+ Làm thoáng, xử lí chất oxy hoá và loc + Kiềm hoá, tuyển nổi áp lực và lọc + Làm thoáng, oxy hoá, keo tụ, tuyển nổi, lắng trong tầng cặn lơ lửng và lọc + Lọc qua lớp vật liệu lọc đặc bi
GI ỚI THIỆU
Gi ới thiệu
Tỉnh Bà Rịa – Vũng Tàu là một trong những trung tâm phát triển lớn của nền kinh tế cả nước và là một cực trong tam giác phát triển kinh tế trọng điểm phía Nam là Hồ Chí Minh - Vũng Tàu - Đồng Nai Với những thuận lợi về điều kiện tự nhiên, khí hậu và môi trường đầu tư, đây là khu vực kinh tế năng động và phát triển hàng đầu của cả nước.
Huyện Tân Thành nằm trên trục QL51 nối Tp Hồ Chí Minh đi Vũng Tàu là cửa ngõ quan trọng của tỉnh trong phát triển kinh tế, với những ưu thế thuận lợi về giao thông cả đường bộ, đường sông và các điều kiện tự nhiên, nhân lực để trở thành một trung tâm kinh tế trong tỉnh Trên địa bàn huyện có rất nhiều khu công nghiệp tập trung bản thân thị trấn Phú Mỹ và xã Mỹ Xuân đã được quy hoạch thành khu đô thị Phú Mỹ có qui mô dân số rất lớn Để đáp ứng được sự phát triển đó, các cơ sở hạ tầng như điện, giao thông, cấp thoát nước đang từng bước được hoàn thiện.
M ục tiêu của đề tài
Nghiên cứu lựa chọn phương án xây dựng nhà máy nước mang tính khả thi cao, phù hợp với quan điểm 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 cho một phần thị trấn Phú Mỹ, huyện Tân Thành.
N ội dung luận văn
a Phương pháp tổng hợp và xử lý các tài liệu có liên quan. b Thu thập số liệu về khu vực: địa chất, dân số. c Thu thập về số liệu chất lượng nước ngầm khu vực khoan giếng. d Qua số liệu trên đề xuất phương án dây chuyền công nghệ, so sánh kinh tế và tính toán từng công trình e Bản vẽ chi tiết.
ĐIỀU KIỆN TỰ NHIÊN –
V ị trí địa lý
Tỉnh Bà Rịa – Vũng Tàu là một trong những trung tâm phát triển lớn của nền kinh tế cả nước và là một cực trong tam giác phát triển kinh tế trọng điểm phía Nam là Hồ Chí Minh - Vũng Tàu - Đồng Nai Với những thuận lợi về điều kiện tự nhiên, khí hậu và môi trường đầu tư, đây là khu vực kinh tế năng động và phát triển hàng đầu của cả nước.
Huyện Tân Thành nằm trên trục QL51 nối Tp Hồ Chí Minh đi Vũng Tàu, Phía Bắc giáp huyện Nhơn Trạch tỉnh Đồng Nai, phía Đông giáp xã Tóc Tiên, phía Đông Nam giáp Thị xã Bà Rịa và phía Tây Nam giáp sông Thị Vải.
Đều kiện tự nhiên
2.2.1 Địa hình Địa hình huyện Tân Thành là địa hình đa dạng và phức tạp gồmđịa hình dạng đồng bằng thấp nằm chủ yếu ở phía Tây Nam QL51 có dốc nghiêng về phía sông Thị Vải nhỏ từ 0.5 đến 3%, cao độ thay đổi từ +0.6m đến +10m trên mực nước biển, chiếm khoảng 1/3 diện tích toàn huyện Địa hình dạng đồi núi thấp chủ yếu về phía Đông Bắc QL51 chiếm phần diện tích còn lại có cao độ từ +10m đến +50m. Địa hình dạng đồng bằng có mật độ sông suối khá dày do nằm gần sông Thị Vải và chịu ảnh hưởng của chế độ bán nhật triều không đều Địa hình dạng đồi núi hiếm sông suối, chỉ vào mùa mưa các con suối ở khu vực này mới có nước gây ảnh hưởng không nhỏ đến sản xuất Nông – Lâm nghiệp.
Huyện Tân Thành nằm ở phần cực Nam của miền Đông Nam Bộ, khí hậu vừa mang những đặc điểm này với lượng mưa phong phú, sự phân mùa sâu sắc Vừa mang tính chất của miền duyên hải với trường nhiệt cao hơn, số giờ nắng, gió và bốc hơi nhiều hơn Khí hậu trong vùng chịu sự chi phối bởi các hoạt động của gió mùa nhiệt đới Hàng năm với hai loại gió mùa chủ yếu tác động luân phiên: gió mùa Hạ và gió mùa Đông Thời tiết theo đó hình thành hai mùa, mùa hạ và mùa đông Tương ứng với mùa hạ và mùa đông là mùa mưa và mùa khô Mùa mưa từ tháng 5 đến tháng 10 hàng năm Lượng mưa trong mùa này chiếm tới 80% đến 85% lượng mưa năm Mùa khô từ tháng 11 đến tháng 4 năm sau Trong đó, các tháng 1,2,3 gần như không mưa.
Cơ chế hoàn lưu gió mùa đã phân hóa một năm ở đây thành hai mùa rõ rệt, mùa mưa và mùa khô với trên 90% tổng lượng mưa năm tập trung trong mùa mưa Mùa mưa trùng với gió mùa Tây Nam, mùa khô trùng với gió mùa Đông Bắc Các tháng Độ ẩm tương đối trung bình các tháng thường thấp hơn 80% vào mùa khô Độ ẩm tương đối trung bình các tháng đều vượt 80% vào mùa mưa, vào các tháng giữa mùa mưa đạt 83 ÷ 88%
Tổng lượng bốc hơi trung bình năm đạt từ 1000 ÷ 1400mm.
Với chế độ mặt trời của vùng nhiệt đới, cận xích đạo Vũng Tàu có một nguồn năng lượng bức xạ dồi dào với lượng bức xạ tổng cộng trung bình năm đạt từ 110 kcal/cm 2 Tính trung bình cả năm số giờ nắng chiếm 50% ÷ 70% thời gian ban ngày.
Điều kiện kinh tế - xã h ội
2.3.1 Hiện trạng kinh tế và cơ sở hạ tầng a Công nghiệp
Theo qui hoạch tổng thể huyện Tân Thành có 5 KCN chính Các KCN đang được hình thành và phân bố như sau:
- KCN Mỹ Xuân A1 nằm ở phía Tây Bắc huyện, giáp KCN Gò Dầu tỉnh Đồng Nai Tính chất KCN là công nghiệp đa ngành: Công nghiệp nhẹ, công nghiệp lắp ráp, sản xuất hàng tiêu dùng, vật liệu xây dựng v.v…công nghiệp không gây ô nhiễm nặng Qui mô xí nghiệp công nghiệp vừa và nhỏ Tổng diện tích 303ha.
