Đồ án Tính toán thiết kế nhà máy xử lý nước cấp cho huyện Tánh Linh – tỉnh Bình Thuận với công suất 18000 m3/ngày.đêm

nh hạt từ 0.5 ¸ 1.25 mm. Nước sau khi qua lớp vật liệu lọc, lớp sỏi đỡ vào hệ thống chụp lọc và được thu vào hệ thống ống thu nước lọc và đưa đến bể chứa. Nước sau khi qua bể lọc được dẫn đến bể chứa nước sạch. Tại đây, lượng Clo được châm vào đủ để khử trùng nước và đảm bảo lượng Clo dư đạt tiêu chuẩn trong mạng lưới nước cấp. Nước được đưa đến hố hút. Nước từ hố hút được các bơm biến tần ở trạm bơm cấp II hút và bơm cấp vào mạng lưới tiêu thụ. Chương 4: TÍNH TOÁN CHI TIẾT CÁC CÔNG TRÌNH ĐƠN VỊ TRONG TRẠM XỬ LÝ 4.1 Tính toán lưu lượng nước cấp cần xử lý 4.2 Lựa chọn-tính toán công trình thu và trạm bơm cấpI 4.3 Tính toán lượng hoá chất cần dùng 4.4 Tính toán các công trình đơn vị trong cụm xử lý 4.5 Bố trí mặt bằng trạm xử lý nước cấp TÍNH TOÁN LƯU LƯỢNG NƯỚC CẤP CẦN XỬ LÝ Daân soá Nieân haïn thieát keá cuûa nhaø maùy xöû lyù laø 15 naêm, do ñoù daân soá cuûa huyeän sau 15 naêm laø cô sôû tính toaùn thieát keá. Daân soá của toàn huyện Tánh Linh là: N = 61193 (ngöôøi), tyû leä taêng daân soá töï nhieân laø 1,5%/naêm. Vaäy soá daân toaøn huyeän sau 15 naêm laø: N = N0 (1+0,015)15 = 61193(1+0,015)15 = 76491 (ngöôøi) Löu löôïng nöôùc cho sinh hoaït Trong giai ñoaïn nieân haïn thieát keá 15 naêm, choïn chæ tieâu caáp nöôùc laø: qtc =150 (l/ngöôøi.ngaøyñeâm) Nhö vaäy löôïng nöôùc caàn cung caáp cho sinh hoaït cuûa ngöôøi daân laø: (m3/ ngaøyñeâm) Löôïng nöôùc sinh hoaït tính cho ngaøy duøng nöôùc lôùn nhaát: = 114741,2=13768 (m3/ ngaøyñeâm). Trong ñoù: Kngaymax laø heä soá khoâng ñieàu hoøa ngaøy lôùn nhaát. Theo TCXD 33-2006 thì Kngaøymax= 1,2-1,4, choïn Kngaøy max= 1,2 cho soá lieäu tính toaùn. Löu löôïng cho coâng coäng vaø tieåu thuû coâng nghieäp Löôïng nöôùc duøng cho caùc coâng trình coâng coäng nhö: chöõa chaùy, töôùi caây töôùi ñöôøng, theo TCXD 33-2006, QCTCC=(10-20%). Choïn QCTCC =10%. Khi ñoù: (m3/ ngaøyñeâm). Löôïng nöôùc caáp cho caùc khu vöïc hoaït ñoäng dòch vuï, caùc xí nghieäp coâng nghieäp nhoû ñòa phöông vaø tieåu thuû coâng nghieäp naèm raûi raùc. Cuõng theo TCXD 33-2006: QCNRR=(5-15%), ta choïn 7% (m3/ ngaøyñeâm). Coâng suaát nhaø maùy xöû lyù Coâng suaát höõu ích maø Nhaø maùy caàn cung caáp ra maïng löôùi: QHöu ich =+QCNRR+QCTCC = 13768+1377+963 =16108 (m3/ ngaøyñeâm) Coâng suaát Nhaø maùy caàn xöû lyù: Q = Qhöuichb =161081,1= 17719(m3/ ngaøyñeâm). Chọn Q =18000(m3/ ngaøyñeâm) Trong ñoù: b laø heä soá keå ñeán löôïng nöôùc hao huït do roø ræ trong quaù trình caáp nöôùc vaø löôïng nöôùc duøng cho baûn thaân nhaø maùy xöû lyù, theo TCXD 33-2006 laáy b =1,05-1,1. Choïn b =1.1 Vaäy choïn coâng suaát ñeå thieát keá trạm xöû lyù nöôùc caáp cho huyeän Taùnh Linh, tænh Bình Thuaän laø: Q =18000 (m3/ ngaøyñeâm) LỰA CHỌN – TÍNH TOÁN CÔNG TRÌNH THU VÀ TRẠM BƠM CẤP I 4.2.1. Địa điểm xây dựng công trình thu và trạm bơm cấp I Trên cơ sở nghiên cứu bản đồ địa hình 1/500, khảo sát thực địa bờ sông La Ngà đoạn chảy qua các xã thuộc khu vực phía Bắc huyện Tánh Linh (như Đức Phú, Đức Tân, Gia