Đồ án thiết kế cải tạo mở rộng hệ thống cấp nước thành phố hưng yên, tỉnh hưng yên

Nước thô sau khi trộn hóa chất được đưa sang bể lắng trong bằng 2 đường ống D600,nước được phân phối đều vào các máng ở bể lắng trong.. Nước tiếp tục đi vào lọc qua lớp cặn lơ lửng có n

IIL1-Vị trí và sơ đô xử lý nhà máy nước Hưng Yên

Nhà máy nước Hưng Yên mới xây dựng năm 1999- 2000 với Công suất

: 5000 mỶ/nđ, khai thác 4 giếng khoan.Nhà máy được đặt tại Phường Quang Trung-T.P Hưng Yên

Dây chuyền công nghệ xử lý nước:

Giếng khoan - Trạm bơm 1 - Dàn khử sắt tải trọng cao - Bể lắng - Bể

lọc - Khử trùng - Bể chứa nước sạch - Trạm bơm 2 - Mạng tiêu thụ

Theo dự kiến quy hoạch nhà máy nước mới xây dựng sẽ đặt tại vị trí

mới tại phía Tây T.P thuộc Thôn Kim Đằng vì vị trí mới sẽ thuận tiện cho

việc vận chuyển nước thô từ ngã ba sông Luộc về để xử lý.Nếu xây dựng nhà

máy cấp nước mới ở cùng vị trí nhà máy cũ sẽ thuận tiện cho công tác vận hành quản lý,tuy nhiên vị trí nhà máy cũ nằm trong khu vực nội thị diện tích

đất để mở rộng cải tạo bị hạn chế,xa vị trí lấy nước thô,bên cạnh là dân cư sinh sống nên việc xử lý nước ảnh hưởng đến sức khỏe của người dân

Do đó, việc đặt Trạm xử lý nước ở vị trí mới là hợp lý

III.2- Chất lượng nước nguồn

Sông Luộc chạy dọc theo phía Nam tỉnh với chiều dài 20,7km (sông có tổng chiều dài 63km); chiều rộng (150+250)m; sâu(5+6)m Lưu lượng trung

bình Q„„ = 80mŸ/s Nước từ sông Hồng chảy về sông Luộc ra sông Thái Bình

và thoát ra biển

SVTH:NGUYEN VĂN HOANG-LOP 05N2

KẾT QUÁ XÉT NGHIỆM CHẤT LƯỢNG NƯỚC SÔNG LUỘC

Qua kết quả xét nghiệm cho thấy: mẫu nước trên có các chỉ tiêu phân

tích đạt tiêu chuẩn chất lượng nước bề mặt có thể dùng làm nguồn cấp nước

sinh hoạt theo TCVN 5942-1995, So với tiêu chuẩn vệ sinh nước ăn uống ban hành kèm theo quyết định 1329/2002/BYT/QĐÐ mẫu nước thô lấy tại sông

Lnộc có chất lượng khá tốt Công việc xử lý đối với nguồn nước này chủ yếu

là khử màu, khử đục, khử trùng và clo hoá sơ bộ để loại bỏ hàm lượng chất

hữu cơ trong nước

TII.3- Lua chon dây chuyền công nghệ xử lí

IIL3.1-Xác định hàm lượng chất keo tụ

SVTH:NGUYEN VAN HOANG-LOP 05N2

Theo số liệu thiết kế hàm lượng cặn trong nước nguồn C = 400 (mg/l)

và độ mầu D= 55(độ Coban) kết hợp với Tiêu chuẩn nước sạch dùng để thiết

kế cho công trình xử lý nước cấp cho ăn uống và sinh hoạt — Nước nguồn có hàm lượng cặn và độ mầu lớn Do vậy cần xử lý bằng phương pháp keo tụ Hóa chất được dùng trong quá trình xử lý là phèn nhôm 4/,(SO,), Xác định hàm lượng phèn cần thiết:

+Tính theo hàm lượng cặn trong nước nguồn :Tra bảng 6.3 TCXD

33:2006 với hàm lượng cặn trong nước nguồn C = 400 (mg/l) xác định được

liều lượng phèn nhôm : P„ =45(mg/!)

+ Tính theo độ màu liều lượng phèn nhôm được xác định theo công thức:

IH.3.2- Kiểm tra độ kiểm của nước nguồn theo yêu cầu keo tụ

Dùng vôi CaO để tiến hành kiểm hóa

+Lượng vôi đưa vào kiêm hoá (?,, )được xác định theo công thức:

+P,: Là lượng phèn cần đưa vào để keo tụ: P, =45 (mg/l)

+K: Là độ kiềm ban đầu của nước nguồn: K,= 3,2 (mgđl/l)

+C:Nồng độ hoạt tính của chất kiểm hóa,C = 80%

SVTH:NGUYEN VĂN HOANG-LOP 05N2

45 100

> P, =28x( 8-32-41} sọ = "49.37 (mgCaO/)

Đ„ <0 = Độ kiêm tự nhiên của nước đủ đảm bảo cho quá trình thủy

phân do đó không phải kiêm hoá

IIHL3.3- Kiểm tra sự ổn định của nước sau khi keo tụ bằng phèn

Sau khi cho phèn vào độ kiểm và độ pH đều giảm, nên nước có khả năng có

tính xâm thực Vì vậy ta cần kiểm tra lại chỉ số ổn định I của nước theo công thức Sau:

J = pH* - pH,

Trong đó:

+pH*: Do pH của nước sau khi đưa phèn vào

+pH,: Do pH của nước ở trạng thái cân bằng bão hòa CaCO, sau keo tu +pH; được xác định theo công thức:

+f,(P): Là hàm số của tổng hàm lượng muối P

pH# xác định theo K,*, CO,;* : Độ kiểm của nước và hàm lượng CO,

của nước sau khi đưa phèn vào

Để xác định pH*,pH; ta lần lượt xác định các chỉ tiêu sau:

a, Tổng hàm lượng muối trong nước P (mg/I) được xác định:

P=>Me' + >Ae' + 1,4[Fe”'] + 0,5IHCO, ] + 0,13[SiO,”] (mg/l)

b, Hàm lượng CO; tự do trong nước nguồn ban đầu

CO,°: Là hàm lượng CO, tự do trong nước nguồn ban đầu được xác định

dựa vào toán đồ hình 6.2 TCXD 33:2006

+Từ nhiệt độ: t=24°C

+Tổng hàm lugng mudi: P = 18,608 (mg/l)

+Độ kiểm: K,= 3,20 (mgdl/l)

Tra được : CO,” = 20 (mg/])

d, Xác định K7 theo công thức sau:

K; =K, — > (mgd! /1)

e

Trong d6:

+ K,:D6 kiém ban đầu của nước nguồn,K,=3,2 (mgdl/)

+ P,:Ham lượng phèn AI cần thiết cho quá trình keo tụ,P,=45(mg/l)

e, Xác định CO,* theo công thức sau:

Vì |J | > 0,5 nên nước không ổn định và cần phải kiểm hoá

Vì pH* =6,6 < pH, =8,20<8,4, do vậy hàm lượng vôi đưa vào kiểm hoá P„; được xác định theo công thức:

IIL3.4.-Xác định hàm lượng cặn lớn nhất của nước sau khi đưa hóa chất vào

để kiềm hóa và keo tụ

Hàm lượng cặn lớn nhất sau khi đưa hoá chất vào được xác định theo công thức:

c™ = Con + 0,25XM + K,XP, + P, (mg/l)

Trong đó:

+C,"“*: Là hàm lượng cặn ban đầu trong nước, Cạ"** =400 (mg/l)

+M: Là độ màu của nước nguồn, M = 55(Co/pt)

+K;: Là hệ số ứng với loại phèn, với phèn khong sach K, = 1

+P,: La liều lượng phèn đưa vào, P„ =45 (mg/])

+P„: Là liều lượng vôi đưa vào, P„ = 42,18(mg/])

=> C™ =400 + 0,25X55 + 1X45 + 42,18 = 500,93 (mg/l)

II1.3.5-X4c dinh ham luong Clo dé clo héa sơ bộ

Do trong nước nguồn ban đầu có các tạp chất hữu cơ nên ta phải clo hóa sơ bộ trước khi đưa nước vào dây chuyền để xử lý

Liều lượng Clo đưa vào được xác định theo công thức:

L, = 6x [NH,*] + 1,5 x [NO, ] + 2 = 6x0,15 + 1,5x0,5 + 2 = 3,65 (mg/l)

Clo hóa sơ bộ thực hiện trước quá trình xử lý để đảm bảo yêu cầu vệ sinh cho các công trình trong dây chuyên công nghệ

IIL3.6-Lựa chọn dây chuyền công nghệ

II.3.6.1-Thiết kế sơ bộ dây chuyền công nghệ

Căn cứ vào các chỉ tiêu phân tích của nước nguồn và yêu cầu chất lương

nước sử dụng Ta thiết kế sơ bộ sơ đồ dây chuyền công nghệ trạm xử lý, với

Mạng lưới tiêu thụ<—]| Trạm bơm cấp 2| Bể chứa Be loc

Dây chuyền xử lý nước rửa lọc:

GVHD:TH.S VŨ MINH ĐỨC

SVTH:NGUYEN VĂN HOANG-LOP 05N2

53

II.3.6.2-Mô tả nguyên lý hoạt động của 2 phương án

a Mô tả nguyên lý hoạt động của phương án I

Nước thô từ trạm bơm I được đưa về bể trộn Hóa chất keo tụ được châm vào

bể và được trộn đều bằng bể trộn đứng

Nước thô sau khi trộn hóa chất được đưa sang bể lắng trong bằng 2 đường ống

D600,nước được phân phối đều vào các máng ở bể lắng trong Nước trong các

máng đi xuống đáy bể nhờ hệ thống ống đứng và ống nhánh Từ đây nước

chuyển động từ dưới lên Các hạt cặn và mầm keo tụ va chạm vào nhau thành

hạt lớn hơn có tốc độ lắng U ~ U, sau một thời gian các hạt cặn lơ lửng trong nước kết dính với nhau thành đám mây cặn lơ lửng có nồng độ C Nước tiếp

tục đi vào lọc qua lớp cặn lơ lửng có nồng độ C, các hạt cặn bé bị giữ lại trong

lớp cặn lơ lửng hiệu quả keo tụ tăng dần, lớp cặn ngày càng dày và đậm đặc

thêm, đến một giới hạn nào đó do sức đẩy của dòng nước cặn dư sẽ tràn vào côn thu cặn

Nước sau lắng được dẫn sang bể lọc nhanh trọng lực,qua bể lọc nhanh nước

được dẫn sang bể chứa

bMô tả nguyên lý hoạt động của phương án II

Nước thô từ trạm bơm I được đưa về bể trộn Hóa chất keo tụ được châm vào bể và được trộn đều bằng máy khuấy

