Đồ án Thiết kế trạm xử lý nước ngầm công suất 8400m3/ngày đêm

ùng có trong nước bị giữ lại trên lớp màng lọc. Ngoài ra bể lọc chậm dùng để xử lý nước không dùng phèn, không đòi hỏi sử dụng nhiều máy móc, thiết bị phức tạp, quản lý vận hành đơn giản. Nhược điểm lớn nhất là tốc độ lọc nhỏ, khó cơ giới hóa và tự động hóa quá trình rửa lọc vì vậy phải quản lý bằng thủ công nặng nhọc. Bể lọc chậm thường sử áp dụng cho các nhà máy có công suất đến 1000m3/ng với hàm lượng cặn đến 50mg/l, độ màu đến 50 độ Bể lọc nhanh: là bể lọc nhanh một chiều, dòng nước lọc đi từ trên xuống, có một lớp vật liệu là cát thạch anh. Bể lọc nhanh phổ thông được sử dụng trong dây chuyền xử lý nước mặt có dùng chất keo tụ hay trong dây chuyền xử lý nước ngầm Bể lọc nhanh 2 lớp: có nguyên tắc làm việc giống bể lọc nhanh phổ thông nhưng có 2 lớp vật liệu lọc là cát thạch anh và than angtraxit nhằm tăng tốc độ lọc và kéo dài chu kỳ làm việc của bể. Bể lọc sơ bộ: được sử dụng để làm sạch nước sơ bộ trước khi làm sạch triệt để trong bể lọc chậm. Bể lọc này làm việc theo nguyên tắc bể lọc nhanh phổ thông Bể lọc áp lực: là một loại bảo vệ nhanh kín, thương được chế tạo bằng thép có dạng hình trụ đứng cho công suất nhỏ và hình trụ ngang cho công suất lớn. Loại bể này được áp dụng trong dây chuyề xử lý nước mặt có dùng chất phản ứng khi hàm lượng cặn của nước nguồn lên đến 50mg/l, độ đục lên đến 80 với công suất trạm xử lý đến 300m3/ng, hay dùng trong công nghệ khử sắt khi dùng ejector thu khí với công suất <500m3/ng và dùng máy nén khí cho công suất bất kì. Bể lọc tiếp xúc: thường được sử dụng trong dây chuyền xử lý nước mặt có dùng chất phản ứng với nguồn nước có hàm lượng cặn đến 150mg/l, có độ màu đến 150 với công suất bất kì hoặc khử sắt trong nước ngầm cho trạm xử lý có công suất đến 10000m3/ng. 2.1.5. Khử trùng Khử trùng nước là khâu bắt buộc cuối cùng trong quá trình xử lí nước cấp . Trong nước thô có rất nhiều vi sinh vật và vi trùng gây bệnh như tả, lị, thương hàn cần phải khử trùng nước để đảm bảo chất lượng nước phục vụ nhu cầu ăn uống. Trong hệ thống này dùng clo lỏng để khử trùng. Cơ sở của phương pháp này là dùng chất oxi hóa mạnh để oxy hóa men của tế bào sinh vật và tiêu diệt chúng. Ưu điểm của phương pháp này là vận hành đơn giản, rẻ tiền và đạt hiệu suất chấp nhận được. Dung dịch clo được bơm vào đường ống dẫn nước từ bể lọc sang bể chứa nước sạch. 2.1.6. Bể chứa nước sạch Bể chứa nước sạch có nhiệm vụ điều hòa lưu lượng nước giữa trạm bơm cấp I và trạm bơm cấp II. Nó còn có nhiệm vụ dự trữ nước chữa cháy trong 3 giờ, nước xả cặn bể lắng, nước rửa bể lọc và nước dùng cho các nhu cầu khác của nhà máy. Bể có thể làm bằng beetong cốt thép hoặc bằng gạch có dạng hình chữ nhật hoặc hình tròn trên mặt bằng. Bể có thể xây dựng chìm, nổi hoặc nửa chìm nửa nổi tùy thuộc vào điều kiện cụ thể. 2.2. Lựa chọn phương án xử lý 2.2.1.