Đồ án xử lý nước cấp.pdf

TÍNH TOÁN CÔNG SUẤT VÀ ĐỀ XUẤT DÂY CHUYỀN CHO TỈNH HÕA BÌNH ĐÁNH GIÁ CHẤT LƢỢNG NƢỚC THEO QCVN 02:2009/BYT THUYẾT MINH DÂY CHUYỀN CÔNG NGHỆ TÍNH TOÁN CÁC CÔNG TRÌNH XỬ LÝ NƢỚC CẤP

TRƯỜNG ĐẠI HỌC TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƯỜNG HÀ NỘI

CHƯƠNG I: TỔNG QUAN CHUNG VỀ TỈNH HÕA BÌNH

1.1 Tổng quan về điều kiện tự nhiên

1.1.1 Vị trí địa lý

 Tỉnh Hoà Bình là tỉnh miền núi, nằm ở toạ độ địa lý 200 19' - 210 08' vĩ độ Bắc, 104048' - 105040' kinh độ Ðông, cách thủ đô Hà Nội 73 km Phía Bắc giáp tỉnh Phú Thọ; phía Nam giáp tỉnh Hà Nam, Ninh Bình; phía Ðông giáp tỉnh Hà Tây; phía Tây giáp tỉnh Sơn La, Thanh Hóa Diện tích tự nhiên toàn tỉnh là 4.662,5 km2, chiếm 1,41% tổng diện tích tự nhiên cả nước Các đường giao thông quan trọng trên địa bàn tỉnh như quốc lộ số 6 đi qua các huyện Lương Sơn, Kỳ Sơn, thị

xã Hòa Bình, huyện Tân Lạc, Mai Châu; quốc lộ 15A đi từ huyện Mai Châu nối quốc lộ 6 với các huyện vùng cao tỉnh Thanh Hóa; quốc lộ 12B đi qua các huyện Tân Lạc, Lạc Sơn, Yên Thuỷ và tỉnh Ninh Bình, nối quốc lộ 6 với quốc lộ 1; quốc

lộ 21 đi từ thị trấn Xuân Mai tỉnh Hà Tây qua các huyện Lương Sơn, Kim Bôi, Lạc Thuỷ nối với quốc lộ 12B tại huyện Nho Quan, tỉnh Ninh Bình Hệ thống sông ngòi thuỷ văn: Hoà Bình có mạng lưới sông suối phân bổ tương đối dày và đều khắp ở các huyện Sông Ðà là sông lớn nhất chảy qua tỉnh có lưu vực 15.000 km2 chảy qua các huyện Mai Châu, Ðà Bắc, Tân Lạc, Kỳ Sơn và thị xã Hòa Bình với tổng chiều dài là 151 km Hồ sông Ðà có dung tích 9,5 tỷ m3 nước; sông Bưởi bắt nguồn từ xã Phú Cường, huyện Tân Lạc, dài 55km; sông Bôi bắt nguồn từ xã Thượng Tiến, huyện Kim Bôi, dài 125km; sông Bùi bắt nguồn từ xã Lâm Sơn huyện Lương Sơn, dài 32km; sông Lãng bắt nguồn từ xã Bảo Hiệu huyện Yên Thuỷ, dài 30km

1.1.2 Đặc điểm địa hình

Ðịa hình tỉnh Hòa Bình là núi cao, chia cắt phức tạp, không có các cánh đồng rộng (như các tỉnh Lai Châu, Sơn La), độ dốc lớn và theo hướng Tây Bắc-Ðông Nam, chia thành 2 vùng rõ rệt Vùng núi cao (phía Tây Bắc) có độ cao trung bình từ 600-700m,

độ dốc trung bình 30-350, có nơi có độ dốc trên 400 Ðịa hình hiểm trở, đi lại khó khăn Diện tích toàn vùng là 2.127,4km2, chiếm 46% diện tích tự nhiên toàn tỉnh; vùng trung du (phía Ðông Nam) có độ cao trung bình từ 100-200m, độ dốc trung bình

từ 20-250, địa hình là các dải núi thấp, ít bị chia cắt với diện tích toàn vùng là

