Đồ án Thiết kế và xây dựng trạm xử lý nước cấp cho nhu cầu dùng nước đến năm 2020 của người dân xã La Ngà

g CO2 có trong nước sau khi keo tụ (mg/l) Trong đó : Nồng độ axit cacbonic có trong nước nguồn. Vì tổng hàm lượng muối hòa tan có trong nước nguồn là tổng hàm lượng thành phần của các cation và anion có trong nước nên có thể xem giá trị tổng hàm lượng cặn hòa tan trong nước là tổng hàm lượng muối trong nước. Vậy P = 146,5 (mg/l). t = 27°C. Kio = 1,2 (mgđl/l). pH = 7,2. Tra biểu đồ Langlier (6 - 2) theo TCXD 33 - 2006 Þ = 16,5mg/l Þ (mg/l) Với nguồn nước sau khi keo tụ có các thông số CO*2 = 51,24 (mg/l). t = 27°C. Ki = 1,2 (mgđl/l). P = 146,5 (mg/l). Tra biểu đồ Langlier (6 – 2) theo TCXD 33 – 2006 ta có: pHo = 6,75. (1’) c) Xác định pHs phụ thuộc vào hàm số sau pHs = f1x (to) – f2x (Ca2+) – f3x (Ki) + f4x (P) Tra biểu đồ Langlier (6 – 1) theo TCXD 33 – 2006 ta có: t = 27°C (Ca2+) = 40 Ki = 0,4 P = 146,5 1,96 1,6 0,6 8,74 Trong đó: f1, f2, f3, f4 : là các hàm số của nhiệt độ, nồng độ (Ca2+), độ kiềm và tổng hàm lượng cặn của nước. Þ pHs = 1,96 - 1,6 – 0,6 + 8,74 =8,5 (2’) Vậy từ (1’) và (2’) ta được: J = 6,75 – 8,5 = - 1,75 < - 0,5. Kết luận: Nước không ổn định, có hàm lượng CO2 lớn hơn giá trị cân bằng Þ nước có tính xâm thực, cần phải xử lý độ ổn định của nước bằng cách kiềm hóa. 4. Xử lý độ ổn định nước, ta phải dùng vôi hoặc Sôđa a) Liều lượng hóa chất cần dùng Dk = Ki × β = 0,4 × 0,05 = 0,02 (mg/l) (1) Trong đó: Ki : Độ kiềm của nước sau khi keo tụ β : Hệ số phụ thuộc vào độ ổn định J và pHo < pHs < 8,4. Khi J = 1,05; pHs = 7,7. Tra biểu đồ (6.4) theo TCXD 33 – 2006 ta được β = 0,05. Mặt khác: (mg/l) (2) Từ (1) và (2) Þ Dk < dk Vậy để xử lý độ ổn định nước ta chỉ cần dùng vôi. b) Liều lượng vôi đưa vào để xử lý độ ổn định của nước (kiềm hóa) Ta có: pHo < pHs < 8,4. Lượng vôi được xác định theo công thức: (mg/l) Trong đó ek : Đương lượng của hóa chất đưa vào kiềm hóa, khi dùng vôi ek = 28. 5. Hàm lượng cặn lớn nhất sau khi đưa vôi sữa vào nước Co = Cmax + (K × Lp + 0,25 × M + Lv2) (mg/l) Trong đó Cmax : Hàm lượng cặn lớn nhất của nước nguồn (mg/l) K : Hệ số kể đến độ tinh khiết của phèn nhôm; K = 0,5 Lp : Liều lượng phèn đưa vào để keo tụ (mg/l) M : Độ màu của nước nguồn, M = 30 (Pt - Co) Lv2 : Liều lượng vôi đưa vào để kiềm hóa. Þ (mg/l) III - SƠ ĐỒ DÂY CHUYỀN CÔNG NGHỆ 1. Đề xuất dây chuyền công nghệ 1.1 Đề xuất công nghệ xử lý Việc lựa chọn công nghệ xử lý phụ thuộc vào chất lượng đặc trưng của nguồn nước thô. Các vấn đề cần đề cập đến khi thiết kế quá trình xử lý nước bao gồm chất lượng nước thô, yêu cầu về chất lượng nước sau xử lý. Dựa vào các số liệu đã có sẵn so sánh chất lượng nước thô và nước sau xử lý để quyết định cần xử lý chất gì ra khỏi nước, rồi chọn các thông số chính về chất lượng nước và đề xuất công nghệ xử lý nước đảm bảo nước sau xử lý đạt tiêu chuẩn cấp nước. 1.2 Lựa chọn sơ đồ xử lý nước mặt: 1.2.1 Bể trộn: Dùng phương pháp trộn thủy lực với bể trộn đứng, đây là loại bể trộn thường được sử dụng phổ biến hiện nay trong trường hợp có dùng vôi sữa để kiềm hóa nước với công suất bất kỳ. Vì chỉ có bể