m) hp: Chiều cao phụ kể đến việc dâng nước đóng bể để rửa (quy phạm hp ≥ 0,3m) 3.5.2: Xác định hệ thống phân phối nước thu nước rửa lọc - Hệ thống phân phối nước gồm ống phân phối ống phân phối nhánh khoan lỗ ghép với thành hình xương cá Hệ thống phân phối đặt lớp sỏi sát đáy bể • Lưu lượng nước rửa bể lọc: 𝑄𝑟 = 𝑓.𝑊𝑛 1000 = 5,23 14 1000 = 0,073 m3/s Chọn đường kính ống dc = 250 mm thép tốc độ nước chảy ống là: 𝑣𝑐 = 4×0,073 𝜋×0,252 = 1,48 𝑚/𝑠 nằm giới hạn cho phép ≤ m/s • Chọn khoảng cách ống nhánh = 0,25 m, theo quy phạm cho phép GVHD: Th.s Vũ Phượng Thư SVTT: Chu Thị Ngọc Anh 48 Đồ án xử lý nước cấp Thiết kế hệ thống xử lý nước cấp cho khu dân cư 12.360 dân xã La Ngà – Đồng Nai t ngun nc mt (0,25 ữ 3) m Số ống nhánh bể lọc: 𝑚= 𝐵 ×2= × = 16 ố𝑛𝑔 0,25 0,25 • Lưu lượng nước rửa lọc ống nhánh: 𝑞𝑛 = 𝑄𝑟 73 = = 4,6 𝑙/𝑠 𝑚 16 • Chọn đường kính ống nhánh dn = 55 mm; bề dày 7,1mm nhựa tốc độ nước chảy ống = 1,93 m/s (nằm giới hạn cho phộp 1,8ữ2 m/s) Tit din ngang ca ng chính: • Tổng diện tích lỗ: 𝜋𝑑𝑐2 𝜋 0,252 𝑓𝑐 = = = 0,05 𝑚2 4 ∑ 𝑓𝑙 = 32% 𝑓𝑐 = 32% 0,05 = 0,016 𝑚2 • Diện tích lỗ: Chọn lỗ có đường kính 10mm (Quy phạm 10-12) mm 𝜋𝑑𝑖2 𝜋 (0,01)2 𝑓𝑖 = = = 7,85 10−5 𝑚2 4 • Tổng lố lỗ: ∑ 𝑛𝑖 = ∑ 𝑓𝑙 0,016 = = 203,8 𝑙ỗ ≈ 204 𝑙ỗ 𝑓𝑖 7,85 10−5 • Số lỗ ống nhánh: ∑ 𝑛𝑖 204 = = 12,75 𝑙ỗ ≈ 14 𝑙ỗ 𝑛 16 Trên ống nhánh xếp thành hàng so le với nhau, hướng xuống phía nghiêng goc 45o so với mặt phẳng nằm ngang Số lỗ hang ngang ống 12,75/2 = 6,3 lỗ Chọn lỗ • Khoảng cách lỗ: GVHD: Th.s Vũ Phượng Thư SVTT: Chu Thị Ngọc Anh 49 Đồ án xử lý nước cấp Thiết kế hệ thống xử lý nước cấp cho khu dân cư 12.360 dân xã La Ngà – Đồng Nai từ nguồn nước mặt 𝑎= 𝐿 − 𝑑𝑐 2,6 − 0,25 = = 0,17 𝑚 ×7 14 3.5.3: Tính tốn máng thu nước rửa lọc Bể có chiều dài 2,6m; chọn bể bố trí máng thu nước rữa lọc có đáy hình tam giác khoảng cách máng d = 2,6 / = 1,3 m (Quy phạm ≤ 2,2m) • Lượng nước rửa thu vào máng: 𝑞𝑚 = 𝑊 𝑑 𝑙 = 14 1,3 = 36,4 𝑙 ⁄𝑠 = 0,0364 𝑚3 ⁄𝑠 Trong đó: W: Cường độ rửa lọc; W=14 l/s.m2 d: Khoảng cách tâm máng l: Chiều dài máng • Chiều rộng máng: 𝐵𝑚 = 𝐾 √ 𝑞𝑚 0,03642 √ = 2,1 × = 0,3 𝑚 (1,57 + 𝑎)3 (1,57 + 1,3)3 Trong đó: a: Tỉ số chiều cao phần chữ nhật với chiều rộng máng Lấy a = 1,3 (nằm quy phạm a = ÷ 1,5) K: Hệ số, tiết diện máng hình tam giác K = 2,1 • Chiều cao máng hình chữ nhật: ℎ𝑐𝑛 = 𝐵𝑚 × 𝑎 0,3 × 1,3 = = 0,195 𝑚 2 Vậy chọn chiều cao máng thu nước hcn = 0,195m • Chiều cao toàn phần máng thu nước rửa: Lấy: Chiều cao phần hình tam giác hđ = 0,2m Độ dốc máng lấy phía tập trung nước i = 0,01 Chiều dày thành máng lấy : δm = 80 mm 𝐻𝑚 = ℎ𝑐𝑛 + ℎđ + 𝛿𝑚 = 0,195 + 0,2 + 0,08 = 0,475 𝑚 GVHD: Th.s Vũ Phượng Thư SVTT: Chu Thị Ngọc Anh 50 Đồ án xử lý nước cấp Thiết kế hệ thống xử lý nước cấp cho khu dân cư 12.360 dân xã La Ngà – Đồng Nai từ nguồn nước mặt • Khoảng cách từ bề mặt lớp vật liệu lọc đến mép máng thu nước: ∆𝐻𝑚 = 𝐿 𝑒 1,3 30 + 0,3 = + 0,3 = 0,69 𝑚 100 100 Trong đó: L: Chiều dày lớp vật liệu lọc, L =1,3 m e: Độ giãn nỡ tương đối lớp vật liệu lọc e = 30% theo bảng 6.13 TCVN 332006 Theo quy phạm, khoảng cách đáy máng dẫn nước rữa phải nằm cao lớp vật liệu lọc tối thiểu 0,07m Chiều cao toàn phần máng thu nước rữa Hm = 0,4 m, máng dốc phía máng tập trung i = 0,01; máng dài m nên chiều cao máng phía mương tập trung là: 0,4 + 0,01×2 = 0,42 m < 0,69 m Vậy phần đáy máng mương tập trung không chạm vào vật liệu lọc rữa lấy: ∆𝐻𝑚 = 0, 69 𝑚 • Nước rữa lọc từ máng thu tràn vào mương tập trung nước, nên khoảng cách từ máng thu đến đáy mương tập trung: ℎ𝑚 = 1,75 × √ 𝑞𝑀 0,072 √ + 0,2 = 1,75 × + 0,2 = 0,4 𝑚 𝑔 𝐴2 9,81 0,62 Trong đó: qM: lưu lượng nước chảy vào mương tập trung, 𝑞𝑀 = 0,0364 × = 0,07 m3 A: Chiều rộng máng tập trung Chọn A= 0,6m (Quy phạm ≥ 0,6m) g: Gia tốc trọng trường 9,81m/s2 Với lưu lượng máng tập trung 0,07m3/s ta chọn đường ống sang bể chứa có kích thước 250mm với vận tốc nước chảy ống 1,4 m/s 3.5.4: Tổn thất áp lực rửa bể lọc nhanh • Tổn thất áp lực hệ thống phân phối giàn ống khoan lỗ: 𝑣𝑐2 𝑣𝑛2 1,482 1,932 ℎ𝑝 = 𝜀 + = 18,96 + = 2,3 𝑚 2𝑔 2𝑔 9,81 9,81 GVHD: Th.s Vũ Phượng Thư SVTT: Chu Thị Ngọc Anh 51 Đồ án xử lý nước cấp Thiết kế hệ thống xử lý nước cấp cho khu dân cư 12.360 dân xã La Ngà – Đồng Nai từ nguồn nước mặt Trong : vc: Tốc độ nước chảy đầu ơng ; vc= 1,48 m/s vn: Tốc độ nước chảy đầu ống nhánh; = 1,93 m/s g : Gia tốc trọng trường 9,81m/s2 𝜀: Hệ số sức cản tính theo cơng thức sau: 2,2 