An, Đức Bình, Đồng Kho) thì địa điểm được lựa chọn để xây dựng công trình thu, trạm bơm cấp I nằm trên bờ sông La Ngà, đoạn sông thuộc thôn 3, xã Đồng Kho, cách tỉnh lộ 710 khoảng 500m hướng về phía Bắc, vị trí có các ưu điểm sau: Bờ sông ổn định (không lở hoặc bồi lắng), lòng sông đủ sâu, thuận lợi cho xây dựng công trình thu. Gần hệ thống điện cao thế, nên thuận lợi cho việc cấp điện. Vị trí khai thác gần trung tâm tiêu thụ nước, tiết kiệm được chi phí chuyển tải nước. Nằm cạnh đường giao thông nên thuận tiện cho thi công và quản lí sau này. Vị trí xây dựng không làm ảnh hưởng đến quy hoạch phát triển chung của huyện. Nguồn cấp điện Để đảm bảo an toàn liên tục cho cấp nước, nguồn cấp điện cho trạm bơm cấp I và nhà máy xử lý nước cần phải được cấp từ 02 nguồn Nguồn điện lưới quốc gia: trạm xử lý nước và trạm bơm cấp I cần được xây dựng gần sát hệ thống điện lưới quốc gia dọc theo tỉnh lộ 710 để việc dẫn điện về thuận lợi, đường dây ngắn ít tốn chi phí đầu tư và tránh hiện tượng giảm sụt áp khi máy hoạt động. Nguồn điện cung cấp cho xí nghiệp cần do điện lực Bình Thuận phụ trách thiết kế, thi công và được trang bị đúng theo tiêu chuẩn ngành. Nguồn điện từ máy phát điện dự phòng: Để an toàn tại trạm bơm cấp 1 và nhà máy xử lý cần lắp đặt thêm máy phát điện dự phòng công suất 1000 KVA, khi mất điện lưới máy sẽ tự khởi động để cung cấp điện. Lựa chọn – tính toán công trình thu và trạm bơm cấp I Số liệu cơ sở phục vụ cho tính toán thiết kế Theo số liệu thu thập được và kết quả khảo sát thực địa tại vị trí dự kiến xây dựng công trình thu – trạm bơm cấp I cho thấy: Cao độ mặt đất bờ sông : + 3.8 m Mực nước sông thấp nhất : - 0,8 m Mực nước sông trung bình : + 1,5 m Mực nước sông cao nhất : + 3.2 m Công trình thu – trạm bơm cấp I được xây dựng đáp ứng công suất 18.000 m3/ngày, nhưng cũng có dự trù để mở rộng công suất vào giai đoạn sau. Phương án 1 Công trình thu và trạm bơm cấp I được kết hợp làm một và xây dựng ngoài lòng sông cách bờ 35 m. Ưu điểm: công trình thu, trạm bơm cấp I nằm ngoài sông nên tốn ít chi phí đền bù, giải tỏa. Thi công không phải đào hố móng sâu. Nhược điểm: trạm bơm cấp I nằm ngoài sông có kích thước lớn, nên ít nhiều ảnh hưởng đến giao thông đường thủy. Độ an toàn của công trình thấp hơn so với xây dựng trong bờ. Khó khăn trong thi công do phải thực hiện trên mặt nước. Vỏ bao che trạm bơm: Trạm bơm cấp 1 được xây dựng trên các hệ cọc bê tông cốt thép đóng xuống lòng sông, sàn, khung, mái bằng bê tông cốt thép đổ tại chỗ, tường xây gạch. Diện tích mặt bằng nhà trạm: B x L = 6 m x 10 m, trong đó: Gian đặt tủ điều khiển kích thước mặt bằng: B x L = 6 m x 4,0 m Gian đặt máy bơm kích thước mặt bằng: B x L = 6 m x 6 m Sàn nhà trạm bơm cấp I nằm trên đầu cọc bê tông cốt thép. Tại đây máy bơm nước thô được lắp đặt là bơm ly tâm trục đứng, hút nước trực tiếp từ lòng sông ở phía dưới, xung quanh vị trí hút của máy bơm có bao lưới thép B40 để chắn rác. Ống đẩy của bơm cấp I đặt theo cầu dẫn vào bờ. Trong trạm bơm lắp đặt dầm cầu trục (1,5 tấn) phục vụ cho công tác lắp đặt, thay thế sữa chữa và vận hành máy