ĐỒ ÁN XỬ LÝ NƯỚC CẤP Tính toán thiết kế hệ thống xử lý nước cấp công suất 20000 m3/ngày.đêm cấp cho khu dân cư A Đồng Nai LỜI NÓI ĐẦU Con người môi trường có mối quan hệ mật thiết với nhau.Trong lịch sử phát triển người, để giải nhu cầu thiết yếu sống gia tăng dân số cách nhanh chóng thời gian gần gây nhiều tác động cân sinh học hệ sinh thái Thiên nhiên bị tàn phá môi trường ngày xấu đi, ảnh hưởng trực tiếp lên đời sống người, mỹ quan đô thị loài động thực vật, việc xây dựng hệ thống thoát nước trạm xử lí nước cấp cho khu dân cư trở thành yêu cầu cần thiết, đặt biệt giai đoạn đô thị hóa phát triển mạnh mẽ Chúng em sinh viên ngành kỹ thuật môi trường tương lai cần đồ án để tự hình thành khái quát đầu hệ thống xử lí nước, thu thập thêm nhiều kiến thức cho thân Từ có sở tốt để hoàn thành tốt cho công việc sau GVHD: Nguyễn Trung Dũng Trang ĐỒ ÁN XỬ LÝ NƯỚC CẤP Tính toán thiết kế hệ thống xử lý nước cấp công suất 20000 m3/ngày.đêm cấp cho khu dân cư A Đồng Nai MỤC LỤC Chương 1: TỔNG QUAN VỀ NƯỚC NGẦM……………………………… 1.1.Giới thiệu nước ngầm…………………………………………………… 1.2 Đặc điểm, thành phần tính chất nguồn nước ngầm…………… 1.2.1 Đặc trưng nguồn nước ngầm……………………………………… 1.2.2 Thành phần tính chất nước ngầm………………………………… Chương 2: TỔNG QUAN VỀ CÁC PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ NƯỚC NGẦM………………………………………………………………… 2.1 Các công trình thu nước ngầm…………………………………………… 2.2 Công trình vận chuyển nước ngầm……………………………………… 2.3 .Xử lý nước cấp phương pháp học……………………………… 2.3.1 Hồ chứa lắng sơ bộ…………………………………………………… 2.3.2 Song chắn rác lưới chắn rác………………………………………… 2.3.3 Bể lắng cát……………………………………………………………… 2.3.4 Lắng……………………………………………………………………… 2.3.5 Lọc………………………………………………………………………… 2.4 Khử sắt nước ngầm………………………………………………… 2.4.1 Trạng thái tồn sắt nguồn nước ngầm…………………… 2.4.2 Các phương pháp khử sắt xử lý nước ngầm………………… Chương 3: ĐỀ XUẤT PHƯƠNG ÁN XỬ LÝ VÀ TÍNH TOÁN CÔNG TRÌNH ĐƠN VỊ………… …………………………………………………………… 3.1 Đề xuất phương án xử lý………………………………………………… GVHD: Nguyễn Trung Dũng Trang ĐỒ ÁN XỬ LÝ NƯỚC CẤP Tính toán thiết kế hệ thống xử lý nước cấp công suất 20000 m3/ngày.đêm cấp cho khu dân cư A Đồng Nai 3.2 Lý lựa chọn phương án xử lý………………………………………… 3.3 Thuyết minh công nghệ…….…………………………………………… 3.4 Tính toán lượng hóa chất công trình đơn vị…………………………… …………….…………………………………… 3.4.1 Trạm bơm …………………………………………… 3.4.2 Thùng quạt gió…………………………………………………………… a Nhiệm vụ ……………………………………………………………… b Tính toán………………………………………………………………… 3.4.3 Bể lắng ngang…………………………………………………………… a Nhiệm vụ……………………………………………………………… b Tính toán………………………………………………………………… 3.4.4 Bể lọc nhanh……………………………………………………………… a Nhiệm vụ………………………………………………………………… b Tính toán………………………………………………………………… 3.4.5 Bể chứa nước a Nhiệm vụ b Tính toán Chương 4: Tính toán giá thành GVHD: Nguyễn Trung Dũng Trang ĐỒ ÁN XỬ LÝ NƯỚC CẤP Tính toán thiết kế hệ thống xử lý nước cấp công suất 20000 m3/ngày.đêm cấp cho khu dân cư A Đồng Nai CHƯƠNG TỔNG QUAN VỀ NƯỚC NGẦM 1.1.GIỚI THIỆU VỀ NƯỚC NGẦM Nước vai trò nhu cầu cần thiết đời sống người sinh vật,nó tham gia vào hoạt động trình tự nhiên tác động đến biến đổi sinh vật trái đất,không có nước sống.Xã hội ngày phát triển nhu cầu nước người ngày tăng Do nguồn nước sử dụng sinh hoạt người lại phân chia nhiều loại khác nhau:nước cho nhu cầu ăn uống đòi hỏi phải có chất lượng cao,đảm bảo không gây ảnh hưởng đến sức khỏe người;các nguồn nước dùng cho tắm giặt,rửa yêu