2,2 𝜀 = +1= + = 18,96 𝐾𝑤 0,352 Với Kw = 0,35 tỉ số tổng diện tích lỗ hệ thống phân phối diện tích mặt cắt ngang ống • Tổn thất áp lực lớp sỏi đỡ: ℎđ = 0,22 𝐿𝑠 𝑊 = 0,22 0,4 14 = 1,232 𝑚 Trong đó: Ls: Chiều dày lớp sỏi đỡ, Ls = 0,4 m W: Cường độ rữa lọc, W = 14 l/s.m2 • Tổn thất áp lực vật liệu lọc: ℎ𝑣𝑙 = (𝑎 + 𝑏𝑊 )𝐿 𝑒 = (0,76 + 0,017 14) × 1,3 × 0,3 = 0,39 𝑚 Trong đó: Với kích thước hạt cát thạch anh d = 0,5 – 1mm; a = 0,76; b = 0,017; • Tổn thất áp lực nội bể lọc: Áp lực để phá vỡ kết cấu ban đầu lớp cát lọc lấy hbm = m ℎ𝑡 = ℎ𝑝 + ℎđ + ℎ𝑣𝑙 + ℎ𝑏𝑚 = 2,3 + 1,232 + 0,39 + = 5,922 𝑚 3.5.5: Chọn máy bơm rửa lọc bơm gió rửa lọc Áp lực cần thiết máy bơm rữa lọc: Hr = hhh + ht + hô + hcb = 6,39 + 5,922 + 1,07 + 0,47 = 13,852 m Trong : hhh : độ cao hình học từ cốt mực nước thấp bể chứa đến mép máng thu nước rửa (m) GVHD: Th.s Vũ Phượng Thư SVTT: Chu Thị Ngọc Anh 52 Đồ án xử lý nước cấp Thiết kế hệ thống xử lý nước cấp cho khu dân cư 12.360 dân xã La Ngà – Đồng Nai từ nguồn nước mặt hhh = 4,2 + 3,5 – + 0,69 = 6,39m 4,2 : Chiều sâu mực nước bể chứa (m) 3,5 : Độ chênh mực nước bể lọc bể chứa (m) : Chiều cao lớp nước bể lọc (m) 0,69: khoảng cách từ lớp vật liệu lọc đến mép máng (m) hô: tổn thất áp lực đường ống dẫn nước từ trạm bơm nước rữa đến bể lọc (m) Giả sử chiều dài đường ống dẫn nước rữa lọc L = 100m Đường kính ống dẫn nước rữa lọc D = 250 mm, Qr = 73 l/s, tra bảng tra thủy lực ta 1000i = 10,7 hơ= i × L = 0,0107 × 100 = 1,07 m hcb: tổn thất áp lực cục phận nối ống van khóa ℎ𝑐𝑏 𝑣2 = ∑𝜀 2𝑔 Giả sử đường ống rữa lọc có thiết bị phụ tùng sau: cút 90o , van khóa, ống ngắn có hệ số sức kháng sau : – Cút 90o: 0,98 – Van khóa : 0,26 – Ống ngắn : ∑ 𝑒 = × 0,98 + 0,26 + = 4,22 Vận tốc nước chảy ống, v = 1,48 m/s 1,482 ℎ𝑐𝑏 = 4,22 × = 0,47 𝑚 9,81 • Tỉ lệ lượng nước rửa lọc so với lượng nước vào bể lọc: 𝑃= 𝑊 𝑓 𝑡1 60 𝑁 100 14 5,23 60 100 = = 3,8 % 𝑄 𝑇𝑜 1000 90 23,35 1000 Trong đó: W : Cường độ nước rữa lọc, l/s.m2 f: Diện tích bể lọc, m2 t1: Thời gian rữa bể lọc, phút N: Số bể lọc Q: Lưu lượng nước cần xử lý; m3/h GVHD: Th.s Vũ Phượng Thư SVTT: Chu Thị Ngọc Anh 53 Đồ án xử lý nước cấp Thiết kế hệ thống xử lý nước cấp cho khu dân cư 12.360 dân