Đồ án xử lý nước cấp GVHD:Ths Nguyễn Ngọc Thiệp 0 TÊN ĐỒ ÁN: THIẾT KẾ TRẠM XỬ LÝ NƯỚC NGẦM CÔNG SUẤT 8400m 3 /NGĐ Đồ án xử lý nước cấp GVHD:Ths Nguyễn Ngọc Thiệp 1 TÀI LIỆU THAM KHẢO 1. TS.Trịnh Xuân Lai – Cấp nước tập 2. Nhà xuất bản khoa học và kỹ thuật 2002 2. PTS.Nguyễn Ngọc Dung – Xử lý nước cấp. Nhà xuất bản xây dựng 1999 3. Tiêu chuẩn ngành – cấp nước mạng lưới bên ngoài và công trình. Tiêu chuẩn thiết kế TCXD – 33:2006 MỤC LỤC Đồ án xử lý nước cấp GVHD:Ths Nguyễn Ngọc Thiệp 2 CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN - GIỚI THIỆU 1.1 Mục tiêu đồ án 3 1.2 Nội dung thiết kế 3 1.3 Thành phần tính chất nước thô 3 CHƯƠNG 2: LỰA CHỌN CÔNG NGHỆ XỬ LÝ 4 CHƯƠNG 3: THIẾT KẾ TÍNH TOÁN CÔNG TRÌNH ĐƠN VỊ 3.1 Tính giàn mưa 8 3.2 Tính bể trộn 9 3.3 Tính bể phản ứng 11 3.4 Bể lắng ngang 13 3.5 Bể lọc 15 3.6 Công trình tôi vôi 22 3.7 Hồ cô đặc bùn và sân phơi bùn 24 3.8 Khử trùng nước 26 3.9 Bể chứ a nước sạch 27 3.10 Trạm bơm cấp 2 27 3.11 Giếng khoan 28 CHƯƠNG 4: CAO TRÌNH CÁC CÔNG TRÌNH 4.1 Cao trình bể chứa nước sạch 29 4.2 Cao trình bể lọc 29 4.3 Cao trình bể lắng ngang 29 4.4 Cao trình bể phản ứng 30 4.5 Cao trình bể trộn 30 4.6 Cao trình giàn mưa 30 CHƯƠNG 5: KHÁI QUÁT KINH TẾ 5.1 Tính chi phí xây dựng ban đầu và thiết bị của hệ thống 31 5.2 Tính chi phí vận hành và xử lý 34 5.3 Tính giá thành xử lý 1m 3 nước 35 Đồ án xử lý nước cấp GVHD:Ths Nguyễn Ngọc Thiệp 3 CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN – GIỚI THIỆU 1.1. MỤC TIÊU CỦA ĐỒ ÁN Nghiên cứu lựa chọn phương án xây dựng nhà máy nước mang tính khả thi cao, phù hợp với phương án bảo vệ môi trường và phát triển bền vững. Cung cấp đầy đủ nước cho các nhu cầu sinh hoạt, công nghiệp, tưới tiêu, thương mại, dịch vụ và chữa cháy 1.2 . NỘI DUNG THIẾT KẾ CỦA ĐỒ ÁN - Lựa chọn công nghệ thích hợp với thông số chất lượng nước thô đầu vào và thuyết minh công nghệ - Thiết kế chi tiết các công trình xử lý đơn vị - Vẽ 3 bản vẽ Mặt bằng trạm xử lý Mặt cắt theo nước của hệ thống xử lý Thiết kế chi tiết 1 công trình đơn vị 1.3.THÀNH PHẦN TÍNH CHẤT NƯỚC THÔ Chất lượng nước có 2 thành phần cần xử lý  pH: giá trị pH ít thay đổi theo các mùa và nguồn nước giếng hiện đang khai thác có giá trị pH thấp.  Fe: hàm lượng Fe của các giếng vào mùa khô thường cao hơn chút ít so với mùa mưa. Hàm lượng Fe thường từ 7mg/l. Đối với nguồn nước ngầm, hàm lượng Fe như vậy là tương đối cao, phải sử dụng thêm hóa chất mới có thể xử lý nước đạt yêu cầu nước cấp.  