- KCN Mỹ Xuân A2 nằm ở phía Tây Bắc huyện, giáp KCN Mỹ Xuân A1 Tính chất KCN là công nghiệp đa ngành: Công nghiệp nhẹ, công nghiệp lắp ráp, sản xuất hàng tiêu dùng, vật liệu xây dựng,cơ khí chế tạo, công nghiệp điện tử viễn thông v.v…được chia thành 8 cụm, với qui mô cho từng xí nghiệp công nghiệp khoảng từ 1 đến 5 ha, mật độ xây dựng từ 50 ÷ 70%, tầng cấp trung bình từ 1- 2 tầng Với tổng diện tích cả khu là 312,8ha
- KCN Phú Mỹ 1 nằm ở phía Tây QL51, phía sau trung tâm hành chính của huyện về phía sông Thị Vải Tính chất KCN là chủ yếu công nghiệp nặng như: Khí điện đạm, cán thép, phân bón, xi măng, hệ tuyến dẫn khí, cảng nước sâu Với tổng diện tích cả khu là 954,5ha
- KCN Cái Mép nằm phía Tây Nam của huyện, ven sông Thị Vải Tính chất KCN chủ yếu là công nghiệp gắn liền với cảng, kho và vận tải biển có qui mô lớn với tàu biển đến 7 vạn tấn, công nghiệp có mức độ độc hại cho phép cao hơn, có nhu cầu chiếm đất lớn và cần tập trung để xử lý chất thải, công nghiệp phục vụ cảng kho, vận tải biển phục vụ công nghiệp nặng và công nghiệp chế biến lương thực thực phẩm Với tổng diện tích cả khu là 670ha. b Các ngành khác
502 Bad GatewayUnable to reach the origin service The service may be down or it may not be responding to traffic from cloudflared
502 Bad GatewayUnable to reach the origin service The service may be down or it may not be responding to traffic from cloudflared
502 Bad GatewayUnable to reach the origin service The service may be down or it may not be responding to traffic from cloudflared
Tại khu dân cư huyện Tân Thành chỉ có một số mạng lưới thoát nước chung cho nước mưa và nước thải Mạng lưới cống chủ yếu được xây dựng tại các khu dân cư với nhà liền kề đã được xây dựng đồng bộ hệ thống hạ tầng kỹ thuật, tuy nhiên các khu vực này chủ yếu nằm ven QL51. f Hiện trạng thoát nước thải
Hiện nay toàn huyện chưa hình thành cống thoát nước riêng cho nước thải, nước thải chủ yếu cho thoát chung vào cống nước mưa hoặc sông, suối, ao, hồ xung quanh g Hiện trạng cấp nước
Theo qui hoạch tổng thể thì nguồn nước chính cấp cho khu dân cư và các khu công nghiệp Thị trấn Phú Mỹ chủ yếu gồm các nguồn chính sau:
+ Nhà máy nước Tóc Tiên: công suất 20.000 m 3
+ Nguồn nước từ nhà máy nước Hồ Đá đen: công suất 50.000 m
/ng.đ Dùng ngồn nước mặt.
2.3.2 Tình hình xã hội – dân số
Tân Thành là một huyện lớn của tỉnh, diện tích khoảng 337,94 km 2
Dân số huyện Tân Thành theo qui hoạch dự kiến đến năm 2010 là khoảng 180.000 người Trong đó, dân số của Thị Trấn Phú Mỹ được thể hiện ở bảng sau:
, trong đó khu dân cư tập trung phát triển tại các xã nằm ven Quốc lộ 51.
Bảng 2.1 Dân số thị trấn Phú Mỹ qua các giai đoạn
Năm 2005 (người) Năm 2010 (người) Năm 2015 (người)
(nguồn: phòng tài nguyên môi trường)
Tinh toán nhu cầu dùng nước:
Tiêu chuẩn dùng nước sinh hoạt là 120 l/người.ngày, cho KCN là 40m 3 /ha Tỉ lệ cấp cho nước sinh hoạt là 50% Dựa vào đó ta có bảng dự báo nhu cầu dùng nước cho các giai đoạn được liệt kê ở bảng.
Vậy tổng hợp nhu cầu dùng nước trên địa bàn thị trấn Phú Mỹ là:
Bảng 2.2 Bảng dự báo nhu cầu dùng nước sinh hoạt khu dân cư thị trấn Phú Mỹ qua các giai đoạn
Khu vực Dân số Tiêu Tỉ lệ Nhu cầu Dân số Tiêu Tỉ lệ Nhu cầu chuẩn cấp (m3/ng) chuẩn cấp (m3/ng)
Nước dự phòng, thất thoát 20% 1080 20% 1140
Bảng 2.3 Bảng dự báo nhu cầu dùng nước cho các khu công nghiệp trên địa bàn thị trấn Phú Mỹ qua các giai đoạn
Khu công nghiệp Diện tích
STT đất quy năm chuẩn dùng nước đất quy năm chuẩn dùng nước hoạch 2010 dùng hoạch 2015 dùng nước nước
Nước thất thoát, dự phòng 10% 3000 10% 3320
Tổng nhu cầu dùng nước thị trấn Phú Mỹ giai đoạn 2010: 39.500 m 3
Tổng nhu cầu dùng nước thị trấn Phú Mỹ giai đoạn 2015: 43.500 m
Từ những phương án thăm dò của Công ty Cấp Nước tỉnh Bà Rịa – Vũng Tàu đã dược sự phê duyệt của Bộ Công nghiệp nặng thì trữ lượng nước dưới đất khoảng 20.000 m 3 /ngày đến 30.000 m 3 /ngày Vì vậy ta thiết kế nhà máy nước với công suất Q 25.000m 3 /ngày và ta tính toán cho giai đoạn năm 2010.
L ỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN XỬ LÝ
T ổng quan về các phương pháp xử lý nước ngầm
Trong thiên nhiên, kể cả nước mặt và nước ngầm đều có chứa sắt Hàm lượng sắt và dạng tồn tại của chúng tuỳ thuộc vào từng loại nguồn nước, điều kiện môi trường và nguồn gốc tạo thành chúng Trong nước mặt, sắt tồn tại ở dạng hợp chất Fe 3+
Trong nước ngầm, sắt thường tồn tại ở dạng Fe thường là Fe(OH) 3 không tan ở dạng keo hoăc huyền phù, hoặc ở dạng hợp chất hữu cơ phức tạp ít tan Hàm lượng sắt trong nước mặt thường không lớn và sẽ được khử trong quá trình làm trong nước.
Cho đến nay, nhiều phương pháp khử sắt đã được nghiên cứu và thực hiện có hiệu quả các phương pháp khử sắt có thể chia làm hai dang như sau: là thành phần của muối hoà tan như bicacbonat, sunfat Hàm lượng sắt có trong nước nước ngầm tương đối cao và phân bố không đều trong các lớp trầm tích dưới sâu.
+ Làm thoáng đơn giản và lọc
+ Làm thoáng sâu và lọc
+ Làm thoáng, xử lí trong bể lắng trong có tầng cặn lơ lửng và lọc
+ Làm thoáng và lọc hai bậc
+ Làm thoáng, xử lí chất oxy hoá và loc
+ Kiềm hoá, tuyển nổi áp lực và lọc
+ Làm thoáng, oxy hoá, keo tụ, tuyển nổi, lắng trong tầng cặn lơ lửng và lọc + Lọc qua lớp vật liệu lọc đặc biệt
Sơ lược quá trình khử sắt trong nước ngầm
Sắt ở trong nước tồn tại dưới dạng sắt (II) và sắt (III) tuỳ thuộc vào điều kiện nhất định, Fe 2+ Điện thế của cặp Fe tạo thành muối với hầu kết các anion, tạo thành FeCO3, Fe 2 0 3 , FeS lắng cặn hoặc hoà tan trong các điều kiện khác nhau Khi tiếp xúc lâu dài với không khí, hyđroxít sắt kết tủa chuyển hoàn toàn thành Fe2O 3 H 2 O
3+/Fe 2+ bằng 0,77V, do đó permanganatkali, ozôn, hypochlorite OCl - cũng như oxy phân tử có thể oxy hoá Fe 2+ thành Fe 3+
- Trong môi trường axít, quá trình oxi hoá Fe
2Fe + +0, 5O +2H + =2Fe + +H O E; =0, 46V bằng oxi được biễu diễn như sau:
- Trong môi trường kiềm, quá trình oxy hoá xảy ra dễ dàng hơn:
Khi tăng độ axít (giảm pH), sự oxi hoá của các ion sắt bị chậm lại Nguyên nhân của hiện tượng này là bởi vì các ion oxít sắt nằmtrong nước ở dạng phức chất với nhóm OH - Sự oxy hoá Fe 2+ bởi oxy phân tử được tiến hành qua các giai đoạn tạo thành ion FeO 2 +
FeO + +Fe H O + →Fe OOH + +Fe OH +
, do kết quả tương tác của các ion này với những ion của hypooxít sắt tạo nên một liên kết trung gian có hai nhân, phản ứng tổng cộng sẽ là:
Dẫn đến sự tạo thành các ion hyđroperoxit, nó nhanh chóng bị phân huỷ thành các ion sắt và HO2 -
, HO 2 - Fe sẽ tiếp tục hoặc oxyhoá hypooxit sắt hoặc sẽ thuỷ phân đến oxy nguyên tử.