xã La Ngà – Đồng Nai từ nguồn nước mặt To: Thời gian công tác bể lần rữa, h Với: 𝑇𝑜 = 𝑇 24 − (𝑡1 + 𝑡2 + 𝑡3 ) = − (0,1 + 0,2 + 0,35) = 23,35 ℎ 𝑛 Trong đó: T : thời gian làm việc ngày nhà máy, T = 24h n = : số lần rữa bể lọc t1: thời gian rữa lọc, t1= 0,1 h t2: thời gian xả nước lọc đầu, t2= 0,2h t3: thời gian ngưng bể lọc để rữa, t3 = 0,35h Thông số thiế kế bể lọc nhanh: Bảng 8: Thông số thiết kế bể lọc nhanh STT Thông số Số liệu Đơn vị Bể Số bể lọc Tổng diện tích bể lọc 15,7 m2 Diện tích bể 5,23 m2 Chiều dài bể lọc 2,6 m Chiều rộng bể lọc m Chiều cao bể lọc 4,2 m Số máng thu nước rữa lọc máng Chiều rộng máng thu nước 0,3 m Chiều cao máng thu nước Đường kính ống phân phối Đường kính ống phân phối nhánh 0,4 m 250 mm 55 mm 10 11 3.6 Bể chứa nước 3.6.1 Nhiệm vụ: Chức bể chứa nước điều hòa lưu lượng trạm bơm cấp trạm bơm cấp 2, có nhiềm vụ dự trữ lượng nước chữa cháy, nước xả cặn bể lắng, nước rữa lọc nước dùng cho nhu cầu khác nhà máy GVHD: Th.s Vũ Phượng Thư SVTT: Chu Thị Ngọc Anh 54 Đồ án xử lý nước cấp Thiết kế hệ thống xử lý nước cấp cho khu dân cư 12.360 dân xã La Ngà – Đồng Nai từ nguồn nước mặt Tại bể xảy trình tiếp xúc nước cấp dung dịch Clo khoảng 30 phút để loại bỏ vi trùng lại trước cấp nước vào mạng lưới cấp nước 3.6.2 Tính tốn Dung tích bể chứa: WBC = WĐH + WCC+WBT Trong đó: WĐH: Dung tích phần điều hồ bể chứa, WĐH = 20% x Qngày đêm =20% x 2160 = 432 (m3) WCC: Nước cần cho việc chữa cháy Ta có: WCC = 3h  n  qcc =  60  60   15 = 324(m ) 1000 Trong đó: n số đám cháy xảy đồng thời, n=2 qcc tiêu chuẩn nước chữa cháy (m3), qcc = 15 (l/s) WBT: Lượng nước dự trữ cho thân trạm xử lý (m3) WBT = (4 – 6)%Qngđ, Chọn WBT = 6%Qngđ  WBT = 6×2160 100 = 129,6 m3 Vậy thể tích bể chứa là: WBC = WĐH + WCC+WBT = 432 + 324 + 129,6 = 885,6 (m3) Chọn thiết kế bể chứa với dung tích 900 m3 Chọn chiều sâu bể chứa h = 5m Diện tích mặt cắt ngang bể chứa FBC = 900/5 = 180m2 Chiều cao bảo vệ 0,5m Chiều cao tổng cộng bể chứa H = + 0,5 = 5,5m Kích thước bể chứa: Wbc = 𝐿 × 𝐵 × 𝐻 = 13 × 13 × 5,5=929 m3 3.7 Các cơng trình đơn vị khác 3.7.1 Trạm bơm cấp I: Trạm gồm bơm li tâm trục đứng, làm việc dự phòng Trạm làm việc 24/24h, nên lưu lượng bơm: 𝑄𝑏 = 𝑄 24 = 2160 24 = 90 ( 𝑚3 ℎ ) Đường kính ống đẩy: chọn ống nhựa HDPE D = 160 mm,với chiều dày ống 11,8mm GVHD: Th.s Vũ Phượng Thư SVTT: Chu Thị Ngọc Anh 55 Đồ án xử lý nước cấp Thiết kế hệ thống xử lý nước cấp cho khu dân cư 12.360 dân xã La Ngà – Đồng Nai từ nguồn nước mặt Vận tốc ống: 𝑣 = 4.