Bảng thông số chất lượng nước thô : Thông số Giá trị Đơn vị Tiêu chuẩn vệ sinh ăn uống Nhiệt độ pH Độ đục SS Độ màu Độ kiềm Fe CO 2 24 5,6 20 50 25 5 7 50 0 C NTU mg/l Pt-Co mgđl/l mg/l mg/l - 6,5 – 8,5 <=5 <=15 <=0,5 CHƯƠNG 2: LỰA CHỌN CÔNG NGHỆ XỬ LÝ 2.1. Tổng quan về các phương pháp đang áp dụng 2.1.1. Công trình thu nước ngầm Công trình thu nước ngầm có thể chia thành các loại sau Giếng khoan: là công trình thu nước nầm mạch sâu. Độ sâu khoan phụ thuộc vào độ sâu tầng chứa nước, thường nằm trong khoảng 20 – 200m, đôi khi có thể lớn hơn. Giếng khoan được sử dụng rộng rãi trong mọi trạm xử lý. Hiện nay có 4 loại giếng khoan đ ang được sử dụng: + Giếng khoan hoàn chỉnh, không áp + Giếng khoan không hoàn chỉnh, không áp + Giếng khoan hoàn chỉnh, có áp + Giếng khoan không hoàn chỉnh có áp Cấu tạo giếng khoan gồm + Miệng giếng + Ống vách để gia cố và bảo vệ giếng + Ống lọc + Ống lắng Giếng khơi: là công trình thu nước ngầm mạch nông, thường không áp đôi khi áp lực yếu, chỉ áp dụng đối với các điểm dùng nước nh ỏ hoặc hộ gia đình lẻ. Đường hầm thu nước: được áp dụng để thu nước ngầm mạch nông, độ sâu tầng chứa nước không quá 8m, cung cấp cho những điểm dùng nước với lưu lượng nhỏ. Công trình thu nước ngầm mạch lộ thiên Công trình thu nước thấm 2.1.2. Công trình làm thoáng Mục đích làm thoáng là làm giàu oxy cho nước và tăng pH cho nước. Làm thoáng trước để khử CO 2 , hòa tan O 2 và nâng giá trị pH của nước. Công trình làm thoáng được thiết kế với mục đích chính là khử CO 2 vì lượng CO 2 trong nước cao sẽ làm giảm pH mà môi trường pH thấp không tốt cho quá trình oxy hoá Fe. Sau khi làm thoáng ta sẽ châm hóa chất để khử Fe có trong nước. Hóa chất sử dụng ở đây là clo – một chất oxy hóa mạnh để oxy hóa Fe, các chất hữu cơ có trong nước, Mn, H 2 S. Ngoài ra để tạo môi trường thuận lợi cho quá trình oxy hóa Fe thì ta phải cho thêm vôi cùng với clo. Mục đích cho thêm vôi là để kiềm hóa nước giúp cho tốc độ phản ứng oxy hóa Fe diễn ra nhanh hơn Có thể làm thoáng tự nhiên hoặc làm thoáng nhân tạo. Đồ án xử lý nước cấp GVHD: Ths Nguyễn Ngọc Thiệp 1 Các công trình làm thoáng gồm: - Làm thoáng đơn giản: phun hoặc tràn trên bề mặt bể lọc có chiều cao từ trên đỉnh tràn đến mực nước cao nhất > 0,6m Hiệu quả: - Khử được 30 – 35% CO 2 - Tốc độ lọc 5 – 7m/h; d = 0,9 – 1,3mm; H vll = 1,0 – 1,2m - Cường độ rử lọc bằng nước 10 – 12l/s.m 2 ; bằng khí 20l/s.m 2 - Fe <=5mg/l; pH sau làm thoáng >6,8 - Dàn mưa: làm thoáng tự nhiên. Khử được 75 – 80% CO 2 , tăng DO (55% DO bão hòa) Cấu tạo dàn mưa gồm: + Hệ thống phân phối nước + Sàn tung nước (1 – 4 sàn), mỗi sàn cách nhau 0,8m + Sàn đỡ vật liệu tiếp xúc + Sàn và ống thu nước - Thùng quạt gió: làm thoáng tải trọng cao(làm thoáng cưỡng bức) nghĩa là gió và nước đi ngược chiều. Khử được 85 – 90% CO 2 , tăng DO lên 70 – 