3+ cũng như Fe 2+ kết hợp với đa số các anion, trừ những anion có tính khử Đặc trưng của Fe 3+
= + = + = + trong nước là chúng có khả năng thuỷ phân và tạo phức Giai đoạn ban đầu của quá trình thuỷ phân xảy ra ở pH gần như bằng 0, được mô tả bằng những phản ứng sau đây:
Trong đó phản ứng đầu tiên tương ứng với phản ứng phân huỷ ion hecxan có kèm theo việc bỏ một proton.
Ion hecxan tồn tại trong nước có độ axít cao, chứa muối Fe 3+ cũng như trong một số tinh thể ngậm nước Khi tăng pH lên lớn hơn 2-3 tạo thành những liên kết clo khả năng kết tủa mạnh hơn Khi pH = 6-8 và cao hơn oxit sắt ngậm nước se kết tủa dạng màu nâu đỏ Fe 3+ có thể là chất oxy hoá, bởi vì FeS không kết tủa từ nước Trong nước chứa FeS hoặc H2S, khi có mặt của Fe 3+ sẽ tạo nên dạng keo và FeS Cũng như vậy không thể được trong kết tủa Fe2(CO 3 ) 3 Trong nước có chứa bicarbonate sắt và carbonat sắt thì ion Fe 3+
Cho đến nay, mặc dù các dạng tồn tại của sắt trong nước tự nhiên vẫn chưa được nghiên cứu đầy đủ, tuy nhiên một điều rõ ràng là dạng tồn tại chủ yếu của sắt trong nước ngầm là Fe(HCO3) 2 , nó chỉ bền vững khi nồng độ axit carbonic cao và không có mặt oxy trong nước. sẽ tạo nên hyđroxit mà khi nâng pH lên cao sẽ bị kết tủa.
Khi giảm nồng độ CO2, có nghĩa là tăng pH và với sự có mặt của oxy thì các phản ứng thuỷ phân xảy ra và sắt chuyển sang dạng ít tan.
Fe + + HCO + H O Fe OH + H CO
Nhiều các liên kết trung gian được tạo thành trong quá trình này, tiếp theo đó là
4Fe OH( ) +O +2H O 4Fe OH( ) ↓ sẽ bị oxy hoá theo phản ứng sau:
Trong thực tế việc khử mangan thường được tiến hành đồng thời với khử sắt Trong nước ngầm mangan thường tồn tại ở dạng Mn 2+ hoà tan hoặc có thể ở dạng keo không tan Khi Mn 2+ bị oxi hoá sẽ chuyển hoá về dạng Mn 3+ và Mn 4+
2Mn HCO( ) +O +6H O→2Mn OH( ) +4H + +4HCO − ở dạng hyđrôxít kết tủa
Kết quả thực nghiệm cho thấy, nếu không có chất xúc tác và pH < 8 thì quá trình oxi hoá Mn 2+ diễn ra rất chậm, pH tối ưu để khử Mn 2+
Khử mangan có thể bằng làm thoáng hoặc dùng hoá chất như clo, vôi, ozôn…hay bằng phương pháp sinh học. là 8,5 - 9,5.
T ổng quan về các phương pháp đang áp dụng
3.2.1 Công trình thu nước ngầm
Công trình thu nước ngầm có thể chia thành các loại sau:
Giếng khoan: là công trình thu nước ngầm 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 lí.
Hiện nay có 4 loại giếng khoan đang 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:
+ Ống vách để gia cố và bảo vệ giếng
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 nhỏ 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
Mục đích làm thoáng là làm giàu oxi cho nước và tăng pH cho nước.
Làm thoáng có thể là làm thoáng tự nhiên hoặc làm thoáng nhân tạo.
Các công trình làm thoáng gồm:
- Làm thoáng đơn giản : thực chất là phun hoặc tràn trên bề mặt bể lọc có chiều cao từ trên đỉnh tràn đến mực nước cao nhất > 0,6m
- Tốc độ lọc 5 - 7m/h; d = 0,9 -1,3mm; H Vll = 1,0 - 1,2m
- Cường độ rửa lọc - 12 l/ s.m 2 ; khí = 20 l/ s.m
- Fe 6,8; amoniac < 1mg/l
- Dàn mưa (cường độ tưới = 5 - 10m 3 /m 2
Khử được 75 - 80% CO 2 , tăng DO (55% DO bão hoà)
.h) là làm thoáng tự nhiên
Cấu tạo dàn mưa gồm có:
+ Hệ thống phân phối nước
+ Sàn tung nước (1 - 4 sàn), mỗi sàn cách nhau 0,8m
+ Sàn đỡ vật liệu tiếp xúc (than, đá cuội); khe lỗ chiếm 40% diện tích lỗ, lớp vật liệu tiếp xúc dày 4cm + Hệ thống cửa chớp lấy và thoát khí
+ Sàn và ống thu nước
- Thùng qu ạt gió (cường độ tưới = 40 - 50m 3 /m 2
Khử được 85 - 90% CO 2 , tăng DO lên 70 - 85 % DO bão hoà
.h) làm thoáng tải trọng cao (làm thoáng cưỡng bức) nghĩa là gió và nước đi ngược chiều.
- Hệ thống phân phối nước
- Lớp vật liệu tiếp xúc (thanh gỗ hay tre xếp xen kẽ, thẳng góc hoặc vòng tròn bằng sứ nhựa) chiều cao từ 1,5 - 4,0 tuỳ thuộc vào độ kiềm.
Mục đích của bể lắng là nhằm lắng cặn nước, làm sạch sơ bộ trước khi đưa nước vào bể lọc để hoàn thành 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 người ta sử dụng:
Bể lắng ngang: được sử dụng trong các trạm xử lí có công suất lớn hơn 30000 m 3
Bể lắng đứng: thường được áp dụng cho những trạm xử lí có công suất nhỏ hơn (đến 3000 m
/ngày đối trường hợp xử lí nước có áp dụng phèn và áp dụng với bất kì công suất nào cho các trạm xử lí không dùng phèn.
Bể lắng lớp mỏng: có cấu tạo giống như bể lắng ngang thông thường nhưng khác với bể lắng ngang ở chỗ là trong vùng lắng của bể lắng có lớp mỏng được đặt thêm các bản vách ngăn bằng thép không rỉ hoặc bằng nhựa Các bản vách này nghiệng một góc 45 - 60
/ngày) Bể lắng đứng hay bố trí kết hợp với bể phản ứng xoáy hình trụ Bể có thể xây bằng gạch hoặc bằng bêtông cốt thép.
0 so với mặt phẳng ngang và song song với nhau
Mặc dù tiết kiệm về diện tích so với bể lắng ngang và hiệu suất lắng cao nhưng bể này ít được sử dụng ở Việt Nam do còn một số vấn đề chưa hoàn chỉnh như là vấn đề thu cặn chưa được nghiên cứu hoàn chỉnh. động lưu lượng và nhiệt độ của nước Bể chỉ áp dụng với đối với các trạm có công suất đến 3000 m 3
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 (lớn hơn 2000mg/l) với công suất lớn hơn hoặc bằng 30000 m
Xiclon thuỷ lực: dùng để xử lí sơ bộ nguồn nước mặt có nhiều thành phần cặn thô, nhất là những nguồn nước có độ đục đột xuất trong khoảng thời gian không lâu là rất thích hợp Có kích thước gọn nhẹ, hiệu quả lắng cao, thích hợp cho những trạm xử lí có công suất nhỏ và làm việc không liên tục.
