Đồ án Tính toán thiết kế hệ thống cấp nước cho cụm dân cư khu đô thị Đại Phú xã Đồng Hòa, huyện Dĩ An, tỉnh Bình Dương với công suất 3200m3/ ngày đêm

Bể phản ứng vách ngăn Clor vôi Flo Dung dịch Dung dịch phèn polime Bể chứa nước sạch Bể lọc nhanh Bể lắng ngang Bể phân phối nước Mạng lưới cấp nước Trạm bơm cấp II Sơ đồ 2.2: Sơ đồ công nghệ xử lý nước của nhà máy nước Bình An CHƯƠNG 3 TỔNG QUAN VỀ KHU ĐÔ THỊ ĐẠI PHÚ – HYỆN DĨ AN – TỈNH BÌNH DƯƠNG 3.1 VỊ TRÍ ĐỊA LÝ: Ã Ã vị trí khu đô thị Đại Phú trên bản đồ. Khu đô thị ĐẠI PHÚ nằm giữa khu tam giác của miền Đông Nam Bộ là Sài Gòn – Bình Dương – Biên Hòa, giáp ranh với Quận 9, Thủ Đức, Đồng Nai và vành đai Đại Học Quốc Gia TP. Hồ Chí Minh rất tiện lợi cho việc di chuyển. Ngoài ra từ khu du lịch lớn của thành phố là Suối Tiên đến đây chỉ mất khoảng 10 phút, và cùng thời gian đó để đến các khu du lịch khác như Công viên văn hóa lịch sử dân tộc, 30 phút đến khu du lịch văn hóa Đại Nam Quốc Sử… Hơn thế nơi đây cũng rất gần với những tiện ích công cộng sắp hình thành như bến xe miền đông, tuyến xe metro… Nằm ngay giao lộ nên có thể dể dàng chọn hướng đi thích hợp với mong muốn của mình. Giao thông thuận tiện. 30 phút để đến trung tâm Thành Phố. 5 phút để đến làng Đại Học Quốc Gia Tp.Hồ Chí Minh. 10 phút đến khu du lịch suối tiên. 15 phút để đến Thủ Đức – Biên Hòa. 3.2 KHÁI QUÁT VỀ KHU ĐÔ THỊ ĐẠI PHÚ: Khu đô thị Địa phú tọa lạc trên ngọn đồi mặt hướng đại học quốc gia TP.HCM lưng tựa núi Châu Thới, thuộc xã Đông Hòa - Dĩ An - Bình Dương, nằm ngay giao điểm của 3 vùng kinh tế phát triển Sài Gòn – Bình Dương – Đồng Nai. Khu đô thị Đại Phú được quy hoạch thiết kế gồm 10 tòa nhà, mỗi tòa nhà cao 15 tầng (chưa kể tầng trệt và tầng hầm giữ xe), mỗi tầng chia làm 12 căn hộ với 4 mẫu thiết kế, diện tích khác nhau từ 66.5m2 – 157 m2, dự kiến cung cấp chổ ở khoảng 9000 người. Mỗi tòa nhà đều có 4 thang máy, hệ thống phòng cháy chữa cháy, vệ sinh, an ninh 24/24 và đầy đủ tiện ích công cộng như: khuôn viên, hồ bơi, sân tennis, câu lạc bộ bida, games… Dự án do công ty TNHH Đại Phú đầu tư. Tổng vốn đầu tư xây dựng khu đô thị Đại Phú hơn 1000 tỷ đồng, dự kiến khởi công vào tháng 9/2009 và hoàn thành vào quý 1/2012. CHƯƠNG 4 NGUỒN NƯỚC VÀ CÔNG NGHỆ XỬ LÝ LỰA CHỌN 4.1 CÁC LOẠI NGUỒN NƯỚC Ở KHU VỰC 4.1.1. Nguồn nước ngầm Nước ngầm mạch nông bị nhiễm mặn nhẹ, nước ngầm mạch sâu 150 – 200m chất lượng tương đối tốt. Nguồn nước này có thể dùng làm nguồn nước cấp cho khu vực. 4.1.2. Nguồn nước mặt Trên địa bàn huyện Dĩ An có nguồn nước mặt với lưu lượng rất lớn là nguồn nước cấp từ sông Đồng Nai. Nguồn nước này chất lượng tương đối ổn định và đây cũng là nguồn cấp nước cho khu vực. 4.1.3. Lựa chọn nguồn nước Trên địa bàn có 2 nguồn nước có thể cung cấp nước cho khu vực là nguồn nước mặt và nguồn nước ngầm. Cả 2 nguồn nước này đều đáp ứng được nhu cầu dùng nước của khu vực. Tuy nhiên tại vị trí xây dựng khu đô thị, cấu tạo địa chất có nhiều đá ngầm nên khó khăn cho việc khai thác nước ngầm. Để thuận tiện cho việc mở rộng công suất sau này, nguồn