bơm. Cầu công tác nối từ bờ sông ra trạm bơm cấp I rộng 4,0 m, bao gồm: hành lang đi lại quản lý và đặt tuyến ống nước thô. Kết cấu đỡ cầu công tác là hệ cọc và dầm bê tông cốt thép, sàn là bê tông cốt thép đổ tại chỗ. Điện cấp cho tủ điện của trạm bơm cấp I được lấy từ trạm biến áp và máy phát điện dự phòng đặt trong bờ. Các hạng mục phụ trợ gồm: cổng, hàng rào, san nền, đường nội bộ. Máy bơm cấp 1 Lưu lượng máy bơm cấp I: Công suất yêu cầu là 18.000 m3/ngày (750 m3/h), sử dụng máy bơm trục đứng, lắp đặt 3 máy bơm (2 chạy, 1 dự phòng) với lưu lượng mỗi máy bơm là: Qb = = 375 m3/h Áp lực cần thiết của máy bơm: xác định theo công thức: Hb = Hhh + Hdd + Hcb + Hdư Trong đó: Hhh : Độ chênh cao độ giữa mực nước thấp nhất ở sông La Ngà và mực nước công tác ở bể trộn của nhà máy xử lý. Cao độ mực nước thấp nhất trên sông La Ngà : -0,8 m Cao độ mực nước tại bể trộn của nhà máy xử lý : +5.5 m Þ Hhh = 5.5 – (-0,8) =+ 6.3 m Hdd : Tổng tổn thất áp lực đường dài trên đường ống chuyển tải nước thô (chiều dài ống chuyển tải 500 m). Với công suất trạm xử lý là: Q = 18.000 (m3/ngày) = 750 (m3/h) = 208 (l/s) ==> Dựa vào bảng II trang 51 – Các bảng tính toán thuỷ lực – Th.S Nguyễn Thị Hồng, chọn đặt ống thép D = 500 mm, v = 1,11 m/s, 1000i = 3.15 Þ Hcb : Tổng tổn thất áp lực cục bộ trong nội bộ trạm bơm và trên đường ống chuyển tải nước thô lấy bằng 50% Hdd. Þ Hcb = 0.5 x 1.575 = 0.7875 m Hdư : Áp lực tự do cần thiết : lấy bằng = 5 m Hb = 6.3 + 1.575 + 0.7875 + 5 = 1.37 m » 14 m Các thông số kỹ thuật của máy bơm cấp 1 được lắp đặt : q = 375 m3/h, H = 14 m Phương án 2 Công trình thu và trạm bơm cấp I được xây dựng tách rời nhau. Trạm bơm cấp I nằm trong bờ, công trình thu gồm tuyến ống hút nối từ trạm bơm cấp I ra miệng hút nằm ngoài sông (cách bờ 30 m). Ưu điểm: độ an toàn, tính bền vững của công trình lớn. Việc quản lý, vận hành đơn giản, thuận tiện hơn. Thi công xây dựng dễ dàng hơn so với phương án 01. Nhược điểm: cần nhiều diện tích để xây dựng hơn phương án 01 nên tốn chi phí đền bù giải toả. Công trình thu Tuyến ống hút nước thô có chiều dài tính từ trạm bơm cấp I tới miệng hút là 40m. Sử dụng 2 ống thép dẫn nước thô với lưu lượng qua mỗi ống là: q = = 104(l/s). Dựa vào bảng II trang 48 – Các bảng tính toán thuỷ lực – Th.S Nguyễn Thị Hồng, chọn ống có D500; v = 0.56 m/s, 1000i = 0.91 Tuyến ống hút được đặt ở cao độ +1.95 (tim ống), ống hút được đặt dốc ra ngoài miệng hút với độ dốc i = 0.0005. Phần ống nằm ngoài sông được đỡ trên các đà giằng của hệ cọc bê tông cốt thép. Miệng hút được đặt ở cao độ -2.3 m, sâu hơn mực nước thấp nhất là 1.5 m và cao hơn đáy sông là 2 m. Để bảo vệ miệng hút nước thô, xây dựng hệ thống cọc bao quanh và lưới thép B40 để chắn rác. Phía trên mặt nước khu vực miệng hút có bố trí hệ thống cờ, biển báo, đèn tín hiệu. Máy bơm cấp 1 Trạm bơm cấp I xây nửa nổi, nửa chìm, sàn đặt máy bơm ở cao độ +1,5 m. Vỏ bao che trạm bơm cấp I: Khu đất xây dựng trạm bơm cấp I có diện tích 1.050 m2 (30 m x 35 m). Phần bờ sông được kè đá hộc trên hệ cọc, giằng bê tông cốt thép để chống sạt lở. Trạm bơm cấp 1 được xây dựng