Đề xuất phương án xử lý Việc lựa chọn công nghệ xử lý nước phụ thuộc vào chất lượng và đặc trưng của nguồn nước thô. Các vấn đề cần đề cập đến khi thiết kế hệ thống xử lý nước bao gồm chất lượng nước thô, yêu cầu và tiêu chuẩn sau xử lý. Dựa vào các số liệu đã có, so sánh chất lượng nước thô và nước sau xử lý để quyết định cần xử lý những gì, chọn những thông số chính về chất lượng nước và đưa ra kỹ thuật xử lý cụ thể. Theo chất lượng nước nguồn đã có đưa ra các phương án xử lý: Phương án 1: Bể chứa nước sạch giàn mưa vôi Bể trộn Bể phản ứng Bể lắng ngang Bể lọc nhanh Clorine Xaû caën ra hoà neùn caën Nước từ trạm bơm giếng khoan Cung caáp Phương án 2: Thùng quạt gió vôi Bể trộn Bể lắng trong có lớp cặn lơ lửng Bể lọc nhanh Clorine Nước từ trạm bơm giếng khoan Cung caáp Bể chứa nước sạch 2.2.2. So sánh 2 phương án So sánh Phương án 1 Phương án 2 Ưu điểm Giàn mưa: + Dễ vận hành + Việc duy tu, bảo dưỡng và vệ sinh định kỳ giàn mưa cũng không gặp nhiều khó khăn Bể lắng ngang: + hoạt động ổn định, có thể hoạt động tốt ngay khi chất lượng nước đầu thay đổi + Vận hành đơn giản Khi nước qua bể lắng ngang kết hợp với bể phản ứng thì hiệu suất xử lý gần như tương đương so với bể lắng trong có lớp cặn lơ lửng Hệ số khử khí CO2 trong thùng quạt gió là 90 – 95% cao hơn so với giàn mưa Bể lắng trong có lớp cặn lơ lửng đạt hiếu suất cao hơn bể lắng ngang Khối lượng công trình nhỏ ít chiếm diện tích Khuyết điểm Giàn mưa tạo tiếng ồn khi hoạt động, khối lượng công trình chiếm diện tích lớn Thùng quạt gió vận hành khó hơn giàn mưa, khó cải tạo khi chất lượng nước đầu vào thay đổi, tốn điện khi vận hành. Khi tăng công suất phải xây dựng them thùng quạt gió chứ không thể cải tạo Bể lắng trong có lớp cặn lơ lửng xây dựng và vận hành phức tạp, rất nhạy cảm với sự dao động về lưu lượng và nhiệt độ nguồn nước khó khăn khi tăng giảm lưu lượng nước đầu vào Qua việc so sánh trên ta thấy phương án 1 là hợp lý. Chọn phương án 1 làm phương án tính toán Tóm lại hệ thống xử lý của nhà máy bao gồm: Giàn mưa Bể trộn đứng Bể phản ứng có lớp cặn lơ lửng Bể lắng ngang Bể lọc nhanh Bể chứa nước sạch CHƯƠNG 3. THIẾT KẾ TÍNH TOÁN HỆ THỐNG CẢI TẠO 3.1.TÍNH GIÀN MƯA - Lưu lượng nước qua 1 giàn mưa Q = 8.400 m3/ngđ = 350m3/h Þ diện tích bề mặt cần cho giàn mưa qm: 10 ÷ 15 m3/m2h. Chọn qm = 10 m3/m2h Chia giàn mưa thành N=5 ngăn Diện tích mỗi ngăn f = m2 Mỗi ngăn có kích thước 7 x 1 (m2) Sử dụng sàn tung nước bằng các tấm inox có đục lỗ có d = 3mm, khoảng cách giữa các lỗ là 100mm - Số sàn tung nước: 3 - Khoảng cách giữa các sàn tung là 0,7 m Chọn chiều cao ngăn thu nước là 0,3m Chiều cao trên sàn tung nước cao nhất là 0,1m Chiều cao giàn mưa: 0,7 x 3 + 0,3 +0,1 = 2,5m ¯ ống phân phối nước Lưu lượng trên mỗi ngăn của giàn mưa Đường kính ống chính phân phối nước vào các ống nhánh trên giàn mưa với vận tốc nước chảy trong ống là v = 0,8 m/s Chọn ống chính có đường kính 200mm Theo quy phạm, khoảng cách giữa các trục ống nhánh là 200 – 300mm. Với kích thước giàn mưa 7 x 1 m lấy khoảng cách giữa các ống nhánh là 300mm. Vậy số ống nhánh trên một ngăn là: ống Chọn đường kính ống nhánh d = 100mm. Trên mỗi ống khoan 2 hàng lỗ so le nhau hướng xuống dưới nghiêng 1 góc 45o so với phương ngang Đường kính lỗ khoan