cầu thấp hơn.Ngoài nước ta nước nông nghiệp nên nhu cầu nước dùng cho sản xuất nông nghiệp lớn;bên cạnh nước sử dụng cho công nghiệp,giao thông vận tải hoạt động khác…Nước dùng để cấp cho nhu cầu sinh hoạt sản xuất có chất lượng khác bao gồm nước mặt nước ngầm.Các nguồn nước không đáp ứng yêu cầu chất lượng ;do phải biết thành phần tính chất chúng để tiến hành xử lý nhằm đạt yêu cầu chất lượng,đáp ứng mục đích sử dụng nước.Trong mục đích cấp nước cho sinh hoạt người ta thường sử dụng nguồn nước ngầm,do có nhiều công nghệ xử lý nước ngầm áp dụng để đáp ứng nhu cầu sống người Nước ngầm người khai thác sử dụng từ hàng nghìn năm qua.Qua thời đại,ở khắp miền giới,loài người sang tạo nhiều phương pháp khác để khai thác nước ngầm,dùng đến đủ lượng (sức động vật,sức người,sức gió,sức nước,năng lượng mặt trời…).Ngày , toàn giới khoảng 60% nước ăn uống,15% nước dùng gia đình 20% nước tưới lấy từ nguồn nước ngầm.Tại hầu hết vùng khô cằn giới,nước ngầm nguồn cung cấp nước chủ yếu Ngoài cung cấp 20% nhiều 30% tổng khối lượng nước sử dụng nước công nghiệp.Hiện giới hàng năm người ta khai thác khoảng từ 600-700 tỷ m3 nước ngầm,nhiều nguồn tài nguyên khác khai thác từ lồng đất.Còn Việt Nam nguồn nước ngầm tương đối phong phú,nhiều nơi có chất lượng nước tốt khai thác lên sử dụng trực tiếp mà không cần phải qua xử lý GVHD: Nguyễn Trung Dũng Trang ĐỒ ÁN XỬ LÝ NƯỚC CẤP Tính toán thiết kế hệ thống xử lý nước cấp công suất 20000 m3/ngày.đêm cấp cho khu dân cư A Đồng Nai 1.2.ĐẶC ĐIỂM, THÀNH PHẦN VÀ TÍNH CHẤT CỦA NGUỒN NƯỚC NGẦM 1.2.1 Đặc trưng nước ngầm Việt Nam quốc gia có nguồn nước ngầm phong phú trữ lượng tốt chất lượng Nước ngầm tồn lỗ khe nứt đất đá, tạo thành giai đoạn trầm tích đất đá thẩm thấu, thấm nguồn nước mặt, nước mua… Nước ngầm nước xuất tầng sâu dất, thường từ 30 – 40 m, 60 – 70 m có 120 – 150 m có tới 180 m Ðối với hệ thống cấp nước tập trung nguồn nước ngầm loại nguồn nước ua tiên lựa chọn Bởi nguồn nước mặt thuờng bị ô nhiễm lưu lượng khai thác phụ thuộc vào biến động theo mùa Trong đó, nguồn nước ngầm chịu ảnh hưởng tác động nguời Chất lượng nước ngầm thường tốt chất lượng nước mặt nhiều Trong nước ngầm hạt keo hay hạt lo lửng, vi sinh, vi trùng gây bệnh thấp Nước ngầm (nước đất) hình thành nước mưa thấm qua lớp đất đá lòng đất giữ tầng chứa nước bên bề mặt đất độ sâu khác Nước ngầm gồm có nước ngầm tầng nông nước ngầm tầng sâu Các nguồn nước ngầm không chứa rong tảo, nguyên nhân gây ô nhiễm nguồn nước Thành phần đáng quan tâm nước ngầm tạp chất hoà tan ảnh hưởng điều kiện địa tầng, thời tiết, nắng mưa, trình phong hoá sinh hoá khu vực Ở vùng có điều kiện phong hoá tốt, có nhiều chất bẩn lượng mưa lớn chất lượng nước ngầm dễ bị ô nhiễm chất khoáng hoà tan, chất hữu cơ, mùn lâu ngày theo nước mưa ngấm vào đất Ngoài ra, nước ngầm bị nhiễm bẩn tác động người Các GVHD: Nguyễn Trung Dũng Trang ĐỒ ÁN XỬ LÝ NƯỚC CẤP Tính toán thiết kế hệ thống xử lý nước cấp công suất 20000 m3/ngày.