Thiết kế hệ thống xử lý nước cấp cho khu dân cư thủ thiêm villa với công suất 800 m3/ngđ

Trang 1

Nước là một nhu cầu thiết yếu cho mọi sinh vật.Không có nước,cuộc sống trên trái đất không

thể tồn tại được.Hàng ngày cơ thể người cần 3 đến 10 lít nước cho các hoạt động bìnhthường.Lượng nước này thông qua con đường thức ăn, nước uống đi vào cơ thể thực hiện các quá trình trao đổi chất, trao đổi năng lượng, sau đó theo đường bài tiết mà thải ra ngoài Ngày nay vơí sự phát triển công nghiệp, đô thị và sự bùng nổ dân số làm cho nguồn nước tự nhiên bị cạn kiệt và ô nhiễm dần Cũng không nằm ngoài tình hình chung của thế giới, thị trấn Tân Phú thuộc huyện Tân Phú tỉnh Đồng Nai cần xâydựng trạm cấp nước tập trung nhằm nâng cao chất lượng cuộc sống cho người dân, xây dựng và tạo lập một đô thị có cuộc sống chất lượng cao, bảo vệ môi trường thiên nhiên, có các cơ sở hạ tầng kỹ thuật đạt tiêu chuẩn nhằm góp phần thúc đẩy tiến trình

3/ ĐỐI TƯỢNG NGHIÊN CỨU

Khu Dân Cư Thủ Thiêm Villa

Với ưu thế về vị trí đắc địa: nằm trong khu quy hoạch tổng thể lớn của phường Thạnh Mỹ Lợi - trung tâm hành chánh quận 2- và giáp sông Sài Gòn và nhiều tiện ích công cộng phục

vụ cư dân của dự án như trường tiểu học Quốc tế, siêu thị, nhà hàng, sân tập golf mini Dự ánThu Thiem Villa hứa hẹn một cuộc sống yên lành, thuận lợi cho cư dân Là nơi khẳng định đẳng cấp sống của tất cả cư dân sống trong dự án

Trang 2

Độ ẩm tương đối : 80,82%

Nắng : Số giờ nắng trung bình 6-8h/ngày

Mưa :Lượng mưa trung bình hàng năm là 1.949 mm

Gió :Hướng gió chủ đạo thổi từ đông nam sang tây bắc vào mùa khô, và tây nam sang đông bắc vào mùa mưa

4/ NỘI DUNG NGHIÊN CỨU

Lựa chọn nguồn nước.

Nguồn nước :

gầm phụ thuộc vào thành phần khoáng hóa và cấu trúc địa tầng mà nước thấm qua

Hiện nay tại Khu đô thị Thủ Thiêm người dân vẫn khai thác nước ngầm để sinh hoạt, chất lượng nước qua quan sát là khá tốt Tuy nhiên chất lượng ngày càng thấp do việc khai thác quá mức cùa người dân cũng như việc buông lỏng quản lý của chính quyền địa phương Điềunày nếu không được cải thiện thì hệ thống nước ngầm của khu đô thị sẽ sớm bị suy kiệt và gây sụt lún địa tầng làm hư hại nhiều công trình

Do vậy trong định hướng trong tương lai của thành phố sẽ hạn chế việc khai thác nước gầm, khuyến khích người dân sử dụng nước cấp Vì vậy ngưồn nước ngầm ở đây không phải là nguồn nước khai thác chính trong tương lai

Từ việc phân tích hai nguồn nước chính trên và vì sự phát triển bền vững trong tương lai

do đó ta chọn nguồn nước mặt tại sông Sài Gòn là nguồn nước được tính toán xử lý để cấp nước sạch cho Khu đô thị Thủ Thiêm

5/ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU:

a/ Điều tra thu thập tổng hợp số liệu

Thu thập các số liệu, tài liệu từ các phòng ban đóng trên khu vực tiến hành nghiên cứu thiết kế công trình xử lý nước

b/ Đánh giá tổng hợp

Thống kê, tổng hợp số liệu thu thập và phân tích tính toán Xử lý số liệu và đánh giá dựa

Trang 3

trên các tiêu chuẩn, qui định hiện hành của nhà nước về chất lượng nguồn cấp nước.

c/ Tham khảo tài liệu

- Dưới sự hướng dẫn của giảng viên,

- Tham khảo các giáo trình xử lý nước cấp,

- Tham khảo luận văn, đồ án trong nghành,

- Tìm tài liệu trên internet

TÍNH TOÁN LƯU LƯỢNG TRẠM XỬ LÍ:

Lưu lượng nước cấp cho ăn uống sinh hoạt

max1000

N i

q

Trong đĩ :

qi : Tiêu chuẩn lấy nước ( l/ng.ngđ)

Ni : Số dân tính tốn (người)

Kngày max : Hệ số khơng điều hịa ngày lớn nhất; Kngàymax = 1,2 ÷ 1,4

Theo TCXD 33 – 2006 đối với đơ thị loại I, thiết kế cho giai đoạn 2035 sẽ cĩ 100% dân đơ thị được cấp nước với tiêu chuẩn: qi = 100 l/ng.ngđ; chọn Kngàymax = 1,3

Vậy :

3903.11000

3000100

α - hệ số bể đến mức tiện nghi của cơng trình, chế độ làm việc của cơng trình và các điều

kiện tự nhiên, Theo TCXD 33-2006 cĩ α max= 1,4-1,5 Tuy nhiên, đây là đơ thị loại 1 rất

Trang 4

lớn, có nhiều công trình tạo cảnh Do đó α max= 1,2-1,4 chọn α =1,2

Lưu lượng nước cho các công trình công cộng

Vì các công trình rải rác khắp đô thị nên lượng nước cần cung cấp là :20% Q shmax

,101000

36003

Trang 5

2 Qui trình áp dụng cho nước nguồn có chất lượng loại A ghi trong tiêu chuẩn nguồn

rêu tảo độ màu thấp

3 Qui trình áp dụng khi nước nguồn có chất lượng loại A theo tiêu chuẩn nguồn nước

cấp : độ đục ≤ 20 mg/l tương đương 10 NTU.

4 Công nghệ xử lí nước nguồn đạt tiêu chuẩn loại B hoặc tốt hơn.

5 Qui trình áp dụng khi nước nguồn có chất lượng loại C.

Khái niệm chất lượng nước :

Loại A : nguồn nước có chất lượng tốt chỉ cần xử lí đơn giản trước khi cung cấp.

Loại B : Nguồn nước có chất lượng bình thường có thể khai thác xử lí để cấp cho ăn uống

sinh hoạt

Loại C : Nguồn nước có chất lượng xấu nếu sử dụng vào mục đích cấp nước thì cần phải

được xử lí bằng các công nghệ đặc biệt, phải được giám sát nghiêm ngặt và thườngxuyên về chất lượng

SƠ ĐỒ DÂY CHUYỀN CÔNG NGHỆ

Trang 6

LÝ DO LỰA CHỌN CÔNG NGHỆ

1) Công suất trạm xử lý là 800 m3/ngày Đây là trạm xử lý có công suất nhỏ

2) Các thông số của chất lượng nước thô đều nằm trong giới hạn :

Tiêu chuẩn vệ sinh ăn uống

Tiêu chuẩn nước mặt loại B

STT Chỉ tiêu Đơn vị Tiêu chuẩn Khảo

sát

Tiêu chuẩn nước mặt

Bể trung gian

Khử trùng

Trang 7

3) Nguồn nước thô có hàm lượng cặn từ 103,5mg/l nhỏ hơn 2500mg/l, công suất trạm

800 m3/ngày nên công nghệ xử lý không cần bể lắng sơ bộ, không cần dùng chất trợkeo tụ

III THUYẾT MINH CÔNG NGHỆ - HIỆU QUẢ XỬ LÍ

a Hiệu quả xử lý :

Mục đích chính của công nghệ xử lý trên là loại bỏ cặn, màu và đảm bảo khử trùng, loạibỏ hết vi sinh đảm bảo nước đầu ra đạt tiêu chuẩn ăn uống

Hiệu quả xử lý SS :

Hiệu quả xử lý độ đục :

Hiệu quả xử lý vi sinh :

b Thuyết minh công nghệ :

1 Công trình thu, song chắn và lưới chắn

Nước nguồn qua họng thu (họng thu có bố trí 1 song chắn rác để loại trừ các vậtthể có kích thước lớn, các vật trôi lơ lửng trong dòng nước), theo ống dẫn vào ngăn lắngcát Sau khi lắng cát, nước qua 1 lưới chắn rác đặt cuối ngăn lắng cát rồi vào buồng thuvà bơm đến bể trộn

Mục đích của ngăn lắng cát và lưới chắn rác là giữ lại các hạt cát, loại bỏ mộ phần

(%)5,97100200

5

200− × =

=η

(%)3,9610054

2

=η

(%)1001001700

0

1700 - × =

=η

Trang 8

chất rắn lơ lửng nhằm bảo vệ và nâng cao hiệu quả làm sạch của các công trình phía sau.