lấy là d = 7 mm (theo TCVN 33:2006: 5- 10 mm). Khoảng cách giữa các lỗ là 100mm. Với Q = 0,097m3/s; v = 1,4m/s (Theo TCVN 33:2006 v = 1 – 1,5m/s) Đường kính ống thu nước của sàn thu dẫn qua bể trộn =0,297m Chọn đường ống d = 300mm Đường kính ống dẫn nước thô lên trạm xử lý Chọn d=400mm Xác định chỉ tiêu sau khi làm thoáng Độ kiềm sau khi làm thoáng: 5 – 0,0367= 4,75 (mg/l) Hàm lượng CO2 sau khi làm thoáng Độ pH sau khi làm thoáng Với K= 4,75mg/l; CO= 36,2mg/l; T = 240C,P = 200mg/l Tra biểu đồ Langlier có pH = 7 3.2.TÍNH BỂ TRỘN Công suất: Q = 8.400m3/ngđ = 350 m3/h = 0,097 m3/s Diện tích tiết diện ngang ở phần trên của bể trộn tính với vận tốc nước dâng là 25mm/s = 0,025m/s (theo điều 6.56 TCVN 33:2006) Khi đó ft= Xây dựng bể trộn có tiết diện hình vuông Chiều dài mỗi cạnh Chọn bt=2m Chọn vận tốc nước trong ống dẫn nước nguồn ở đáy bể: v = 1,5m/s Chọn d=300mm Do đó diện tích đáy bể( chỗ nối với ống) fd= Chọn góc hình chóp ở đáy , chiều cao phần hình chóp Chọn hd = 1,5m Thể tích phần hình chóp của bể trộn Thể tích toàn phần của bể với thời gian lưu nước trong bể là 2 phút Thể tích phần hình hộp bể trộn Chiều cao phần trên của bể Chọn chiều cao bể ht = 2,2m Chọn chiều cao bảo vệ hbv=0,3m Chiều cao toàn phần của bể Thiết kế thu nước bằng máng vòng có lỗ ngập trong nước. Nước chảy trong máng đến chỗ ống dẫn nước ra khỏi bể theo 2 hướng ngược chiều nhau nên lượng nước của máng thu nước là qm = = = 175 m3/h Diện tích tiết diện máng với tốc độ nước chảy trong máng vm=0,6m/s (Theo điều 6.56 TCVN 33:2006) fm = = = 0,081 m2 Chọn chiều rộng máng bm=0,3 Chiều cao lớp nước tính toán trong máng Hm = = = 0,027 m Chọn Hm =0,3m Q = 0,097 m3/s chọn ống dẫn sang bể phản ứng d = 400 mm với v = 0,9 m/s (Theo TCVN 33:2006,điều 6.59 v Î m/s) 3.3. BỂ PHẢN ỨNG CÓ LỚP CẶN LƠ LỬNG Với công suất Q= 8.400m3/ngđ = 350 m3/h = 0,097 m3/s Kích thước bể Diện tích mặt bằng bể phản ứng Lấy chiều rộng bể phản ứng bằng chiều rộng bể lắng ngang B = 12m Chiều dài ngăn phản ứng Chọn chiều cao bể phản ứng bằng chiều cao bể lắng: h = 3,5m Thể tích bể: Thời gian lưu nước trong bể: phút>20 phút (Theo sách Cấp nước - Trịnh Xuân Lai) Chia bể làm 4 ngăn. Chiều rộng mỗi ngăn m Chọn chiều cao phần hình chóp đáy: hđ = 1m Chiều cao bảo vệ: hbv = 0,3 Tổng chiều cao bể: Máng phân phối nước (đóng vai trò ngăn tách khí) Tổng số máng phân phối nước: 3 Tốc độ nước đi xuống ống phân phối 0,5m/s (Theo sách Cấp nước- Trịnh Xuân Lai, v = 0,3 – 0,6 m/s) Kích thước máng phân phối: Chọn chiều rộng máng bm = 1m, chiều cao máng hm = 1m Thể tích máng phân phối: Thời gian lưu nước trong máng: phútđảm bảo ống dẫn nước từ máng xuống đáy bể: chọn 46 ống đứng trong bể có d = 80mm Lưu lượng nước qua mỗi ống Vận tốc nước chảy trong ống: ống nhánh phân phối: Từ ống chính nước sẽ được phân phối theo 2 hướng bởi 2 ống nhánh Lưu lượng nước qua mỗi ống nhánh Đường kính ống nhánh với vận tốc nước chảy trong ống là v = 0,5 m/s Để tránh ảnh hưởng của dòng chảy ngang trên bề mặt bể, đặt các vách ngăn hướng dòng vuông góc với dòng chảy ngang, khoảng cách giữa