trộn đứng mới đảm bảo giữ cho các phần tử vôi ở trạng thái lơ lững, làm cho quá trình hòa tan vôi được triệt để. Còn nếu sử dụng bể trộn khác thì vôi sữa sẽ bị kết tủa trước các tấm chắn. Mặt khác, nó có cấu tạo đơn giản, vận hành dễ, chi phí quản lý thấp do dùng năng lượng nước để trộn, phù hợp với quy mô công suất và dây chuyền công nghệ xử lý. 1.2.2 Ngăn tách khí: Ngăn tách khí cần được thiết kế khi sử dụng bể lắng có ngăn phản ứng bên trong, bể lắng trong có lớp cặn lơ lững và bể lọc tiếp xúc. Ngăn tách khí có tác dụng tách khí tránh hiện tượng bọt khí dâng lên trong bể sẽ làm phá vỡ các bông cặn kết tủa tạo thành, ảnh hưởng đến quá trình lắng. 1.2.3 Bể phản ứng: Bể phản ứng xoáy: Bể phản ứng xoáy hình trụ: loại bể này thường áp dụng cho các trạm xử lý có công suất nhỏ ( đến 3000m3 / ngày ), ít khi được xây dựng kết hợp với các kiểu bể lắng khác do cấu tạo phức tạp của vòi phun. Bể phản ứng xoáy hình phễu: Có ưu điểm là hiệu quả cao, tổn thất áp lực trong bể nhỏ do thời gian nước lưu lại trong bể nhỏ nên dung tích bể nhỏ. Tuy nhiên, nó có nhược điểm là khó tính toán cấu tạo bộ phận thu nước trên bề mặt theo hai yêu cầu là thu nước đều và không phá vỡ bông cặn. Ngoài ra đối với bể có dung tích lớn sẽ khó xây dựng, nên chỉ thích hợp với những trạm có công suất nhỏ. Bể phản ứng vách ngăn: thường được xây dựng kết hợp với bể lắng ngang. Nguyên lý cấu tạo cơ bản của bể là dùng các vách ngăn để tạo ra sự đổi chiều liên tục của dòng nước. Bể có ưu điểm là đơn giản trong xây dựng và quản lý vận hành. Tuy nhiên, nó có nhược điểm là khối lượng lớn do có nhiều vách ngăn và bể phải có đủ chiều cao để thỏa mãn tổn thất áp lực trong toàn bể. Bể phản ứng có lớp cặn lơ lửng: Bể phản ứng có lớp cặn lơ lửng thường được đặt ngay trong phần đầu của bể lắng ngang. Bể thường được chia thành nhiều ngăn dọc, đáy có tiết diện hình phễu với các vách ngăn ngang, nhằm mục đích tạo dòng nước đi lên đều, để giữ cho lớp cặn lơ lững được ổn định. Ưu điểm của bể là cấu tạo đơn giản, không cần máy móc cơ khí, không tốn chiều cao xây dựng. Bể phản ứng cơ khí: Nguyên lý làm việc của bể là quá trình tạo bông kết tủa diễn ra nhờ sự xáo trộn của dòng nước trong bể bằng biện pháp cơ khí. Bể có ưu điểm là có khả năng điều chỉnh cường độ khuấy trộn theo ý muốn. Tuy nhiên, nó có nhược điểm là cần máy móc, thiết bị cơ khí chính xác và điều kiện quản lý vận hành phức tạp, tốn nhiều điện năng nên chỉ thích hợp đối với trạm có công suất lớn. Kết luận: qua phân tích như trên ta chọn bể phản ứng có lớp cặn lơ lửng. 1.2.4 Bể lắng: 1.2.4.1 Bể lắng ngang: Dùng bể lắng ngang thu nước bể mặt bằng các máng đục lỗ, bể được xây dựng kế tiếp ngay sau bể phản ứng. được sử dụng trong các trạm xử lý có công suất lớn hơn 3000m3/ ngày đêm đối với trường hợp xử lý nước có dùng phèn. Căn cứ vào biện pháp thu nước đã lắng, người ta chia bể lắng ngang thành 2 loại: bể lắng ngang thu nước ở cuối và bể lắng ngang thu nước đều trên bề mặt. Bể lắng ngang thu nước ở cuối thì được kết hợp với bể phản ứng có vách ngăn hoặc bể phản ứng có lớp cặn lơ lửng. bể lắng ngang thu nước đểu trên bề mặt thường