85% DO bão hòa. Cấu tạo: - Hệ thống phân phối nước - Lớp vật liệu tiếp xúc 2.1.3. Bể lắng: Mục đích của bể lắng là nhằm lắng cặn nước, làm sạch sơ bộ trước đi đư nước vào bể lọc để hoàn than quá trình làm trong nước. Trong thực tế thường dùng các loại bể lắng sau tùy thuộc vào công suất và chất lượng nước mà ngườ i ta sử dụng Bể lắng ngang: được sử dụng trong các trạm xử lý có công suất >30000m 3 /ng đối với trường hợp xử lý nước có dùng phèn và áp dụng với bất kì công suất nào cho các trạm xử lý không dùng phèn. Bể lắng đứng: thường được áp dụng cho những trạm xử lý có công suất nhỏ hơn (đến 3000 m 3 /ng). Bể lắng đứng hay bố trí kết hợp với bể phản ứng xoáy hình trụ. Bể lắng trong có lớp cặn lơ lửng: hiệu quả xử lý cao hơn các bể lắng khác và tốn ít diện tích xây dựng hơn nhưng bể lắng trong có cấu tạo phức tạp, chế độ quản lý vận hành khó, đòi hỏi công trình làm việc liên tục và rất nhạy cảm với sự dao động l ưu lượng và nhiệt độ của nước. Bể chỉ áp dụng đối với các trạm có công suất đến 3000m 3 /ng. Đồ án xử lý nước cấp GVHD: Ths Nguyễn Ngọc Thiệp 2 Bể lắng li tâm: có dạng hình tròn, đường kính từ 5m trở lên. Bể thường được áp dụng để sơ lắng các nguồn nước có hàm lượng cặn cao(>2000mg/l) với công suất >=30000 m 3 /ng thì có hoặc không dùng chất keo tụ 2.1.4. Bể lọc Bể lọc chậm: dùng để xử lý cặn bẩn, vi trùng có trong nước bị giữ lại trên lớp màng lọc. Ngoài ra bể lọc chậm dùng để xử lý nước không dùng phèn, không đòi hỏi sử dụng nhiều máy móc, thiết bị phức tạp, quản lý vận hành đơn giản. Nhược điểm lớn nhất là tốc độ lọc nhỏ, khó cơ giớ i hóa và tự động hóa quá trình rửa lọc vì vậy phải quản lý bằng thủ công nặng nhọc. Bể lọc chậm thường sử áp dụng cho các nhà máy có công suất đến 1000m 3 /ng với hàm lượng cặn đến 50mg/l, độ màu đến 50 độ Bể lọc nhanh: là bể lọc nhanh một chiều, dòng nước lọc đi từ trên xuống, có một lớp vật liệu là cát thạch anh. Bể lọc nhanh phổ thông được sử dụng trong dây chuyền xử lý nước mặt có dùng chất keo tụ hay trong dây chuyền xử lý nước ngầm Bể lọc nhanh 2 lớp: có nguyên tắc làm việc giống bể lọc nhanh ph ổ thông nhưng có 2 lớp vật liệu lọc là cát thạch anh và than angtraxit nhằm tăng tốc độ lọc và kéo dài chu kỳ làm việc của bể. Bể lọc sơ bộ: được sử dụng để làm sạch nước sơ bộ trước khi làm sạch triệt để trong bể lọc chậm. Bể lọc này làm việc theo nguyên tắc bể lọc nhanh phổ thông Bể lọc áp lực: là một loại bảo v ệ nhanh kín, thương được chế tạo bằng thép có dạng hình trụ đứng cho công suất nhỏ và hình trụ ngang cho công suất lớn. Loại bể này được áp dụng trong dây chuyề xử lý nước mặt có dùng chất phản ứng khi hàm lượng cặn của nước