nước mặt được lựa chọn làm nguồn cung cấp nước cho khu đô thị. 4.2 CHẤT LƯỢNG NGUỒN NƯỚC THÔ Các tiêu chuẩn hóa lý chủ yếu của nguồn nước dùng làm nguồn nước cho trạm xử lý đã được kiểm nghiệm có giá trị trung bình là: Bảng 4.1: Chỉ tiêu chất lượng nguồn nước Chỉ tiêu Đơn vị Trị số Tiêu chuẩn TCVN 5502 : 2003 pH Độ đục Độ màu Tổng chất rắn hòa tan Chất rắn lơ lửng Chất hữu cơ Độ cứng, tính theo CaCO3 Sắt H2S Amoni (tính theo NH4) Clorua Nitrat Nitrit Photphat Fluo Mangan nhôm NTU Pt/Co mg/l mg/l mg/l O2 mg/l CaCO3 mg/l mg/l mg/l mg/l mg/l mg/l 6.8 150 48 180 80 2.5 64 0.3 0 0.61 0.13 0,80 0.008 0.17 0.56 0.097 0.01 6 – 8.5 ≤ 5 ≤ 15 1000 5 2 – 6 300 0.5 ≤ 0.05 ≤ 3 ≤ 250 ≤ 10.0 ≤ 1.0 ≤ 2.5 0.7 – 1.5 ≤ 0.5 ≤ 0.5 (Nguồn cty TNHH Kinh Bố) Nhận xét và kết luận: mẫu nước có độ đục, độ màu, chất rắn lơ lửng cao hơn tiêu chuẩn nên cần xử lý. 4.3 SƠ ĐỒ DÂY CHUYỀN CÔNG NGHỆ LỰA CHỌN 4.3.1. Phân tích lựa chọn sơ đồ công nghệ 4.3.1.1 Bể trộn và Bể phản ứng tạo bông cặn Hiện nay việc áp dụng tự động cơ giới hóa tại các nhà máy xử lý nước cấp ngày càng phổ biến nên bể trộn và bể phản ứng cơ khí được lựa chọn với nhiều ưu điểm hơn so với phương pháp thủy lực: có thể điều chỉnh cường độ khuấy trộn theo ý muốn, thời gian khấy trộn ngắn nên dung tích bể trộn nhỏ, tiết kiệm được vật liệu xây dựng. 4.3.1.2 Bể lắng Khi vận tốc quay v lớn và bán kính quay R bé, lực ly tâm tác dụng lên hạt cặn nằm trong khối nước chuyển động quay sẽ lớn hơn rất nhiều so với lực trọng trường và tốc độ chuyển động của hạt cặn theo hướng từ tâm ra ngoài sẽ lớn hơn nhiều so với vận tốc lắng tự do của hạt cặn trong khối nước tĩnh. Do đó có thể tách các hạt cặn bẩn ra khỏi nước trong một khoảng thời gian bé hơn nhiều tiết kiệm được diện tích xây dựng, từ đó bể lắng ly tâm có hiệu quả cao hơn so với các bể lắng khác. 4.3.1.3 Bể lọc Bể lọc nhanh được sử dụng là bể lọc nhanh phổ thông, là loại bể lọc nhanh một 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 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 giớ hóa công tác rửa lọc 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. 4.3.1.4 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 và lớp đất trồng cây cỏ để giữ cho nước khỏi nóng. 4.3.1.5 Trạm bơm cấp II Máy bơm cấp II được chọn lắp đặt là bơm ly tâm trục ngang. Máy bơm được gắn thiết bị biến tần để cho phép thay đổi lưu lượng của máy bơm tùy theo nhu cầu sử dụng khác nhau của giờ trong ngày 4.3.2. Sơ đồ dây chuyền công nghệ Dây chuyền công nghệ xử lý nước chọn như sau: Trạm bơm cấp II Bể chứa nước sạch Mạng lưới Clo Chất keo tụ Bể lắng li tâm Bể lọc nhanh Bể phản ứng cơ khí Bể trộn cơ khí Công trình thu Chất kiềm hóa Nguồn tiếp nhận Sân phơi bùn Hồ lắng 4.3.3. Mô tả sơ đồ công nghệ Nước từ trạm bơm trạm bơm cấp I vào bể chứa nước thô sau khi đi qua song chắn rác hoặc lưới chắn rác để loại trừ vật có kích thước lớn giúp bảo vệ các thiết bị và nâng cao hiệu quả làm sạch cho các công trình xử lý. Nước được bơm vào bể nước thô làm nhiệm vụ điều hoà lưu lượng giữa dòng chảy từ nguồn vào