2 Bể trộn cơ khí

Nước và phèn sau khi đã pha chế đến nồng độ yêu cầu (5%) được dẫn vào bể trộn

cơ khí Xáo trộn gây ra do cánh khuấy quay với tốc độ cao nhằm đảm bảo điều kiện phènphân tán nhanh và đều vào toàn bộ khối lượng nước

3 Bể tạo bông cơ khí

Nước sau khi được trộn đều phèn được dẫn vào bể tạo bông Sử dụng cánh khuấyđể khuấy chậm nhằm tạo điều kiện cho các bông đã keo tụ dính kết với nhau tạo thànhcác bông cặn lớn Bể được chia làm 3 ngăn nhằm ngăn vùng nước chết, khuấy trộn giảmdần về phía cuối bể Tốc độ khuấy trộn đủ lớn để tạo bông nhưng không quá lớn làm phávỡ bông cặn

4 Bể lắng ly tâm

Nước sau khi tạo thành các bông cặn lớn trong bể tạo bông sẽ được dẫn vào bểlắng ly tâm để loại bỏ các bông cặn này

5 Bể trung gian

Nước được thu vào máng vòng của 2 bể phản ứng xoáy hình trụ, rồi được dẫn vàobể trung gian

6 Bể lọc áp lực

Nước từ bể trung gian được bơm vào 2 bể lọc áp lực Bể lọc có nhiệm vụ giữ lạicác hạt cặn lơ lửng, bông cặn có kích thước lớn hơn lỗ rỗng, hay các hạt keo có kíchthước bé hơn lỗ rỗng nhưng có khả năng dính kết và hấp thụ lên trên bề mặt hạt vật liệulọc

7 Bể chứa nước sạch

Nước sau lọc được dẫn vào bể chứa nước sạch, trữ trong bể để cấp cho người tiêuthụ Trên đường ống dẫn đến bể, nước được tiếp xúc với clorine để diệt hoàn toàn vi sinhvật trong nước đồng thời đảm bảo lượng clo dư hoạt tính lớn hơn 0,3 mg/l và nhỏ hơn 0,5mg/l nhằm khử trùng tốt trên mạng lưới đường ống phân phối nước, đảm bảo an toàn vềmặt vi sinh cho người sử dụng

8 Trạm bơm cấp II

Nước từ bể chứa nước sạch được bơm đến nơi cần cung cấp

Trang 9

Chương III : TÍNH TOÁN HÓA CHẤT & CÁC CÔNG TRÌNH ĐƠN VỊ

I.TÍNH TOÁN LƯỢNG HÓA CHẤT CẦN DÙNG

1 Phèn nhôm

a Liều lượng phèn nhôm cần sử dụng

Xử lý nước đục

Xử lý nước có màu

Lượng phèn tính theo độ màu :

Vậy lượng phèn cần dùng để xử lý nước nhằm giảm cả độ đục và độ màu của nước Lượng phèn thô 35% tính theo sản phẩm không ngậm nước cần dùng trong một ngày :

Lượng phèn lớn nhất cần sử dụng là a = 91,4 kg/ngày, nồng độ P = 40mg/l

Lượng phèn dự trữ trong một tháng :

)/(3475.4

)/(

40 mg l

P =

)/(4,91100035

10040

800100035

P Q

(7,2)/

(274230

4,91

a

Trang 10

b.Thiết bị hòa tan, tiêu thụ và định lượng phèn

Nhiệm vụ:

Trước khi cho vào bể trộn đứng, phèn phải được hòa thành dung dịch trong bể hòatan và bể tiêu thụ nhằm điều chỉnh đến nồng độ thích hợp (5%), rồi được dẫn vào bể trộnđứng hòa trộn đều với nước cần xử lý

Tính toán :

1 Bể hòa tan phèn

Kích thước bể hòa tan :

Dung tích bể hòa tan :

)

b

P n Q

3

1(mW

Trong đó:

1 Q : Lưu lượng nước xử lý (m3/giờ), Q = 800 m3/ngày = 33m3/giờ

2 P : Liều lượng phèn cần thiết lớn nhất (g/m3), P = 40 mg/L

3 n : Thời gian giữa hai lần hòa trộn (giờ)

Chọn theo công suất trạm Q < 1.200 m3/ngày, trạm làm việc 3 ca n = 24 giờ

3 b1 : Nồng độ dung dịch phèn trong thùng hòa tan (%) (qui phạm 10 – 17%) Chọn

b1 = 10% tính theo sản phẩm không ngậm nước

4 γ : Khối lượng riêng của dung dịch phèn (T/m3), γ =1T/m3

Số bể hòa tan phèn : N = 1

Bể được thiết kế hình tròn, đường kính bể bằng chiều cao công tác của bể D = H

Tổng chiều cao bể : Hb = 0,7 + 0,3 = 1(m) (chiều cao dự trữ 0,3m)

Thể tích xây dựng của bể :

)(38,014

7,04

3 2

2

m H

×

=π π

1V

)(320)(32,011010

4024

(32,04

3 3

2

m H

D m

D H

Trang 11

Khuấy trộn bằng máy trộn cánh quạt :

Chọn số vòng quay cánh quạt là 40 vòng/phút (qui phạm 30 – 40 vòng/phút)

Chọn chiều dài cánh quạt bằng 0,45 đường kính bể (qui phạm : 0,4 – 0,45)

Chiều dài cánh quạt :

)(315,07,045,045

hq : chiều cao cánh quạt, hq = bq = 0,04m

n : số vòng quay của cánh quạt trong 1 giờ, n = 40 v/phút = (40/60) v/s

d : đường kính của vòng tròn do đầu cánh quạt tạo ra khi quay

d = Lq = 0,63m

z : số cánh quạt trên trục máy khuấy, z = 4

η : hệ số hữu ích của cơ cấu truyền động, η =0,8

)(7,4463,060

4004,08,0

9975,

Chọn động cơ có công suất 5W

Các thông số thiết kế bể hòa tan : (chiều cao dự trữ 0,3m).

STT Thông số Đơn vị Kích thước

)(05,035,015,015

,

f q = × p = × =

)(039,063,0

05,

02

12

L

f b

q q

q = × = × =

Trang 12

2 Chiều cao m 1

2 Bể tiêu thụ phèn

Kích thước bể tiêu thụ phèn :

Dung tích bể tiêu thụ :

Trong đó:

1 W1 : Dung tích bể hòa trộn W1 = 0,32m3

2 b1 : Nồng độ dung dịch trong bể hòa trộn b1 = 10%

3 b2 : Nồng độ dung dịch trong bể tiêu thụ b2 = 5% (qui phạm 4 – 10%)

Thiết kế 2 bể tiêu thụ phèn, một làm việc và 1 dự trữ

Tổng chiều cao bể : Hb = 0,9 + 0,3 = 1,2 (m) (chiều cao dự trữ 0,3m)

)(76,02,14

9,04

3 2

2

m H

×

=π π

2V

Chọn số vòng quay cánh quạt là 40 vòng/phút (qui phạm ≥ 40 vòng/phút)

)(405,09,045,045

1032,0)

2

1 1 3

b

b W m

)(9,047,0)

(7,04

3 3

2

m H

D m

D H

Trang 13

Chiều rộng mỗi cánh quạt :

Công suất động cơ để quay cánh quạt :

7 hq : chiều cao cánh quạt, hq = bq = 0,06m

8 n : số vòng quay của cánh quạt trong 1 giờ, n = 40 v/phút = (40/60) v/s

9 d : đường kính của vòng tròn do đầu cánh quạt tạo ra khi quay

d = Lq = 0,81m

10 z : số cánh quạt trên trục máy khuấy, z = 4

11 η : hệ số hữu ích của cơ cấu truyền động, η =0,8

Dung dịch phèn 5% ở bể tiêu thụ được định lượng đều với lưu lượng không đổi bằng bơmđịnh lượng để đưa vào bể trộn

Các thông số thiết kế bể tiêu thụ: (chiều cao dự trữ 0,3m).

3 Chọn bơm định lượng

Lưu lượng dung dịch phèn 5% cần thiết đưa vào nước trong 1 giờ :

)(105,07,015,015

,

f q = × p = × =

)(06,081,0

105,

02

12

L

f b

q

)(19481,060

4006,08,0

9975,05

,0)

3 4

n h W

Trang 14

Cột áp bơm : H = 4m.