đêm cấp cho khu dân cư A Đồng Nai chất thải người động vật, chất thải sinh hoạt, chất thải hoá học, việc sử dụng phân bón hoá học…Tất loại chất thải theo thời gian ngấm vào nguồn nước, tích tụ dần làm ô nhiễm nguồn nước ngầm Ðã có không nguồn nước ngầm tác động người bị ô nhiễm hợp chất hữu khó phân huỷ, vi khuẩn gây bệnh, hoá chất độc hại kim loại nặng, dư lượng thuốc trừ sâu không loại trừ chất phóng xạ 1.2.2 Thành phần, tính chất nước ngầm Thành phần chất luợng nuớc ngầm phụ thuộc vào nguồn gốc nuớc ngầm, cấu trúc dịa hình khu vực chiều sâu dịa tầng nơi khai thác nuớc Ở khu vực duợc bảo vệ tốt, có nguồn thải gây nhiễm bẩn, nuớc ngầm nói chung duợc dảm bảo mặt vệ sinh chất luợng ổn dịnh Nguời ta chia làm loại khác nhau: a.Nước ngầm hiếu khí Thông thuờng nuớc có oxy có chất luợng tốt, có truờng hợp không cần xử lý mà cấp trực tiếp cho nguời tiêu thụ Trong nuớc có oxy chất khử nhu H2S,CH4,NH4+,… b Nước ngầm yếm khí Trong trình nước thấm qua tầng đá , oxy bị tiêu thụ Khi lượng oxy hòa tan nước bị tiêu thụ hết, chất hòa tan Fe2+ , Mn2+ tạo thành.Mặt khác trình khử NO 3- -> NH4+; SO42- -> H2S ; CO2 -> CH4 xảy b1 Các ion nước ngầm • Ion Canxi Ca 2+ Nước ngầm chứa Ca2+ với nồng độ cao.Trong đất thường chứa nhiều CO2 trình trao đổi chất rễ trình thủy phân tạp chất hữu tác động vi sinh vật.Khí CO2 hòa tan nước mưa theo phản ứng sau: GVHD: Nguyễn Trung Dũng Trang ĐỒ ÁN XỬ LÝ NƯỚC CẤP Tính toán thiết kế hệ thống xử lý nước cấp công suất 20000 m3/ngày.đêm cấp cho khu dân cư A Đồng Nai CO2 + H2O -> H2CO3 Axít yếu thấm sâu xuống đất hòa tan canxicacbonat tạo ion Ca2+ 2H2CO3 + 2CaCO3 -> Ca(HCO3)2 + Ca2+ + 2HCO3- • Ion magie Mg 2+ Nguồn gốc ion Mg 2+ nước ngầm chủ yếu từ muối magie silicat CaMg(CO3)2, chúng hòa tan chậm nước chứa khí CO2 Sự có mặt Ca2+ Mg2+ tạo nên độ cứng nước • Ion Na+ Sự hình thành Na+ nước chủ yếu theo phương trình phản ứng sau: 2NaAlSi3O3 + 10H2O -> Al2Si2(OH)4 + 2Na+ + 4H4SiO3 Na+ có nguồn gốc từ NaCl, Na2SO4 muối có độ hòa tan lớn nước biển • Ion NH4+ Các ion NH4+ có nước ngầm có nguồn gốc từ chất thải rắn nước sinh hoạt, nước thải công nghiệp,chất thải chăn nuôi,phân bón hóa học trình vận động nitơ • Ion bicacbonat HCO3- Được tạo nước nhờ trình tan đá vôi có mặt khí CO CaCO3 + CO2 + H2O ->Ca2+ + 2HCO3• Ion sunfat SO42- Có nguồn gốc từ muối CaSO4.7H2O trình oxy hóa FeS2 điều kiện ẩm với có mặt O2 2FeS2 + 2H2O +7O2 -> 2Fe2+ + 4SO42- + 4H+ GVHD: Nguyễn Trung Dũng Trang ĐỒ ÁN XỬ LÝ NƯỚC CẤP Tính toán thiết kế hệ thống xử lý nước cấp công suất 20000 m3/ngày.đêm cấp cho khu dân cư A Đồng Nai • Ion clorua Cl- Có nguồn gốc từ trình phân ly muối NaCl nước thải sinh hoạt • Ion sắt Sắt nước ngầm thường tồn dạng ion Fe2+ ,kết hợp với gốc bicacbonat,sunfat,clorua,đôi tồn keo axit humic keo silic.Các ion Fe2+ từ lớp đất đá hòa tan nước ttrong điều kiện yếm khí sau: 4Fe(OH)3 + 8H+ ->4Fe2+ + O2 + 10H2O Sau tiếp xúc với oxy tác nhân oxy hóa,ion Fe2+ bị oxy hóa thành ion Fe3+ kết tủa thành cặn Fe(OH)3 có màu nâu đỏ.Vì vậy,khi vừa bơm khỏi giếng, nước thường không màu, sau thời gian để lắng chậu cho tiếp xúc với không khí, nước trở nên đục dần đáy chậu xuất cặn màu đỏ Trong nguồn nước mặt sắt thường tồn thành phần hợp chất hưu Nước ngầm giếng sâu chứa sắt dạng hóa trị II hợp chất sunfat clorua Nếu nước tồn đồng thời đihyđrosunfua (H2S) sắt tạo cặn hòa tan sunfua sắt FeS Khi làm thoáng khử khí CO2, hyđrocacbonat sắt hóa trị II dễ dàng bị thủy phân bị oxy hóa để tạo thành hyđroxyt sắt hóa trị III 4Fe2+ + 8HCO3- + O2 + 2H2O –> 4Fe(OH)3 + 8CO2 Với hàm lượng sắt cao 0.5mg/l, nước có mùi khó chịu, làm vàng quần áo giặt, làm hỏng sản phẩm ngành dệt may, giấy, phim ảnh, đồ hộp giàn làm nguội bể chứa, sắt hóa trị II bị oxy hóa thành sắt hóa trị III,tạo thành cặn, cặn sắt kết tủa làm tắc giảm khả vận chuyển ống dẫn nước Đặc biệt gây nổ nước dùng làm nước cắp cho nồi hơi.Một số ngành công nghiệp có yêu cầu nghiêm