nguồn lên đến 50mg/l, độ đục lên đến 80 với công suất trạm xử lý đến 300m 3 /ng, hay dùng trong công nghệ khử sắt khi dùng ejector thu khí với công suất <500m 3 /ng và dùng máy nén khí cho công suất bất kì. Bể lọc tiếp xúc: thường được sử dụng trong dây chuyền xử lý nước mặt có dùng chất phản ứng với nguồn nước có hàm lượng cặn đến 150mg/l, có độ màu đến 150 với công suất bất kì hoặc khử sắt trong nước ngầm cho trạm xử lý có công suất đến 10000m 3 /ng. 2.1.5. Khử trùng Khử trùng nước là khâu bắt buộc cuối cùng trong quá trình xử lí nước cấp . Trong nước thô có rất nhiều vi sinh vật và vi trùng gây bệnh như tả, lị, thương hàn cần phải khử trùng nước để đảm bảo chất lượng nước phục vụ nhu cầu ăn uống. Trong hệ thống này dùng clo lỏng để khử trùng. Cơ sở của phương pháp này là dùng chất oxi hóa mạnh để oxy hóa men của tế bào sinh vật và tiêu diệt chúng. Ưu điểm của phương pháp này là vận hành đơn giản, rẻ tiền và đạt hiệu suất ỏn x lý nc cp GVHD: Ths Nguyn Ngc Thip 3 chp nhn c. Dung dch clo c bm vo ng ng dn nc t b lc sang b cha nc sch. 2.1.6. B cha nc sch B cha nc sch cú nhim v iu hũa lu lng nc gia trm bm cp I v trm bm cp II. Nú cũn cú nhim v d tr nc cha chỏy trong 3 gi, nc x cn b lng, nc ra b lc v nc dựng cho cỏc nhu cu khỏc ca nh mỏy. B cú th lm bng beetong ct thộp hoc bng gch cú dng hỡnh ch nht hoc hỡnh trũn trờn mt bng. B cú th xõy dng chỡm, ni hoc na chỡm na ni tựy thuc vo iu kin c th. 2.2. La chn phng ỏn x lý 2.2.1. xut phng ỏn x lý Vic la chn cụng ngh x lý nc ph thuc vo cht lng v c trng ca ngun nc thụ. Cỏc vn cn cp n khi thit k h thng x lý nc bao gm cht lng nc thụ, yờu cu v tiờu chun sau x lý. Da vo cỏc s liu ó cú, so sỏnh cht lng nc thụ v nc sau x lý quyt nh cn x lý nhng gỡ, chn nhng thụng s chớnh v cht lng nc v a ra k thut x lý c th. Theo cht lng nc ngun ó cú a ra cỏc phng ỏn x lý: Phng ỏn 1: gin ma vụi B trn B phn ng B lng ngang B lc nhanh Clorine Xaỷ caởn ra ho ựở Nc t trm bm ging khoan Cung caỏp B cha nc sch Đồ án xử lý nước cấp GVHD: Ths Nguyễn Ngọc Thiệp 4 Phương án 2: 2.2.2. So sánh 2 phương án So sánh Phương án 1 Phương án 2 Ưu điểm - Giàn mưa: + Dễ vận hành + Việc duy tu, bảo dưỡng và vệ sinh định kỳ giàn mưa cũng không gặp nhiều khó khăn - Bể lắng ngang: + hoạt động ổn định, có thể hoạt động tốt ngay khi chất lượng nước đầu thay đổi + Vận hành đơn giản - Khi nước qua bể lắng ngang kết hợp với bể phản ứng thì hiệu suất xử lý gần như tương đương so với bể lắng trong có lớp cặn lơ lửng - Hệ số khử khí CO 2 trong thùng quạt gió là 90 – 95% cao hơn so với giàn mưa - Bể lắng trong có lớp cặn lơ lửng đạt hiếu suất cao hơn bể lắng ngang - Khối lượng công trình nhỏ ít