cách bờ sông 10 m. Diện tích nhà trạm có kích thước mặt bằng là B x L = 6 m x 10 m, được chia làm 2 phần: phần đặt tủ điều khiển và quản lý có kích thước mặt bằng là:4 m x 6 m, nổi trên mặt đất. Phần sàn đặt máy bơm có kích thước mặt bằng là: 6 m x 16 m, chìm sâu trong mặt đất. Các hạng mục phụ trợ: gồm cổng, hàng rào, đường nội bộ, nhà bao che máy biến áp, máy phát điện dự phòng và phòng quản lý ( kích thước 6 m x 12 m) Máy bơm cấp 1: Máy bơm nước thô lắp đặt là bơm ly tâm trục ngang. Công suất yêu cầu là 18.000 m3/ngày, lắp đặt 3 máy bơm (2 chạy, 1 dự phòng) mỗi bơm có thông số kỹ thuật tính toán tương tự như phương án 1: q = 375 m3/h, H = 14 m Kết luận về lựa chọn phương án Qua việc phân tích, tính toán ta thấy phương án 2 có độ an toàn, tính bền vững của công trình lớn, việc quản lý, vận hành đơn giản hơn, thuận tiện hơn, thi công xây dựng dễ dàng hơn nhiều so với phương án 1… Vì vậy ta chọn phương án 2 để xây dựng. Tính toán công trình thu và trạm bơm cấp I Lưới chắn rác Đầu họng thu đặt lưới chắn rác để loại trừ các vật nổi có kích thước lớn. Lưới chắn đan bằng sợi dây đồng, đường kính 1 – 2mm. mắt lưới 5mm x 5mm. Khung thép hàn có thể tháo lắp dễ dàng để dễ làm sạch và thay thế khi cần. Nước theo ống dẫn đi vào ngăn lắng cát. Sau khi được lắng cát, nước qua lưới chắn rác vào buồng thu, rồi được bơm lên trạm xử lý. Dieän tích coâng taùc cuûa löôùi chaén raùc ñöôïc xaùc ñònh theo coâng thöùc: W=1.25K1 Trong ñoù: Q : löu löôïng tính toaùn (m3/s). Vôùi Q = 18000(m3/ngaøy.ñeâm) = 0,208(m3/s). V : vaän toác nöôùc chaûy qua löôùi chaén raùc (m/s) . Theo tieâu chuaån ngaønh TCXD 33 - 2006 , vaâïn toác naøy neân choïn trong khoaûng 0,2 – 0,4 m/s. Vôùi Q = 0,208 (m3/s) ta choïn vaän toác chaûy qua song chaén raùc baèng 0,4 m/s. K1: laø heä soá co heïp cuûa caùc daây theùp , ñöôïc tính theo coâng thöùc : K1 = a: kích thöôùc maét löôùi , ta choïn a=5mm. c: ñöôøng kính daây theùp ñan löôùi: d=1,5(mm). Khi ñoù: K1 ==1,69 n: laø soá löôïng cöûa ñaët löôùi chaén raùc, ñöôïc xaùc ñònh döïa vaøo soá ngaên thu nöôùc moãi ngaên boá trí moät song chaén raùc vaø moät löôùi chaén raùc : tröôøng hôïp naøy choïn n = 2. Vaäy dieän tích cuûa löôùi chaén raùc laø : W= 1,25(m2) Goïi H laø chieàu cao , B laø chieàu roäng cuûa song chaén : B x H = 0,9(m2) , choïn B = 0,9m ; H = 0,9m Beà daøy cuûa löôùi chaén raùc coù kích thöôùc laø: 100mm. Ngoaøi ra ta ñaët theâm moät taám löôùi coù kích thöôùc maét löôùi 25x25mm, daây theùp coù ñöôøng kính d = 3mm, keát hôïp vôùi löôùi chaén raùc ñeå taêng cöôøng chòu löïc. Löôùi chaén raùc ñöôïc ñaët tröôùc cöûa thu nöôùc vaøo ngaên huùt. Song chắn rác Song chắn rác được đặt ở đầu loe của ống tự chảy. Song chắn bao gồm các thanh thép tiết diện hình chữ nhật. Diện tích song chắn rác : Trong đó F1 : diện tích song chắn rác (m2). Q : lưu lượng cần thu Q = 18000m3/ngày = 750 m3/h = 0.208 m3/s. v1 : vận tốc nước qua lưới v1 = 0.5 m/s < 0.6 m/s. K1 : hệ số thu hẹp diện tích do các thanh thép. a : khoảng cách giữa các thanh thép, qui phạm 40 – 50mm. Chọn a = 40mm. d : chiều dày thanh thép, d = 8 – 10mm. Chọn