ngặt đối với hàm lượng sắt dệt,giấy,sản xuất phim ảnh… Nước có chứa ion sắt,khi trị số pH 6Mn2+ +3O2 +6H2O Mangan II hòa tan bị oxy hóa chuyển dần thành mangan IV dạng hydroxyt kết tủa, trình oxy hóa diễn sau: 2Mn(HCO3)2 + O2 + 6H2O -> 2Mn(OH)4 + 4HCO3Khi nước ngầm tiếp xúc với không khí nước xuất cặn hydroxyt sắt sớm sắt dễ bị oxy hóa mangan phản ứng oxy hóa sắt oxy hòa tan nước xảy trị số pH thấp so với mangan Cặn mangan hóa trị cao chất xúc tác tốt trình oxy hóa khử mangan khử sắt Cặn hydroxyt mangan hóa trị IV Mn(OH)4 có màu đen Trong thực tế cặn chất lắng đọng đường ống, công trình hợp chất sắt mangan tạo nên Vì vậy, tùy thuộc vào tỷ số chúng, cặn có mà từ đỏ đến màu nâu đen Với hàm lượng tương đối thấp, vượt mg/l Tuy nhiên, với hàm lượng mangan nước lớn 0,1 mg/l gây nhiều nguy hại việc sử dụng giống trường hợp nuớc chứa sắt với hàm lượng cao b2 Các chất khí hòa tan nuớc ngầm • O2 hòa tan Tồn nước ngầm Tùy thuộc vào nồng độ khí oxy nước ngầm, chia nước ngầm thành nhóm sau: + Nước ngầm yếm khí: trình lọc qua tầng đất đá, oxy nước bị tiêu thụ, lượng oxy bị tiêu thụ hết, chất hòa tan Fe2+, Mn2+ tạo thành nhanh GVHD: Nguyễn Trung Dũng Trang ĐỒ ÁN XỬ LÝ NƯỚC CẤP Tính toán thiết kế hệ thống xử lý nước cấp công suất 20000 m3/ngày.đêm cấp cho khu dân cư A Đồng Nai + Nước dư luợng oxy hòa tan: nước có oxy chất khử NH4+, H2S, CH4 Ðó nước ngầm mạch nông Thường nước có dư lượng oxy có chất luợng tốt Tuy nhiên, nuớc ngầm mạch nông phụ thuộc nhiều vào nguồn nước mặt, nước mặt bị ô nhiễm bị ảnh hưởng • H2S Hydrosunfua tạo thành điều kiện yếm khí từ hợp chất humic với tham gia vi khuẩn 2SO42- + 14H+ + 8e- -> 2H2S + 2H2O + 6OH+ Metan CH4 khí CO2 Ðược tạo thành điều kiện yếm khí từ hợp chất humic với tham gia vi khuẩn: 4C10H18O10 + 2H2O -> 21CO2 + 19CH4 Nồng độ tạp chất chứa nước ngầm phụ thuộc vị trí địa lý nguồn nước, thành phần tầng đất đá khu vực, độ hòa tan hợp chất nước, có mặt chất dễ bị phân hủy sinh hóa chất Nước ngầm bị nhiễm bẩn tác động người phân bón,chất thải hóa học, nước thải sinh hoạt công nghiệp, hóa chất bảo vệ thực vật Do khu vực khai thác nước ngầm cấp cho sinh hoạt công nghiệp cần phải bảo vệ cẩn thận, tránh bị nhiễm bẩn nguồn nước Ðể bảo vệ nguồn nước ngầm cần khoanh vùng khu vực bảo vệ quản lý, bố trí nguồn thải khu vực xung quanh Tóm lại, nước ngầm có chứa cation chủ yếu Na +, Ca2+,Mn2+, NH4+ anion HCO3-, SO42-, Cl- Trong ion Ca2+ , Mg2+ tồn nước ngầm nước chảy qua tầng đá vôi Các ion Na+,Cl- ,SO42- có nước ngầm khu vực gần bờ biển, nước bị nhiễm mặn Ngoài ra,trong nước ngầm có nhiều nitrat phân bón hóa học người dân sử dụngquá liều lượng cho phép Thông thường nước ngầm có ion Fe2+,Mn2+,khí CO2, ion khác nằm giới hạn cho phép TCVN đối với nước cấp cho sinh hoạt GVHD: Nguyễn Trung Dũng Trang 10 ĐỒ ÁN XỬ LÝ NƯỚC CẤP Tính toán thiết kế hệ thống xử lý nước cấp công suất 20000 m3/ngày.đêm cấp cho khu dân cư A Đồng Nai Bảng 3.5 :Cường độ rửa thời gian rửa lọc ( Giáo trình Xử lý nước cấp TS Nguyễn Ngọc Dung ) Bể lọc lớp cát thạch anh với đường kính tương đương (mm) Độ giản nở tương đối, (%) Quy trình Cường độ rửa rửa lọc lọc,( Thời gian rửa, (phút) 0.7-0.8 45 Nước 14-16 7-5 0.9-1.0 30 Nước 16-18 7-5 1.1-1.2 20 Nước 18-20 7-5 20 Gió 15-20 6-5 Nước 8-11 7-5 Gió 15-20 6-5 Nước 9-12 7-5 Gió 15-20 6-5 Nước 10-13 7-5 0.7-0.8 0.9-1.0 1.1-1.2 GVHD: Nguyễn Trung Dũng 20 15 Trang 57 ĐỒ ÁN XỬ LÝ NƯỚC CẤP Tính toán thiết kế hệ thống xử lý nước cấp công suất 20000 m3/ngày.