2.535,1km2, chiếm 54 % diện tích tự nhiên toàn tỉnh

1.2 ĐẶC ĐIỂM KINH TẾ XÃ HỘI

a Tình hình dân cư

Theo kết quả điều tra ngày 1/4/1999, tỉnh Hoà Bình có 756.713 người Trong đó, lao động xã hội toàn tỉnh là 452.000 người, chiếm 58,68% dân số Trên địa bàn tỉnh có 30 dân tộc, đông nhất là dân tộc Mường có 497.197 người, chiếm 63,3%; dân tộc Kinh có 209.852 người, chiếm 27,73%; dân tộc Thái có 29.438 người, chiếm 3,9%; dân tộc Dao có 1.3128 người, chiếm 1,7%; dân tộc Tày có 20.537 người, chiếm 2,7%; dân tộc

Mông có 3.962 người, chiếm 0,52%; các dân tộc khác chiếm 1,18%

b Kinh tế- xã hội(2022)

- GDP theo giá so sánh năm 1994 là 1.669 tỷ đồng, theo giá thực tế là 2.000 tỷ đồng, tốc độ tăng GDP đạt 8%, trong đó:

Cơ cấu phát triển các ngành kinh tế:

+ Nông- lâm- thủy sản: 47,71%

+ Công nghiệp- XDCB: 17,96%

+ Du lịch và dịch vụ: 34,33%

- Thu nhập bình quân đầu người là 2,556 triệu đồng/người/năm

- Một số sản phẩm chủ yếu: Sản lượng cây có hạt: 24,53 vạn tấn, bình quân 313kg/người năm; điện thương phẩm: 77 triệu KW; xi măng: 175.000 tấn; đường các loại: 14.700 tấn; bia: 3 triệu lít; du lịch: 225.000 lượt khách, trong đó khách nước ngoài là 36.000 lượt

Toàn tỉnh hiện có 3.699,6 km đường giao thông, trong đó: Ðường do Trung ương quản lý dài 299 km, chiếm 8,1%; đường do tỉnh quản lý dài 325,6 km, chiếm 8,8%; đường do huyện quản lý dài 660 km, chiếm 17,84%; đường do xã quản lý dài 2.374

km, chiếm 64,16%; đường đô thị dài 41 km, chiếm 1,1%

Chất lượng đường bộ: Ðường cấp phối, đường đá dăm là 1.478,2km, chiếm 39,96%; đường nhựa chỉ có 352,9 km, chiếm 9,54% còn lại là đường đất Ðã có trên 90% số xã đã có đường ô tô đến xã, hiện còn 6 xã chưa có đường ô tô đến trung tâm

b Hiện trạng cấp nước

Tỉnh có 2 nhà máy nước với công suất 19.000m3 ngày đêm cho khu vực thị xã Hòa Bình và 132 công trình cấp nước tập trung; có 1.100 bể, 24.900 giếng xây cung cấp nước sinh hoạt đảm bảo vệ sinh cho 324.225 người được cung cấp nước sinh hoạt đảm bảo vệ sinh, bằng 40,59% dân số toàn tỉnh

CHƯƠNG 2: TÍNH TOÁN CÔNG SUẤT VÀ ĐỀ XUẤT DÂY CHUYỀN CHO TỈNH HÕA BÌNH

2.1 TÍNH TOÁN CÔNG SUẤT

a Tính toán lưu lượng cấp nước

 Lưu lượng nước sinh hoạt

Trong năm 1999 dân số tỉnh Hòa Bình có 756713 người

Tỷ lệ gia tăng dân số trung bình là 0,8%/ năm

 Như vậy, dân số năm 2032 là: N2032= N1999.( 1+0,8%)33= 984304 người

Lưu lượng cấp nước sinh hoạt:

Dân số năm 2032: 984304 người

qtc = 150 l/ngđ - tiêu chuẩn cấp nước sinh hoạt nội đô khu đô thị

loại III Tiêu chuẩn cấp nước sinh hoạt được xác định theo bảng 3.1

[2]

Tỷ lệ dân số được cấp nước 99%

Lưu lượng nước cấp cho sinh hoạt trung bình ngày được tính theo công thức

QSH(ng)TB=

m3/ngd Trong đó:

Q: lưu lượng nước dùng cho nhu cầu ăn uống, sinh hoạt trung bình (m3/ngđ)

Qtc: tiêu chuẩn cấp nước sinh hoạt theo đầu người; q= 150 l/ngđ

N: dân số tính toán

 QSH(ng)TB=

=

= 146169,14 (m3/ngđ) Lưu lượng cấp nước trong ngày dùng nước lớn nhất được tính theo công thức:

A: hệ số kể đến mức độ tiện nghi của công trình, chế độ làm việc của các cơ sở sản xuất và các điều kiện địa phương khác nhau:

 Lưu lượng nước cấp cho công trình công cộng

Lưu lượng nước cấp cho trường học cho một phường được xác định theo công

thức:

QTH=

(m3/ngđ)

Bảng thống kê lưu lượng nước của các trường học

 Như vậy lưu lượng nước cấp cho trường học là 156 m3/ngđ

Lưu lượng nước cấp cho Hành Chính

Trụ sở Đảng ủy- HĐND- UBND với khoảng 300cán bộ văn phòng với Ủy ban phường Tiêu chuẩn cấp nước cho một người nhân viên văn phòng : 30 l/ng.ngđ Lưu lượng cấp nước cho Hành Chính là:

QHC=

m3/ngđ

Bảng thống kê lưu lượng nước hành chính

viên

Tiêu chuẩn nước cấp (l/hs.ngđ)

Q (m3/ngđ) Q (l/s)

 Như vậy lưu lượng nước cho Hành Chính là 7,8 m3/ngđ

Nước dịch vụ 10% nước sinh hoạt:

QDV= 10% 146170= 14617 (m3/ngd)

b Xác định công suất tiêu thụ nước

Công suất tiêu thụ trong mạng lưới

Tổng công suất tiêu thụ trong mạng lưới là :

QML= (a QSH(ng)max+ QHC+ QDV+ QTH)

Trong đó:

a : hệ số kể tới sự phát triển của địa phương, a = 1,05 ÷ 1,1, chọn a=1,1

QML= 355356 m3/ngđ Công suất trạm bơm cấp II:

Đối với khu dân cư đến 200000 người thì số đám cháy xảy ra đồng thời là 3, đối với nhà hỗn hợp các tầng không phụ thuộc vào bậc chịu lửa qcc =30 l/s Công suất trạm xử lý:

QTXL= QTB(II).c+ Qcc (m3/ngđ)

c: Hệ số kể đến lượng nước dùng cho bản thân trạm xử lý (rửa bể lọc, bể lắng )

c =1,05 1,1 chọn c = 1,05

 QTXL=426427×1,05+ 972 = 448720 (m3/ngđ)

Vậy ta thiết kế nhà máy có công suất là 450000 (m3/ngđ)

Tính toán thiết kế trạm xử lý với công suất QTXL= 21500 m3/ngđ

Tỉnh đã có 2 trạm cấp nước công suất 19000 m3/ngđ và có 1.100 bể, 24.900 giếng xây cung cấp nước sinh hoạt ước lượng cung cấp được 350000

m3/ngđ vậy ta thiết kế nhà máy xử lý nước công suất là 62000 m 3 /ngđ

2.2 ĐÁNH GIÁ CHẤT LƯỢNG NƯỚC THEO QCVN 02:2009/BYT

Công suất: 62000 m3/ngđ

Nhiệt độ: 21oC

 Chất lượng nước nguồn

- Nguồn nước: Sử dụng nguồn ngầm tại khu vực

So sánh thông số đầu vào với QCVN 02:2009/ BYT Chỉ tiêu Đơn vị đo Giá trị QCVN02:2009/BYT