d = 10mm. K2 : hệ số thu hẹp diện tích do rác bám vào song chắn rác, K2 = 1.25. K3 : hệ số kể đến ảnh hưởng của hình dạng của thanh thép, thanh thép hình chữ nhật K3 = 1.25. Đối với họng thu nước, song chắn rác hình vuông. Kích thước song chắn rác : Kích thước song chắn rác : 900 mm ´ 900 mm. Số thanh cần có (đường kính sợi d1 = 1mm) : 900 = 10 x n + 40 x (n - 1) Þ n = 20 thanh. Chọn 20 thanh. Khoảng cách giữa các thanh thực tế: 900 = 10 ´ n + w(n - 1) Þ w = 40 mm. Chọn w = 40 mm Tổn thất áp lực qua song chắn rác : hL : tổn thất áp lực (m). C : hệ số lưu lượng xả qua lưới, C = 0.6. Q : lưu lượng qua lưới, Q = 0.208 m3/s. A : diện tích hiệu quả của lưới (m2). v1 : vận tốc nước qua lưới, v1 = 0.5m/s. g = 9.81 m/s2 Ống tự chảy dẫn nước vào ngăn thu Vận tốc trong ống dẫn v = 0.7 – 1.5m/s. Do hàm lượng cát và phù sa mùa lũ nhiều nên chọn ống dẫn bằng thép có v = 1.5m/s để chống lắng đọng trong đường ống và chiều dài ống dẫn L < 100m. Chọn L = 80m. Đường kính của ống dẫn : Chọn D = 450mm. Kiểm tra lại vận tốc trong ống dẫn : (thỏa qui phạm) Đường ống đặt trong giới hạn lòng sông phải được bảo vệ mặt ngoài khỏi sự xói mòn của bùn cát đáy sông và khỏi bị neo tàu làm cho hư hỏng bằng cách đặt sâu chúng dưới đáy tùy theo điều kiện địa chất cụ thể, ít nhất phải sâu 0.5m hoặc ốp bằng đất có gia cố chống xói lở (theo điều 5.93 TCXD 33 : 2006). Tổn thất đơn vị theo chiều dài trong ống tự chảy Trong đó l : hệ số kháng ma sát, phụ thuộc vào vật liệu ống. v : vận tốc nước trong ống v = 1,5 m/s. D : đường kính ống D = 450mm. Đối với ống thép mới : Tổn thất thủy lực trong ống tự chảy : i : tổn thất đơn vị theo chiều dài, i = 8,2.10-3 L : chiều dài đoạn ống dẫn, L = 80m. åx : tổng hệ số tổn thất cục bộ. Miệng vào : x = 0.05 Miệng ra : x = 1 Kiểm tra khả năng tự làm sạch của ống : Trong đó : r : khả năng vận chuyển trong ống tự chảy. d : độ lớn thủy lực trung bình của cặn. u : vận tốc lắng cặn . C : hệ số sêdi, phụ thuộc vào vật liệu ống, n : hệ số nhám, n = 0.11. R : bán kính thủy lực, đối với chế độ chảy đầy. Đối với ống tròn : . r : khả năng vận chuyển trong ống tự chảy. C0 : hàm lượng cặn của nước nguồn C0 = 186 mg/l = 0,186 kg/m3. Vậy C0 < r nên ống tự chảy có khả năng tự làm sạch. Ngăn lắng cát (ngăn thu) Nhiệm vụ của ngăn lắng cát là giữ lại các hạt cát có kích thước d = 0.2mm. Ngăn lắng có cấu tạo như một mương lắng hình chữ nhật. Lưu lượng nước Q = 0.208 m3/s. Chọn vận tốc chảy ngang của dòng trong ngăn vng = 0.3 m/s. Tốc độ lắng của các cỡ hạt cát theo dòng chảy trong mương có thể chọn theo số liệu công bố của hãng Degremont Tra bảng, ứng với vận tốc chảy ngang vng = 0.3 m/s, tìm được vận tốc lắng của hạt cát có d = 0.2mm = 0.02cm là Uo = 1.6 cm/s = 0.016m/s. Diện tích bề mặt cần thiết của ngăn lắng cát : Diện tích mặt cắt ngang của ngăn lắng cát : Chọn chiều rộng ngăn lắng cát B = 3m. Chiều dài ngăn lắng : Chiều sâu từ đáy sông đến mực nước cao nhất Hn = 7m. Chọn chiều cao dự trữ : Hdt = 1,5m. Chiều cao ngăn thu : H = Hn + Hdt = 7 + 1,5 = 8,5m Kích thước xây dựng của ngăn lắng cát L x B x H = 4.4m x 3m x 8.5m. Ngăn hút – Ngăn bơm Kích thước ngăn hút bằng ngăn bơm bằng ngăn thu : dài x rộng x cao = 4.4m x 3m x 8.5m. Kích thước xây dựng công trình thu : Thể tích hầm thu : W = 4.4 x 3 x 8.5 x 2 = 224,4 (m3). Tính toán đường kính ống hút và ống đẩy Tính toaùn đöôøng kính oáng huùt Ñöôøng kính oáng huùt vaø caùc phuï tuøng keøm theo phaûi caên cöù vaøo vaän toác nöôùc chaûy trong oáng theo TCVN 33-2006. Ñöôøng kính oáng (mm) Vaän toác nöôùc chaûy (m/s) Trong oáng huùt Trong oáng ñaåy Döôùi 250 0.6-1.0 0.8-2.0 300-800 0.8-1.5 1.0-3.0 Treân 800 1.2-2.0 1.5-4.0 (Nguồn: TCXD – 33:2006) Choïn 2 oáng huùt baèng theùp, vôùi Qh=Qh1=Qh2=. Sô boä choïn V =1.1 (m/s). Do ñoù: Dh=(m). Chọn đường kính ống hút là: Dh = 350mm Tính toaùn vaø kieåm tra laïi vận tốc: V=(m/s) (hợp tiêu chuẩn) Mieäng cuûa oáng huùt ñöôïc tính toaùn vaø ñaët ôû ñoä saâu hôïp lyù ñeå traùnh huùt khí vaø caën baån vaøo bôm. Tính toaùn ñöôøng kính oáng ñaåy Choïn 2 oáng ñaåy baèng theùp. Sô boä choïn V=1.5 (m/s). =>Dd=(m) Choïn moãi oáng ñaåy coù ñöôøng kính: Dd = 300mm Tính toaùn vaø kieåm tra laïi ta ñöôïc: V=(m/s) (hôïp tieâu chuaån) TÍNH TOÁN LƯỢNG HÓA CHẤT CẦN DÙNG Phèn nhôm Khi xử lý nước đục lượng phèn nhôm cần thiết lấy theo TCXD – 33:2006 Bảng 4.1 – Liều lượng phèn để xử lý nước đục Hàm lượng cặn của nước nguồn (mg/l) Liều lượng phèn nhôm Al2(SO4)3 không chứa nước (mg/l) Đến 100 25 – 35 101 - 200 30 – 45 201 - 400 40 - 60 104 - 600 45 - 70 601 - 800 55 - 80 801 - 1000 60 - 90 1001 - 1400 65 - 105 (Nguồn: TCXD – 33:2006) Do hàm lượng cặn của nước nguồn là 216 mg/L (xem bảng 3.1) nên ta chọn lượng phèn nhôm không chứa nước dùng để xử lý là 40 mg/L Khi xử lý nước có màu Lượng phèn tính theo độ màu : . Chọn lượng phèn là 34 mg/l. Vậy lượng phèn cần dùng để xử lý nước nhằm giảm cả độ đục và độ màu của nước Lượng phèn thô 35% tính theo sản phẩm không ngậm nước cần dùng trong một ngày : Lượng phèn lớn nhất cần sử dụng là a = 2057 kg/ngày, nồng độ P = 40mg/l. Lượng phèn dự trữ trong một tháng : Diện tích sàn kho cần thiết Trong đó Q : công suất trạm xử lý (m3/ngày); Q = 18000 m3/ngày. P : liều lượng hóa chất tính toán (g/m3); PAl = 40 g/m3. T : thời gian giữ hóa chất trong kho; chọn T = 1 tháng = 30 ngày a : hệ số tính đến diện tích đi lại và thao tác trong kho; a = 1.3 G0 : khối lượng riêng của hóa chất (tấn/m3); G0 = 1.2 tấn/m3. PK : độ tinh khiết của hóa chất (%); PK = 65% h : chiều cao cho phép của lớp hóa chất; phèn nhôm cục có h = 2m. Thiết kế kho có cửa lớn ở đầu hồi để ôtô có thể lùi vào đổ vôi trực tiếp vào kho, chung quanh xây kín để chống mưa, bụi, có cửa thông hơi thoáng gió để hạ độ ẩm của không khí trong kho. Kho xây liền với gian đặt các công trình chuẩn bị dung dịch phèn. Công trình chuẩn bị dung dịch phèn Các công trình và thiết bị chuẩn bị dung dịch và định liều lượng chất phản ứng gồm: thùng hòa trộn, thùng tiêu thụ, thiết bị định liều lượng chất phản ứng; ngoài ra còn cần phải có kho chứa hóa chất, thiết bị vận chuyển hóa chất, cân đong đo hóa chất, bơm hóa chất và các ống dẫn hóa chất. Phèn cục thường chứa nhiều tạp chất và hòa tan chậm, để đảm bảo cho