các vách lấy 3m (Theo Cấp nước – Trịnh Xuân Lai, 3 – 4m). Vận tốc dòng chảy ngang bên trên các vách ngăn lấy bằng 0,04m/s (Theo Cấp nước – Trịnh Xuân Lai, v>0,05m/s) Tường tràn: Nước được đưa từ bể phản ứng sang bể lắng bằng tường tràn. Vận tốc nước qua tường tràn nhỏ hơn 0,05m/s (Theo Cấp nước – Trịnh Xuân Lai) nên ta chọn V = 0,04m/s Khoảng cách từ tường tràn đến tường bể phản ứng là 0,8m Chiều cao lớp nước trên tường tràn: Chiều cao tường tràn: Chọn mỗi bể có 2 ống xả kiệt d = 100mm 3.4.TÍNH BỂ LẮNG NGANG Diện tích mặt bằng bể lắng Trong đó Uo: tốc độ rơi của cặn (Theo bảng 6.9 TCVN 33:2006) = 1,3: hệ số sử dụng thể tích của bể lắng (Theo TCVN : 2,5 – 3,5m) Chia bể lắng làm 4 ngăn, chiều rộng mỗi ngăn B = 3m (B=3-5m). Chiều dài bể lắng L = Để phân phối đều trên toàn bộ diện tích mặt cắt ngang của bể lắng cần đặt các vách ngăn có lỗ ở đầu bể, cách tường 1,5m (Theo TCXDVN 33:2006: 1 – 2m). Lưu lượng nước tính toán qua mỗi ngăn của bể Diện tích của các lỗ ở vách ngăn phân phối nước vào (Theo TCXDVN 33:2006 vận tốc lỗ qua vách ngăn lấy bằng 0,5m/s) Lấy đường kính lỗ ở vách ngăn phân phối nước vào là d1=0,08m (Theo sách Cấp nước – Trịnh Xuân Lai: d=0,075-0,2m) Diện tích một lỗ f1lo = 0,005 Tổng số lỗ ở vách ngăn phân phối lỗ ở vách ngăn phân phối nước vào bố trí thành 3 hàng dọc và 3 hàng ngang. Theo sách Cấp nước – Trịnh Xuân Lai, khoảng cách giữa tâm các lỗ từ 0,25 – 0,45m Thời gian xả cặn T = 4 ngày xả cặn một lần. Thể tích vùng chứa nén cặn của bể lắng: Trong đó: C = 12mg/l C= C+0,25M+vôi = 50 + 0,25 x 25 + 50=107mg/l Với: Cn: hàm lượng cặn trong nước nguồn M: độ màu của nước Vôi: hàm lượng vôi dùng để nâng pH : nồng độ trung bình của cặn đã nén chặt Chiều cao trung bình của vùng chứa nén cặn : 1,2m Chiều cao trung bình của bể lắng: Chiều cao xây dựng bể bao gồm chiều cao bảo vệ: Thể tích một bể lắng: Thời gian xả cặn Theo TCXDVN 33:2006 t = 10 – 20 phút. Lấy t = 20 phút Chọn đường kính ống xả cặn dc=150mm Máng thu nước bể lắng Máng thu nước sau bể lắng dùng hệ thống máng thu nước răng cưa. Xác định tổng chiều dài máng thu Theo điều 6.84 TCXDVN 33:2006, máng phải đặt trên 2/3 chiều dài bể lắng. Vậy chiều dài máng: Mỗi ngăn đặt 3 máng Chiều dài 1 máng Tiết diện 1 máng thu cần thiết với vận tốc cuối máng v = 0,6m/s (Theo TCVN 33:2006, điều 6.84 v = 0,6 – 0,8m/s) Chọn máng thu có chiều rộng 0,3m Chiều sâu máng thu Máng thu nước từ 2 phía, chiều dài mép máng thu Tải trọng thu nước trên 1m dài mép máng Với Q = 0,097m3/s = 97 l/s 1m dài máng phải thu 0,0032m3/s Chọ tấm xẻ khe hình chữ V, góc đáy 90o để điều chỉnh cao độ mép máng. Chiều cao hình chữ V là 5cm, đáy chữ V là 10cm, mỗi m dài có 5 khe chữ V, khoảng cách giữa các đỉnh là 20cm. Lưu lượng nước qua 1 khe chữ V: Chiều cao mực nước qua khe chữ V đạt yêu cầu Với Q = 0,097m3/s, với v = 1,3m/s, lấy với khả năng lớn hơn lưu lượng tính toán 20 – 30% cho nên ta chọn đường kính ống dẫn sang ngăn phân phối nước của bể lọc là d = 600mm 3.5.TÍNH BỂ LỌC Diện tích bể lọc nhanh F = Trong đó Q: Công suất trạm (m3/ngđ). Q = 8400m3/ngđ T: Thời