Bể lắng ngang tiếp xúc

Bể lọc nhanh

Bể chứa nước sạch

Trạm bơm cấp 2

Clo

Trạm bơm cấp 1

Bể lắng ngang

Bể lọc tiếp xúc

Bể chứa nước sạch

Trạm bơm cấp 2

Clo

Trạm bơm cấp 1

Thùng quạt gió

Lắng nước rửa lọc

Xả cặn

Phương án 2:

Nước ngầm

2.4 THUYẾT MINH DÂY CHUYỀN CÔNG NGHỆ

Phương án 1:

Nước từ trạm bơm, bơm từ nguồn nước ngầm đưa lên giàn mưa để làm thoáng Trước đó, Clo được châm vào từ đầu đường ống để Clo hóa sơ bộ giúp khử Amoni có trong nước Sau đó nước sẽ được chuyển đến bể lắng ngang, các hạt cặn có thể lắng sẽ được tách ra khỏi nước nhờ quá trình lắng trọng lực

Phần các hạt cặn chưa lắng được ở bể lắng sẽ tiếp tục được loại bỏ hoàn toàn khỏi nước trong bể lọc nhanh Các hạt cặn đã lắng người ta sẽ thu lại ở đáy bể để xả ra

hồ nén cặn Còn nước cần xử lý sau khi đã loại bỏ cặn sẽ tiếp tục được chuyển đến bể lọc nhanh

Quá trình lọc nước là quá trình cho nước đi qua lớp vật liệu lọc với một chiều dày nhất định để giữ lại trên bề mặt hoặc lớp khe hở của lớp vật liệu lọc các hạt cặn và một phần vi sinh vật có trong nước Sau một thời gian làm việc lớp vật liệu lọc bị trít lại làm tốc độ lọc giảm Để phục hồi lại khả năng làm việc của bể lọc phải tiến hành rửa lọc để loại bỏ cặn bẩn ra khỏi lớp vật liệu lọc

Giai đoạn cuối cùng của quá trình xử lý nước là khử trùng Chất khử trùng được dùng là Clo dạng lỏng cùng với nước được chứa và trộn đều bằng các vách ngăn trong bể nước sạch và phân phối ra mạng lưới cấp nước nhờ trạm bơm cấp II

Phương án 2

Máy bơm cấp I hút nước ngầm từ lòng đất lên thùng quạt gió để làm thoáng Trước đó, Clo được châm vào từ đầu đường ống để Clo hóa sơ bộ giúp khử Amoni có trong nước Sau đó nước sẽ được chuyển đến bể lắng ngang, các hạt cặn có thể lắng sẽ được tách ra khỏi nước nhờ quá trình lắng trọng lực

Phần các hạt cặn chưa lắng được ở bể lắng sẽ tiếp tục được loại bỏ hoàn toàn khỏi nước trong bể lọc trọng lực Các hạt cặn đã lắng người ta sẽ thu lại ở đáy bể để xả

ra hồ nén cặn còn nước cần xử lý sau khi đã loại bỏ cặn sẽ tiếp tục được chuyển đến

bể lọc nhanh

Quá trình lọc nước là quá trình cho nước đi qua lớp vật liệu lọc với một chiều dày nhất định để giữ lại trên bề mặt hoặc lớp khe hở của lớp vật liệu lọc các hạt cặn và một phần vi sinh vật có trong nước Sau một thời gian làm việc lớp vật liệu lọc bị trít lại làm tốc độ lọc giảm Để phục hồi lại khả năng làm việc của bể lọc phải tiến hành rửa lọc để loại bỏ cặn bẩn ra khỏi lớp vật liệu lọc