được kết hợp với bể phản ứng có lớp cặn lơ lửng. 12.4.2 Bể lắng đứng: Trong bể lắng đứng nước chuyển động theo phương thẳng đứng từ dưới lên trên còn các hạt cặn rơi ngược chiều với chiều chuyển động với dòng nước từ trên xuống. lắng keo tụ trong bể lắng đứng có hiệu quả lắng cao hơn nhiều so với lắng tự nhiên do các hạt cặn có tốc độ tơi nhỏ hơn tốc độ dòng nước bị đẩy lên trên. Chúng đã kết dính lại với nhau và tăng dần kích thước cho đến khi có tốc độ rơi lớn hơn tốc độ chuyển động dòng nước sẽ rơi xuống. tuy nhiên hiệu quả lắng trong bể lắng đứng không chỉ phụ thuộc vào chất keo tụ, mà còn phụ thuộc vào sự phân bố đều của dòng nước đi lên và chiều cao bể lắng phải đủ lớn thì các hạt cặn mới dính kết lại với nhau. 1.2.4.3 Bể lắng lớp mỏng: Bể lắng lớp mỏng thường có cấu tạo giống như bể lắng ngang thông thường nhưng khác với bể lắng ngang là trong vùng lắng của bể lắng lớp mỏng được đặt trên các bản vách ngăn bằng thép không rỉ hoặc bằng nhựa. Do có cấu tạo các bản vách ngăn nghiêng, nên bể lắng lớp mỏng có hiệu suất cao hơn so với bể lắng ngang. Vì vậy kích thước Bể lắng lớp mỏng nhỏ hơn bể lắng ngang, tiết kiệm diện tích đất xây dựng và khối lượng xây dựng công trình. Tuy nhiên do phải đặt nhiều bản vách ngăn song song ở vùng lắng nên việc lắp ráp phức tạp và tốn vật liệu là vách ngăn. Mặt khác do bể có chế độ làm việc nhất định nên đòi hỏi nước đã hòa trộn chất phản ứng cho vào vào bể phải có chất lượng tương đối ổn định. Hiện nay Bể lắng lớp mỏng còn ít sử dụng ở việt nam, do trong phần cấu tạo của bể còn một số vấn đề chưa được thực hiện nghiên cứu hoàn chỉnh, nhất là vấn đề thu xả cặn. 1.2.4.4 Bể lắng trong có lớp cặn lơ lửng Mặc dù hiệu suất lắng của bể cao. Bể lắng trong có ưu điểm là không cần xây dựng bể phản ứng, bời vì quá trình phản ứng và tạo bông kết tủa xảy ra trong điều kiện keo tụ tiếp xúc ngay trong lớp cặn lơ lửng của bể lắng. Hiệu quả xử lý cao hơn các bể lắng khác và tốn ít diện tích xây dựnghơn. Nhưng nó có nhược điểm là kết cấu phức tạp và chế độ quản lý chặt chẽ. Đòi hỏi công trình làm việc suốt ngày đêm và rất nhạy cảm với sự dao động lưu lượng và nhiệt độ của nước. Chỉ áp dụng bể lắng trong có lớp cặn lơ lửng , khi nước đi vào công trình có lưu lượng điều hòa hoặc thay đổi dần dần trong phạm vi không quá ±15% trong 1 giờ và nhiệt độ nước đưa vào thay đổi không quá ± 10C trong 1 giờ. Kết luân : qua phân tich như trên ta dùng bể lắng ngang thu nước trên bề mặt. 1.2.5.Bể lọc : Lọc nước là quá trình xử lý tiếp theo quá trình lắng , nó có nhiệm vụ giữ lại các hạt cặn nhỏ hơn trong nước không lắng được ở bể lắng do đó làm trong nước 1 cách triệt để hơn, với mức độ cao hơn và làm giảm đáng kể lượng vi trùng trong nước. 1.2.5.1 Bể lọc chậm: Bể lọc chậm có ưu điểm là chất lượng nước lọc cao, không đòi hỏi nhiều máy móc, thiết bị phức tạp, công trình đơn giản, tốn ít ống và thiết bị thi công dễ, quản lý và vận hành đơn giản. Tuy nhiên nó có nhược điểm là diện tích lớn, giá thành xây dựng cao, chiếm nhiều đất do có vận tốc làm nhỏ, khó cơ khí hóa và tự động hóa quá trình rửa lọc, vì vậy phải quản lý bằng thủ công nặng nhọc. Vì vậy bể lọc chậm thường được áp dụng cho nhà máy nước có công suất đến 1000m3/ngày với hàm lượng cặn đến 50mg/l và độ màu đến 500. 