gian làm việc. T = 24 h vbt: Tốc độ lọc ở chế độ bình thường. vbt = 5 m3/h a: Số lần rửa bể trong ngày đêm. Ơ chế độ bình thường a = 2 W: Cường độ nước rửa lọc. W = 14 l/s.m2 t1 : Thời gian rửa lọc. t1 = 5 phút = h t2: Thời gian ngừng bể lọc để rửa. t2 = 0,35 h. F = = 77,7m2 Trong bể lọc, chọn cát lọc có cỡ hạt dtd = 0,7 – 0,8 mm, hệ số không đồng nhất K= 2,0 ; Chiều dày lớp cát lọc 0,8m. Số bể lọc cần thiết.Chọn N = 3 bể Kiểm tra lại tốc độ lọc tăng cường với điều kiện đóng 1 bể để rửa: Vtc = Vbt . = 5x = 7,5m/h. Theo TCVN 33:2006: Vtc= đảm bảo yêu cầu Diện tích một bể lọc là: f = = = 25,9 m2 Chọn kích thước bể là: L . B = 7 x 4 Chiều cao toàn phần của bể lọc nhanh H = hd + hv + hn + hbv hd: chiều cao lớp sỏi đỡ hd = 0,3 m hv: chiều dày lớp vật liệu lọc hv = 0,8 m hn: chiều cao lớp nước trên lớp vật liệu lọc hn = 2 m (³ 2 m) hdl: chiều dày đan đỡ vật liệu lọc hdl= 0,1m chiều cao tấng hầm thu nước : 0,6m hp: chiều cao bảo vệ = 0,4 m H = 0,8 +0,3 + 2 +0,4+0,1+0,6 = 4,2 m Ä Xác định hệ thống phân phối nước rửa lọc: Lưu lượng nước rửa của 1 bể lọc Qr = = = 0,36 m3/s Chọn ống chính bằng thép đường kính ống dc = 500 mm, v = 1,9m/s (Theo TCVN 33:2006: v = 1,5 - 2 m/s) Ä Xác định hệ thống dẫn gió rửa lọc Chọn cường độ gió là: Wgió = 15 m/s thì lưu lượng gió tính toán là: Qgió = = = 0,39 m3/s Lấy tốc độ gió trong ống dẫn gió chính là 17 m/s ( m/s) đường kính ống gió chính như sau: Dgió = = = 0,17m chọn Dgió = 200 mm Ä Tính toán máng phân phối và thu nước rửa lọc Bể có chiều rộng là 4 m. Chọn mỗi bể bố trí 2 máng thu nước rửa lọc có đáy hình tam giác. Khoảng cách giữa các tim máng là d = 4/2 = 2 m (Theo TCVN 33:2006: d£ 2,2m) Lượng nước rửa thu vào mỗi máng qm = Wn.d.l (l/s) Trong đó Wn = 14 l/s.m3 ( cường độ rửa lọc) d: khoảng cách giữa các tim máng l: chiều dài của máng l = 7 m qm = 14x2x7 = 196 l/s = 0,196 m3/s Chiều rộng máng tính theo công thức Bm = (m) Trong đó a: tỉ số giữa chiều cao phần chữ nhật với ½ chiều rộng máng. a = 1,3 (Theo TCVN 33:2006: a = ) k: hệ số đối với tiết diện máng hình tam giác k = 2,1 Ta có: Bm = = 0,58 m a = Þ hcn = = = 0,38m Vậy chọn chiều cao máng thu nước là hcn = 0,4m lấy chiều cao của đáy tam giác hd = 0,2 m. Độ dốc của máng lấy về phía máng nước tập trung là i = 0,01; chiều dày thành máng là dm = 0,08 m. Chiều cao toàn phần của máng thu nước rửa Hm = hcn + hd + dm = 0,4 + 0,2 + 0,08 = 0,68 m Khoảng cách từ bề mặt lớp vật liệu lọc đến mép trên máng thu nước xác định theo công thức: DHm = + 0,3 (TCXDVN 33:2006) Trong đó H: chiều cao lớp vật liệu lọc H = 0,8 m e: độ giãn nở tương đối ở lớp vật liệu lọc (bảng 4-5) e = 45% DHm = + 0,3 = 0,66 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 0,07 m. Chiều cao toàn phần của máng thu nước là: Hm = 0,68 m Vì máng dốc về phía máng tập trung i = 0,01, máng dài 7 m Þ Chiều cao ở máng tập trung là: 0,68 + 0,017 = 0,73 m Vậy DHm sẽ phải lấy bằng: DHm = 0,07 + 0,73 = 0,8 m Nước rửa lọc từ máng thu nước tập trung. Khoảng cách từ đáy máng thu đến máng tập trung xác định theo công thức hm = + 0,2 (TCXDVN 33:2006) Trong