/ngày thì có hoặc không dùng chất keo tụ
Bể lắng li tâm là trung tâm của bể lắng ngang và bể lắng đứng
Bể lọc chậm: dùng để xử lí cặn bẩn, vi trùng có trong nước bị giữ lại trên lớp màng lọc Ngoài ra bể lọc chậm dùng để xử lí nước không dùng phèn, không đòi hỏi sử dụng nhiều máy móc, thiết bị phức tạp, quản lí vận hành đơn giản Nhược điểm lớn nhất là tốc độ lọc nhỏ, khó cơ giới hoá và tự động hoá quá trình rửa lọc vì vậy phải quản lí bằng thủ công nặng nhọc Bể lọc chậm thường áp dụng cho các nhà máy có công suất đến 1000 m 3
Bể lọc nhanh: là bể lọc nhanh một chiều, dòng nước lọc đi từ trên xuống, có một lớp vậ liệu là cát thạch anh, và là lọc trọng lực Bể lọc nhanh phổ thông được sử dụng trong dây chuyền xử lí nước mặt có dùng chất keo tụ hay trong dây chuyền xử lí nước ngầm
/ngày với hàm lượng cặn đấn 50 mg/l, độ màu đến 50 độ
Bể lọc nhanh 2 lớp: có nguyên tắc làm việc giống bể lọc nhanh phổ thông nhưng có 2 lớp vật liệu lọc là cát thạch anh và lớp than ăngtraxít nhằm tăng tốc độ lọc và kéo dài chu kì làm việc của bể.
Bể lọc sơ bộ: còn gọi là bể lọc phá 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 bể lọc nhanh kín, thường được chế tạo bằng thép có dạng hình trụ đứng cho công suất nhỏ và hình trụ ngang cho công suất lớn.
Loại be này được áp dụng trong dây chuyền xử lí nước mặt có dùng chất phản ứng khi hàm lượng cặn của nguồn nước lên đến 50mg/l, độ đục lên đến 80 độ với công suất trạm xử lí lên đến 3000 m 3 /ngày, hay dùng trong dây chuyền công nghệ khử sắt khi dùng ejector thu khí với công suất nhỏ hơn 500 m 3
Các công ngh ệ xử lí nước ngầm
Quá trình xử lí nước phải qua nhiều công đoạn, mỗi công đoạn được thực hiện trong các công trình đơn vị khác nhau Tập hợp các công trình đơn vị từ đầu đến cuối gọi là dây chuyền công nghệ Căn cứ vào chỉ tiêu chất lượng nguồn nước, yêu cầu nước sử dụng có thể xây dựng các sơ đồ dây chuyền công nghệ khác nhau.
Trong dây chuyền xử lí nước ngầm, chủ yếu là quá trình khử sắt và khử trùng.
+ Khử sắt được thực hiện trong công trình làm thoáng tự nhiên (dàn mưa), làm thoáng nhân tạo (thùng quạt gió), bể lắng tiếp xúc, bể lọc.
+ Khử trùng : chất khử trùng sử dụng phổ biến hiện nay là hợp chất clo (clorua vôi, nước javen, clo lỏng) được đưa vào ống dẫn nước từ bể lọc sang bể chứa hoặc đưa trực tiếp vào bể chứa Để khử trùng hiệu quả thời gian tiếp xúc giữa nước và clo tối thiểu là 30 phút Ngoài ra có thể dùng ozôn, các tia vật lí, sóng siêu âm để diệt trùng
Sau đây là một số sơ đồ dây chuyền công nghệ xử lí nước uống sinh hoạt sử dụng phổ biến ở Việt Nam :
Giàn mưa hay thùng quạt gió
Bể lắng tiếp xúc Bể lọc nhanh
Từ trạm bơm giếng MLCN
L ựa chọn phương án xử lý cấp nước
Với hiện trạng cấp nước như trên là nhà máy nước Tóc Tiên công suất 20.000m 3 /ngày và với nhu cầu dùng nước giai đoạn 2010 là 39.500 m 3 /ngày thì việc xây dựng nhà máy xử lý nước ngầm công suất 25.000m 3
3.4.2 Các thông số thiết kế ban đầu
/ngày là hợp lý và cần thiết.
Theo việc lấy mẫu và kết quả xét nghiệm tại một số khu vực dự định khoan giếng cho ta các chỉ tiêu sau:
Bảng 3.1 Thông số của nước thô từ giếng khoan
TT Chỉ tiêu Đơn vị Thông số TCVN
4 Mùi 4 Không có mùi vị lạ
Phun mưa trên bề mặt bể lọc Bể lọc nhanh
Từ trạm bơm giếng MLCN
Giàn mưa hay thùng quạt gió Bể lọc tiếp xúc Bể chứa nước sạch
Từ trạm bơm giếng MLCN
Nước sau xử lý đạt TCVN 1329/2002/BYT về nước dùng cho ăn uống, sinh hoạt và cho sản xuất.
3.4.3 Đề xuất phương án xử lý
Việc lựa chọn công nghệ xử lý nước phụ thuộc vào chất lượng và đặc trưng của nguồn nước thô Các vấn đề cần đề cập đến khi thiết kế hệ thống xử lý nước bao gồm chất lượng nước thô, yêu cầu và tiêu chuẩn sau xử lý Dựa vào các số liệu đã có, so sánh chất lượng nước thô và nước sau xử lý để quyết định cần xử lý những chất gì, chọn những thông số chính về chất lượng nước và đưa ra kỹ thuật xử lý cụ thể Theo chất lượng nước nguồn đã có thì các phương án xử lý đề xuất là:
Bể lắng trong có lớp cặn lơ lửng
Bể lọc nhanh Bể chứa nước sạch
Giàn mưa Bể lọc nhanh
- Nước được bơm lên từ giếng khoan và bơm về khu xử lý qua tuyến ống dẫn nước thô.
- Nước về đến khu xử lý được bơm lên hệ thống giàn mưa nhằm khử sắt có trong nước.
- Nước sau khi qua giàn mưa được cho thêm vào vôi Nhờ bể trộn hóa chất được khuấy trộn đều với nước nhằm nâng pH và tăng hiệu quả quá trình khử sắt và mangan trong bể lắng
- Tại bể lọc, những cặn còn lại của quá trình lắng sẽ được giữ lại trong lớp vật liệu lọc và giữ lại các chất như sắt và mangan Sau đó nước được bơm về bể chứa nước sạch Tại đây nước được khử trùng bằng Clo, thời gian đảm bảo tối thiểu 30 phút cho Clo tiếp xúc với nước trước khi bơm ra mạng lưới phân phối.
- Tương tự phương án 1, nhưng ở phương án 2 ta không dùng công trình khử sắt là giàn mưa mà sử dụng thùng quạt gió Và ở phương án 2 ta sử dụng bể lắng trong có lớp cặn lơ lửng
3.4.5 So sánh hai phương án
So sánh Phương án 1 Phương án 2 Ưu điểm - Giàn mưa dễ vận hành và cải tạo khi chất lượng nước đầu vào thay đổi
- Bể lắng ngang hoạt động ổn định, có thể hoạt động tốt ngay khi chất lượng nước đầu vào thay đổi Vận hành đơn giản
- Các công trình được hợp khối nên chiếm diện tích không đáng kể
- Chủ động trong việc tăng giảm lưu lượng hằng ngày hay tăng công suất xử lý khi cần thiết
- Hệ số khử khí CO2 trong thùng quạt gió là 90 – 95% cao hơn so với trong giàn mưa là 80 – 85%
- Bể lắng trong có lớp cặn lơ lửng đạt hiệu suất cao hơn bể lắng ngang trong xử lý
- Khối lượng công trình nhỏ ít chiếm diện tích xây dựng
- Khi nước qua bể lắng ngang kết hợp bể phản ứng thì hiệu suất xử lý gần như tương đương so với bể lắng trong có lớp cặn lơ lửng
Nhược điểm - Giàn mưa tạo tiếng ồn khi hoạt động, khối lượng công trình chiếm diện tích lớn Ảnh hưởng tới tính thẩm mỹ, mỹ quan.