và từ lưu lượng tiêu thụ cho trạm bơm nước thô bơm cấp cho nhà máy. Một phần đất cát và cặn lơ lửng có kích thước lớn sẽ được lắng tại đây. Hàm lượng oxy tăng, nâng cao thế oxy hoá khử của nước để thực hiện quá trình oxy hoá các chất hữu cơ. Sau đó các chất keo tụ được chọn vào nước và được hoà trộn đều với nước tại bể trộn. Quá trình trộn phải được tiến hành rất nhanh chóng trong 1 khoảng thời gian ngắn trước lúc tạo thành những bông kết tủa. Cánh khuấy được sử dụng trong bể trộn để tạo ra dòng chảy rối, làm cho chất phản ứng trộn đều với nước. Nước và chất phản ứng sau khi đã được trộn đều trong bể trộn cơ khí sẽ được đưa sang bể phản ứng. Bể phản ứng có chức năng hoàn thành nốt quá trình keo tụ, tạo điều kiện thuận lợi cho quá trình tiếp xúc và kết dính giữa các hạt keo và cặn bẩn trong nước để tạo nên những bông cặn đủ lớn và được giữ lại trong bể lắng. Bể phản ứng cơ khí được chia làm nhiều ngăn với mặt cắt ngang dòng chảy có dạng hình vuông, kích thước cơ bản là 3,6 x 3,6 m; 3,9 x 3,9 m hoặc 4,2 x 4,2 m. Dung tích bể tính theo thời gian lưu nước lại 10-30 phút. Theo chiều dài, mỗi ngăn lại được chia thành nhiều buồng bằng các vách ngăn hướng dòng theo phương thẳng đứng. Trong mỗi buồng đặt một guồng khuấy. Các guồng khuấy được cấu tạo sao cho có cường độ khuấy trộn giảm dần từ buông đầu tiên đến buồng cuối cùng, tương ứng vơi sự lớn dần lên của bông cặn. Nước sau khi tạo thành bông cặn đủ lớn ở bể tạo bông nước được dẫn sang bể lắng li tâm. Tại đây, các bông cặn được tách ra khỏi nước nhờ quá trình lắng trọng lực. Phần các hạt cặn chưa lắng được ở bể lắng sẽ tiếp tục được loại bỏ hoàn toàn khỏi nước trong bể lọc trọng lực. Quá trình lọc nước là quá trình cho nước đi qua lớp vật liệu lọc với một chiều dày nhất định để giữ lại trên bề mặt hoặc lớp khe hở của lớp vật liệu lọc các hạt cặn và một phần vi sinh vật có trong nước. Sau một thời gian làm việc, lớp vật liệu lọc bị trít lại, làm tốc độ lọc giảm. Để phục hồi lại khả năng làm việc của bể lọc, phải tiến hành rửa lọc để loại bỏ cặn bẩn ra khỏi lớp vật liệu lọc. Giai đoạn cuối cùng của quá trình xử lý nước là khử trùng, chất khử trùng được dùng là Clo dạng lỏng cùng với nước được chứa và trộn đều bằng các vách ngăn trong bể nước sạch và phân phối ra mạng lưới cấp nước nhờ trạm bơm cấp II. CHƯƠNG 5: TÍNH TOÁN CÔNG TRÌNH CẤP NƯỚC 5.1 CÔNG SUẤT CỦA CÔNG TRÌNH: Công suất của hệ thống phải đảm bảo cung cấp đầu đủ nhu cầu dùng nước của khu đô thị bao gồm: Lưu lượng nước cho nhu cầu sinh hoạt, ăn uống: Qtb,ngày = m3/ngày.đêm Trong đó: q : Tiêu chuẩn dùng nước của khu dân cư : 200l/ng ngày đêm. N : Số dân dự tính sống trong khu đô thị, được tính như sau: Số căn hộ × số người trên 1 căn hộ = 1800 × 5 = 9000 người. Qngày,max = Kngày,max× Qtb,ngay = 1.4 ×1800 = 2520 m3/ngày.đêm Nước tưới cây, tưới đường: Qtưới = 8%Qtb,ngày = m3/ngày.đêm Lưu lượng nước chửa cháy: Chọn kiểu nhà hỗn hợp các tầng không phụ thuộc bậc chịu lửa: Qch cháy = 10l/s×3600s/h×3h/đám cháy = 108 m3 Vậy lưu lượng tổng là: Q = (2520 + 144 + 108) × 1.13 = 3132 m3/ngày.