chiếm diện tích Thùng quạt gió vôi Bể trộn Bể lắng trong có lớp cặn lơ lửng Bể lọc nhanh Clorine Nước từ trạm bơm giếng khoan Cung caáp Bể chứa nước sạch Đồ án xử lý nước cấp GVHD: Ths Nguyễn Ngọc Thiệp 5 Khuyết điểm - Giàn mưa tạo tiếng ồn khi hoạt động, khối lượng công trình chiếm diện tích lớn - Thùng quạt gió vận hành khó hơn giàn mưa, khó cải tạo khi chất lượng nước đầu vào thay đổi, tốn điện khi vận hành. Khi tăng công suất phải xây dựng them thùng quạt gió chứ không thể cải tạo - Bể lắng trong có lớ p cặn lơ lửng xây dựng và vận hành phức tạp, rất nhạy cảm với sự dao động về lưu lượng và nhiệt độ nguồn nước khó khăn khi tăng giảm lưu lượng nước đầu vào Qua việc so sánh trên ta thấy phương án 1 là hợp lý. Chọn phương án 1 làm phương án tính toán  Tóm lại hệ thống xử lý của nhà máy bao gồm: - Giàn mưa - Bể trộn đứng - Bể phản ứng có lớp cặn lơ lửng - Bể lắng ngang - Bể lọc nhanh - Bể chứa nước sạch [...]... 26 Đồ án xử lý nước cấp GVHD: Ths Nguyễn Ngọc Thiệp CHƯƠNG 4:CAO TRÌNH CÁC CƠNG TRÌNH TRONG TRẠM XỬ LÝ Chọn cốt mặt đất tại nơi xây dựng bể chứa nước sạch của trạm xử lý Ztr = 0,00 1 Cao trình bể chứa nước sạch Bể chứa nước sạch có dung tích Wbc = 2200 m3 với kích thước 20 × 20 × 5,5m Xây bể kiểu chìm, bể được xây âm dưới đất là 4,5 m Cốt đáy bể chứa Z dbc = Z tr − 5,5 = 1,00 − 5,5 = −4,5m Cốt mực nước. .. 0,3 – 0,6 m/s) Kích thước máng phân phối: Chọn chiều rộng máng bm = 1m, chiều cao máng hm = 1m Thể tích máng phân phối: W m = bm × hm × L = 1 × 1 × 9 = 9 m 3 9 Đồ án xử lý nước cấp GVHD: Ths Nguyễn Ngọc Thiệp Thời gian lưu nước trong máng: t= Wm 9 = = 92,3 = 1,5 > 1 phút ⇒ đảm bảo Q 0,097 ống dẫn nước từ máng xuống đáy bể: chọn 46 ống đứng trong bể có d = 80mm Lưu lượng nước qua mỗi ống q= Q 0,097... khỏi bể theo 2 hướng ngược chiều nhau nên lượng nước của máng thu nước là qm = 350 Q = = 175 m3/h 2 2 Diện tích tiết diện máng với tốc độ nước chảy trong máng vm=0,6m/s (Theo điều 6.56 TCVN 33:2006) fm = 175 qm = = 0,081 m2 0,6.3600 vm Chọn chiều rộng máng bm=0,3 Chiều cao lớp nước tính tốn trong máng Hm = fm 0,081 = = 0,027 m bm 0,3 8 Đồ án xử lý nước cấp GVHD: Ths Nguyễn Ngọc Thiệp Chọn Hm =0,3m Q... Fm = Q 0,097 = = 0,08m 2 2 × v 2 × 0,6 Chọn máng thu có chiều rộng 0,3m Chiều sâu máng thu hm = Fm 0,08 = = 0,3m bm 0,3 12 Đồ án xử lý nước cấp GVHD: Ths Nguyễn Ngọc Thiệp Máng thu nước từ 2 phía, chiều dài mép máng thu ∑ Lm = 2 × Lm = 2 × 15 = 30 m Tải trọng thu nước trên 1m dài mép máng q= Q 97 = = 3,23l / s.m ∑ Lm 30 Với Q = 0,097m3/s = 97 l/s 1m dài máng phải thu 0,0032m3/s Chọ tấm xẻ khe hình chữ... kính ống xả cặn dc=150mm Máng thu nước bể lắng Máng thu nước sau