phèn được hòa tan đều trong nước người ta pha phèn làm hai bậc. Trước tiên, phèn cục được đưa vào bể hòa trộn để hòa tan thành dung dịch có nồng độ cao và loại bỏ cặn bẩn. Sau đó dung dịch này được dẫn sang bể tiêu thụ để pha loãng thành nồng độ sử dụng. Bể hòa trộn phèn Có nhiệm vụ hòa tan phèn cục và lắng cặn bẩn. Nồng độ dung dịch phèn trong bể thường cao nhưng không được vượt quá nồng độ bão hòa Để hòa tan phèn và trộn đều trong bể có thể dùng không khí nén, máy khuấy hoặc bơm tuần hoàn. Ta chọn phương pháp dùng không khí nén vì phương pháp này đơn giản, dễ lắp đặt và vận hành. Bể hòa trộn xây bằng bêtông cốt thép, mặt trong bể phải được bảo vệ bằng lớp vật liệu chịu axit để chống tác dụng ăn mòn của dung dịch phèn như ốp gạch men chống axit hoặc phủ một lớp xi măng chịu axit. Bể phải được thiết kế với tường đáy nghiêng một góc 450 so với mặt phẳng nằm ngang. Sàn đỡ phèn gồm các thanh gỗ xếp cách nhau từ 10 ¸ 15mm. Lớp sàn đỡ đặt cách đáy bể 0.5m, bên dưới sàn đỡ đặt một dàn ống phân phối khí nén làm bằng vật liệu chịu axit là thép chống ăn mòn. Tốc độ không khí trong ống lấy bằng 10 ¸ 15m/s (chọn 10m/s). các ống phân phối khí nén có khoan một hàng lỗ nghiệng 450 so với phương thằng đứng và hướng xuống dưới. Đường kính lỗ d = 3 ¸ 4mm, tốc độ khí qua lỗ bằng 20 ¸ 30 m/s. Áp lực không khí nén lấy bằng 1 ¸ 1.5 atm, cường độ sục khí trong bể hòa trộn lấy bằng 8 ¸ 10 L/sm2. Đường ống dẫn nước sạch vào bể được chọn trên cơ sở làm đầy dung tích bể không quá 1 giờ. Ta chọn ống uPVC 60 để dẫn nước vào bể. Để xả cặn, bể bố trí ống xả có đường kính 150mm bằng thép chống ăn mòn. Quá trình hòa tan phèn cục kéo dài từ 2 ¸ 3 giờ. Sau đó tắt khí nén để dung dịch phèn lắng trong khoảng 2 ¸ 3 giờ nữa rồi mới đưa sang bể tiêu thụ. Dung tích bể hòa trộn : Trong đó: Q : Lưu lượng nước xử lí (m3/giờ), Q = 18000 m3/ngày = 750m3/giờ. P : Liều lượng phèn cần thiết lớn nhất (g/m3), P = 40 mg/L = 40g/m3. n : Thời gian giữa hai lần hòa trộn (giờ); n = 24 giờ b1 : nồng độ dung dịch phèn trong thùng hòa tan (%) (qui phạm 10 – 17%). Chọn b1 = 10% tính theo sản phẩm không ngậm nước. : Khối lượng riêng của dung dịch phèn (T/m3), . Chọn số bể hòa tan phèn là N = 1 Bể được thiết kế hình tròn, đường kính bể bằng chiều cao công tác của bể Tổng chiều cao bể : Hb = 2.1 + 0.5 = 2.6(m) (chiều cao dự trữ 0.5m). Thể tích xây dựng của bể Theo quy phạm lấy cường độ khí nén ở bể hòa trộn là 10 L/sm2. Diện tích của bể hòa trộn là Lưu lượng gió phải thổi thường xuyên vào bể hòa trộn = 0.021 (m3/s) Trong đó: W : cường độ sục khí trong bể (L/sm2), W = 10 L/sm2 S : diện tích bề mặt bể (m2), S = 2.16 m2 Đường kính ống dẫn gió đến bể hòa trộn . Chọn D = 60mm (Theo quy phạm v = 10 ¸ 15 m/s. Lấy v = 10 m/s) Đường kính ống nhánh vào bể hòa trộn: thiết kế 2 nhánh Tính số lỗ khoan trên giàn ống gió ở bể hòa trộn Theo quy phạm: dl = 3 ¸ 4 mm; chọn dl = 3 mm Vl = 20 ¸ 30 m/s; chọn vl = 25 m/s Diện tích lỗ Tổng diện tích các lỗ trên 1 ống nhánh Số lỗ trên 1 nhánh Bảng 4.2 - Các thông số thiết kế của bể hòa trộn phèn Thông số Số lượng Đơn vị Vật liệu Bể hòa trộn phèn 