đêm cấp cho khu dân cư A Đồng Nai 0.7-0.8 20 0.9-1.0 Bể lọc hai lớp 50 Gió 15-20 Gió 15-20 3-2 Nước 2-3 4-3 Nước 5-6 6-5 Nước 15-16 8-6 Bảng 3.6: Tốc độ lọc chế độ làm việc bình thường tăng cường (Tiêu chuẩn thiết kế TCXDVN- 33:2006 ) Đặc trưng lớp vật liệu lọc Đường kính nhỏ (mm) Đường kính lớn (mm) Kiểu bể lọc GVHD: Nguyễn Trung Dũng Đường Hệ số kính tương không đương đồng K Chiều dày lớp vật liệu lọc (mm) Tốc độ lọc chế Tốc độ độ làm việc bình lọc cho phép thường chế độ ( làm việc tăng cường Trang 58 ĐỒ ÁN XỬ LÝ NƯỚC CẤP Tính toán thiết kế hệ thống xử lý nước cấp công suất 20000 m3/ngày.đêm cấp cho khu dân cư A Đồng Nai Bể lọc nhanh lớp vật liệu lọc với cỡ hạt khác 0.5 0.7 1.25 1.60 0.7-0.8 0.8-1.0 2-2.2 1.8-2 Cát thạch anh 700800 12001300 5.5-6 6-7.5 7.0-8 8-10 8-10 10-12 8-10 10-12 18002000 0.8 Bể lọc 0.5 nhanh có hai lớp vật liệu lọc 0.8 2.0 1-1.2 1.5-1.7 1.25 0.7-0.8 2-2.2 1.8 1-1.2 2-2.2 Cát thạch anh 700800 Ăngtraxit 400-500 Bảng 3.7: Chiều cao lớp đỡ (Tiêu chuẩn thiết kế TCXDVN- 33:2006 ) GVHD: Nguyễn Trung Dũng Trang 59 ĐỒ ÁN XỬ LÝ NƯỚC CẤP Tính toán thiết kế hệ thống xử lý nước cấp công suất 20000 m3/ngày.đêm cấp cho khu dân cư A Đồng Nai Cỡ hạt lớp đỡ (mm) Chiều dày lớp đỡ (mm) 40-20 Mặt lớp cao mặt ống phân phối phải cao lỗ phân phối 100 mm 100-150 20-10 100-150 10-5 50-100 5-2 b Tính toán Tổng diện tích bể lọc trạm xử lý Trong đó: Q: công suất trạm xử lý, T: thời gian làm việc trạm ngày đêm,T=24h : tốc độ lọc tính toán chế độ làm việc bình thường, lấy theo bảng 3, a : số lần rửa bể ngày đêm chế độ làm việc bình thường,a=2 lần w: cường độ nước rửa lọc, lấy theo bảng 2, : thời gian rửa lọc, lấy theo bảng 2, = 0.1h GVHD: Nguyễn Trung Dũng Trang 60 ĐỒ ÁN XỬ LÝ NƯỚC CẤP Tính toán thiết kế hệ thống xử lý nước cấp công suất 20000 m3/ngày.đêm cấp cho khu dân cư A Đồng Nai : thời gian ngừng bể lọc để rửa, Trong bể lọc, chọn cát lọc có cỡ hạt mm , hệ số không đồng nhất, ,chiều dày lớp cát lọc L=0.8 m (lấy theo bảng 3) Số bể lọc cần thiết : Chọn N= bể Kiểm tra lại tốc độ lọc tăng cường với điều kiện đóng bể để rửa: Nằm khoảng từ Đảm bảo Diện tích bể lọc: Chọn kích thước bể là: Chiều cao toàn phần bể lọc nhanh: Trong đó: : chiều cao lớp sỏi đỡ, lấy theo bảng 4, : chiều dày lớp vật liệu lọc,lấy theo bảng 3, : chiều cao lớp nước lớp vật liệu lọc, : chiều cao phụ, GVHD: Nguyễn Trung Dũng Trang 61 ĐỒ ÁN XỬ LÝ NƯỚC CẤP Tính toán thiết kế hệ thống xử lý nước cấp công suất 20000 m3/ngày.đêm cấp cho khu dân cư A Đồng Nai Vậy b.1 Xác định hệ thống phân phối nước rửa lọc: Chọn phương pháp rửa bể gió,nước kết hợp.Cường độ nước rửa lọc (Quy phạm cho bảng ứng với mức độ nở tương đối lớp vật liệu lọc 45% Cường độ gió rửa lọc (Quy phạm cho phép ) Lưu lượng nước rửa bể lọc là: = 308 (l/s) Chọn đường kính ống thép tốc độ nước chảy ống là: (Nằm giới hạn cho phép ) Lấy khoảng cách ống nhánh 0.28 m,(Quy phạm cho phép ),thì số ống nhánh bể lọc là: ( ống nhánh ) Chọn m = 32 ống nhánh Lưu lượng nước rửa lọc chảy ống nhánh là: Chọn đường kính ống nhánh thép, tốc độ nước chảy ống nhánh : (Nằm giới hạn cho phép ) Với ống 500mm,thì tiết diện ngang ống là: Ω Tổng diện tích lỗ lấy 35% diện tích ngang ống (Quy phạm cho phép ) Tổng diện tích lỗ tính là: Chọn lỗ có đường kính 12 mm (Quy phạm ) Diện tích lỗ là: GVHD: Nguyễn Trung Dũng Trang 62 ĐỒ ÁN XỬ LÝ NƯỚC CẤP Tính toán thiết kế hệ thống xử lý nước cấp công suất 20000 m3/ngày.