đó qm: lưu lượng nước chảy vào máng tập trung nước qm = 0,1962 = 0,392m3/s : chiều rộng của máng tập trung = 0,7m (Theo TCVN 33:2006: chiều rộng máng tập trung không nhỏ hơn 0,6 m) g = 9,81 m/s2 gia tốc trọng trường hm = + 0,2 = 0,749 m Ä Tính toán số chụp lọc Sử dụng loại chụp lọc có đuôi dài, có khe rộng 1mm Chọn 36 chụp lọc trên 1m2 sàn công tác (Theo TCXDVN 33:2006) Tổng số chụp lọc trong một bể là: N = 36cái Lưu lượng nước đi qua 1 chụp lọc Lưu lượng gió đi qua 1 chụp lọc Tổn thất áp lực qua chụp lọc: Trong đó V: tốc độ chuyển động của nước hoặc hỗn hợp nước và gió qua khe hở của chụp lọc ( lấy không nhỏ hơn 1,5m/s) : hệ số lưu lượng của chụp lọc. Đối với chụp lọc khe hở =0,5 Ä Tính tổn thất áp lực khi rửa bể lọc nhanh Tổn thất áp lực qua lớp sỏi đỡ: hd = 0,22.Ls.W Ls: chiều dày của lớp sỏi đỡ: 0,8 m W: cường độ rửa lọc W = 14 l/s.m2 hd = 0,22.0,814 = 2,464 m Tổn thất áp lực trong lớp vật liệu lọc hvl = (a + b.W).L.e (m) Ứng với kích thước hạt d= mm; a = 0,76; b = 0,017 (Xử lý nước cấp – Nguyễn Ngọc Dung) e: độ giãn nỡ tương đối của lớp vật liệu lọc e = 0,45 L: chiều dày lớp cát lọc L = 0,8 hvl = (0,76 + 0,017.14).0,8.0,45 = 0,359 m Áp lức phá vỡ kết cấu ban đầu của lớp cát lọc lấy hbm = 2 m Vậy tổn thất áp lực trong nội bộ bể lọc: Tính bơm nước rửa lọc Áp lực công tác cần thiết của máy bơm rửa lọc xác định theo công thức: Hr = hhh + ho+ht+ hcb hhh: độ cao hình học từ cột mực nước thấp nhất trong bể chứa đến mép máng thu nước rửa (m) hhh = 4 + 3,5 – 2 + 0,61 = 6,11 m 4: chiều sâu mực nước trong bể chứa (m) 3,5: độ chênh lệch mực nước giữa bể lọc và bể chứa (m) 2: chiều cao lớp nước trong bể lọc (m) 0,61: khoảng cách từ lớp vật liệu lọc đến mép máng (m) ho: tổn thất áp lực đường ống dẫn nước từ trạm bơm nước rửa đến bể lọc (m) Giả sử chiều dài của ống dẫn nước rửa lọc l = 100 m, đường kính ống rửa lọc d=300m; Qr = 196 l/s; 1000i = 32,8 ho = il = 0,0328 m hcb: tổn thất áp lực cục bộ nơi nối ống và van khoá hcb = (m) Giả sử trên đường ống dẫn nước rửa lọc có: 2 cút 900, 1 van khoá, 2 ống ngắn Cút 90o : 0,98 Van khóa : 0,26 Ống ngắn : 1 hcb = (2.0,98 + 0,26 + 2) = 0,62 m Hr = 6,11 + 3,28 + 8 + 0,62 = 18 m Công suất bơm N = == 100 kW h: hiệu suất chung của bơm, h = 0,7 Chọn bơm rửa lọc có công suất 100 kW, với lưu lượng là 1411 m3/h và cột áp là 18 m Tính bơm khí rửa lọc Bơm khí dùng rửa lọc được tính toán dựa trên các yêu cầu sau Tính cột áp cần thiết của bơm khí Cột áp của bơm được tính theo công thức H = h1 + h2 + h3 Trong đó: h1: cột áp để khắc phục tổn thất áp lực chung trong ống dẫn khí tính từ máy thổi khí đến bể lọc. h2: cột áp để khắc phục cột nước và lớp cát lọc trên lỗ phân phối gió h3: cột áp để khắc phục tổn thất từ hệ thống phân phối đến mép máng thu nước rửa lọc Chọn h1 = 1 m Tính h2: h2 = g ´ H1 + H2 Với: g là trọng lượng riêng của cát H1 là chiều cao lớp cát H2 là chiều cao lớp nước từ mặt lớp vật liệu lọc đến mép máng Ta có g = 2,6, H1 = 0,8 m H2 = 0,8 m Þ h2 = 2,6 ´ 0,8 + 0,8= 2,88 m Chọn h3 bằng chiều cao lớp nước từ ống phân phối đến mép máng thu nước