đêm Trong đó 1.13 là hệ số tính để nước rò rỉ, đối với cấp nước mới là 1.1 – 1.5. Nên lưu lượng tính toán chọn làm cơ sở thiết kế là: Q = 3200 m3/ngày.đêm = 133.33m3/h = 37.04 l/s. 5.2 TÍNH TOÁN CÔNG TRÌNH THU – TRẠM BƠM CẤP I Công suất trạm xử lý nước cấp cho khu đô thị ĐẠI PHÚ là 3200m3/ngày đêm. Để cung cấp nước cho trạm xử lý nước, ta sẽ xây dựng công trình thu và trạm bơm cấp I trên lưu vực sông Đồng Nai. Công trình thu được lấy nước trực tiếp từ nguồn nước của sông Đồng Nai. 5.2.1 CÔNG TRÌNH THU Theo thiết kế, toàn bộ lượng nước sử dụng trong trạm xử lý do trạm bơm cấp I này cung cấp là 3200 m3/ngày đêm. Ta tính toán công suất trạm bơm cung cấp nước cho trạm xử lý theo công suất 3200 m3/ngày đêm. Ta phải xây dựng công trình thu cho trạm bơm cấp I nhàm cung cấp nước cho trạm xử lý nước cung cấp nước cho toàn bộ nhu cầu dung nước của khu đô thị ĐẠI PHÚ. 5.2.1.1 Vị trí của công trình thu: Nguồn nước lựa chọn để cấp cho khu đo thị ĐẠI PHÚ được lấy từ nguồn nước mặt sông Đồng Nai. Đặc điểm của vị trí đặt công trình thu: + Lưu lượng nước sông Đồng Nai ở địa điểm lấy nước đảm bảo được nhu cầu dung nước của trạm bơm cấp I. Chất lượng nước đảm bảo dung như mẫu kiểm nghiệm nước để thiết kế, đảm bảo cho việc vận hành sử dụng các công trình trong trạm xử lý. + Công trình thu nằm ở vị trí có địa điểm ổn định, độ sâu mực nước gần bờ đủ lớn để có thể khai thác. Do đó ta có thể sử dụng công trình thu nước gần bờ. + Vị trí đặt công trình thu không gây cản trở cho giao thông đường sông. Theo phân tích số liệu khảo sát ở trên ta thấy vị trí dặt trong công trình thu có nền đất cứng có đá cứng ở độ sâu từ 4 – 8m, bờ ổn định không có khả năng sụt lún, chất lượng nước hồ tương đối tốt, đủ trữ lượng cho nhu cầu dung nước. Vậy ta chọn công trình thu nước xa bờ kiểu kết hợp. Máy bơm đặt cao hơn công trình thu. 5.2.1.2 Tính toán công trình thu: I- sơ đồ tính toán: SƠ ĐỒ TÍNH TOÁN CỦA TRẠM BƠM CẤP I Ghi chú: 1. Cửa thu nước. Tại đây có đặt song chắn rác để giữ lại rác có kích thước lớn. 2. Cửa thông nước giữa ngăn thu và ngăn hút. Tại đây có đặt lưới chắn rác để giữ lại rác có kích thước nhỏ. 3. Ngăn hút. 4. Gian máy – Trạm bơm cấp I. 5. Phễu thu. 6. Ống đẩy. 7. Nhà quản lý. Tại đây có thiết bị nâng thả song chắn rác và thiết bị hốt rác. 8. Gian điều khiển. II – Tính toán. Song chắn rác. Sơ đồ cấu tạo: Song chắn rác gồm các thanh thép có tiếp diện tròn đường kính 8 mm đặt song song nhau, cách nhau một khoảng a = 50 mm. Song chắn rác được nâng lên hạ xuống nhờ ròng rọc máy. Hai bên song có thanh trượt. Song chắn rác phải phù hợp với hình dạng cửa thu nước. Hình dạng song chắn rác là hình chử nhật. Tính toán: Diện tích công tác của song chắn rác được tính như sau: Trong đó: + Q: là lưu lượng tính toán. Q = 3200 (m3/ngđ) = 133.33 (m3/h) = 0.037 (m3/s). + v: là là vận tốc nước qua song chắn rác (theo TCVN 33 – 2006 lấy v = 0.4 m/s). + k1: là hệ số co hẹp do các thanh thép Với : a: khoảng cách giữa các thanh thép, a = 50 mm. d: đường kính thanh thép, d = 8 mm. + k2: là