Nước thô sau khi trộn hóa chất được đưa vào ngăn phản ứng sơ cấp

Ngăn phản ứng cấp I (sơ cấp) được gắn máy khuấy tạo bông cặn ,có thể điều

chỉnh tùy thuộc vào chất lượng nước nguồn

Việc bố trí bể phản ứng có tốc độ khuấy giảm dần và vận tốc nước qua

bể giảm dần sẽ giúp cho quá trình tạo bông cặn tốt hơn khi chất lượng hoặc

khối lượng nước thô thay đổi Hiệu quả của bể lắng sẽ cao hơn nhiều so với

phương án tạo bông cặn thuỷ lực thông thường

SVTH:NGUYEN VAN HOANG-LOP 05N2

Nước vào bể lắng lamen đi qua tường chắn vào khu vực ống lắng Dòng

nước qua ống lắng được bố trí theo chiều ngước lại nhằm gia tăng khả năng

lắng tiêu hao năng lượng của hạt cặn và làm cho hạt cặn nhanh hơn trên ống

lắng Nước sau lắng được thu bằng các mương thu bề mặt có gắn máng răng

cưa điều chỉnh được

Bùn lắng trên mặt sàn đáy bể lắng được hút ra ngoài bằng phương pháp

thủy lực,thiết kế chóp thu cặn ở các bể lắng,cặn được xả ra ngoài theo các ống

tháo từ mỗi chóp chứa cặn

Nước sau lắng được dẫn sang bể lọc nhanh trọng lực,qua bể lọc nhanh nước được dẫn sang bể chứa

III.4-Tính toán các công trình trong dây chuyền công nghệ xử lý pa1l

II.4.1-Công trình hoà phèn và chuẩn bị phèn công tác

IIL4.1.1- Thiết bị pha chế - định lượng dự trữ phèn

+ Với công suất Q = 38 000 (mỶ/nd), ta lựa chọn phương pháp dự

trữ ướt Phèn vận chuyển đến nhà máy đổ ngay vào bể hoà tan, ở đây phèn

được bảo quản dưới dạng dung dịch

- Xác định lượng phèn theo phương pháp dự trữ ướt:

Đối với trạm xử lý có công suất nhỏ và vừa thì lượng phèn phải dự trữ

>F= ~34(m”)

* Xác định dung tích bể hoà tan phèn:

A.Bể hòa tan phèn

Công suất trạm xử lý là 38 000 (m3/ng.đ) > 20.000 (m3/ng.đ) nên ta sử dụng

bể hoà tan phèn cục khuấy trộn bằng khí nén

a.Sơ đồ cấu tạo chung:

- HỆ THỐNG PHÂN PHỐI GIÓ DƯỚI

- ONG DAN DUNG DỊCH PHÈN SANG BỂ TIÊU THỤ

b.Xác định cấu tạo của bể hòa tan:

-Tính toán dung tích bể hòa tan

Dung tích bể hoà tan hữu ích được xác định bằng công thức:

+b„: Nồng độ dung dịch phèn trong thùng hoà trộn, b, = 10%

+z: Trọng lượng riêng của dung dịch phèn (T/m)), y = 1 (T/m?)

+n: Thời gian giữa hai lần hòa tan (h) Vì công suất trạm xử lý là

Với kích thước mỗi bể là: h x l x a= 1,5 x 1,55 x 1,55 = 2,25 (mì)

Bể hòa tan phèn được xây bằng bê tông cốt thép có mặt bằng hình vuông

Mặt trong bể hòa phèn được phủ một lớp xi măng chống axít Cách đáy 0,70

m đặt các thanh ghi bằng gỗ hai đầu tựa lên sườn đỡ tạo thành các khe hở cách nhau 15 mm Chiểu cao của phèn ở trong bể là 0,8 (m) Bên dưới lợp ghi đỡ phèn cục đặt hệ thống các ống phân phối gió Hệ thống phân phối gió được

tính với cường độ 10 (1/s) không khí nén trên l m” sàn ghi, trên thành ống

phân phối khoan lỗ d = 3 (mm) nghiêng 45° so với phương thẳng đứng hướng

xuống dưới Tốc độ gió thổi ra khỏi lỗ là 25 (m/s) Đáy bể đặt ống xả cặn và

xả kiệt với đường kính d = 150 (mm) Phèn trong bể được đưa sang bể tiêu thụ bằng ống tự chảy

Tính toán ống kỹ thuật:

SVTH:NGUYEN VAN HOANG-LOP 05N2

— Lưu lượng khí nén cần đưa vào mỗi bể:

Q,.= qXE đ/)

Trong đó:

+Q,„ : Lưu lượng khí nén cần đưa vào bể (I/s)

+q, : Cường độ sục khí trong bể hòa trộn lấy q,„ = 10 (1/s.m?)

+F_ : Diện tích mặt bằng của bể pha phèn F = 1,55 x 1,55 = 2,4

(m’)

> Q, = 10%2,4 = 24 (I/s) = 0,024 (m*/s)

— Đường kính ống gió chính:

Trong đó:

+)W, : Tiết diện của ống cấp khí chính W,„ = Q./V¿

+)v, :Vận tốc của khí nén trong ống cấp khí chính, theo mục 6.22 TCXD 33-2006 thì vụ = 10 +15 (m/s) Trong trường hợp

nay ta chon v,,= 12 (m/s)

=> W,, = Q,/Vge = 0,024/12 = 0,002 (m?)