𝑄𝑏 𝜋.𝐷2 = 4×0,025 3,14×(0,16−0,0118)2 = 1,45 𝑚⁄𝑠, nằm quy phạm cho phép (1,2 - 1,8 m/s) Chọn cột áp bơm: H = 10 Công suất bơm: N (kW ) = Qb  g.H 1000. Trong đó: ρ: khối lượng riêng dung dịch, ρ = 997 kg/m3 g: gia tốc trọng trường, g = 9,81 m/s H, cột áp bơm, η: hiệu suất chung bơm: η = 0,72 - 0,93 Chọn η = 0,8 N= 0,022  997  9,8110 = 2,7(kW ) 1000  0,8 Chọn bơm có cơng suất: 3,6 HP 3.7.2 Khử trùng nước Để đảm bảo chất lượng nước, cần thiết phải khử trùng nước Khử trùng Clo hợp chất Clo biện pháp khử trùng đơn giản hiệu thông dụng Lưu lượng Clo cần thiết cho vào nước để Clo hóa sơ đường ống dẫn từ bể lọc đến bể chứa nước chọn sơ 2mg/l (Clo khử trùng nước 2- 3mg/l).Theo mục 6,162, TCXD 33 : 2006 Lượng phải đủ để sau tiếp xúc khử trùng bể chứa phải đảm bảo lượng Clo đưa vào mạng lưới phải không nhỏ 0,3 (mg/l) không lớn 0,5 (mg/l) Khi cho Clo vào nước, phản ứng diễn sau: Cl2 + H2O  HOCL + HCl Hoặc dạng phương trình phân li: Cl2 + H2O  H+ +OCl- + ClKhi sử dụng Clo vôi, phản ứng diễn sau: Ca(OCl)2 + H2O  CaO + 2HOCl 2HOCl  2H+ + 2OClGVHD: Th.s Vũ Phượng Thư SVTT: Chu Thị Ngọc Anh 56 Đồ án xử lý nước cấp Thiết kế hệ thống xử lý nước cấp cho khu dân cư 12.360 dân xã La Ngà – Đồng Nai từ nguồn nước mặt Trên thị trường có nhiếu hóa chất gốc clo để khử trùng nước, tùy vào mục đích, tài , yêu cầu,….mà lựa chọn hóa chất cho phù hợp Canxi hypoclorit Ca(OCl)2 trình làm bão hòa dung dịch vơi sữa clo Theo lý thuyết 1kg Ca(OCl)2 chứa 49,6 % Cl2 , sản phẩm thương mại, hàm lượng clo hoạt tính chiếm 30 – 40% Ca(OCl)2 khơng hút ẩm bảo quản kho tối, mà khơng bị giảm độ hoạt tính Clorua vơi CaOCl2, sản xuất cách cho clo phản ứng với vôi Trong clorua vơi có chứa 40 – 45 % canxi hypoclorit, lượng clo hoạt tính 20 – 25% Clo vơi dễ hút ẩm phân hủy khí clo nên cần bảo quản kho kín, khơ Ngồi ra, hóa chất khác: clo điioxit ClO2, Natri hypoclorit ( nước javen ) NaClO,… Ở dùng canxi hypoclorit Ca(OCl)2 làm chất khử trùng • Lượng Clo hoạt tính cần thiết để khử trùng nước: Lượng clo cần thiết giờ: ℎ 𝑄𝑐𝑙 = 𝑄 𝐿𝐶𝑙 90 = = 0,18 𝑘𝑔⁄ℎ 1000 1000 Trong đó: QhClo: lưu lượng Clo cần thiết ( kg/h) LClo: lượng Clo hóa sơ mg/l • Lượng chất khử trùng Ca(OCl)2 cần dung giờ: ℎ 𝑄𝐶𝑎(𝑂𝐶𝑙) ℎ 𝑄𝐶𝑙 0,18 = = = 0,7 𝑘𝑔⁄ℎ 𝑎 40% Lượng chất khử trùng cần dùng cho ngày: 0,7 × 24 = 16,8 𝑘𝑔⁄𝑛𝑔 đê𝑚 Lượng chất khử trùng cần dùng tháng: 16,8 × 30 = 504 𝑘𝑔⁄𝑡ℎá𝑛𝑔 3.7.3 Bể chứa bùn Số lượng bùn khô thải từ bể lắng ngày : G1 = Q  (C1 − C2 ) (kg ) 1000 Trong đó: + Q: Lưu lượng nước xử lý: Q =2160 (m3/ngđ) + C1: Hàm lượng cặn nước vào bể lắng, Cmax = 154,75 (mg/l) + C2: Hàm lượng cặn nước bể khỏi bể lắng, C = 10 (mg/l) (TCXDVN 33 – 2006 C2 = 10 – 12 mg/l.) GVHD: Th.s Vũ Phượng Thư SVTT: Chu Thị Ngọc Anh 57 Đồ án xử lý nước cấp Thiết kế hệ thống xử lý nước cấp cho khu dân cư 12.360 dân xã La Ngà – Đồng Nai từ nguồn nước mặt 𝑄 × (𝐶𝑚𝑎𝑥 − 𝐶) 2160 × (154,75 − 10) = = 312,66 (𝑘𝑔) 1000 1000 Số lượng bùn thải từ bể lọc ngày : ⇒ 𝐺1 = G2 = Q  (C2 − C3 ) (kg) 1000 Trong đó: + Q: Lưu lượng nước xử lý, Q = 2160 (m3/ngđ) + C2: Hàm lượng cặn nước vào bể lọc: C2 = 10 (g/m3) + C3: Hàm lượng cặn nước bể khỏi bể lọc: C3 = (g/m3) 𝑄 × (𝐶2 − 𝐶3 ) 2160 × (10 − 0) ⇒ 𝐺2 = = = 21,6 (𝑘𝑔) 1000 1000 Tổng số lượng cặn bể xả ngày: G = G1 + G2 = 312,66 + 21,6 = 334,26 (kg) Lượng bùn tạo thành sau tháng là: G3 = 30  334,26 = 10027,8 kg Diện tích mặt hồ cần thiết: 𝐺3 10027,8 𝐹= = = 83,6 (𝑚2 ) 𝑎 120 Với a: tải trọng nén bùn: a = 100120 (kg/m2) Chọn a = 120 (kg/m2) (Theo Giáo trình xử lý nước thải sinh hoạt công nghiệp – Ts Trịnh Xuân Lai) Chọn hồ hình chữ nhật ( hồ dự trữ) với kích thước B = (m), L = 9,3 (m) Vậy F = 9,3 x = 83,7 m2 Chọn chiều cao 2,5m 3.7.4 Sân phơi bùn Bùn hồ lắng sau tháng nạo vét lần đưa lên sân phơi bùn nhằm làm nước, giảm thể tích cặn, sử dụng vào mục đích khác Tải trọng sân phơi bùn 120kg/m2 Diện tích sân phơi bùn: F= G3 120 = 10027,8 120 = 84 (m2 ) Chia làm sân phơi bùn, sân có kích thước 6,5 m x 6,5 m 3.8 Cao trình cơng trình trạm xử lý Khi bố trí cơng trình trạm xử lý nước cần tn thủ theo quy định sau: Các cơng trình trạm xử