1.2.5.2 Bể lọc nhanh: Bể lọc nhanh được sử dụng là Bể lọc nhanh hở phổ thông, là loại bể lọc nhanh 1 chiều, dòng nước lọc đi từ trên xuống dưới, có một lớp vật liệu lọc là cát thạch anh và là lọc trọng lực, được sử dụng trong dây chuyền xử lý nước mặt có dùng chất keo tụ. Ưu điểm của Bể lọc nhanh là có tốc độ lọc lớn gấp vài chục lần so với bể lọc chậm. Do tốc độ lọc nhanh ( từ 6 – 15 m/h ) nên diện tích xây dựng bể nhỏ và do cơ giới hóa công tác rữa nên làm giảm nhẹ công tác quản lý và nó đã trở thành loại bể lọc cơ bản, được sử dụng phổ biến trong các trạm cấp nước trên thế giới hiện nay. Tuy nhiên nó có nhược điểm là tốn ống và thiết bị, tăng chi phí quản lý ( nhất là chi phí điện năng cho việc rửa bể ) Kết luận: qua phân tích như trên ta dùng Bể lọc nhanh phổ thông. 1.2.6 Bể chứa: Chọn Bể chứa có mặt bằng hình chữ nhật, đặt nửa chìm nửa nổi để thuận tiện cho việc bố trí bể lọc. Bên trên bể có nắp đậy, ống thông hơi, lớp đất trồng cây cỏ để tránh bể bị nổi khi cạn nước và giữ cho nhiệt độ nước ổn định... 1.2.7 Trạm bơm cấp 2: Trạm bơm cấp 2 dự kiến sẽ được chọn lắp đặt là bơm ly tâm trục ngang. Máy bơm được gắn thiết bị biến tầng để cho phép thay đổi lưu lượng của máy bơm tùy theo nhu cầu sử dụng khác nhau của các giờ trong ngày, mà không cần xây dựng đài nước. Tuy nhiên do điều kiện kinh tế kỹ thuật, quản lý và vận hành của máy biến tầng đòi hỏi kỷ thuật cao có thể chưa đáp ứng được nhu cầu trong vận hành. Do đó để đảm bảo an toàn cho hệ thống mạng lưới cấp nước ngay từ đầu cho nên ta vẫn chọn phương án xây dựng mạng lưới có đài nước và sử dụng trạm bơm 2 cấp như nhiều mạng lưới cấp nước khác mà đến nay vẫn hoạt động an toàn. Việc đề xuất công nghệ xử lý dựa trên Đánh giá chất lượng nước nguồn. Căn cứ vào TCXD 33 - 2006. Căn cứ vào tiêu chuẩn nước cấp cho sinh hoạt ăn uống. Các kết quả tính toán được: Hàm lượng cặn trong nước nguồn : Cmax = 250 mg/l. Độ kiềm của nước sau khi keo tụ : Ki = 0,4 mgđl/l. Độ pH của nước sau khi keo tụ : pHo = 6,75. Ta đề xuất dây chuyền công nghệ xử lý như sau: 2. Thuyết minh công nghệ Phương án 1 Từ trạm bơm cấp 1, nước sông LA NGÀ được đưa vào bể trộn đứng theo hướng từ dưới lên, đồng thời hóa chất (phèn - vôi) cũng được đưa vào cùng lúc đó. Tốc độ dòng nước đưa vào phía đáy vđ = 1 ÷ 1,5 m/s nhằm tạo nên chuyển động rối làm cho nước trộn đều với hóa chất. Sau thời gian lưu nước trong bể khoảng 2 phút, nước sẽ được dẫn qua bể phản ứng có lớp cặn lơ lửng kết hợp với bể lắng ngang. Bể phản ứng có lớp cặn lơ lửng thường xây dựng liền trước bể lắng ngang. Nước vào bể qua các máng phân phối đều đặt dọc theo mặt bể (hoặc các ống phân phối đặt dưới đáy bể). Các ống đứng dẫn nước từ máng xuống đáy bể và các bức vách nghiêng phân phối đều dòng đi lên trên toàn bộ bề mặt bể đồng thời làm giảm tốc độ dòng chảy. Đáy bể có cấu tạo giống bể phản ứng xoáy hình côn nên khi qua đến đây nước đã được khuấy trộn sơ bộ và hình thành các bông cặn nhỏ. Các bông cặn đi lên