01 bể Bê tông cốt thép Đường kính bể D 2.1 m - Chiều cao bể HXD 2.6 m - Đường kính ống gió 60 mm thép Bể tiêu thụ phèn Có nhiệm vụ pha loãng dung dịch phèn đưa từ bể hòa trộn sang đến nồng độ cho phép. Theo TCVN – 33:2006 nồng độ phèn trong bể tiêu thụ lấy bằng 4 ¸ 10% tính theo sản phẩm không ngậm nước. Ta chọn là 5%. Để hòa trộn đều dung dịch phèn trong bể tiêu thụ cũng dùng không khí nén hoặc máy khuấy. Ta chọn phương pháp dùng không khí nén với cường độ sục khí trong bể tiêu thụ là 3 ¸ 5 L/sm2. Bể tiêu thụ cũng được thiết kế giống như bể hòa trộn phèn nhưng không cần có ghi đỡ phèn cục. Các công trình chuẩn bị dung dịch phèn cần bố trí ở nơi thuận tiện cho việc vận chuyển, hòa trộn và vệ sinh. Thông thường được bố trí ở gần bể trộn. Kho phèn đặt liền ngay nhà pha phèn để tiện việc vận chuyển. Dung tích bể tiêu thụ : Trong đó: W1 : Dung tích bể hòa trộn W1 = 3.6 m3. b1 : Nồng độ dung dịch trong bể hòa trộn b1 = 10%. b2 : Nồng độ dung dịch trong bể tieu th b2 = 5% (qui phạm 4 – 10%). Thiết kế 1 bể tiêu thụ phèn. Bể được thiết kế hình tròn, đường kính bể bằng chiều cao công tác của bể Tổng chiều cao bể : Hb = 2.1 + 0.5 = 2.6 (m) (chiều cao dự trữ 0.5m). Thể tích xây dựng của bể tiêu thụ Theo quy phạm lấy cường độ khí nén ở bể tiêu thụ là 5 L/sm2. Tổng diện tích của 2 bể tiêu thụ là Lưu lượng gió phải thổi thường xuyên vào bể tiêu thụ = 0.035 (m3/s) Trong đó: W : cường độ sục khí trong bể tiêu thụ (L/sm2), W = 5 L/sm2 S : diện tích bề mặt bể (m2), S = 7 m2 Đường kính ống dẫn gió đến bể tiêu thụ . Chọn D = 90mm Đường kính ống dẫn gió đến đáy bể tiêu thụ (Theo quy phạm v = 10 ¸ 15 m/s. Lấy v = 10 m/s) Đường kính ống nhánh vào bể tiêu thụ: thiết kế 2 nhánh Tính số lỗ khoan trên giàn ống gió ở bể hòa trộn Theo quy phạm: dl = 3 ¸ 4 mm; chọn dl = 3 mm Vl = 20 ¸ 30 m/s; chọn vl = 25 m/s Diện tích lỗ Tổng diện tích các lỗ trên 1 ống nhánh Số lỗ trên 1 nhánh Tổng lưu lượng gió đưa vào 1 bể hòa trộn và 2 bể tiêu thụ là Qgió = Qh + Qt = 1.3 + 2.1 = 3.4 (m3/ph) Chọn máy thổi khí loại BB – H – 12 có các chỉ số Qg = 3.4 m3/ph, N = 40 kW, H = 10m, n = 900 vòng/phút (chọn 2 máy, 1 làm việc và 1 dự phòng). Máy bơm định lượng phèn Chọn bơm định lượng để đưa dung dịch phèn vào bể trộn Lưu lượng dung dịch phèn 5% cần thiết đưa vào nước trong 1 giờ : Công suất bơm : qb : lưu lượng bơm, qb = 0,166.10-3 m3/s. r : khối lượng riêng của dung dịch, r = 997 kg/m3 g : gia tốc trọng trường, g = 9.81 m/s2. H : cột áp bơm, H = 8 m. h : hiệu suất chung của bơm h = 0.72 – 0.93. Chọn h = 0.8. Chọn máy bơm định lượng kiểu màng, loại chịu được axit có lưu lượng thay đổi từ 0.2 – 1.2 m3/h, công suất bơm 16 W. Trong trạm bố trí 2 máy, 1 làm việc 1 dự phòng. Bảng 4.3 - Các thông số thiết kế của bể tiêu thụ phèn Thông số Số lượng Đơn vị Vật liệu Bể tiêu thụ phèn 01 bể Bê tông cốt thép Đường kính bể D 2.1 m - Chiều cao bể HXD 2.6 m - Đường kính ống gió 90 mm thép Vôi Vôi được dùng để kiềm hóa nước, làm mềm nước hoặc ổn định nước. Vôi cho vào nước có thể ở dạng vôi sữa hay vôi bão hòa. Ở đây ta chọn phương pháp dùng vôi sữa châm vào bể trộn cùng lúc với d