đêm cấp cho khu dân cư A Đồng Nai Tổng số lỗ là: Số lỗ ống nhánh là: lỗ Trên ống nhánh, lỗ xếp thành hàng so le nhau, hướng xuống phía nghiêng góc so với mặt phẳng nằm ngang Số lỗ hàng ống nhánh là: lỗ Chọn số lỗ hàng ống nhánh là: 12 lỗ Khoảng cách lỗ là: (0.525:đường kính ống (m)) Chọn ống thoát khí đặt cuối ống b.2 Tính hệ thống dẫn gió rửa lọc Chọn cường độ gió rửa bể lọc là: lưu lượng gió tính toán là: Lấy tốc độ gió ống dẫn gió 15 m/s (Quy phạm ) Đường kính ống gió chính: =170 (mm) Số ống gió nhánh lấy 32 Lượng gió ống nhánh là:) Đường kính ống gió nhánh là: Diện tích ống gió 170mm,diện tích mặt cắt ngang ống gió là: Tổng diện tích lỗ lấy 40% diện tích tiết diện ngang ống gió (Quy phạm là: Chọn đường kính lỗ gió mm (Quy phạm mm),diện tích lỗ gió là: Tổng số lỗ gió là: Số lỗ ống gió nhánh là: Khoảng cách lỗ là: Trong đó: 0.22:đường kính ống gió ; 19: số lỗ hàng ,(vì lỗ gió ống nhánh phải đặt thành hàng so le nghiêng góc so với trục thẳng đứng ống ) b.3 Tính toán máng phân phối nước lọc thu nước rửa lọc GVHD: Nguyễn Trung Dũng Trang 63 ĐỒ ÁN XỬ LÝ NƯỚC CẤP Tính toán thiết kế hệ thống xử lý nước cấp công suất 20000 m3/ngày.đêm cấp cho khu dân cư A Đồng Nai Bể có chiều dài m , chọn bể bố trí máng thu nước rửa lọc có đáy hình tam giác, khoảng cách máng d = 5/3 = 1.67 m (Quy phạm không lớn 2.2 m) Lượng nước rửa thu vào máng: Trong đó: W: cường độ rửa lọc;W= 14 d: khoảng cách tâm máng; d=1.67 m l: chiều dài máng;l= 4.4 m Vậy Chiều rộng máng tính theo công thức: (m) Trong đó: a: tỉ số chiều cao phần chữ nhật () với nửa chiều rộng máng Lấy a=1.5 K: hệ số, đối với tiết diện máng hình tam giác K=2.1 Ta có: m Vậy chiều cao phần máng chữ nhật là: Lấy chiều cao phần đáy tam giác là: m Độ dốc đáy máng lấy phía máng tập trung nước i=0.01.Chiều dày thành máng lấy : Chiều cao toàn phần máng thu nước rửa là: Khoảng cách từ bề mặt lớp vật liệu lọc đến mép máng thu nước xác định theo công thức : ) Trong đó: L: chiều dày lớp vật liệu lọc, L=0.8 e: độ giãn nở tương đối lớp vật liệu lọc, lấy theo bảng 2, e = 45% Vậy Theo quy phạm , khoảng cách đáy máng dẫn nước rửa phải nẳm cao lớp vật liệu lọc tối thiểu 0.07 m Chiều cao toàn phần máng thu nước rửa , máng dốc phía máng tập trung i=0.01, máng dài 4.4 m nên chiều cao máng phía máng tập trung là: 0.74 + 0.044= 0.784 m Vậy phải lấy : Nước rửa lọc từ máng thu tràn vào máng tập trung nước Khoảng cách từ đáy máng thu đến đáy máng tập trung : GVHD: Nguyễn Trung Dũng Trang 64 ĐỒ ÁN XỬ LÝ NƯỚC CẤP Tính toán thiết kế hệ thống xử lý nước cấp công suất 20000 m3/ngày.đêm cấp cho khu dân cư A Đồng Nai Trong đó: lưu lượng nước chảy vào máng tập trung nước ( nước rửa lọc ) () A:chiều rộng máng tập trung Chọn A=0.75m (Quy phạm không nhỏ 0.6m) g: gia tốc trọng trường 9.81m/s2 Vậy +0.2 =0.651(m) b.4 Tính tổn thất áp lực rửa bể lọc nhanh Tổn thất áp lực hệ thống phân phối giàn ống khoan lỗ: (m) Trong đó: : tốc độ nước chảy đầu ống chính; : tốc độ nước chảy đầu ống nhánh; g:gia tốc trọng trường 9.81 m/ : hệ số sức cản ; (kW=0.35) Vậy Tổn thất áp lực qua lớp sỏi đỡ: Trong đó: : chiều dày lớp sỏi đỡ ; W:cường độ rửa lọc; ) Tổn thất áp lực lớp vật liệu lọc: (m) Trong đó: Với kích thước hạt ; a=0.76; b=0.017 Áp lực để phá vỡ kết cấu ban đầu lớp cát lọc lấy Vậy tổn thất áp lực nội bể là: Chọn máy bơm rửa lọc bơm gió rửa lọc: Áp lực công tác cần thiết máy bơm rửa lọc : (m) Trong đó: (m) Như ta tính: :là độ cao hình học từ cột mực nước thấp bể chứa đến mép thu máng thu nước rửa (m) 4: chiều sâu mức nước bể chứa (m) GVHD: Nguyễn Trung Dũng Trang 65 ĐỒ ÁN XỬ LÝ NƯỚC CẤP Tính toán thiết kế hệ thống xử lý nước cấp công suất 20000 m3/ngày.