rửa, h3 = 2 m Þ vậy cột áp cần thiết của bơm gió rửa lọc là: H = 1 + 2,88 + 2 = 5,88 m Chọn bơm khí rửa lọc có cột áp là 6 m, với lưu lượng là 0,5 m3/s Bể thu hồi nước rửa lọc Ống thu nước rử lọc từ bể chứa ra ống xi phông đồng tâm: Lưu lượng thu nước lọc của 1 bể là: Đường kính ống từ 1 bể ra xi phông đồng tâm, chọn d = 0,15m Vận tốc nước chảy trong ống: Thiết bị xi phông: Đường kính ống xi phông đồng tâm: Nước qua xi phông ra mương chứa nước sạch, từ đó nước được dẫn về bể chứa Ống dẫn nước tới bể chứa Với v = 1m/s, q = 0,097m3/s, chọn d = 350mm 3.6. CÔNG TRÌNH TÔI VÔI Thể tích bể hòa trộn: Kích thước rọ tôi vôi: Trong đó mr:lượng vôi chứa trong rọ(thường từ 50 – 80kg) : khối lượng riêng của vôi,1200kg/m3 Lượng vôi nguyên chất cho vào nước là 50mg/l Liều lượng thị trường cần dung lấy bằng 1,25 lần lượng vôi nguyên chất. Nên lượng vôi thị trường cần dùng: Lượng vôi cần thiết trong 1giờ: Chọn khoảng cách giữa 2 lần hòa trộn là 8h Lượng vôi cần dùng trong 8h: Số rọ cần thiết cho 1 lần hòa trộn: Nr = (rọ) Rọ được làm bằng thép không rỉ, đáy rọ được đan bằng lưới thép 5 x 5 mm. Thời gian tôi 1 mẻ là 10 phút, thời gian đưa vôi vào là 5 phút. Vậy mỗi mẻ tôi cần 15 phút. Sau 3 lần tôi nên xả cặn trong rọ ra ngoài. Thời gian cần để tôi hết 7 rọ vôi: t = 7 x 15 = 105 phút = 1,75 giờ Tính toán thiết bị pha trộn vôi Dung tích bể pha trộn vôi: Wv = Qtt : lưu lượng nước xử lý. Qtt = 8.400 m3/ngđ = 350 m3/h = 0,097 m3/s n: thời gian giữa 2 lần hoà tan. n = 8h Pv: lượng vôi tính toán bh: nồng độ dung dịch vôi trong thùng hoà trộn. bh = 5% g: khối lượng riêng của dung dịch g= 1 tấn/m3. Wv = = 2,8 m3 Bể thiết kế theo dạng hình trụ tròn; đường kính đáy bể phải lấy bằng chiều cao công tác của bể: d = h Wv = = Þ d = = = 1,53 (m) Đáy bể có hình chóp góc nghiêng 45o Thể tích hình nón: Thể tích phần hình trụ: Chiều cao công tác của phần hình trụ: Máy bơm định lượng vôi: Lượng vôi sữa cần dùng: Chọnbơmđịnhlượngkiểumàng 3.7. HỒ CÔ ĐẶC BÙN VÀ SÂN PHƠI BÙN Lượng cặn khô xả ra hằng ngày : Lượng bùn cần nén trong 4 tháng mùa lũ : Diện tích mặt hồ cần thiết : Với: a : tải trọng nén bùn trong thời gian 3 tháng từ 100 – 120 kg/m2 tính theo lượng bùn khô. Chọn a = 120 kg/m2. Nhà máy xây dựng 1 hồ chia làm 2 ngăn có cùng kích thước, mỗi hồ có kích thước : dài L = 10m, rộng B = 5,5m. Ta xây 2 sân phơi bùn có cùng diện tích : 5 x 5,5 (m) Bùn chứa trong hồ 4 tháng, đến mùa khô sẽ rút nước ra khỏi hồ, để phơi bùn trong 3 tháng. Khi đó, nồng độ bùn khô đạt 25%, tỉ trọng bùn . Thể tích bùn khô trong hồ : Chiều cao bùn khô trong bể : Lượng cặn khô xả ra hằng ngày , nồng độ cặn 0,4%, tỷ trọng . Trọng lượng dung dịch cặn xả ra hằng ngày : Thể tích bùn loãng xả ra hằng ngày : Chiều cao bùn loãng trong hồ : Chiều cao phần chứa cặn trong 1 năm : hc= hk+hl = 0,097+0,239 = 0,336 (m) Đáy hồ đổ 3 lớp, hai lớp sỏi nhỏ đổ trên lớp sỏi : Lớp sỏi cỡ hạt 16 – 32mm, dày 0,2m. Lớp sỏi nhỏ đường kính 4 – 8mm, dày 0,1m. Lớp sỏi nhỏ đường kính 1 – 2mm, dày 0,1m. Chọn : Chiều sâu hồ : (chọn 1,2 – 1,8m) Chiều cao đáy (đáy gồm 3 lớp sỏi) : Chiều