và lớn dần, khi lên đến bề mặt bể sẽ bị cuốn đi theo dòng chảy ngang sang bể lắng. Thời gian lưu nước trong bể phản ứng khoảng 20 phút. Nước trước khi đưa vào bể phản ứng có lớp cặn lơ lửng phải được đưa qua bộ phận tách khí. Tốc độ nước tràn qua bể lắng không vượt quá 0,05 m/s để tránh làm vỡ các bông cặn. Tại đây các bông cặn sẽ được lắng xuống đáy bể nhờ trọng lực. Nước sau lắng có hàm lượng cặn nhỏ hơn 12 mg/l và sẽ tiếp tục chảy sang bể lọc nhanh. Tại bể lọc các hạt cặn chưa lắng được ở bể lắng và các vi trùng có trong nước sẽ được giữ lại trên bề mặt hoặc các khe hở của lớp vật liệu lọc (cát thạch anh). Hàm lượng cặn còn lại trong nước sau khi qua bể lọc phải đạt chuẩn cho phép (≤ 3 mg/l). Vì vậy lọc là giai đoạn cuối cùng để làm trong nước triệt để. Nước sau khi qua bể lọc được dẫn đến bể chứa nước sạch. Tạo đây, Clo sẽ châm vào đủ để khử trùng nước và đảm bảo lượng Clo dư đạt chuẩn cho phép cấp cho ăn uống sinh hoạt. Phương án 2 Phương án 2 cũng giống như phương án 1 chỉ khác ở chỗ ta thay thế bể phản ứng có lớp cặn lơ lửng kết hợp với bể lắng ngang thành bể lắng trong có lớp cặn cặn lơ lửng (còn gọi là bể lắng trong). Trong sơ đồ công nghệ này ta không sử dụng bể phản ứng vì quá trình phản ứng và tạo bông cặn được thực hiện ngay trong lớp cặn lơ lửng của bể lắng. Ngoài ra nước trước khi đưa vào bể lắng trong phải qua ngăn tách khí để tránh hiện tượng các bọt khí sẽ kéo theo các hạt cặn tràn vào máng thu nước trong làm giảm chất lượng nước sau lắng. 3. Phân tích lựa chọn dây chuyền công nghệ Phương án 1 Ưu điểm Dễ vận hành, hiệu suất lắng tốt, ít bị ảnh hưởng do biến động của lưu lượng và nhiệt độ. Xây dựng cùng một khối với ngăn tách khí và bể phản ứng nối liền với bể lắng nên giải pháp kết cấu đơn giản, chiều cao xây dựng thấp. Nhược điểm Diện tích bề mặt lớn. Phương án 2 Ưu điểm Các hạt cặn được hình thành có bề mặt tiếp xúc lớn, thúc đẩy quá trình keo tụ. Nước đi lên tại mọi điểm của diện tích bể lắng làm cho chế độ thủy lực tốt hơn. Hiệu quả xử lý cao hơn các bể lắng khác. Khối lượng xây dựng nhỏ, ít chiếm diện tích. Nhược điểm Lớp cặn tiếp xúc rất nhạy cảm với bọt khí, các bọt khí lại di chuyển từ dưới lên, nếu không được tách hết có thể sẽ phá vỡ lớp cặn và mang theo cặn vào vùng lắng. Kết cấu phức tạp, chế độ quản lý chặt chẽ, rất nhạy cảm với sự dao động lưu lượng và nhiệt độ. Với hàm lượng cặn nhỏ hơn 300 mg/l bể làm việc kém. Chiều cao bể lớn, khó xây dựng hợp khối với công trình khác. BỂ TRỘN ĐỨNG BỂ PHẢN ỨNG CÓ LỚP CẶN LƠ LỬNG KẾT HỢP VỚI BỂ LẮNG NGANG BỂ LỌC NHANH SƠ ĐỒ CÔNG NGHỆ PHƯƠNG ÁN 1 BỂ CHỨA NƯỚC SẠCH NƯỚC TỪ TRẠM BƠM CẤP 1 TRẠM BƠM CẤP2 MẠNG LƯỚI CẤP NƯỚC Phèn Vôi BỂ PHA VÔI SỮA TB ĐỊNH LƯỢNG BỂ PHA PHÈN Kết luận Từ những nhận xét trên ta chọn thiết kế và xây dựng trạm theo phương án 1 vì nó kinh tế và phù hợp với trình độ quản lý của địa phương. CHƯƠNG V: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ CÁC CÔNG TRÌNH XỬ LÝ NƯỚC 5.1 CÔNG TRÌNH THU NƯỚC 5.1.1 Vị trí và loại công trình thu nước Vị trí công trình thu nước mặt được đặt ở Sông La Ngà nhằm đảm bảo lấy đủ lượng nước có chất lượng tốt theo yêu cầu cho nước mắt và tương lai, đồng thời đảm bảo điều kiện vệ sinh cho nguồn nước. Căn cứ vào lưu lượng, điều kiện địa chất thủy văn, địa chất công trình, giao thông,...