đêm cấp cho khu dân cư A Đồng Nai 3.5: độ chênh lệch mực nước bể lọc bể chứa (m) 2: chiều cao lớp nước bể lọc (m) 0.71: khoảng cách từ lớp vật liệu lọc đến mép máng (m) : tổn thất áp lực đường ống dẫn nước từ trạm bơm nước rửa đến bể lọc (m) Giả sử chiều dài đường ống dẫn nước rửa lọc l=100m Đường kính ống dẫn nước rửa lọc D=400mm, Tra bảng thủy lực ta 1000i=11.8 Vậy ) : tổn thất áp lực cục phận nối ống van khóa, Công thức: (m) Giả sử đường ống dẫn nước rửa lọc có thiết bị phụ tùng sau : cút ; van khóa , ống ngắn Vậy Với ); chọn máy bơm nước rửa lọc phù hợp Ngoài 1máy bơm rửa lọc công tác , phải chọn máy bơm dự phòng Với ), 3m chọn máy bơm gió phù hợp Tỉ lệ lượng nước rửa so với lượng nước vào bể lọc: (%) Trong đó: (giờ) (giờ) 3.4.5.Tính toán lượng hóa chất dùng cho khử trùng *Lượng Clo cần dùng để khử trùng -Sử dụng clo lỏng để khử trùng nước Clo nén với áp suất cao hóa lỏng chứa bình thép.Tại trạm xử lý phải đặt thiết bị chuyên dụng để đưa clo vào nước (Clorator) -Liều lượng clo tiêu thụ : Trong đó: GVHD: Nguyễn Trung Dũng Trang 66 ĐỒ ÁN XỬ LÝ NƯỚC CẤP Tính toán thiết kế hệ thống xử lý nước cấp công suất 20000 m3/ngày.đêm cấp cho khu dân cư A Đồng Nai Q: công suất nhà máy, Q=834 m3/h a: lượng clo hoạt tính (theo mục 6.169 TCXDVN 33:2006),chọn a=3 mg/l -Lượng clo tiêu thụ ngày : 2.502 24 60.048 kg -Đường kính ống dẫn clo (theo công thức 6-30 – TCXDVN 33:2006) Trong đó: Q: lưu lượng lớn clo lỏng lấy lớn lần lưu lượng trung bình Trọng lượng riêng clo lỏng : 1.4kg/m³ v: vận tốc đường ống , lấy 0.8 m/s Q= Vậy đường kính ống dẫn clo 3.4.6 Bể chứa nước a) Bể chứa nước có nhiệm vụ + Điều hòa lưu lượng nước trạm bơm cấp trạm bơm cấp + Dự trữ lượng nước chữa cháy vòng giờ, nước xã cặn bể lắng, nước rửa bể lọc nước dùng cho nhu cầu khác nhà máy - Bể chứa làm bê tong cốt thép, có dạng hình chữ nhật mặt - Bể xây dựng chìm nửa nỗi GVHD: Nguyễn Trung Dũng Trang 67 ĐỒ ÁN XỬ LÝ NƯỚC CẤP Tính toán thiết kế hệ thống xử lý nước cấp công suất 20000 m3/ngày.đêm cấp cho khu dân cư A Đồng Nai - Bể chứa nước mặt kết cấu phải vững chắc, chiệu ñược tác dụng tải trọng đất nước, tuyệt đối không rò rỉ để chống thất thoát nước đặc biệt chống ô nhiễm cho nước bể - Khi xây dựng bể chứa cần có biện pháp chống thấm từ bên vào bên bể lớp vải công nghiệp, quét nhựa đường, giấy dầu, bên chèn đất sét Cần có biện pháp tuân thủ yêu cầu cấu tạo thi công đường ống qua thành bể để đảm bảo không rò rỉ - Bể chứa có độ dốc i=0.005 phía hố thu nơi ñặt ống hút máy bơm để tiện cho việc thau rửa bể Hố thu nơi đặt ống hút phải có kích thước đảm bảo việc hút nước máy bơm để tận dụng tối đa dung tích bể b) Tính toán dung tích bể chứa: - Dung tích bể chứa : Wbể = Wđh + Wcc + Wr - Trong đó: + Wđh : dung tích điều hòa bể chứa (m3) ; chọn Wđh bể chứa 20% công suất trạm xử lý  Wđh= 0.2 x 20.000 = 4000 (m3) + Wcc : Dung tích dự trữ nước chửa cháy ( chứa lượng nước đủ caaos cho đám cháy xảy đồng thời vòng 3h)  Wcc= 10.8 x n x qcc Trong đó: • 10.8: Hệ số chuyễn đổi đơn vị • N: Số lượng đám cháy xảy đồng thời , chọn n = • qcc : Lưu lượng nước cho đám cháy , chọn qcc = 20 (l/s) ( theo phụ lục TCXD 33-2006)  Wcc= 10.8 x x 20 = 432 (m3) + Wr: Dung tích dự trử bể lọc dung tích dự trử rửa bể lọc Lượng nước cần thiết để rửa bể lọc 951 m3 Wbể = 4000 + 432 + 951 = 5383 m3 GVHD: Nguyễn Trung Dũng Trang 68 ĐỒ ÁN XỬ LÝ NƯỚC CẤP Tính toán thiết kế hệ thống xử lý nước cấp công suất 20000 m3/ngày.