hệ số so hẹp do rác bám vào song, k2 = 1.25 + k3: là hệ số kể ảnh hưởng của hình dạng thanh thép, thanh tiết diện tròn k3 = 1.1 Thiết kế 1 ngăn thu diện tích song chắn rác. = 0.15 m2 Chọn kích thước cửa đặt song chắn rác H × L = 300 × 500 mm. Lưới chắn rác Sơ đồ cấu tạo: Chọn lưới chắn rác kiểu lưới chắn phẳng đặt giữa ngăn thu và ngăn hút. Cấu tạo: lưới được đan c thép không rỉ có đường kính d = 1 (mm), kích thước mắt lưới là a × a = 4 × 4 (mm). Mặt ngoài của lưới đặt thêm một tấm lưới nữa có kích thước mắt lưới 25 × 25 (mm) và đường kính dây thép đan D = 3 (mm) để tăng khả năng chịu lực cho lưới. Tính toán: Diện tích công tác của lưới chắn rác được xác định theo công thức: Trong đó: + Q: là lưu lượng tính toán. Q = 3200 (m3/ngđ) = 133.33 (m3/h) = 0.037 (m3/s). + v: là là vận tốc nước qua song chắn rác (theo TCVN 33 – 2006 lấy v = 0.4 m/s). + k1: là hệ số co hẹp do các thanh thép xác định theo công thức; Với : a: khoảng cách giữa các thanh thép, a = 4 mm. d: đường kính thanh thép, d = 1.0 mm. p: tỉ lệ giữa phần diện tích bị khung và các kết cấu khác chiếm so với diện tích công tác của lưới, lấy p = 0.05. + k2: là hệ số so hẹp do rác bám vào song, k2 = 1.25 + k3: là hệ số kể ảnh hưởng của hình dạng thanh thép, thanh tiết diện tròn k3 = 1.15 Thiết kế 1 ngăn thu diện tích song chắn rác. = 0.22 m2 Chọn kích thước cửa đặt song chắn rác H × L = 400 × 550 mm. Ngăn thu. Chiều rộng ngăn thu tính theo công thức: Bt = Bs + 2.e Trong đó: + Bs: chiều rộng lưới chắn rác, Bs = 550 (mm) = 0.55 (m) + e: khoảng cách từ mép song đến mép ngăn thu theo quy phạm thì e ≥ 0,5 m Bt ≥ 0.55 + 2×0.5 Bt ≥ 1.55 (m) Chọn chiều dài ngăn thu At = 1.6 (theo quy phạm chiều dài ngăn thu nằm trong khoảng 1.6÷3m). Trong ngăn thu bố trí song chắn rác, thang lên xuống, thiết bị tẩy rửa. Ngăn hút Chiều rộng ngăn hút tính theo công thức: Bh ≥ 3 Dp Trong đó: + Dp: đường kính phễu thu, Dp = (1.3 – 1.5)Dh, lấyDp = 1.4Dh + Dh: đường kính ống hút. Dh = 600 (mm), dung ống thép khi đó vận tốc chảy trong ống hút là V = 1.10 m/s Dp = 1.4 Dh = 1.4 × 0.6 = 0.84 m. Bh ≥ 3 × 0.84 = 2.52 m. Do Bh, Bt tính toán chênh nhau không nhiều để dễ thi công ta lấy Bh = Bt = 2.5 (m). Với kích thước này mới đảm bảo thuận lợi cho việc lên xuống ngăn thu ngăn hút bằng thang. Chiều dài ngăn hút chọn Ah = 2.5 m (theo quy phạm thì Ah = 1.5 ÷ 3 m). Khoảng cách từ dưới cửa thu nước đế đáy sông chọn h1 = 0.7 (m) (theo điều 5.87-20TCVN-33-85 quy định h1≥0.5 m). Khoảng cách từ mép dưới đặt lưới đến đáy công trình thu chọn h2 = 0.7 (m) (theo quy phạm là từ 0.5 ÷ 1 m). Khoảng cách từ mực nước thấp nhất đến mép trên cửa thu chọn h3 = 0.75 (m). (theo quy phạm quy định là h3 ≥ 0.5 m). Khoảng cách từ mực nước thấp nhất đến miệng vào phễu hút hp ≥ 1.5 ×Dp = 1.5 × 0.7 = 1.05 (m) và hp ≥ 0.5 (m) Chọn hp = 1.75 (m) Khoảng cách từ đáy ngăn hút đến miệng vào phễu hút h5 ≥ 0.5 (m) và h5 ≥ 0.8 × Dp = 0.8 × 0.7 = 0.56 (m) Chọn h5 = 0.9 (m) Khoảng cách từ mực nước cao nhất đến sàn công tác: h4 = 1 (m) (theo quy phạm quy định h4 ≥ 0.5 m) Đáy công trình