4xW, p,, = |e = [450.00 _ 9 o5(m),

= Dam bao tiéu chuan v,, = 10 +15 (m/s)

~— Tính toán số lỗ khoan trên giàn ống gió phân phối trong bể:

Chọn số ống phân phối trong bể là 2 ống

s Đường kính ống phân phối là:

SVTH:NGUYEN VĂN HOANG-LOP 05N2

4xW, _ |4x0,002

2xz_ J2x314

Chọn đường kính ống chính phân phối là D,„„ = 35 (mm)

Theo quy phạm thì đường kính lỗ khoan là d, = 3 + 4 (mm) Chọn đường kính lỗ khoan là 3 (mm), vận tốc gió khi ra khỏi lỗ là 20 + 30 (m/s) chọn vị, =

25 (m/s)

Chiều dài của một ống nhánh là 1,55 (m)

» Diện tích của một lỗ khoan là:

ad; _ 3,14.0,003* 4 =7.10°°(m?* (m*) f=

* Téng dién tich lỗ khoan trên một nhánh là:

-Tính toán chiêu cao xây dựng bể:

Chọn chiều cao bảo vệ bể : b = 0,35 (m)

Thì chiều cao xây dựng bể sẽ là :

Hyp = 700 + 800 +1500 +350 = 3350 (mm) = 3,35(m)

SVTH:NGUYEN VAN HOANG-LOP 05N2

B.Bể tiêu thụ phèn

a.Sơ đồ cấu tạo chung bể tiêu thụ phèn:

ỐNG DẪN DUNG DỊCH PHEN TUBE HÒA TRỘN

BE TIEU THU PHÈN KHUẤY TRỘN BẰNG KHÍ NÉN

b.Xác định cấu tạo của bể tiêu thụ:

*TÍính toán dung tích bể tiêu thụ phèn

Dung tích bể tiêu thụ phèn được xác định theo công thức:

Với kích thước mỗi bể : hìlìa=2,0x 1,9 x 1,9 = 7,1 (m)

Lấy chiều cao an toàn bể hoà trộn và bể tiêu thu là h, = 0,3 +0,5(m)

Đáy bể tiêu thụ có độ đốc 5% về phía ống xả Chọn đường kính ống xả D =

150 (mm) Mặt trong bể được ốp gạch men chịu axit Dung dịch phèn bão hòa

SVTH:NGUYEN VĂN HOANG-LOP 05N2

được dẫn bằng ống tự chảy sang bể tiêu thụ sau đó dùng bơm định lượng đưa

dung dịch phèn 5% từ bể tiêu thụ vào nước xử lý

Chọn máy bơm định lượng có công suất là 0,5 (mỶ/h), các ống dẫn dung dịch phèn dùng ống thép chịu axít

ống dẫn dung dịch được đặt cách đáy bể 25 (cm) Theo 20 TCVN 33-2006 ống xả cặn lấy D = 150 (mm)

*Tính toán ống kỹ thuật:

Diện tích mặt bằng của 1 bể là: F = 1,9x1,9 =3,61 (m”)

— Lưu lượng khí nén cần đưa vào 1 bể:

Qke = Ake F (I/s)

Trong đó:

+)Q, : Lưu lượng khí nén cần đưa vào bể (1/s)

+)q, : Cường độ sục khí trong bể hòa trộn lấy q,„= 3+5 (1/s.m?)

Chon q, = 4 (I/s.m’) +)F : Diện tích mặt bằng của bể tiêu thụ (m?)

y = 22 Qe _ 40.0144 _ 12 00 n/s) Thỏa man dk v,, =(10 +15) (m/s) ZzxDˆ zx0,035“

~— Tính toán số lỗ khoan trên giàn ống gió phân phối trong bể:

Chọn số đường ống nhánh phân phối là 2

* Lưu lượng khí nén cần đưa vào 1 bể:

Chiều dài của một ống nhánh là 1,9 (m)

» Diện tích của một lỗ khoan là:

-6 n= TT = 42 (16) Khoan hai hàng lỗ nên số lỗ của mỗi hàng là 21 lỗ, hướng xuống dưới và hợp với phương thẳng đứng một góc 45°

*Tính toán chiêu cao xây dựng bể:

Chọn chiều cao bảo vệ bể : h,, = 0,35 (m)

Thì chiều cao xây dựng bể sẽ là :

Hyp = 250 +2000 +350 = 2600 (mm) = 2,6 (m)

II4.1.2- Thiết bị pha chế định lượng và dự trữ vôi

-Hệ thống pha vôi sữa:

Trong đó: 1.Bể tôi vôi 6.M bom dinh lượng vôi sữa

2 Lồng đựng vôi cục 7 ống dẫn sữa vôi

3 Bể pha vôi sữa 8 ống nước sạch đến

Do vôi để ngoài không sẽ tác dụng với hơi nước và khí CO; trong không khí

tạo thành đá vôi làm tăng hàm lượng cặn khi tôi vôi.Do vậy ta lựa chọn

phương án dự trữ ướt bởi nó sẽ làm giảm hàm lượng cặn khi tôi vôi.Giống như

phương pháp dữ trữ phèn , vôi sau khi vận chuyển đến nhà máy sẽ được đổ xuống bể ,bể đó là 1 bể pha vôi đồng thời là dùng để dự trữ vôi.Vôi cục được

tôi trong bể này và chuyển thành dạng sệt, sau đó dùng gầu ngoạm vận

chuyển bằng cẩu palăng đưa vào bể tiêu thụ.Bể tiêu thụ có đáy hình côn, có lắp máy khoấy cơ khí để pha loãng thành dung dịch vôi sữa.Sau mỗi lần pha,

mở van xả ở đáy hình côn cho cặn chưa tôi chảy vào rọ thép, sau đó dùng

palang đưa ro nay ra ngoài

-Xác định lượng vôi dự trữ ưót:

Lượng vôi trong bể phải đủ cho 15 ngày sử dụng của nhà máy và được

xác định theo công thức sau:

+ a: Lượng vôi đưa vào tính theo sản phẩm tinh khiết

a = P¿;= 30.43 (mg/I)(Như đã tính toán ở mục III.3.3)

+ b: Tỷ lệ vôi tỉnh khiết trong vôi khô, b =80%

_ 38000 x15 x 42,18 ~30(tan)

10000 x 80

a.Bể tôi vôi

Dung tích bể tôi vôi xác định theo công thức:

W„=@xq(n`)

Trong đó:

+G :Lượng vôi cục tiêu thụ trong 15 ngày G = 30 (tấn)

+q :Lượng nước cần thiết để tôi 1 lần vôi cục

Theo quy phạm thì q= 3+5 (m/tấn) Chọn q = 3,5 (m”/tấn)

SVTH:NGUYEN VĂN HOANG-LOP 05N2

=> W„=Gxq=30x3,5 = 105(m`)

Lấy chiều cao bể tôi vôi là h =3 (m) = Diện tích bể tôi vôi

F = 105/3 = 35 (m’)

Kích thước bể tôi vôi: h x axb= 3 x 7 x5 (m)

b.Bể pha vôi sữa

Dung tích bể pha vôi sữa 5% chọn phù hợp với thời gian sử dụng hết

lượng vôi tôi 1 lần là 10 giờ (theo TCVN 33-2006 là từ 6 + 12 h)

Dung tích bể pha vôi sữa xác định theo công thức:

= Oxnx P, (m`)

10000 b, x7

Trong đó:

+Q :Công suất trạm xử lý Q = 38 000( mỶ/ ngd) = 1583,3( m*/h)

+n :Thời gian giữa hai lần pha chế, n = 10 h

+P, :Liêu lượng vôi tỉnh khiết cho vào nước xử lý

P, =42,18 (mg/I) (Như đã tính toán ở mục III.3.3)

+b, :Nồng độ vôi khi hòa, b = 5%

+y :Trọng lượng riêng của dung dịch vôi, lấy y = 1 (T/m*)

“`

10000 x 5x1

Ta thiết kế 2 bể pha chế vôi sữa trong đó 1 bé làm việc va 1 bé du

phòng

Bể pha vôi sữa được thiết kế xây kiểu hình tròn, đáy được xây dốc về phía tâm

bể, đường kính bể lấy bằng chiều cao công tác của bể d = h

Đáy bể lắp ống xả cặn DI50mm dưới miệng xả có đặt ro sắt để hứng cặn Để giữ cho vôi không bị lắng và có nồng độ đều 5% phải liên tục khuấy trộn bằng

c.Tinh todn lua chon may khudy

Dùng máy khuấy dé pha vôi tôi thành vôi sữa và giữ cho dung dịch

không bị lắng xuống đáy bể Chọn máy khuấy kiểu cánh phẳng có các chỉ

= Chiêu dài tính toán toàn phần của cánh quạt là : 1,0 x 2 = 2,0(m)

— Diện tích bản cánh hữu ích lấy 0,10 m° cho 1 mỶ bể (Quy phạm =

— Chiều rộng mỗi cánh khuấy:

= 0,35(m)

€

5, = 11336

2 2

III.4.2-Tinh toan bé tron dimg

- ONG DAN NUGC NGUON

- ONG DUA NUGC SANG BE PHAN UNG

- ONG XA

- ONG DAN HOA CHAT

- MANG THU NUGC

Thiết kế bể trộn đứng có dạng mặt bằng là hình vuông, phần dưới có cấu tại hình tháp với góc ở đáy a = 30 +40°, chon a = 40°

Bể trộn đứng làm việc theo nguyên lý sau:

Nước đưa vào xử lý được đưa từ dưới lên, với tốc độ dòng nước đưa vào dưới đáy lúc ra khỏi ống là 1+ 1,5 (m/s) Với tốc độ này sẽ tạo nên dòng chảy rối,

làm cho nước trộn đều với dung dịch chất phản ứng Tốc độ ở chỗ thu nước

phía trên là

V=25 (mm/s)

Công suất trạm xử lý là: Q =38 000 (mỶ/nđ) =1583,3(m/h) = 0,4398 (m*/s) Diện tích tiết diện ngang ở phần trên của bể trộn tính với vận tốc nước

Chiều dài mỗi cạnh của bể là:

Đường kính ngoài của ống dẫn nước sẽ là 480 (mm)

Diện tích đáy bể,chỗ nối với ống dẫn sẽ là: f, = 0,480 x 0,480 = 0,23 (m?) Chọn góc hình nón a = 40, thì chiều cao phần hình tháp ( phân dưới bể )

Chiẻ I€U cao phan tren cua be: hân trên của bể: hk, = T= t f 8,796 = 1,60(m)

Chiều cao toàn phần của bể trộn đứng:

h=h, +h, +h,, =1,60+ 3,5 +0,3 = 5,4(m)

SVTH:NGUYEN VAN HOANG-LOP 05N2

Thu nước bằng máng vòng lỗ ngập trong nước Nước chảy trong máng

đến chỗ ống dẫn nước ra khỏi bể theo 2 hướng ngược chiêu nhau, vì vậy lưu

lượng nước tính trong máng sẽ là:

Độ đốc của máng về phía ống tháo nước ra lấy i= 0,02 Tổng diện tích

các lỗ ngập thu nước ở thành máng với tốc độ nước chảy qua lỗ Vị = 1 (m/s) (

e~— d.= 0,107 - 0,05 = 0,057 (m)

Với : Q=0,4398 (mỶ/s) chọn 2 ống dẫn nước sang bể lắng ,lưu lượng

mdi 6ng Q,,,, = 0,4398/2 = 0,22 (m*/s) Đường kính ống dẫn sang bể lắng

D = 600(mm)