cao dự trữ của hồ : hdtru=0,4m (chọn 0,3 – 0,45m). Tổng chiều cao phần chứa cặn : Hc=H-hd-hdtru =1,5 - 0,4 - 0,4 = 0,7 (m) Thường xuyên dùng bơm để bơm lớp nước trong trên mặt lớp bùn lắng ra khỏi hồ. Hồ chứa đầy bùn cặn, đem bơm chìm di động đặt vào hố tập trung nước ở đầu ra để bơm hết nước ra, làm khô cặn chứa trong hồ. Phơi bùn trong 3 tháng, trên mặt bùn xuất hiện các vết nứt sâu 10 – 20cm thì xúc bùn ra ngoài , chỉnh sửa lại lớp sỏi đỡ và hệ thống rút nước đáy hồ, rồi cho hồ trở lại làm việc. 3.8. KHỬ TRÙNG NƯỚC Liều lượng clo khử trùng lấy bằng 1mg/l =10-3kg/m3(Theo TCVN 33:2006: lượng clo 0,7 – 1 mg/l) Lượng clo cần dùng trong 1 giờ Trong đó: Q: Lưu lượng nước xử lí (m3/h) a: liều lượng clo hoạt tính (lấy theo tiêu chuẩn TCVN 33:2006). Lượng nước tính toán để cho clorator làm việc lấy bằng 0,6 m3 cho 1kg clo (Theo TCXDVN 33:2006) Lưu lượng nước cấp cho trạm clo: Đường kính ống nước Chọn đường kính ống d = 10 (mm) Liều lượng clo cần thiết dùng để khử trùng trong một ngày là: Lưu lượng nước cấp trong 1 ngày Lượng clo dự trữ đủ dùng trong 30 ngày m = 30 x 5,04 = 150 (kg) Clo lỏng có tỷ trọng riêng là 1,43(kg/l) nên tổng lượng dung dịch clo Đường kính ống dẫn clo Lưu lượng giây lớn nhất của clo lỏng (m3/s) Vận tốc đường ống: v = 0,8m/s(theo TCVN 33:2006) Vậy =26mm<80mm (theoTCVN 33:2006) thỏa điều kiện 3.9. BỂ CHỨA NƯỚC SẠCH Dung tích của bể chứa Wbc = Wđh + W3hcc+Wbt , m3 Trong đó: Wđh: Dung tích phần điều hoà của bể chứa, Wđh = 15% Qngày đêm =15%.8400 = 1260 m3 W3hcc : Nước cần cho việc chữa cháy trong 3 giờ. Chọn lưu lượng 1s chữa cháy la 25l/s W3hcc n: số đám cháy xảy ra đồng thời, n=2 qcc: tiêu chuẩn nước chữa cháy (m3). qcc= 15 l/s (khoảng 20000 dân) Wbt: Lượng nước dự trữ cho bản thân trạm xử lý(m3) Wbt = Wbc = Wđh + W3hcc+Wbt = 1260+324+504 = 2088 m3 Wbc = 3.10.TRẠM BƠM CẤP 2 Trong trạm bơm cấp 2 gồm : _ 1 máy bơm chân không : bơm gió tới bể lọc để rửa lọc. _ 1 máy bơm hướng trục : bơm nước tới bể lọc để rửa lọc. _ 2 máy bơm ly tâm hướng trục : 1 máy bơm nước từ bể chứa ra mạng lưới, 1 máy bơm dự phòng. 3.11. GIẾNG KHOAN - Giếng khoan ở tầng sâu 50m. - Có 1 bơm chìm để tập trung đưa nước từ giếng khoan vào đường ống truyền tải. - Có tụ điện bên trong nhà điều khiển giếng, có đồng hồ đo lưu lượng, đồng hồ đo áp lực - Người ta đưa sỏi xuống giếng để lọc sơ trước khi nước đi vào giếng CHƯƠNG 4:CAO TRÌNH CÁC CÔNG TRÌNH TRONG TRẠM XỬ LÝ Chọn cốt mặt đất tại nơi xây dựng bể chứa nước sạch của trạm xử lý Ztr = 0,00 Cao trình bể chứa nước sạch Bể chứa nước sạch có dung tích Wbc = 2200 m3 với kích thước Xây bể kiểu chìm, bể được xây âm dưới đất là 4,5 m. Cốt đáy bể chứa Cốt mực nước trong bể chứa Trong đó Chiều cao mực nước trong bể chứa Cao trình bể lọc nhanh Tổn thất áp lực trong bể lọc là = 4,8m Tổn thất áp lực từ bể lọc sang bể chứa (theo TCVN 33:2006) Cốt mực nước trong bể lọc Cốt đáy bể lọc Trong đó H: Chiều cao bể lọc; H = 4m 0,4: Chiều cao phụ dự phòng của bể lọc Cao trình bể lắng ngang Tổn thất áp lực từ bể lắng sang bể lọc lấy 0,7m (Theo TCVN 33:2006: 0,5 – 1m)