Giai đoạn cuối cùng của quá trình xử lý nước là khử trùng Chất khử trùng được dùng

là Clo dạng lỏng cùng với nước được chứa và trộn đều bằng các vách ngăn trong bể nước sạch và phân phối ra mạng lưới cấp nước nhờ trạm bơm cấp II

+ Đảm bảo cho công suất lớn

- Bể lắng ngang tiếp xúc:

+ Hoạt động ổn định, có thể hoạt động tốt ngay khi chất lượng nước đầu thay đổi

+ Thời gian lưu nước lâu tạo điều kiện cho quá trình oxy hóa và thủy phân sắt diễn ra hoàn toàn,đồng thời giữ một phần bông cặn trước khi đưa sang bể loc

- Hệ số khử khí CO2trong thùng quạt gió

là 90 – 95% cao hơn

so với giàn mưa

- Bể lắng có thể sử dụng cho công suất lớn,lắng hàm lượng cặn lơ lửng trước khi đưa sang bể lọc

Khuyết điểm chất lượng nước đầu

vào thay đổi, tốn điện khi vận hành Khi tăng công suất phải xây dựng thêm thùng quạt gió chứ không thể cải tạo

Qua việc so sánh trên ta thấy phương án 1 là hợp lý hơn Chọn phương án 1 làm phương án tính toán

Tóm lại hệ thống xử lý của nhà máy bao gồm:

o Clo hóa sơ bộ

CHƯƠNG 3: TÍNH TOÁN CÁC CÔNG TRÌNH XỬ LÝ NƯỚC CẤP

I, Theo phương án 1

1, Clo hóa sơ bộ

Dùng phương pháp clo hóa nước đến điểm đột biến để xử lí NH4+

Khi cho clo vào nước với liều lượng bằng hoặc nhỏ hơn theo tỷ lệ trọng lượng phân tử gam Cl : NH4+ bằng 1 : 1 tức là cứ 2,6 mg clo cho 1 mg NH4+ thì quá trình chuyển hóa NH4+ và clo tự do thành cloramin sau 30 phút (Giáo trình XLNC – Trịnh Xuân Lai -tr.451)

Lượng clo cần sử dụng trong ngày là

( ) ( )

2, Giàn mưa

Diện tích bề mặt giàn mưa

- Lưu lượng nước qua 1 giàn mưa: Q = 62000 m3/ngđ = 2584 m3/h = 0,72 m3/s

- Diện tích bề mặt giàn mưa được tính theo công thức:

Chọn kích thước mỗi ngăn của giàn mưa là LxB=6 x 5 (m x m)

Sử dụng sàn tung nước bằng các tấm inox có đục lỗ d=3mm, khoảng cách giữa các lỗ là 100mm

Chiều cao dàn mưa:

Trong đó:

+ Hfm : chiều cao từ lớp vật liệu thứ nhất đến giàn phun Hfm = 0.5 m

+ Hvl: Chiều cao vật liệu tiếp xúc Giàn mưa thiết kế 4 sàn tung khoảng cách

từ sàn tung đến bề mặt VLL là 0.6m Trên mỗi sàn đặt vật liệu tiếp xúc là than cốc dạng cục đường kính 30mm, diện tích bề mặt đơn vị 110 m3/m2 Mỗi vật liệu tiếp xúc

có chiều dày 0.3 m ( 0.3 0.4 m )

Hvl = 4* 0,6 + 3* 0,3 = 4,5m

+ Hn : chiều cao ngăn thu nước Hn = 0,5m

Chiều cao dàn mưa:

= 0.6 + 4.5 + 0.3 = 6 (m)

Hệ thống sàn tung nước và lớp vật liệu tiếp xúc

Theo mục 6.246/TCXD 33-2006, hệ thống sàn tung nước gồm 5 sàn tung cách

hệ thống phân phối nước 0,6 m và mỗi sàn tung gồm 14 tấm gỗ chiều rộng 20 cm, dày 0.02 m đặt cách đều nhau Dưới các sàn tung là các sàn đổ lớp tiếp xúc khử khí với vật liệu tiếp xúc là cốc than xỉ với chiều cao 0,3 m, lớp nọ cách lớp kia 0,8 m