4x02 ._4x022 _07o(/s)

cr-=*Š— mx D> 3,14 x 0,60° ;

IH.4.3 -Tính toán thiết kế bể lắng trong đáy phẳng có lớp cặn lơ lửng

III.4.3.1- Nguyên lý cấu tạo và hoạt động

MUONG PHAN PHOI NUGC

- MUONG THU NUGC SAU LANG

() - CON THU CAN

© - ONG XACAN

@ - HE THONG DAY CAP VA XiCH

- HE THONG RONG ROC

BE LANG TRONG DAY PHANG CO LOP CAN LO LUNG

Bộ phận thu cặn được đưa vào trong ngăn lắng cặn (côn thu cặn), đáy bể phẳng Khi nước nguồn đã được trộn đều với hóa chất keo tụ và được phân

phối đều vào các máng Nước trong các máng đi xuống đáy bể nhờ hệ thống ống đứng và ống nhánh Từ đây nước chuyển động từ dưới lên Các hạt cặn và mầm keo tụ va chạm vào nhau thành hạt lớn hơn có tốc độ lắng U ~ U, sau một thời gian các hạt cặn lơ lửng trong nước kết dính với nhau thành đám mây cặn lơ lửng có nồng độ C Nước tiếp tục đi vào lọc qua lớp cặn lơ lửng có nồng độ C, các hạt cặn bé bị giữ lại trong lớp cặn lơ lửng hiệu quả keo tụ tăng

SVTH:NGUYEN VAN HOANG-LOP 05N2

dần, lớp cặn ngày càng dày và đậm đặc thêm, đến một giới hạn nào đó do sức đẩy của dòng nước cặn dư sẽ tràn vào côn thu cặn

Côn thu cặn có cấu tạo bằng vật liệu có thể chống được ăn mòn : composit, các côn thu cặn được nâng lên hay hạ xuống nhờ hệ thống ròng rọc và động

cơ điện, mức độ nâng lên hay hạ xuống nhiều hay ít tùy thuộc vào hàm lượng cặn trong nước nguồn Do côn thu cặn có thể dịch chuyển lên xuống nên ống

Trong đó:+Q : Công suất trạm xử lý Q = 1583,3 (mỶh)

+Kạ; : Hệ số phân chia lưu lượng nước giữa vùng lắng trong và

vùng chưa nén cặn Phụ thuộc vào hàm lượng cặn.Theo

— Diện tích vùng nén cặn xác định theo công thức :

F = 1 (m) 2

— Tổng diện tích một bể là:

F'P =F? + F'® =171473 = 244 (m’),

Kích thước của bể lắng: LxB = 35,0x7,0(m)

1-Tính toán mương phân phối nước chính

~ Thiết kế một bể có 1 mương phân phối nước chính dọc theo chiều dài bể

— Vận tốc nước chảy trong mương : V,, = 0,6 (m/s)

— Diện tích mặt cắt ướt của mương :

._ O„ _ 15833/2

“ "Vy, 3600x0,6 = 0,367 (m?) Thiết kế mương có chiều rộng là : B = 0,60 (m) và chiều cao lớp nước

trong mương là h=0,61 (m) Độ dốc của máng lấy là ¡ = 0,005

2.Tính toán mương phản phối nưóc nhánh

~— Thiết kế một bể có 9 mương phân phối nước xuống đáy bể

— Vận tốc nước chảy trong mương : Vụ; = 0,6 (m/s)

— Lưu lượng nước vào một mương :

3-Tính toán máng thu nước

- Thiết kế mỗi bể có 18 máng thu nước, vận tốc nước chảy trong máng

Thiết kế máng có kích thước bxh = 0,2x0,1 Độ dốc của máng lấy là ¡ = 0,005

4-Tính toán máng thu nước tập trung

- Thiết kế mỗi bể có 1 máng thu nước tập trung để dẫn nước đến bể lọc,

vận tốc nước chảy trong mang V,, = 0,6 (m/s)

— Diện tích mặt cắt ướt của máng tập trung đoạn cuối bể :

1=0,005

5-Tính toán phêu thu cặn

Với diện tích phần thu cặn là z'” =73,0 (m”), ta thiết kế mỗi bể 9 côn

thu cặn

— Diện tích mỗi côn thu cặn là :

Foon = 6 =-7 =8il (im)

— Đường kính côn thu cặn :

SVTH:NGUYEN VĂN HOANG-LOP 05N2

Đặc điểm nổi bật của bể lắng trong đáy phẳng có lớp cặn lơ lửng đó là hệ

thống côn thu cặn có thể dịch chuyển lên xuống tùy theo hàm lượng cặn nước nguồn Sự nâng lên hay hạ xuống của côn thu phải được tính toán một cách

chính xác dựa vào hàm lượng cặn nước nguồn theo các mùa khác nhau

Với ham lugng can : C,,,, = 500,93 (mg/l) ta chon chu ky xa can : T = 24(h),

— Theo thiết kế có 9 côn thu cặn cho mỗi bể nên thể tích một côn thu là :

+W,, : Thể tích cặn trong 1 con thu can W,,= 7,4 (m?)