lý bố trí theo nguyên tắc tự chảy Độ chênh lệch mực nước cơng trình đơn vị xử lý nước phải tính tốn đủ để khắc phục tổn thất áp lực cơng trình, đường ống nối cơng trình van khóa, thiết bị đo lường… GVHD: Th.s Vũ Phượng Thư SVTT: Chu Thị Ngọc Anh 58 Đồ án xử lý nước cấp Thiết kế hệ thống xử lý nước cấp cho khu dân cư 12.360 dân xã La Ngà – Đồng Nai từ nguồn nước mặt Độ chênh mực nước cơng trình cần phải xác định cụ thể qua tính tốn Sơ ta chọn tổn thất áp lực để bố trí cao độ mực nước cơng trình theo điều 6.355 TCVN 33 - 2006 Đồng thời dựa vào chiều cao cơng trình đơn vị 3.8.1 Cao trình bể chứa nước Bể chứa nước xây dựng với dạng bể chìm mặt đất, mặt bể phủ đất trồng để tạo cảnh quan Znước-bể chứa = 0,0 m Cốt đáy bể chứa: Zđáy-bchứa = Znước-bể chứa – hbể chứa = 0,0 – 5,5 = – 5,5 m Cốt đỉnh bể chứa: Zđỉnh-bchứa = Znước-bể chứa + hbv = 0,0 + 0,5 = + 0,5 m 3.8.2 Cao trình bể lọc nhanh Tổn thất áp lực bể lọc: hbl = 5,922 m Tổn thất áp lực từ bể lọc sang bể chứa nước sạch: H sang bể chứa = 0,5 m Theo mục 6.355 TCXD 33:2006 từ 0,5 – 1m Cốt mực nước bể lọc: Znước-blọc = Znước-bchứa + hbl + hlọc-bc = 0,0 +5,922 + 0,5 = + 6,422 (m) Cao trình đáy bể lọc: Zđáy-blọc = Znước-blọc – Hlọc = 6,422 - 4,2 = + 2,222(m) Trong chiều cao bể lọc 4,2 Chiều cao bảo vệ 0,5m Cao trình đỉnh bể lọc: Zđỉnh-blọc = Znước-blọc + hbv = 6,422+ 0,5 = + 6,922 (m) 3.8.3 Cao trình bể lắng Tổn thất áp lực bể lắng: hlắng = 0,5 m (Theo mục 6.355 TCXD 33:2006, 0,4 – 0,6m) Tổn thất áp lực từ bể lắng sang bể lọc: hlắng-lọc = 0,6 m (Theo mục 6.355 TCXD 33:2006) Cao trình mực nước bể lắng: ZblangMN = ZblMN + hlang – loc + hlang Trong đó: + ZblMN: Cao trình mực nước bể lọc: ZblMN = 6,922 (m) + hlang – loc: Tổn thất áp lực từ bể lắng sang bể lọc: hlang – loc = 0,6 (m) + hlang: Tổn thất áp lực bể lắng : hlang = 0,5 (m) 𝑏𝑙𝑎𝑛𝑔 𝑍𝑀𝑁 = 6,922 + 0,6 + 0,5 = 8,022 Cao trình đỉnh bể lắng: 𝑏𝑙𝑎𝑛𝑔 𝑏𝑙𝑎𝑛𝑔 𝑍𝑑𝑖𝑛ℎ = 𝑍𝑀𝑁 + ℎ𝑏𝑣 = 8,022 + 0,5 = 8,522 (𝑚) Với hbv: Chiều cao bảo vệ bể lắng: hbv = 0,5 (m) Cao trình đáy bể lắng: +Cao trình đáy đầu bể : GVHD: Th.s Vũ Phượng Thư SVTT: Chu Thị Ngọc Anh 59 Đồ án xử lý nước cấp Thiết kế hệ thống xử lý nước cấp cho khu dân cư 12.360 dân xã La Ngà – Đồng Nai từ nguồn nước mặt blangd blang Zday = Zdinh – H Blang = 9,58 – 4,8 = 4,78 ( m) +Cao trình đáy cuối bể : blang Zday = 4,78 + 0,7 = 5, 48 ( m) 3.8.4 Cao trình đỉnh bể trộn đứng Cao trình mực nước bể phản ứng : tr bphanung ZMN = ZMn + hpu −tr + htr Trong đó: + ZblangMN: Cao trình mực nước bể phản ứng khí: ZtrMN = 9,98 (m) + Htr – blang: Tổn thất áp lực từ bể trộn sang bể lắng: htr – blang = 0,5 (m) + htr: Tổn thất áp lực bể phản ứng: htr = 0,4 (m) bphanung  ZMN = 9, 48 + 0, + 0,5 = 10,38 ( m) Cao trình đỉnh bể trộn đứng: tr bphanung Zdinh = ZMN + hbv = 10,38 + 0,3 = 10,68 ( m) Với hbv: Chiều cao bảo vệ bể trộn: hbv = 0,3 (m) Cao trình đáy bể trộn đứng: tr tr Zday = Zdinh – HTP = 10,68 – 5, 41 = 5, 27(m) Với HTP: Chiều cao toàn phần bể trộn: HTP = 5,6 (m) GVHD: Th.s Vũ Phượng Thư SVTT: Chu Thị Ngọc Anh 60 Đồ án xử lý nước cấp Thiết kế hệ thống xử lý nước cấp cho khu dân cư 12.360 dân xã La Ngà – Đồng Nai từ nguồn nước mặt TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] TCXDVN 33:2006 - Cấp nước – mạng lưới đường ống cơng trình tiêu chuẩn thiết kế, Bộ xây dựng, Hà Nội [2] Bộ Y tế, 2009, QVCN 01:2009 - Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia chất lượng nước sinh hoạt, Hà Nội [3] Trịnh Xuân Lai, 2009, Xử lý nước cấp cho sinh hoạt công nghiệp, Nhà xuất xây dựng Hà Nội [4] Nguyễn Ngọc Dung, 2010,Xử lý nước cấp, Nhà xuất Xây dựng, Đại học kiến trúc Hà Nội [5] Nguyễn Thị Hồng, 2001,Các bảng tính tốn thủy lực, Nhà xuất xây dựng, Hà Nội GVHD: Th.s Vũ Phượng Thư SVTT: Chu Thị Ngọc Anh 61 ... Anh 12 Đồ án xử lý nước cấp Thiết kế hệ thống xử lý nước cấp cho khu dân cư 12.360 dân xã La Ngà – Đồng Nai từ nguồn nước mặt CHƯƠNG TỔNG QUAN VỀ CÁC PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ NƯỚC CẤP I XỬ LÝ NƯỚC CẤP... Anh Đồ án xử lý nước cấp Thiết kế hệ thống xử lý nước cấp cho khu dân cư 12.360 dân xã La Ngà – Đồng Nai từ nguồn nước mặt 4.2 Thành phần chất lượng nước mặt Do nguồn gốc hình thành nước mặt. .. x Đồ án xử lý nước cấp Thiết kế hệ thống xử lý nước cấp cho khu dân cư 12.360 dân xã La Ngà – Đồng Nai từ nguồn nước mặt CHƯƠNG I: TỔNG QUAN I: ĐIỀU KIỆN TỰ NHIÊN XÃ LA NGÀ 1.1 Vị trí địa lý Xã