bể lắng dùng hệ thống máng thu nước răng cưa Xác định tổng chiều dài máng thu Theo điều 6.84 TCXDVN 33:2006, máng phải đặt trên 2/3 chiều dài bể lắng Vậy chiều dài máng: Lm = 2 / 3 × L = 2 × 23 = 15m 3 Mỗi ngăn đặt 3 máng Chiều dài 1 máng lm = Lm 15 = = 5m 3 3 Tiết diện 1 máng thu cần thiết với vận tốc cuối máng v = 0,6m/s (Theo TCVN... đáy dưới cùng của máng dẫn nước rửa phải nằm cao hơn lớp vật liệu lọc tối thiểu 0,07 m Chiều cao tồn phần của máng thu nước là: Hm = 0,68 m Vì máng dốc về phía máng tập trung i = 0,01, máng dài 7 m ⇒ Chiều cao ở máng tập trung là: 0,68 + 0,01 × 7 = 0,73 m Vậy ΔHm sẽ phải lấy bằng: ΔHm = 0,07 + 0,73 = 0,8 m Nước rửa lọc từ máng thu nước tập trung Khoảng cách từ đáy máng thu đến máng tập trung xác định... lớp nước từ mặt lớp vật liệu lọc đến mép máng Ta có γ = 2,6, H1 = 0,8 m H2 = 0,8 m 19 Đồ án xử lý nước cấp GVHD: Ths Nguyễn Ngọc Thiệp ⇒ h2 = 2,6 × 0,8 + 0,8= 2,88 m Chọn h3 bằng chiều cao lớp nước từ ống phân phối đến mép máng thu nước rửa, h3 = 2 m ⇒ vậy cột áp cần thiết của bơm gió rửa lọc là: H = 1 + 2,88 + 2 = 5,88 m Chọn bơm khí rửa lọc có cột áp là 6 m, với lưu lượng là 0,5 m3/s Bể thu hồi nước. .. chiều rộng máng a = 1,3 (Theo TCVN 33:2006: a = 1 ÷ 1,5 ) k: hệ số đối với tiết diện máng hình tam giác k = 2,1 15 Đồ án xử lý nước cấp GVHD: Ths Nguyễn Ngọc Thiệp Ta có: Bm = 2,1 × 5 a= (0,196) 2 = 0,58 m (1,57 + 1,3) 3 hcn B a 0,58 × 1,3 ⇒ hcn = m = = 0,38m Bm 2 2 2 Vậy chọn chiều cao máng thu nước là hcn = 0,4m lấy chiều cao của đáy tam giác hd = 0,2 m Độ dốc của máng lấy về phía máng nước tập trung... (triệu đồng) Chi phí xây dựng bể lọc Chi phí xây dựng bể xd g bl = Vbl × g bl = 108 × 2 = 216 (triệu đồng) Trong đó 3) Vbl : thể tích bể lọc 36 × 3(m g bl : đơn giá xây dựng bể lọc 2 triệu đồng Chi phí thiết bị bằng 30% chi phí xây dựng 30 Đồ án xử lý nước cấp GVHD: Ths Nguyễn Ngọc Thiệp tb g bl = 30% × 216 = 65 (triệu đồng) Tổng chi phí cho bể lọc xd tb ∑ g bl = g bl + g bl = 216 + 65 = 281 (triệu đồng)... đám cháy xảy ra đồng thời, n=2 qcc: tiêu chuẩn nước chữa cháy (m3) qcc= 15 l/s (khoảng 20000 dân) Wbt: Lượng nước dự trữ cho bản thân trạm xử lý( m3) Wbt = 6 × 8400 = 504m 3 100 Wbc = Wđh + W3hcc+Wbt = 1260+324+504 = 2088 m3 Wbc = L × B × H = 20 × 20 × 5,5 3.10.TRẠM BƠM CẤP 2 Trong trạm bơm cấp 2 gồm : _ 1 máy bơm chân khơng : bơm gió tới bể lọc để rửa lọc _ 1 máy bơm hướng trục : bơm nước tới bể lọc . Đồ án xử lý nước cấp GVHD:Ths Nguyễn Ngọc Thiệp 0 TÊN ĐỒ ÁN: THIẾT KẾ TRẠM XỬ LÝ NƯỚC NGẦM CÔNG SUẤT 8400m 3 /NGĐ. thiết bị của hệ thống 31 5.2 Tính chi phí vận hành và xử lý 34 5.3 Tính giá thành xử lý 1m 3 nước 35 Đồ án xử lý nước cấp