+t: Thdi gian xa hét can trong cén t = 10’ = 600”

7-Tính toán các đường ống phán phối

- Hệ thống phân phối nước vào bể bằng các ống đứng và ống nhánh Trong

mội bể lắng có 9 côn thu cặn nên có 6 mương phân phối nước xuống đáy bể

SVTH:NGUYEN VAN HOANG-LOP 05N2

Bố trí mỗi mương có hai đường ống đứng phân phối nước Lưu lượng nước vào

Do đó đường kính của ống đứng phân phối là :

phun với tốc độ nước qua vòi là v=0,6 (m/s)

Lưu lượng nước vào mỗi ống nhánh :

Qonenhanh = onetng -„ a“ 3 = 0,00407 (m’/s)

Do đó đường kính của ống nhánh là :

4X Ooneennanh — |4<0,00407

Dorernann = —= = [Oe = 0,093(m) “ XV Zzx0,6

Chọn đường kính ống nhánh là: D,,„„„„, = 100 (mm)

8-Tính toán hệ thống nâng côn thu cặn

Côn thu cặn làm bằng vật liệu composit để giảm tải trọng và quan trọng hơn là

có thể chịu sự ăn mòn của hóa chất

— Khối lượng cặn khi đầy một côn thu :

mẹ =7cJfCT) Trong đó: y khối lượng riêng của cặn y¿ = 1,03 (T/m?)

Trong đó: M „„_ Khối lượng của một côn thu Chọn sơ bộ là 1,5 tấn

=M=M„„+ mẹ = l,5 + 7,622 =9,122 (tấn)

— Trong quá trình nâng lên hay hạ xuống thì toàn bộ côn và cặn chịu sự tác

dụng của lực đẩy Acsimet do đó lực đẩy được tính theo công thức

FA= zv (CD

Trong đó:

+ø :Trọng lượng riêng của nước ø = l tấn/mỶ

+V : Tổng thể tích chiếm chỗ của côn và cặn

V= Behn k, - px 2sxax3? ==1/3.1.8,535=2,845 (m)) con

9-Tính toán chiêu cao xây dựng bể

Chiều cao bể được xác định như sau:

Hyp =h;¡ + h; + h; + h, + h;(m) Theo cuốn

” của TS Trịnh Xuân Lai

Tính toán thiết kế các công trình trong hệ thống cấp nước sạch

+h;:Chiểu cao lớp cặn lơn lửng tính từ mép dưới của lớp cặn lơ

lửng đến mép trên côn thu cặn h; = 2,5 (m) = 2500 (mm) +h,:Chiéu cao lớp nước trong Lấy h, = 1,5 (m) = 1500 (mm)

+h,:Chiéu cao bảo vệ Lấy h; = 0,5 (m)

=> Hy,=h, +h, + h; + h, + h; = 0,1 + 0,4 + 2,5 + 1,5 + 0,5 = 5,0 (m)

III4.4-Bể lọc nhanh

IH.4.4.1- Sơ đô tính toán

Lọc nước là quá trình giữ lại những cặn bẩn có kích thước khá nhỏ còn

lại sau quá trình lắng bằng lớp vật liệu lọc ở đây ta tính toán với bể lọc một

lớp vật liệu lọc, vật liệu lọc là cát thạch anh :

— Chiêu dày lớp vật liệu lọc là 1,5 (m)(Tra Bảng 6.11 TCXDVN 33 :2006)

— Tốc độ lọc khi làm việc bình thường là V,,= 7,0 (m/h)

— Tốc độ lọc khi làm việc tăng cường : V,.= 9,0(m/h)

— Phuong pháp rửa lọc là nước và gió kết hợp

~ Thời gian rửa bể lọc là t, = 6 phút = 0,1 gid

~ Thời gian ngừng để rửa bể lọc là t; = 0,35 giờ

— Cường độ nước rửa bể lọc là W = 14 (1/s.m?)

Sử dụng bể lọc nhanh trọng lực

SVTH:NGUYEN VAN HOANG-LOP 05N2

- ỐNG DẪN NƯỚC THÔ ĐẾN

- MƯƠNG PHÂN PHỐI

- ỐNG THU NƯỚC SAU LỌC

- ONG XA NUGC RUA LOC

- MUONG THU NUGC THAI

- MÁNG PHÂN PHỐI NƯỚC THÔ VÀ

- ONG CAP GIO

BE LỌC NHANH HỞ - PHAN PHO! NUOC VA GIO RUA LOC BANG CHUP LOC

111.4.4.2-Tinh toan kích thước bể lọc

— Tổng diện tích các bể lọc trong trạm xử lý được tính theo công thức:

—n ews ~axt, xỨ, (m)

Trong đó:+Q_ : Công suất tram xit ly Q = 38 000 (m?/ngd)

+T : Thời gian làm việc của trạm trong I ngày đêm T = 24h

+V,, : Tốc độ lọc tính toán ở chế độ làm việc bình thường

Theo TCVN 33-2006 , V,, = 7,0 (m/h) +W : Cường độ nước rửa lọc W = 14 (1/s.m?) (Tra bang 6.13

— Số bể lọc cần thiết được xác định theo công thức :

SVTH:NGUYEN VĂN HOANG-LOP 05N2

N= 2F = 2240 =7,74 (bé) Chon N = 8 (bé) B6 tri các bể theo 2 hàng song song mỗi hàng 4 (bể)

— Kiểm tra tốc độ lọc tăng cường với điều kiện đóng 1 bể để rửa:

Chon kich thuéc 1 bé loc 1a: L x B= 6,0 x 5,0 (m)

IIL4.4.3-Tính toán máng và mương thu nước rửa lọc

— Lưu lượng nước rửa bể lọc :

q, = W x F,, (l/s) Trong đó:+W_ : Cường độ nước rửa lọc W = 14 (1/S.m”)

+ F,, : Diện tích 1 bể loc, F,,=30(m’)

q, = 14 x 30= 420 (1/s)

Do bể có chiều dài 6,0 (m) , chọn mỗi bể bố trí 3 máng thu nước rửa doc

theo chiều rộng của bể, máng có mặt cắt ngang hình ngũ giác với đáy hình tam giác

SVTH:NGUYEN VAN HOANG-LOP 05N2

Thiết kế khoảng cách giữa 2 tim máng là d=6/3=2,0 (m) (Do quy phạm

không được lớn hơn 2,2 m)

Đáy máng có độ dốc ¡ = 1% về phía máng tập trung

— Lưu lượng I máng khi thu nước rửa lọc:

n= % = =140(//s) = 0,140(m' /s)

— Chiêu rộng máng thu được xác định như sau:

4?