Chọn đường kính ống thu nước là 350 mm

Thông số giàn mưa Đơn vị Giá trị

Chọn 6 bể lắng ngang: f1b = 312 m2, kích thước mỗi bể : 7 8 = 52 m2

Theo chiều rộng của bể B = 7 chia làm 2 ô với kích thước mỗi ô là 3,5 m ( quy phạm = 2 4 m )

Sử dụng phương pháp cặn trượt về phía đầu bể (hố thu cặn đặt ở phía đầu bể) Diện tích cửa sổ hướng dòng lấy bằng 40% diện tích vách ngăn (quy phạm 30

50 %)

2

Chiều dài của bể lắng: L= (Htb x Vtb)/U0

+ Htb: chiều cao của vùng lắng 3-4m, chọn Htb = 3,5m

+ Vtb: vận tóc trung bình của dòng chảy ở đầu bể: 7 – 10mm/s, chọn 7mm/s

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:

( ) Mỗi ngăn của bể đặt 2 máng thu nước

Chiều dài 2 máng

( )

Tiết diện 1 máng thu cần thiết với vận tốc cuối máng v = 0,6 m/s (Theo TCVN 33:2006, điều 6.84 v = 0,6 – 0,8m/s),Q = m3/s

Chọn máng thu có chiều rộng 0,2m

Chiều sâu máng thu

( ) Máng thu nước từ 2 phía, chiều dài mép máng thu

( )

Tải trọng thu nước trên 1m dài mép máng

( ) Với Q = 0,058 m3/s = 58 l/s

1 m dài máng phải thu 0,009 (m3/s)

Chọm tấm xẻ khe hình chữ V, góc đáy 60o để điều chỉnh cao độ mép máng Chiều cao hình chữ V là 5cm, đáy chữ V là 10cm, mỗi m dài có 5 khe chữ V, khoảng cách giữa các đỉnh là 20cm

Lưu lượng nước qua 1 khe chữ V:

( ) Chiều cao mực nước qua khe chữ V:

Chiều dài máng thu m 5,4

+ t1 : thời gian rửa lọc (h) 7-6p, chọn 6p = 0,1h

+ t2 : thời gian ngừng bể lọc để rửa: 0,35h

=> F =

=

=340 m2chọn N = 8 => f1b = 42,5m2

Chọn kích thước L x B = 7 x 6

- Chiều cao của bể: H = Hd + Hl +Hn + Hbv +Hngăn thu nc

+ Hd : Chiều dày lớp đỡ: cỡ hạt 20 - 10mm : chọn Hd = 150mm = 0,15m + Hl : Chiều dày lớp vật liệu lọc = Hcát thạch anh + Hangtraxit

= 750 + 450 = 1200mm = 1,2m

+ Hn: Chiều cao lớp nước :2m

+ Hbv : Chiều cao bảo về 0,5m

G1 = 1000

)C-(CQ

2 1



(kg) Trong đó :

G1 : Trong lượng căn khô tích lại ở bể lắng sau một ngày (kg)

Q : Lượng nước xử lý ,Q = 62000 (m3/ngđ)

C2: Hàm lượng cặn trong nước thải đi ra khỏi bể lắng, lấy bằng 10 g/m3

C1 :Hàm lượng cặn trong nước đi vào bể lắng,sau làm thoáng hàm lượng cặn trong nước làC1 = 33,7 (mg/l)

Vậy nên: G1 = 62000.(33,7-10)/1000 = 1405 (kg)

Số lượng bùn tích lại ở bể lọc sau một ngày được tính theo công thức :

G2 = 1000

)C-(CQ

2 1



(kg) Trong đó:

G2 : Trọng lượng căn khô tích lại ở bể lọc sau một ngày (kg)