- Thùng quạt gió vận hành khó hơn giàn mưa, khó cải tạo khi chất lượng nước đầu vào thay đổi, hao phí điện khi vận hành
- Khi tăng công suất phải xây dựng thêm thùng quạt gió chứ không thể cải tạo
- Bể lắng trong có lớp cặn lơ lửng xây dựng và vận hành phức tạp, đòi hỏi người xây dựng và vận hành phải có trình độ và kinh nghiệm
- Bể lắng trong 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 la hợp lý với điều kiện địa phương, nên chọn phương án 1 lam phương án tính toán.(sẽ được tính toán ở chương sau)
THI ẾT KẾ -TÍNH TOÁN CÔNG NGH Ệ
Tính toán công trình đơn vị theo phương án 1
Diện tích mặt bằng giàn mưa
=q = Lấy diện tích giàn mưa F = 110 m
Q: lưu lượng công trình thu, Q = 25.000 m 3 /ngđ = 1042 m 3 /h = 0,3 m 3 q m : 10 ÷ 15 m
Chọn số ngăn trên giàn mưa, n = 5
= = Chọn kích thước mỗi ngăn : 5 x 4,4 m
- Với hàm lượng sắt 4 mg/l, chọn giàn mưa có 4 sàn tung nước bằng những tấm inox được đục lỗ có d = 3mm, khoảng cách giữa các lỗ là 100mm Khoảng cách giữa các sàn tung nước là 0,7m Chọn chiều cao ngăn thu nước là 0,3m; chiều cao trên sàn tung nước cao nhất là 0,1m
Lưu lượng trên mỗi ngăn của giàn mưa: n 3
= = Đường kính ống chính phân phối nước vào các ống nhánh trên giàn mưa với vận
- Chọn ống chính có đường kính d = 300 mm
Theo quy phạm, khoảng cách giữa các trục ống nhánh là 200 ÷ 300 mm Với kích thước giàn mưa 5 x 4,4m lấy khoảng cách giữa các ống nhánh là 300mm
Vậy số ống nhánh trên 1 ngăn là : 4,4 0,6 12
- Chọn đường kính ống nhánh d = 100mm Trên mỗi ống khoan 2 hàng lỗ so le nhau hướng xuống dưới nghiêng một góc 45 0
- Với Q = 0,3 m so với phương ngang Đường kính lỗ khoan lấy là d = 8mm ( Theo TCVN 33:2006 : 5 – 10 mm) Khoảng cách giữa các lỗ là 100mm Chọn 2 giàn mưa hoạt động, 1 giàn mưa dự phòng.
/s v = 1,48 m/s dẫn sang 2 bể trộn (Theo điều 6.56 TCVN 33 :
2006 v = 1÷1,5m/s) Tính được đường kính ống thu nước cùa sàn thu dẫn qua bể trộn:
- Bố trí 4 vòi phun nước rửa sàn d = 40 mm, nằm về một phía của giàn mưa, với khoảng cách phục vụ xa nhất là 10m
- Trang bị 10 ống thoát nước sàn d = 100 mm để xả nước rửa giàn mưa. Đường kính ống dẫn nước thô lên trạm xử lý là D700 (v = 0.8m/s, q= 0.3m 3
Xác định các chỉ tiêu sau khi làm thoáng
Độ kiềm sau khi làm thoáng
Hàm lượng CO 2 sau khi làm thoáng
= - ´ + ´ Độ pH sau khi làm thoáng
Tra biểu đồ Langlier có pH = 6,3
Diện tích tiết diện ngang ở phần trên của bể trộn tính với vận tốc nước dâng là 25mm/s = 0,025m/s (Theo điều 6.56 TCVN 33: 2006)
= = Chọn số bể trộn là 2 12 6 2 b 2 f m
⇒ = Nếu mặt bằng phần trên của bể trộn có hình vuông thì chiều dài mỗi cạnh là t b b = f = 6 =2, 4m (Theo điều 6.56 TCVN 33: 2006)
Chọn vận tốc nước trong ống dẫn nước nguồn vào bể v = 1,3m/s ( TCVN 33:2006 là 1 ÷ 1,5m/s)
Khi đó đường kính của ống dẫn nước nguồn ở đáy bể là:
= = × × Chọn d = 390 mm Đường kính ngoài của ống dẫn nước là 400 mm
Do đó diện tích đáy bể (chỗ nối với ống) sẽ là:
= − = − × , thì chiều cao phần hình tháp (phần dưới bể) sẽ là:
Thể tích phần hình tháp của bể trộn bằng:
= × × + + × Thể tích toàn phần của bể với thời gian lưu nước trong bể là 1,5 phút là:
Thể tích phần trên (hình hộp) của bể sẽ là:
Chiều cao phần trên của bể là: t t b
= = Chiều cao toàn phần của bể là h= +h t h d +h bv =1, 2 2, 747+ +0, 4=4, 4m
Bể xây cách mặt đất, từ đáy bể đến mặt đất là 0,8m ết kế thu nước bằng máng vòng có lỗ ngập trong nước Nước chảy trong máng
= = Diện tích tiết diện máng với tốc độ nước chảy trong máng vm = 0,6m/s (Theo điều 6.56 TCVN33 : 2006): m 2 m m q 260,5 f 0,12m v 0, 6 3600
Chọn chiều rộng máng bm = 0,4m thì chiều cao lớp nước tính toán trong máng sẽ là: m m m f 0, 096 h 0, 24m b 0, 4
= = Độ dốc của máng về phía ống tháo nước ra lấy bằng 0,02 tổng diện tích các lỗ ngập thu nước ở thành máng với tốc độ nước chảy qua lỗ vl = 1m/s sẽ là:
Chọn đường kính lỗ d = 30mm thì diện tích của mỗi lỗ sẽ là: fl = 0,0007 m 2
Tổng số lỗ trên thành máng sẽ là: lỗ
Các lỗ được bố trí ngập trong nước 70mm (tính đến tâm lỗ), như vậy chu vi phía trong của máng sẽ là:
Khoảng cách giữa các tâm lỗ
= n = Khoảng cách giữa các lỗ
Với Q = 150 l/s chọn đường kính ống dẫn sang bể phản ứng là d = 450 mm, ứng với v = 1m/s (Theo TCVN 33:2006 : 0,7 – 1,2m/s)
4.1.3 Bể phản ứng có lớp cặn lơ lửng
Số bể phản ứng chọn bằng số bể lắng N = 2
Diện tích mặt bằng của bể phản ứng :
Lấy chiều rộng bể phản ứng bằng chiều rộng bể lắng ngang B = 8,7 m
Chiều dài ngăn phản ứng:
= B = Chọn chiều cao bể phản ứng bằng chiều cao bể lắng h = 3 m
Vậy thời gian lưu nước trong bể :
Mỗi bể chia làm 3 ngăn Chiều rộng mỗi ngăn : b = B/ = 8,7/3 = 2,9m
Chọn chiều rộng đáy ngăn bđ = 0,3m
Chọn chiều cao phần hình chóp đáy : hđ = 1 m
Vậy tổng chiều cao bể kể cả chiều cao bảo vệ hbv = 0,4 m là :
Hệ thống phân phối nước
Nước theo mương vào máng kết hợp ngăn tách khí Nước từ máng phân phối đầu xuống đáy bể bằng ống đứng chạc ba.