đặc biệt là mực nước dao động giữa hai mùa khá lớn nên Ta chọn công trình thu nước loại ven bờ và xa bờ kết hợp Vì nhà máy có công suất 15000 m3/ngđ = 625 m3/h = 0,173 m3/s Þ chọn hai ngăn thu và hai ngăn hút (một làm việc, một dự phòng). Song chắn rác đặt ở cửa ngăn thu, lưới chắn rác đặt ở cửa thông giữa ngăn thu và ngăn hút.do địa hình bờ sông ổn định nên họng thu nước đặt xa bờ dùng ống tự chảy vào ngăn thu. 5.1.2 Tính toán song chắn rác và lưới chắn rác a)Song chắn rác Diện tích công tác của song chắn rác Trong đó Q : Lưu lượng tính toán của công trình (m3/s). v : Vận tốc nước chảy qua song chắn (m/s), chọn v = 0,2 m/s (lấy trong khoảng 0,2 ÷ 0,6 m/s theo TCXD 33 – 2006) n : Số cửa thu nước; n = 2. K2 : Hệ số co hẹp do rác bám vào song; K2 = 1,25 K3 : Hệ số kể đến ảnh hưởng hình dạng của thanh thép, đối với tiết diện chữ nhật; K3 = 1,25 K1 : Hệ số co hẹp do các thanh thép, được tính theo công thức: với a : Khoảng cách giữa các thanh thép, a = 4 ÷ 5 cm; chọn a = 4 cm. d : Đường kính thanh thép; chọn d =0,6 cm. Vậy (m2) Song chắn rác được bố trí móc kéo để dễ dàng nâng hạ khi sửa chữa. Tổn thất áp lực qua song chắn (m) Trong đó ξ : Hệ số tổn thất cục bộ qua song chắn, được xác định bởi công thức: với β : Hệ số hình dạng, đối với thanh thép hình chữ nhật β = 1,25 k : Hệ số dự trữ; k = 3. Vậy (m) b)Lưới chắn rác Lưới được làm bằng sợi thép không rỉ có đường kính 1 ÷ 1,5 mm; mắt lưới 2 × 2 ÷ 5 × 5 mm. Diện tích công tác của lưới chắn rác (m2) Trong đó Q : Lưu lượng tính toán của công trình (m3/s) v : Vận tốc nước chảy qua lưới (m/s); chọn v = 0,2 m/s (lấy trong khoảng 0,2 ÷ 0,4 m/s theo TCXD 33 – 2006). n : Số lượng cửa đặt lưới. K2 : Hệ số co hẹp do ảnh hưởng của rác bám vào lưới; K2 = 1,5 K3 : Hệ số ảnh hưởng của hình dạng; K3 = 1,15 ÷ 1,5 K1 : Hệ số co hẹp, được xác định theo công thức: với a : Kích thước mắt lưới; a = 5 mm d : Đường kính dây đan lưới; d = 1 mm Vậy (m2) Tổn thất cục bộ qua lưới chắn Trong đó ξ : Hệ số tổn thất cục bộ qua lưới chắn, được xác định bởi công thức: với β : Hệ số hình dạng; β = 1,15. k : Hệ số dự trữ; k = 3. Vậy (m) 5.1.3 Tính ống hút a) Tính ống hút chung Theo TCXD 33 - 2006, vận tốc cho phép trong ống hút có đường kính D = 300 ÷ 800 mm là v = 1 ÷ 1,3 m/s; chọn v = 1,2 m/s. Đường kính ống hút chung là D = = 0.428 (m) Vậy D = 450 mm, tra bảng tính toán thủy lực của thạc sĩ Nguyễn Thị Hồng Þ v = 1,27 m/s, 1000i = 4,09. Hai ống hút được đặt song song và có độ dốc tối thiểu i = 0,004 cao về phía máy bơm. b) Tính ống hút riêng Với lưu lượng Q = 0,173m3/s = 173 l/s. Chọn 2 bơm, một làm việc, một dự phòng, ống hút bằng thép. Do đó lưu lượng của mỗi ống thu là qt = = 0,0865 (m3/s) Đường kính ống hút riêng là D = 0.302 (m) Vậy D = 350 mm 5.1.4 Ống tự chảy và họng thu Đường kính ống tự xác định theo công thức D = Với vận tốc ta chọn là 1m/s (theo quy phạm 0,7- 1,5 m/s).Lưu lượng là Q =0,173 m/s Dtc = = 0,469 (m) Chọn Dtc= 500 mm Ở