đêm cấp cho khu dân cư A Đồng Nai Vậy xây dựng bể chứa có kích thước : 45m x 30m x 4m CHƯƠNG Tính Toán Giá thành STT Vật Liệu Công Trình Đơn Vị Máy bơm Ống đẩy Ống PVC 1500m Ống lọc Ống khoan lỗ Sỏi chèn ống lọc Ống vách Ống PVC Ống thép đen Sỏi Thạch Anh Ống thép đen Thép không gỉ, quét sơn chống thấm bên Bê tông cốt thép Bê tông Cốt Thép Cát Thạch Anh, Than Hoạt Tính 100m Thùng quạt gió Bể lắng ngang Bể lọc 10 Vật Liệu Lọc 11 12 13 Máy Thổi Khí CloRator Trạm Clo 14 Khử Trùng 15 Chi Phí Vận Chuyển Chi Phí Nhân Công 16 Số lượng Kích Thước Đơn giá Thành tiền (VNĐ) 100 000 000 D=60,dày=1, D=48 D=45,dày 10 000 000 x 10 21 000 x 1500 40 000 x 100 61 000 Mỗi bao 40kg D=45,dày=1 50 000 100 000 61 000 246 000 Mỗi thùng 30m3 500 000 20 000 000 10 bể 40 000 000 800 000 000 bể 50 000 000 100 000 000 60 x500 000 30 000 000 45 000 000 720 000 000 20 000 000 200 000 20 000 000 60 000 000 35 000 x 60 100 000 VNĐ(ngày) 40 000 000 15 bao 86 thùng 60m3 16 máy Tường xây gạch, mái Lợp tôn Clorin 50m2 60kg/ ngày 31 500 000 000 000 488 000 Giả Sử : Công nhân xây dựng 10 người chia làm ca làm việc Mức lương Trung Bình 300.000/người/ngày Tổng Chi Phí nhân công 300.000 x 10 =3.000.000/ngày Chi Phí Điện Năng: GVHD: Nguyễn Trung Dũng Trang 69 ĐỒ ÁN XỬ LÝ NƯỚC CẤP Tính toán thiết kế hệ thống xử lý nước cấp công suất 20000 m3/ngày.đêm cấp cho khu dân cư A Đồng Nai STT Thiết Bị Công Suất (kw) Bơm chìm 18 nước tuần hoàn Bơm chìm bơm 20 bùn Máy thổi khí 8,5 rửa lọc Bơm trục ngang 27,5 đưa nước từ bể lọc vào bồn chứa Các thiết bị điện 40 khác Tổng Cộng Thành tiền với 1Kw= 1500 VNĐ Số Lượng (cái) Số máy hoạt động (cái) Thời gian hoạt động (h/ngày) Tổng điện tiêu thụ (kwh/ ngày) 324 360 16 24 612 24 1980 20 800 4076 114 000 VNĐ Tổng chi phí điện năng: ngày 114 000 VNĐ x 365 ngày =2 231 610 000 VNĐ/ năm • Tổng chi phí hóa chất: • Lượng Clo tiêu thụ năm: 60 kg x 365 ngày =21900kg/năm Giá 1kg= 35000 VNĐ Tcl=21900 x 35000=766 500 000 VNĐ • • Tổng chi phí xây dựng:T=1 881 334 000 VNĐ Tổng chi phí đầu tư: Tổng vốn đầu tư cho trạm xử lý nước cấp: T= Chi phí xây dựng + Chi phí hóa chất+Chi phí điện =1 881 334 000 + 766 500 000 + 231 610 000=4 189 594 000 VNĐ • Chi phí xử lý 1m3 nước Chi phí xây dựng khấu hao 25 năm: GVHD: Nguyễn Trung Dũng Trang 70 ĐỒ ÁN XỬ LÝ NƯỚC CẤP Tính toán thiết kế hệ thống xử lý nước cấp công suất 20000 m3/ngày.đêm cấp cho khu dân cư A Đồng Nai Tổng Khấu Hao= 189 594 000 /25 =167 583 760 VNĐ/ năm • Vậy chi phí m3 nước: TC= (Tổng chi phí điện + Tổng chi phí hóa chất + Tổng chi phí xây dựng+ Tổng khấu hao)/20000x365 =0.5936 VNĐ/1m3 = 936VNĐ/10m3 GVHD: Nguyễn Trung Dũng Trang 71 ... phương án xử lý ……………………………………………… GVHD: Nguyễn Trung Dũng Trang ĐỒ ÁN XỬ LÝ NƯỚC CẤP Tính toán thiết kế hệ thống xử lý nước cấp công suất 20000 m3/ngày.đêm cấp cho khu dân cư A Đồng Nai 3.2 Lý lựa... cho xử lý nước uống, sử dụng cho mục đích cấp nước khác GVHD: Nguyễn Trung Dũng Trang 21 ĐỒ ÁN XỬ LÝ NƯỚC CẤP Tính toán thiết kế hệ thống xử lý nước cấp công suất 20000 m3/ngày.đêm cấp cho khu. .. 29 ĐỒ ÁN XỬ LÝ NƯỚC CẤP Tính toán thiết kế hệ thống xử lý nước cấp công suất 20000 m3/ngày.đêm cấp cho khu dân cư A Đồng Nai Châm clo khử trùng Nước rửa lọc Bể thu cặn Bể chứa nước Đem xử lý