Diện tích mặt cắt mương với vận tốc nước chảy trong mương vm = 0,7 m/s là :
= v = Chọn chiều rộng mương b = 0,7m thì chiều cao lớp nước trong mương:
= b = Chiều cao toàn phần của mương :
• Máng phân phối nước (đóng vai trò ngăn tách khí )
- Chọn tiết diện máng đủ lớn sao cho mực mực nước trong máng không thay đổi Vậy kích thước máng phân phối là : b m x h m x L = 0,7 x 0,7 x 10,7 m
- Theo TCVN 33 : 2006, thời gian lưu nước trong máng
• Ống dẫn nước từ máng xuống đáy bể :
- Chọn mỗi bể có 48 ống đứng có d = 100 mm
- Lưu lượng nước qua mỗi ống đứng :
- Vận tốc nước chảy trong ống:
• Ống nhánh phân phối nước
Từ ống chính nước sẽ được phân phối theo 2 hướng bời 2 ống nhánh. Lưu lượng nước qua mỗi ống nhánh
= = Đường kính ống nhánh với vận tốc nước chảy trong ống vn = 0,67 m/s là:
Miệng đầu phun của ống nhánh cách đáy bể 0,3m (quy phạm từ 0,2 – 0,3 m)
- Trong ngăn phản ứng đặt 3 vách ngăn hướng dòng
- Lấy mép dưới vách ngăn cách đáy bể 0,2m
- Khoảng cách giữa các vách ngăn : 10,7/4 = 2,675 < 3 (đúng theo quy phạm)
- Chọn chiều cao lớp nước trên vách ngăn lấy hvn = 0,5m
• Tường tràn sang bể lắng
Nước được đưa từ bể phản ứng sang bể lắng bằng tường tràn Tốc độ nước qua tường tràn nhỏ hơn 0,05m/s (Theo TCVN 33 : 2006)
- Vậy ta chọn lớp nước qua tường tràn htt = h vn = 0,5m
- Chiều cao tường tràn Htt = H – h bv – h tt = 4,4 – 0,4 – 0,5 = 3,5m
- Ở sau tường tràn đặt 1 vỏch treo lơ lửng nhưng ngập sõu ẳ chiều cao bể lắng để hướng dòng nước chảy xuống, phân bố đều trên bể và tránh xáo động bề mặt bể Vách treo cách tường tràn d 700mm
• Hệ thống ống xả kiệt: Chọn mỗi bể có 3 ống xả kiệt có d 0 mm
Diện tích mặt bằng bể lắng
U 0: tốc độ rơi của cặn (TCVN : 0,5 – 0,6 mm/s)
Chọn tỉ số L/H0 = 15 ta có K = 10 : hệ số phụ thuộc vào tỉ số giữa chiều dài và chiều cao bể lắng α = 1,3 : hệ số sử dụng thể tích của bể lắng(Theo TCVN 33 : 2006)
Chọn chiều cao vùng lắng H0 = 3 m (TCVN : 2,5 – 3,5 m)
Chọn số bể lắng ngang N = 2 bể, chiều rộng mỗi bể sẽ là
Mỗi bể lắng chia làm 2 ngăn, chiều rộng mỗi ngăn là b = 8,7/2 = 4,4 m
Chiều dài bể lắng sẽ là :
Tỉ số L/H0 theo tính toán sẽ là 40/3 = 13,3 gần bằng tỉ số đã chọn.
Nếu chiều rộng mỗi ngăn b = 4,4 m, hàng lỗ cuối cùng nằm cao hơn mức cặn tính toán là 0,3 m (Theo TCVN 33 : 2006: 0,3 – 0,5m) thì diện tích công tác của vách
Lưu lượng nước tính toán qua mỗi ngăn của bể
Diện tích cần thiết của các lỗ ở vách ngăn phân phối nước vào
Lấy đường kính lỗ ở vách ngăn phân phối nước vào là d1 = 0,06 m (Theo TCVN
33:2006 : d = 0,05 – 0,15m) Diện tích một lỗ flo 1 = 0,00285 m 2
= ∑f = , tổng số lỗ ở vách ngăn phân phối thứ nhất là: lỗ Ở vách ngăn phân phối nước vào bố trí thành 9 hàng dọc và 8 hàng ngang, tổng số lỗ đục là 9 x 8 = 72 lỗ Khoảng cách giữa trục các lỗ theo hàng dọc là:
Khoảng cách giữa các trục lỗ theo hàng ngang là : 3,5 : 9 = 0,38 m
Việc xả cặn dự kiến tiến hành theo chu kì với thời gian giữa hai lần xả cặn là T 4 ngày Thể tích vùng chứa nén cặn của 1 bể lắng là : max 3
Với C n : hàm lượng cặn trong nước nguồn, Cn = 50 mg/l
M : độ màu của nước nguồn với thang màu Coban – Platin, M = 25 v : hàm lượng vôi dùng để nâng pH, v = 50 mg/l δ : nồng độ trung bình của cặn đã nén chặt, δ = 15000g/m
Diện tích mặt bằng 1 bể lắng
= N = Chiều cao trung bình của vùng chứa nén cặn
= f = Chiều cao trung bình của bể lắng
Chiều cao xây dựng bể bao gồm cả chiều cao bảo vệ :
Lượng nước tính bằng phần trăm mất đi khi xả cặn ở 1 bể là:
Hệ thống xả cặn bằng phương pháp thủy lực Ống xả cặn gồm một ống hút dài theo chiều rộng bể và một ống hút chính Thời gian xả cặn quy định t = 8 – 10 phút lấy t = 10 phút
Dung tích chứa cặn của 1 ngăn là:
Tốc độ nước qua lỗ bằng 1,5 m/s Chọn dlo = 30 mm (Theo TCVN 33: 2006 : d lo
Tổng diện tích lỗ trên một ống hút ở đáy bể
Số lỗ một bên ống hút
Khoảng cách tâm các lỗ
= n = Đường kính ống xả cặn với qc-n= 0,2 m 3 /s, chọn Dc0 mm, v c = 2,2 m/s
- Máng cách tường bể là 1,2m.
• Xác định tổng chiều dài máng thu trong 1 bể:
Theo điều 6.84 TCVN 33-2006, máng phải đặt trên 2/3 chiều dài bể lắng, vậy:
Vận tốc nước chảy trong máng lấy:vm =0, 6m/s (quy phạm v m = 0,6 ÷ 0,8m/s)
• Đáy máng dốc về phía cuối máng với độ dốc i = 1%.
Chiều cao đầu máng:h1 =hm+hbv =0, 5 0,1+ =0, 6m
• Máng thu nước từ hai phía, tổng chiều dài mép máng thu trong 1 bể:
Tải trọng thu nước trên 1m dài mép máng:
Chọn tấm xẻ khe hình chữ V, làm bằng thép tấm inox dày 1,5mm, góc đáy
900 Chiều cao hình chữ V là hv= 50mm, đáy chữ V là 100mm.
Chọn số khe chữ V trên mỗi 1mét dài là: n = 5 khe.
Lưu lượng nước qua 1 khe chữ V:
Chiều cao mực nước qua khe chữ V được tính theo công thức:
Vậy, thiết kế hai bên mép máng gắn tấm điều chỉnh chiều cao mép máng bằng tấm thép tấm inox, có khe hình chữ V, mỗi mét dài 5 chữ V, có chiều cao 50 mm, đỉnh cách nhau 200 mm
Với Q = 300/2 = 150 l/s , với v = 1,3 m/s, lấy với khả năng lớn hơn lưu lượng tính toán
20 -30% cho nên ta chọn đường ống dẫn sang ngăn phân phối nước của khối bể lọc là d = 500mm
Tổng diện tích bể lọc của trạm xử lý bt 1 2 bt
T : thời gian làm việc trong 1 ngày đêm,T = 24h
V bt : tốc độ lọc tính toán ở chế độ làm việc bình thường, Vbt = 6m/h
Q : công suất trạm xử lý, Q = 25.000 m 3 a : số lần rửa mỗi bể trong một ngày đêm với chế độ làm việc bình thường a= 2
W: cường độ nước rửa lọc, W = 8 (l/s.m 2 t 1 : thời gian rửa lọc, t 1 = 0,1h
) (Theo TCVN 33 : 2006 điều 6123) t 2 : thời gian ngừng bể lọc để rửa, t2 = 0,35h
- Chọn vật liệu lọc bằng cát thạch anh có cỡ hạt dtđ = 0,7 ÷ 0,8mm, hệ số không đồng nhất K= 2÷ 2,2, chiều dày lớp cát lọc L = 0,8m, có lớp sỏi đỡ cỡ hạt 2,5 ÷ 5,0mm , mỗi lớp dày 150mm ở bên dưới ( Theo TCVN 33:2006 điều 6103)
Số bể lọc cần thiết xác định theo công thức:
Kiểm tra lại tốc độ lọc tăng cường với điều kiện đóng 1 bể để rửa
V TC : tốc độ lọc tăng cường, thuộc khoảng (6 ÷ 7,5) Đảm bảo yêu cầu
Chiều cao bể lọc nhanh:
H D : chiều dày lớp sỏi đỡ, hĐ= 0,6 m (Theo TCVN 33:2006 điều 6110) h N : chiều cao lớp nước trên lớp vật liệu lọc, hN = 2 m h VL : chiều cao lớp vật liệu lọc, hVL = 0,8 m h BV : chiều cao bảo vệ, hBV = 0,6 m
Vậy chiều cao bể lọc:
Hệ thống phân phối nước rửa lọc
Chọn biện pháp rửa: nước và gió kết hợp.