đây ta bố trí nhóm họng thu nước thường xuyên ngập (thích hợp cho công trình thu cỡ vừa) cửa thu của họng là hình vuông.Với vận tốc qua miệng hông thu qua song chắn rác là 0,2-0,6 m/s Chọn v = 0,4 m/s vậy diện tích miệng thu là Fmt= = =0,423 (m) Với tiết diện hình vuông,chiều dài mỗi cạnh là B = = 0,650 (m) Vì đáy sông hay bị bồi lắp nhiều nên Ta bố trí các cọc gỗ làm bộ phận cố định họng thu.chiều cao của các cọc gỗ tính từ đáy sông đến đáy của ống là h > 0,5 (m) 5.1.5 Ngăn thu nước và ngăn hút nước Với ống hút có đường kính Dh = 450 mm Þ đường kính phễu bằng (1,3 ÷ 1,5)Dh theo sách cấp nước đô thị của TS. Nguyễn Ngọc Dung Þ chọn Dp = 700 mm. Với Dh = 450 mm, tra sách Công trình thu nước - trạm bơm cấp thoát nước của ThS. Lê Dung ta xác định được các kích thước ngăn thu, ngăn hút và các kích thước đường ống như sau Kích thước mặt bằng ngăn thu có thể xác định Chiều dài At=2m(lấy trong khoảng 1,6 ÷ 3 m) Chiều dài Ah =2 m (lấy trong khoảng 1,5 ÷ 3 m). Chiều rộng Bh=3.Dp = 3.700 = 2100 mm. Chiều rộng Bh=Bt = 2100 mm. Khoảng cách từ mép dưới đáy cửa thu đến đáy sông H1= 0,8 m (lấy trong khoảng 0,7 ÷ 1 m). Khoảng cách từ mép dưới cửa đặt lưới đến đáy công trình thu H2= 0,6 m (lấy trong khoảng 0,5 ÷ 1 m). Khoảng cách từ mực nước thấp nhất đến mép trên cửa thu H3= 0,5 m (quy phạm H3 ≥ 0,5 m) Khoảng cách từ mực nước cao nhất đến sàn công tác: H4= 0,5 m (quy phạm H4 ≥ 0,5 m). Khoảng cách từ mực nước thấp nhất đến miệng vào phểu hút H6=1,05m( quy phạm H6≥1,5 Dp và H6≥ 0,5 m) Khoảng cách từ đáy ngăn hút đến miệng vào phễu hút H5=1m ( quy phạm H5≥ 0,5 m và H5≥0,8 Dp) Thiết kế ngăn thu và ngăn hút 5.1.6 Cao độ công trình thu Chọn cốt mặt đất tại nơi xây dựng bể chứa nước sạch của trạm xử lý là Ztr = 0,00. Cao độ mực nước tính toán của ngăn thu (m) Trong đó Hmin : Cốt mực nước thấp nhất trong hồ (m) tính từ mặt đất, Hmin = -0,5 m. hsc : Tổn thất áp lực qua song chắn (m), hSC = 0,002 m. Cao độ mặt công trình thu (m) Trong đó Hmax : Cốt mực nước cao nhất trong sông(m), Hmax = -0,1 m. 0,5m : Cao độ an toàn. Cao độ đáy công trình (m) Trong đó Zn.t: cao độ mực nước trong ngăn thu (m). 0,7m: cao độ an toàn. 5.2 TÍNH TOÁN TRẠM BƠM CẤP I 5.2.1 Ống đẩy 5.2.1.1 Ống đẩy chung Trạm bơm cấp I được đặt gần công trình thu và cách trạm xử lý 100 m. Với lưu lượng Q = 0,173 m3/s = 173 l/s. Theo TCXD 33 – 2006, vận tốc cho phép trong ống đẩy có đường kính D = 300 ÷ 800 mm là v = 1,2 ÷ 1,8 m/s; chọn v = 1,5 m/s. Đường kính ống đẩy chung D = = =0,383 (m) Vậy Dđc = 400 mm 5.2.1.2 Ống đẩy riêng (từ trạm bơm cấp I đến bể trộn) Nhằm đảm bảo an toàn cho hệ thống nên dùng 2 đường ống dẫn song song làm việc. Vậy lưu lượng mỗi ống là qđ = 0,173/2 = 0,0865m3/s. Đường kính ống đẩy riêng là Ddr = = 0,270 (m) Vậy Ddr = 300 mm 5.2.2 Áp lực toàn phần của bơm Trong đó ZXL : Cốt mực nước cao nhất của công trình xử lý đầu tiên (m), thường là bể trộn, ZXL = 5,24 m. Zm : Cốt mực nước thấp nhất ở công trình thu nước (m), thường là cốt mực nước thấp nhất ở sông hồ, Zm = -0,5 m. hh : Tổn thất áp lực trên đường ống hút của máy bơm, tính từ công trình thu đến trạm bơm cấp I, hh = l*i = 