thu có độ dốc 3% về phia shus thu cặn. Hố thu cặn kích thước 300-300 (mm), sâu 250 (mm). Chiều cao gian quản lý: H = 3.5 m Tính toán cao trình mặt nước trong ngăn thu và ngăn hút. Cao trình mặt nước tại vị trí lấy nước của trạm bơm cấp I: + MNCNS là + 4,90 (m) + MNTNS là + 1.35 (m) Sơ bộ lấy tổn thất qua song chắn rác là hs = 0.1 m, qua lưới chắn rác h1= 0.15 m. Cao trình mặt nước trong ngăn thu: + Mực nước cao nhất: MNCNNT = MNCNS - hs MNCNNT = 3.04 – 0.1 = 2.94(m) + Mực nước thấp nhất: MNTNNT = MNCNS - hs MNCNNT = 1.35 – 0.1 = 1.25 (m) Cao trình mặt nước trong ngăn hút: + Mực nước cao nhất: MNCNNH = MNCNNT – h1 MNCNNH = 4.9 – 0.15 = 4.75 (m) + Mực nước thấp nhất: MNTNNH = MNCNNT – h1 MNCNNH = 1.35 – 0.15 = 1.20 (m) 5.2.2 TRẠM BƠM CẤP I: Trạm bơm cấp I làm việc theo chế độ điều hòa, lưu lượng bơm QI = 4.167%Qngđ 5.2.2.1 Lưu lượng: Trạm bơm cấp một cung cấp toàn bộ lượng nước phục vụ cho trạm xử lý nước của khu đô thị. Do đó, lưu lượng nước mà trạm bơm cấp I phải đảm bảo cung cấp một lưu lượng là 3200 m3/ngày đêm. Q = 3200 (m3/ngđ) = 37.04 (l/s) Ta chọn 2 bơm, 1 bơm làm việc 1 bơm trữ. Nước từ trạm bơm cấp I dẫn về trạm xử lý nước theo tuyến đường Xa Lộ Hà Nội với tổng chiều dài tuyến ống dẫn nước thô về trạm xử lý là 7km. đường kính ống dẫn nước thô là: D200 5.2.2.2 Cột áp: a. Sơ đồ tính toán: Chú thích: Công trình thu Ống hút Máy bơm Ống đẩy Bể trộn b. Cột áp bơm. Bơm cấp I có nhiệm vụ khai thác nước từ sông lên bể trộn cho trạm xử lý. Cột áp bơm cấp I xác định theo công thức Hb = Hhh + hh + hđ + Hdt Trong đó: + Hhh : là chiều cao hình học, chính là hiệu cao trình từ mực nước cao nhất ở trạm xử lý và mực nước thấp nhất tronh ngăn hút. Hhh = 6.90 – (-0.50) = 7.40 (m). + hh: là tổng tổn thất trong ống hút tính từ miệng vào phễu hút đến máy bơm. hh = i.lh + (m) Trong đó: lh: là chiều dài ống hút sơ bộ lấy l = 55 (m). Với lưu lượng qua ống hút Q = 37.04 (l/s) tra bảng với đường kính ống hút : là tổng hệ số tổn thất qua các thiết bị trên ống hút. 1 côn thu ζ = 0.1 1 khóa ζ = 1 1 phễu thu ζ = 0.5 1 cút 900 ζ = 0.5 + hđ: là tổng tổn thất trong ống đẩy tính từ máy bơm đến trạm xử lý. (m) Trong đó: lđ: là chiều dài ống đẩy từ trạm bơm cấp I đến trạm xử lý, lđ = 7000 m chạy dọc xa lộ Hà Nội. Với lưu lượng qua ống đẩy Q = 37.04 (l/s), chọn đường kính ống đẩy D200 là tổng hệ số cục bộ qua các thiết bị lắp đặt trên ống đẩy. 1 côn mở ξ = 0.25 2 khóa ξ = 2×1 = 2 1 van 1 chiều ξ = 1.7 2 cút 900 ξ= 2 × 0.5 = 1 Hdt: áp lực dự trữ, lấy Hdt = 0.5 m. Vậy Hb = Hhh + Ʃhh + Ʃhđ + Hdt Hb = 7.4 + 0.06 + 4.33 + 0.5 =12.29 (m) 5.2.2.3 Chọn bơm: Ta chọn bơm có: Qb = 37.04 (l/s) = 0.03704 m3/s Hb = 12.29 (m) Với các thông số trên ta chọn được bơm là Ebara MD 65 – 160/11 Thông số máy bơm như sau: Q : 40 – 138 m3/h H : 34 – 22 mH2O Đường kính ống hút: 80 mm Đường kính ống đẩy: 65 mm Thân bơm: gang Cánh bơm: gang Trục bơm: thép không gỉ Công suất động cơ: 11 kW /15 Hp Vận tốc bánh xe công tác: 2900 vòng/phút Điện áp: 380V/3Pha/50Hz Ta lắp 3 bơm trong trạm bơm trong đó có 2 bơm làm việc 1 bơm