- Rửa gió với cường độ WG = 15 l/s.m 2
- Sau đó, rửa nước và gió kết hợp với cường độ WN = 3 l/s.m trong 2 phút
- Cuối cùng ngừng rửa gió, chỉ rửa nước thuần túy với cường độ nước rửa WN
Cường độ nước rửa lọc, WN = 8 l/s.m
2 (Theo TCVN 33: 2006 là 8 l/s.m 2 Cường độ khí rửa lọc, WG = 15 l/s.m
2 (Theo TCVN 33: 2006 là 15 – 20l/s.m 2 Lưu lượng nước rửa 1 bể lọc
= = Trong đó: f là diện tích 1 bể lọc, f = 24m
Chọn đường kính ống dẫn nước rửa là dc= 450 mm bằng thép thì tốc độ nước chảy trong ống sẽ là 1,5 m/s (giới hạn cho phép là 1,5 - 2 m/s)
Hệ thống phân phối gió rửa lọc
Lưu lượng gió tính toán:
= = Lấy cường độ gió trong ống dẫn gió : 15 l/s.m 2 (Theo TCVN 33 : 2006 là 15 – 20l/s.m 2 Đường kính ống dẫn gió:
Tính toán máng phân phối nước lọc và rửa lọc:
Bể có chiều rộng 4m : chọn mỗi bể bố trí 2 máng thu nước rửa lọc có đáy hình tam giác, khoảng cách giữa các máng: d = 4/2 = 2 m ( Theo TCVN 33: 2006 : d≤ 2,2m)
Lượng nước rửa thu vào mỗi máng :
W n : cường độ nước rửa lọc; W = 8 l/s.m 2 d : khoảng cách giữa các tâm máng; d = 2m l : chiều dài máng; l = 6 m
= ị = = Vậy lấy chiều rộng máng là 500mm.
Trong đó: a: tỉ số giữa chiều cao phần hình chữ nhật với nửa chiều rộng của máng Lấy a
K: hệ số đối với tiết diện máng, K = 2,1
Vậy chiều cao phần máng chữ nhật hCN = 0,35 m Lấy chiều cao phần đáy tam giác: h đ : 0,2 m Độ dốc đáy máng lấy về phía máng tập trung nước là i = 0,001 Chiều dày thành máng: δ m = 0,08 m
Chiều cao toàn phần máng thu nước rửa: m CN d m
Khoảng cách từ bề mặt lớp vật liệu lọc đến mép trên máng thu được xác định theo công thức:
L e´ 0,8 45´ e: độ giãn nở tương đối, e = 45%
- Theo quy phạm, khoảng cách giữa đáy dưới cùng của máng dẫn nước rửa phải nằm cao hơn lớp vật liệu lọc tối thiểu là 0,07 m
- Chiều cao toàn phần của máng thu nước rửa là HM = 0,63 m, vì máng dốc về phía máng tập trung i = 0,01, máng dài 6 m nên chiều cao ở phía máng tập trung là: 0,63 + 0,06 = 0,7 m
- Nước rửa lọc từ máng thu tràn vào máng tập trung nước.
Khoảng cách từ đáy máng thu đến đáy máng tập trung xác định :
Trong đó: q M : lưu lượng nước chảy vào máng tập trung q M = 0,1 x 2 = 0,2(m 3
A: chiều rộng máng tập trung, chọn A = 0,75 m
Chọn ống xả nước rửa lọc D500, xả vào mương thoát nước.
Tính toán số chụp lọc:
Sử dụng loại chụp lọc đuôi dài, có khe rộng 1mm
Chọn 40 chụp lọc trên 1 m 2 sàn công tác, (Theo TCVN 33 : 2006 từ 36 – 40 cái/m 2
Lưu lượng nước đi qua 1 chụp lọc:
) Tổng số chụp lọc trong 1 bể là: N = 40 × F 1b = 40 × 24 = 960 cái
Lưu lượng gió đi qua 1 chụp lọc :
Diện tích khe chụp lọc lấy bằng 0,7% tổng diện tích sàn công tác, Tổng diện tích khe chụp lọc trong 1 bể 0, 6 24 0,18( 2 )
= × Diện tích khe hở của 1 chụp lọc là: 1 4 2
Vận tốc nước qua khe của chụp lọc:
Vận tốc gió qua khe của chụp lọc:
Tổng vận tốc qua khe chụp lọc khi rửa cùng lúc gió, nước:
Vậy chọn số chụp lọc là 40 cái trong 1 m 2
Tổn thất áp lực qua chụp lọc; bể
-V K : vận tốc nước qua chụp lọc, VK = 2,6 m/s
-à : hệ số lưu lượng của chụp lọc, chụp lọc cú khe hở à = 0,5
Tổn thất áp lực khi lọc
Do sử dụng chụp lọc có ống phân phối dài (đuôi dài) nên không cần thiết kế giàn ống phân phối nước và gió, chụp lọc được gắn bằng ren vặn vào êcu đặt sẵn trong sàn Tuy nhiên tổn thất áp lực Tổn thất áp lực là h p = 3,7m.
Tổn thất áp lực trong lớp vật liệu đỡ
L S : chiều cao lớp sỏi đỡ
Tổn thất áp lực trong lớp vật liệu lọc
Với kích thước hạt d= 0,9 mm; a= 0,76; b = 0,017, e= 45%
Ap lực để phá vỡ kết cấu ban đầu của lớp cát lọc lấy hBM = 2m
L: chiều dày lớp cát lọc, L = 0,8m ậy tổng tổn thất áp lực trong nội bộ bể lọc:
Chọn máy bơm nước, bơm gió rửa lọc:
Ap lực cần thiết của máy bơm rửa lọc
- h HH : là độ cao hình học từ cốt mực nước thấp nhất trong bể chứa đến mép máng thu nước h HH = 4 + 2,35 – 2 + 0,71 = 5,06 m
4: chiều sâu mực nước trong bể chứa 2,35: độ chênh mực nước giữa bể lọc và bể chứa 2: chiều cao lớp nước trong bể lọc
0,71: khoảng cách từ lớp vật liệu lọc đến mép máng
- h 0 : tổn thất áp lực trên đường ống dẫn nước từ trạm bơm nước rửa đến bể lọc
- Giả sử chiều dài đường ống dẫn nước rửa lọc là l = 100 m Đường kính ống dẫn nước rửa lọc là D = 450 mm, QR = 446,4 l/s Tra bảng được 1000i = 11,5
- h CB : tổn thất áp lực cục bộ ở các bộ phận nối ống và van khoá
- Giả sử trên đường ống rửa lọc có các thiết bị phụ tùng sau: 2 cút 90 0
, 2 van khoá, 2 ống ngắn có hệ số sức kháng ξ như sau :
V: vận tốc nước chảy trong ống, V = 1,91 m/s
Với QR = 200 l/s; H R = 15 m⇒ chọn được bơm nước rửa phù hợp
Hệ thống thu thu nước sạch tới bể chứa:
/s; H G = 3 m ⇒ chọn được bơm gió phù hợp.
• Ống thu nước lọc từ bể chứa ra xi phông đồng tâm:
Lưu lượng thunước lọc của 1 bể là: q = Q/8 = 0,3/8 = 0,0375 m 3 Đường kính ống từ một bể ra ống xi phông đồng tâm, chọn d = 0,25m.
Vận tốc nước chảy trong ống: ỉ250 2 2
• Thiết bị xi phông: Đường kính ống xi phông đồng tâm: dxp= =d 0, 25m
Nước qua xi phông ra mương chứa nước sạch, từ đó nước được dẫn về bể chứa.
• Ống dẫn nước tới bể chứa: với v = 1m/s, q = 0,15 m 3
Sử dụng 2 đường ống chung D500 đặt song song nhau Mỗi ống thu nước từ 4 bể lọc về bể chứa.