100 * 4,09/1000 = 0,409 m (đối với 100 m chiều dài). hđ : Tổn thất áp lực trên đường ống đẩy, tính từ trạm bơm cấp I đến công trình làm sạch đầu tiên, hđ = l*i = 100 * 4,09/1000 = 0,409 m (đối với 100 m chiều dài). Þ (m) 5.2.3 Chọn bơm Trạm bơm cấp I làm việc theo chế độ điều hòa suốt ngày đêm với lưu lượng 4,17% Qngđ. Công suất trạm xử lý Qngđ = 15000 m3/ngđ. Þ Q = 15000 × 4,17% = 6255 m3/ngd. Vậy chọn 2 bơm, một làm việc, một dự phòng. Q1 = 625/2 = 312.5(m3/h) Với q1 = 312.5 m3/h, = 6,558 m ta tra bảng chọn loại bơm thích hợp cho công trình. TÍNH TOÁN CÁC CÔNG TRÌNH PHỤ TRỢ Tính thiết bị trộn phèn Vòi nước Ống gió Phèn Ghi giá đỡ Ống dẫn dung dịch hóa chất sang bể định lượng Ống xả Hình 1.1: Bể pha phèn sục bằng không khí nén Như ở trên đã tính được công suất trạm xử lý: Q =15000 m3/ngđ = 625 m3/h = 0,173 m3/s = 173 l/s. 5.3.1.1 Tính dung tích kho phèn Lượng phèn dự trữ cần dùng cho 1 ngày (tấn) Trong đó: Q : Công suất trạm xử lý (m3/ngđ) a : Liều lượng phèn cần thiết (mg/l); a = 45 mg/l P = 35% Al2(SO4)3 tính theo sản phẩm không ngậm nước. Þ = 1,928 (tấn) Lượng phèn dự trữ dùng cho 15 ngày G2 = 15 × 1,928 = 28,92 (tấn) Ta dùng luôn kho chứa dự trữ phèn ướt làm bể hòa tan phèn đến nồng độ bão hòa, kho chia làm 2 ngăn bằng tường chịu lực ở giữa. Kích thước 1 ngăn: rộng 2 m; dài 3,5m; cao 2m tính từ sàn đỡ đến mép bể. Sàn đỡ làm bằng xà gỗ 25 × 50 mm đặt cách nhau 15 mm, chiều dài xà gỗ l = 2000/2 = 1000 mm; hai đầu gắn chặt vào mấu và dầm đỡ. Mặt dưới của sàn đỡ cách đáy bể 15 cm. Đáy bể được thiết kế với độ dốc dọc 1% về phía đặt ống xả cặn và độ dốc ngang 2%. Chiều sâu bể phía đặt bơm và ống xả H1 = 2 + 0,3 + 3,5(1%) = 2,7 (m) Chiều sâu đầu bể H2 = 2 + 0,2 + 0,35= 2,6 (m) 5.3.2 Tính dung tích bể tiêu thụ Dung tích bể tiêu thụ: (m3) Trong đó: Q : Công suất trạm xử lý (m3/h) n : Số giờ giữa 2 lần hòa tan đối với công suất 10000 – 50000 (m3/h) là 8 ÷ 10h; chọn n = 8h. a : Liều lượng phèn cho vào nước (g/m3); a = 40 (g/m3). bt : Nồng độ dung dịch phèn trong thùng tiêu thụ (%). α : Khối lượng riêng của dung dịch phèn (= 1T/m3). Theo TCXD 33 – 2006 tra được bt = 4 - 10%; chọn bt = 5%. Þ = 4 (m3) Trong trạm đặt 2 bể, 1 làm việc, 1 dự phòng. Kích thước mỗi bể: 2 × 2 × 1,5m (lấy chiều cao an toàn bể hòa trộn và tiêu thụ là 0,3 ÷ 0,5 m),chọn 0,5m. Dung dịch phèn 5% ở bể tiêu thụ được định lượng đều với liều lượng không đổi bằng bơm định lượng để đưa vào bể trộn. 5.3.2.1 Chọn bơm định lượng Lưu lượng dung dịch phèn 5% cần thiết đưa vào nước trong 1 h: (l/h) Chọn bơm định lượng kiểu màng. 5.3.2.2 Tính thiết bị khuấy trộn Chọn máy quạt gió và tính toán ống dẫn khí nén: Theo TCXD 33 - 2006 quy định cường độ sục khí nén trong bể hòa trộn W = 8 ÷ 10 l/sm2; chọn W1 = 8 l/sm2. Cường độ sục khí nén trong bể tiêu thụ W = 3 ÷ 5 l/sm2; chọn W2 = 4 l/sm2. Có một bể hòa trộn làm việc, diện tích của bể là F = 2 × 3,5 = 7 (m2) Lưu lượng gió thổi vào bể trộn (m3/p) Trong đó W : Cường độ sục khí trong bể (l/sm2) F : Diện tích bề mặt bể (m2). Þ =3,36 (m3/ph) = 0,056 (m3/s) Có một bể tiêu thụ làm việc, diện tích của bể là F = 2 × 2 = 4 (m2) Lưu lượng gió t