dự trữ. 5.2.2.4 Bơm chữa cháy ở trạm bơm cấp I Bơm chữa cháy ở trạm bơm cấp I có nhiệm vụ khôi phục lại lượng nước chũa cháy dự trữ trong bể chưa nước sạch. Do hệ thống chữa cháy được bố trí kết hợp nên lượng nước chữa cháy này cũng phải dước xử lý giống như nước cấp cho sinh hoạt và sản xuất: Khi đó lưu lượng của bơm cần cung cấp là: Trong đó: + QTC : lưu lượng của bơm khi làm việc tăng cường + Q : lưu lượng của trạm bơm khi làm việc bình thường. Q = 133.33 (m3/h) + Qcc : tổng lưu lượng nước chữa cháy trong 1h. Qcc = 75 ×3.6 = 270(m3) + ƩQmax: tổng lưu lượng nước lớn nhất dùng trong 3h liền nhau. 16h ÷ 17h: 5.91%Qngđ 17h ÷ 18h: 6.38%Qngđ 18h ÷ 19h: 6.77%Qngđ ƩQmax = (5.91% + 6.38% + 6.77%).Qngđ ƩQmax = 19.48%Qngđ = 0.1948 × 3200 = 623.36 m3 + Tk : thời gian khôi phục lại lượng nước dự trữ cháy, Tk = 24h Qcc = 133.33 + Qcc = 176.39 (m3/h) = 49 (l/s). Vậy để thuận tiện cho việc bố trí bơm và vận hành quản lí, ta sử dụng thêm bơm dự phòng làm việc song song với bơm công tác để phục hồi lượng nước chữa cháy, khi đó để đảm bảo lưu lượng và áp lực, ta phải điều chỉnh đống bớt van lại. như vậy khi có cháy xảy ra thì trạm bơm cấp I sẽ có 2 bơm làm việc đồng thời. TÍNH TOÁN CÔNG TRÌNH XỬ LÝ NƯỚC CẤP 5.3.1. Lượng hóa chất cần dùng. Chất keo tựu: Các hóa chất thường sử dụng để thực hiện quá trình keo tụ: Al2(SO4)3, FeSO4, FeCl3. Do nước nguồn không cần phải khử cứng nên ta có thể chọn phèn nhôm Al2(SO4)3 làm hóa chất dùng để keo tụ. Còn phèn sắt có hiệu quả keo tụ cao, nhưng các quá trình khác như sản xuất, vận chuyển, định lượng phức tạp và trong quá trình xử lý để làm nước có màu vàng nên thường không được sử dụng để xử lý nước cấp. Lượng phèn nhôm cần dùng (6.11 - TCXDVN 33: 2006): PAl = 4M = 4 = 27.7 ( mg/l) Trong đó: PAl: lượng phèn nhôm không chứa nước (mg/l) M: độ màu nước nguồn (cobalt), M = 48 Nếu tính theo hàm lượng cặn (bảng 6.3 mục 6.11 – TCXDVN 33 : 2006) SSnước nguồn = 80 mg/l dùng 33 mg/l phèn không chứa nước. Vậy chọn giá trị 33 mg/l phèn nhôm không nước. Lượng phèn nhôm dùng trong ngày: mAL2(SO4)3 = Chất kiềm hóa: Trong phản ứng keo tụ sẽ giải phóng các Ion H+ làm tăng tính axit của nước sau xử lý, lượng ion này có thể được khử bằng độ kiềm tự nhiên của nước. Nếu độ kiềm của nước thấp có thể cần kiềm hóa nước bổ sung bằng hóa chất (dùng vôi). Liều lượng chất kiềm hóa (6.15 – TCXDVN 33: 2006): Trong đó: PAl: lượng phèn nhôm lớn nhất (mg/l) e: đương lượng phèn nhôm không chứa nước = 57 (mg/l) k: độ kiềm nhỏ nhất của nước = =1.3 (mgđl/l) K: đương lượng gam của của vôi ( theo CaO) = 28 Lượng vôi CaO (nguyên chất) cần dùng trong một ngày là: Tổng lượng hóa chất cần dùng: Phèn nhôm : PAl2(SO4)3 = 105.6 kg/ngay Vôi sống : PCaO = 25 kg/ngay 5.3.2 Bể hòa trộn và bể tiêu thụ vôi sữa: Vôi được đưa vào bể trộn dưới dạng vôi sữa nên cần xây dựng bể tôi vôi sống thành vôi sữa. Thể tích bể pha vôi sữa (6.19 – TCXDVN 33 : 2006): trong đó: Q : lưu lượng nước cần xử lý = 133.33 (m3/h). n : thời gian giữa hai lần hòa tan vôi (lấy 12h với trạm công suất 3200 m3/ng.