Bụ =Kxs—— cÔ X0 s7:a} 6)

Trong đó:+ K: Hệ số lấy K = 2,1 đối với máng có 5 cạnh

+a :TỈ số giữa chiều cao của phần chữ nhật với nửa chiều rộng

máng Lấy a = I,3 (Theo Quy phạm a = 1 + I,5)

> B, =21xs — 0.140" 0,50 (m)

(1,57 +13)

ae he

Voi :a= “cu > Ney = axBy _ 0,50%13 _ 0,325 (m)

By - 2 2

2

Vậy chiều cao phần máng hình chữ nhật là :h=0,325 (m) Lấy chiều cao

phần đáy tam giác là : h „ = 0,25( m), chiều dầy thành mang 6 = 0,1(m)

— Chiêu cao toàn phần của máng:

Trong đó:+ L : Chiều dày lớp vật liệu loc L = 1,5 (m)

+e : Độ giản nở tương đối của lớp VLL theo quy phạm e = 30 %

Theo quy phạm, khoảng cách giữa đáy dưới cùng của máng dẫn nước rửa

phải nằm cao hơn lớp vật liệu lọc tối thiểu 0,07 (m) Lấy bằng 0,1( m)

Chiều cao toàn phần của máng thu nước rửa H,„ = 0,675 (m), vì máng dốc về

phía máng tập trung ¡ = 1%, máng dài 5,0 (m) nên chiều cao máng phía máng

tập trung sẽ là: 0,675 + 0,01X5,0= 0,725 (m) = AH,„ = 0,699 + 0,1 = 0,825 (m)

Mép trên của máng thu nước phải tuyệt đối phẳng

— Nước rửa lọc qua các máng thu về mương tập trung nằm ở đầu bể

Khoảng cách từ đáy máng thu tới đáy mương tập trung được xác định theo công thức:

qu

gxA

H,, =1,75x3 2 +0,2(m)

Trong đó:+)qu :Lưu lượng chảy vào mương tập trung qụ = 0,420 (mỶ/5)

+)g_ :Gia tốc trọng trường g = 9,81 (m/§?)

+)A_ :Chiểu rộng mương tập trung lấy theo cấu tạo A = 0,75

(m).Theo quy phạm không được nhỏ hơn 0,6 (m)

=H, =175x:— °'“—— +02 =0/76(m) 981x0,75

IH.4.4.4-Tính toán hệ thống phân phối bằng chụp lọc

Bể lọc được thiết kế sử dụng chụp lọc dài đuôi có khe hở, hệ thống này

được tính để áp dụng biện pháp rửa bể lọc bằng gió và nước kết hợp

Quy trình rửa bể theo 20TCN 33-2006 :

- Bơm không khí với cường độ 20 (I/s.m?) trong thời gian 2 phút

-Bơm nước kết hợp không khí với cường độ khí 20 (1/s.m”) và cường độ nước 3 (l/s.m”) sao cho cát không bị trôi vào máng thu nước rửa trong thời gian 5 phút

- Cuối cùng ngừng bơm không khí và tiếp tục rửa nước thuần túy với cường

độ 8 (1/s.m”) trong thời gian 5 phút

SVTH:NGUYEN VAN HOANG-LOP 05N2

-Số lượng chụp lọc được phân bố đều trên diện tích sàn đỡ bằng bê tông cốt thép dày 100 (mm), sàn đỡ đặt cách đáy bể 0,7 (m) (để công nhân có thể vào

để kiêm tra )

Chọn loại chụp lọc có khe hở bằng( 0,8+1)% diện tích công tác của bể (theo 20TCXDVN 33-2006 ) và lấy số lượng chụp lọc bằng: N= 50 (cái/m”) (Theo TCXDVN 33-2006)

— Khoảng cách giữa các tâm chụp lọc là 140 (mm)

— Mỗi chụp lọc có 20 khe hở, mỗi khe hở có kích thước 20 x 0,4 (mm)

— Diện tích khe hở mỗi chụp lọc :

fo, = 20x0,4x20 = 160 (mm?) = 0,00016 (m2)

— Téng dién tich khe hd cia chup loc: Xf, = 1500 x 0,00016 = 0,24 (m?)

— Theo TCVN 33-2006 quy định tổng diện tích khe hở của chụp lọc phải

lấy từ 0,8 + 1% diện tích công tác của bể, ta có tỈ số kiểm tra sau:

>/,<100 _ 0,24x100

F, bl 30 =0,8%

Nhu vay dam bao dién tich khe ho

— Vận tốc của hỗn hợp không khí và nước rửa qua khe hở

W, F

V,, =~“ (m/s)

1200x f.,,, Cường độ: Wan = W,, + Wx (m°/s.m?)

Trong đó:+)W, : Cường độ nước rửa lọc W„= 14 (1/s.m”)

+)W, : Cường độ khí rửa lọc W„ =3 (I/sm”)

Wjp= 14+ 3 = 17 (1/s m”) = 0,017 (m*/s.m’)

SVTH:NGUYEN VĂN HOANG-LOP 05N2