- Thiết kế bể chứa nước sạch có dung tích = 20% Q
Thể tích bể là: QB= 20% 25.000´ = 5000(m ) 3
Chọn chiều cao bể: 5 m Diện tích bể là:
- Chọn kích thước mỗi bể là: 37 x 27 x 5m
Tính toán lượng clo cần dùng
Phương pháp khử trùng nước bằng clo lỏng sử dụng thiết bị phân phối clo bằng clorator
Lượng clo khử trùng lấy bằng 1 mg/l = 10 -3 kg/m 3
Lượng clo cần dùng trong 1 giờ:
- Năng suất bốc hơi của một bình ở nhiệt độ t = 20 0
Số bình clo dùng đồng thời:
C chọn là CS = 0,8 (Theo TCVN 33:2006 : 0,7 – 1kg/h) h qCl 1,042
- Lưu lượng nước cho clorator làm việc lấy bằng 0,6 m 3 /kg clo h 4
Lượng clo dùng trong 1 ngày: ngay h
Lưu lượng nước cấp trong 1 ngày: ngay h 3
Lượng clo dự trữ đủ dùng trong 30 ngày: m = 30 x 15 = 450 (kg)
- Clo lỏng có tỷ trọng riêng là 1,43(kg/l) nên tổng lượng dung dịch clo
= 1,43ằ (lớt) Đường kính ống dẫn clo: Cl s max d 1,2 Q
= V Lưu lượng giây lớn nhất của clo lỏng: h 3 s Cl 6 3 max
= = Vận tốc đường ống lấy bằng: 0,8 m/s s 6 max Cl
= = = - Ống dẫn clo được đặt trong ống lồng ống có độ dốc 0,001 đến thùng đựng clo lỏng, ống không có mối nối.
- Chọn 2 bình clo loại 150 lít Chọn thiết bị định lượng clo là :PC5 Chọn 2 clorator có công suất 1,28 ÷ 20,5 kg/l
- Trạm clo được xây dựng cuối hướng gió.
- Trạm clo được xây dựng với 2 gian riêng biệt: 1 gian đựng clorator, 1 gian đặt bình clo lỏng, các gian có cửa thoát dự phòng riêng biệt.
- Trạm được xây cách ly với xung quanh bằng các cửa kín, có hệ thống thông gió thường xuyên bằng quạt với tần suất bằng 12 lần tuần hoàn gió Không khí được hút ở điểm thấp.
- Trong trạm có giàn phun nước áp lực cao, có bể chứa dung dịch trung hoà clo, khi có sự cố dung tích bình đủ để trung hoà.
Thể tích bể hòa trộn
Kích thước rọ tôi vôi
= ρ = Trong đó : m R : lượng vôi chứa trong rọ (thường từ 50 – 80 kg) ρ : khối lượng riêng của vôi, 1200 kg/m 3
Lượng vôi cần thiết trong 1 giờ
Lượng vôi nguyên chất cho vào nước là 50 mg/l
Liều lượng thị trường cần dùng lấy bằng 1,25 lần lượng vôi nguyên chất Nên lượng vôi thị trường cần dùng : 50 x 1,25 = 62,5 mg/l
Chọn khoảng cách giữa 2 lần hòa trộn là 8h
Lượng vôi cần dùng trong 8h :
Số rọ cần thiết cho 1 lần hòa trộn
Chọn rọ có kích thước : 0,5 x 0,4 x 0,4 m
Rọ được làm bằng thép không rỉ, đáy rọ được đan bằng lưới thép 5 x 5 mm thời gian tôi 1 mẻ là 10 phút, thời gian đưa vôi vào là 5 phút Vậy mỗi mẻ tôi cần 15 phút Sau 3 lần tôi nên xả cặn trong rọ ra ngoài.
Thời gian cần để tôi hết 13 rọ vôi :
Dung tích bể hòa trộn
B v : nồng độ vôi sữa (5%) γ : khối lượng riêng của vôi sữa 1 tấn/m
KHÁI TOÁN KINH T Ế
Chi phí xây d ựng trạm xử lý
5.1.1 Chi phí xây dựng dàn mưa
Giá thành xây dựng dàn mưa tính theo công thức
F GM : diệntích giàn mưa = 110 m 2 g GM : đơn giá xây dựng, với công trình trên cao đơn giá xây dựng = 1,8 triệu đồng
Thiết bị ống và sàn tung nước inox trên giàn mưa chiếm 30% giá thành xây dựng
Tổng giá thành xây dựng giàn mưa
5.1.2 Chi phí xây dựng bể trộn
Chi phí xây dựng bể :
V BT : thể tích bể trộn = 26 m 3 g BT : đơn giá xây dựng bể, gBT = 1,5 triệu đồng
Chi phí thiết bị cho bể bằng 5% chi phí xây dựng :
Tổng chi phí cho toàn bộ bể trộn
5.1.3 Chi phí xây dựng bể phản ứng ựng bể :
V BT : thể tích bể phản ứng = 280 m 3 g BT : đơn giá xây dựng bể, gBT = 1,5 triệu đồng
Chi phí thiết bị cho bể bằng 20% chi phí xây dựng bể :
Tổng chi phí xây dựng bể phản ứng :
5.1.4 Chi phí xây dựng bể lắng
Chi phí xây dựng bể :
V LN : thể tích bể lắng = 3000 m 3
G LN : đơn giá xây dựng bể, gLN = 1,5 triệu đồng
Chi phí thiết bị bằng 20% chi phí xây dựng
Tổng chi phí cho bể lắng :
5.1.5 Chi phí xây dựng bể lọc
Chi phí xây dựng bể :
G BL XD =V BL ×g BL w0 1, 5 1155× = (triệu đồng)
V BL : thể tích bể lọc = 770 m 3 g BL : đơn giá xây dựng bể, gBT = 1,5 triệu đồng
Chi phí thiết bị bằng 20% chi phí xây dựng :
Tổng chi phí xây dựng bể lọc :
5.1.6 Chi phí xây dựng bể chứa nước sạch
Chi phí xây dựng bể :
V BC : thể tích bể chứa = 5000 m 3 g BC : đơn giá xây dựng bể, gBT = 1 triệu đồng
5.1.7 Chi phí xây dựng tuyến ống
5.1.8 Chi phí xây dựng các công trình khác
Chi phí xây dựng các công trình khác lấy bằng 35% chi phí xây dựng các công trình chính :
K GM BT PU LN BL BC O
Tổng chi phí công trình :
TXL GM BT PU LN BL BC O K
Chi phí qu ản lý nhà máy
1/Chi phí điện năng : G D = 5 tỷ
2/Chi phí hóa chất dùng trong xử lý ( vôi + clo): G hc = 700 triệu
3/Chi phí cho lương công nhân:
Lương trung bình 1.500.000 đồng/người.tháng)
/ngđ, số công nhân cán bộ cần thiết cho trạm là 50 người
Chi phí trả lương cho 1 năm :
Chi phí bảo hiểm xã hội bằng 20% lương
Tổng chi phí lương và bảo hiểm :
4/Chi phí khấu hao tài sản cố định
Tổng vốn đầu tư ban đầu : GTXL = 20 (tỷ đồng)
Thời gian khấu hao là 20 năm
Chi phí khấu hao khoảng G KH =1, 4 (tỷ đồng)
5/Chi phí khác (trả lãi vay đầu tư xây dựng công trình)
Các phí khác chiếm 0,2% tổng vốn đầutư
6/ Tổng chi phí quản lý
QL D HC L BH KH CPK
Tính giá thành 1 m 3 nước bán ra
Giá thành xây dựng 1 m 3 nước
Tính toán với khoảng thời gian t = 20 năm thì công trình được hoàn vốn
Giá thành quản lý 1m 3 nước
Giá bán 1m 3 nước chưa tính thuế :
Giá bán 1m 3 nước có tính thuế :
L : lãi suất định mức của nhà máy, L = 5%
T : thuế VAT đối với kinh doanh nước sạch, T = 5%
Vậy giá nước bán ra là 1100 đồng/m 3