đ) p : lượng vôi cho vào nước (g/m3). P = Dk + 3 = 7.81 + 3 = 10.81 (g/m3). bh : nồng độ vôi sữa trong bể (lấy 5%). : khối lượng riêng của dung dịch (lấy 1 T/m3). Chọn thiết kế 1 bể hòa trộn và 1 bể tiêu thụ vôi sữa với công suất nhà máy là 3200m3 sử dụng 1 bể tiêu thụ vôi để hòa trộn và tiêu thụ vôi cho trạm xử lý. Kích thước bể như sau: L×B×H = 0.75×0.75×0.75(m) Trong đó phần chiều cao nón cụt là 0.1 m. Để hòa trộn vôi ta dùng máy khuấy trộn cánh quạt phẳng có: + Số vòng quay là: 150 vòng/phút + Số cánh quạt là: 2 cánh + Chiều dài cánh quạt tính từ trục quay lấy = 0.45 chiều rộng bể: Lcánh khuấy = 0.45 × 0.75 = 0.3375 (m) Chiều dài toàn phần của cánh quạt là: 0.675 (m) + Diện tích bản cánh lấy bằng 0.1 m2/m3 dung tích bể: Sbc = 0.1× 0.675 = 0.0675 (m2) + Chiều rộng mỗi cánh quạt: bcq=0.5× (m) công suất động cơ của máy khuấy: = 0.5 ××0.1×2.53×0.6754×1 = 2 (KW) Trong đó: : Trọng lượng thể tích của dung dịch được khuấy trộn, = 1030 kg/m3 h : Chiều cao cánh quạt, h = 0.1(m) n : Số vòng quay của cánh quạt trong một giây, n = 2.5 (vòng/giây) d : Đường kính vòng tròn do đầu cánh quạt tạo ra khi quay, d =0.675(m) z : Số cánh quạt trên trục cánh khuấy, z = 1 : Hệ số hữu ích của động cơ truyền động, chọn = 80% Vậy tại bể hòa trộn và bể tiêu thụ phèn, mỗi bể trang bị một động cơ khuấy trộn có công suất N = 2 KW. Dùng bơm định lượng để đưa dung dịch vào bể trộn Lưu lượng dung dịch vôi cần thiết để đưa vào nước trong một giờ: qvôi = Trong đó: Q : công suất nhà máy = 133.33 (m3/h) a : Liều lượng vôi cần thiết (mg/l) p : Nồng độ vôi ở bể tiêu thụ (%), lấy bằng 5% Chọn 3 máy bơm định lượng vôi (2 công tác, 1 dự phòng) có thông số kỹ thuật: q = 10 (l/h), H =50m Hình 5.1: Bể hòa trộn và tiêu thụ vôi Các ống xả cặn và ống dẫn vôi sữa qua qua bể trộn điều dùng ống Ø100 nhằm dảm bảo tốc độ trong ống luôn lớn hơn 0.8 m/s Diện tích kho chứa vôi dự trữ: Lượng vôi thương phẩm (60% nguyên chất) dùng trong một ngày: Lượng vôi dự trữ trong 30 ngày: PV = 41.67×30 = 1250(kg) Thể tích vôi dự trữ: W Trong đó: 1.25 là khối lượng riêng của vôi sống (tấn/m3) Nếu chiều cao vôi chất đống là 1m thì diện tích kho vôi cần thiết là 1m2 (1m × 1m)(không kể lối đi). 5.3.3 Bể hòa trộn và bể tiêu thụ phèn: Bể hòa trộn phèn: Dung tích bể hòa trộn (6.19 – TCXDVN 33 : 2006): Wh Trong đó: : lưu lượng nước cần xử lý = 133.33 (m3/h). n: thời gian giữa hai lần khuấy (lấy 12h với trạm công suất 3200m3/ng.đ). p: lượng hóa chất cho vào nước = 33 (g/m3). bh: nồng độ dung dịch hóa chất trong bể trộn (lấy 10%). : khối lượng riêng của dung dịch (lấy = 1 T/m3). Chọn xây dựng 1 bể hòa trộn phèn vói kích thước: L × B × H = 0.8 × 0.8 × 0.8 (m) Bể được xây dựng với tường đáy nghiên gốc 150 so với mặt phẳng ngang. Ống xả cặn và xả kiệt có đường kính 100. Bể tiêu thụ phèn: Dung tích bể tiêu thụ (6.19 – TCXDVN 33 : 2006): Trong đó: : Dung tích bể hòa trộn (m3) bh: nồng độ dung dịch hóa chất bể trộn (lấy 10%) bh: nồng độ dung dịch hóa chất trong bể tiêu thụ (lấy 5%) Chọn xây dựng 2 bể (mỗi bể có dung tích 0.53 m3) với kích thước như kí