Công suất bơm :

1 qb : lưu lượng bơm, qb = 8,25.10-6 m3/s

2 ρ : khối lượng riêng của dung dịch, ρ =997kg/m3.

3 g : gia tốc trọng trường, g = 9,81 m/s2

4 H : cột áp bơm, H = 4m

5 η : hiệu suất chung của bơm η = 0,72 – 0,93 Chọn η= 0,8

Chọn máy bơm định lượng kiểu màng, loại chịu được axit có lưu lượng thay đổi từ 10 –30l/h, công suất bơm 0,4W

Trong trạm bố trí 2 máy, một làm việc 1 dự phòng

Canxi hypôclorit Ca(OCl)2 (khử trùng nước)

a Liều lượng Ca(OCl)2 cần sử dụng

Trạm xử lý có công suất nhỏ Q = 800 m3 /ngày < 1500 m3/ngày nên có thể sử dụngcanxi hypôclorit Ca(OCl)2 để khử trùng nước Ca(OCl)2 là sản phẩm của quá trình làmbão hòa dung dịch vôi sữa bằng hơi clo Hàm lượng clo hoạt tính chiếm 30 – 45%, là chấtkhông hút ẩm, có thể bỏa quản lâu trong kho tối, khô ráo mà không bị giảm độ hoạt tínhcủa clo

Đối vơi nước mặt, liều lượng clo hoạt tính a = 2 – 3 g/m3 Chọn a = 3 g/m 3

b Thùng tiêu thụ Ca(OCl)2 : Nhiệm vụ :

Ca(OCl)2 được bảo quản ở dạng bột nên trước khi đưa vào sử dụng phải pha chế

( ) 8,25.10 ( / )7

,29100

51000

45

331000

3

6 m s h

l b

P Q

,01000

481,999710

.25,

Trang 15

Cho Ca(OCl)2 vào thùng hòa trộn, hòa tan với nước đến nồng độ 0,5 – 1 % đạt nồng độyêu cầu Sau đó để lắng cặn bẩn và tạp chất Dùng bơm định lượng bơm lượng Ca(OCl)2cần thiết vào nước.

Tính toán :

Lượng Ca(OCl)2 cần dùng trong một ngày :

1 a : liều lượng clo hoạt tính, a = 3 g/m3

2 c : hàm lượng Clo hoạt tính trong Ca(OCl)2 , c = 30 – 45%

Chọn c = 35% = 0.35 (có tính đến tổn thất trong bảo quản)

1 Bể hòa tan Ca(OCl)2

Kích thước bể hòa tan Ca(OCl)2 :

Dung tích của bể hòa tan :

Q : lưu lượng nước cần xử lý, Q = 800 m3/ngày

a : liều lượng clo hoạt tính Đối với nước mặt, a = 2 – 3 g/m3 Chọn a = 3 g/m3

t : Thời gian sử dụng cho 1 lần pha, t = 10 ngày

c : hàm lượng Clo hoạt tính trong Ca(OCl)2 , c = 30 – 45%

Chọn c = 35% =0.35 (có tính đến tổn thất trong bảo quản)

b1 : nồng độ dung dịch pha trong thùng hòa trộn ; b = 10%

)(76,02,14

9,04

3 2

2

m H

×

=π π

1V

6,851000

35

1003

8001000

100

c P Q

)(68,03510100

103

800100

3 1

c b

t a Q

W = ×× ×× = ×× ×× =

)(9,0468,0)

(68,04

3 3

2

m H

D m

D H

ngay )

Trang 16

)(405,09,045,045

L q = × q = × =

Diện tích mỗi cánh quạt thiết kế 0,15 m2 cánh quạt/1m3 vôi sữa trong bể (qui phạm 0,1 –0,2m2) :

z d n h W

d = Lq = 0,81m

Chọn động cơ có công suất 19W

Các thông số thiết kế bể hòa tan Ca(OCl)2 : (chiều cao dự trữ 0,3m).

)(102,068,015,015

,

f q = × p = × =

)(06,081,0

102,

02

12

L

f b

q

)(19481,060

4006

,08,0

9975,

Trang 17

4 Thể tích m3 0,76

2 Bể tiêu thụ Ca(OCl)2 :

Kích thước bể tiêu thụ Ca(OCl)2 :

Dung tích bể tiêu thụ :

Trong đó:

3 W1 : Dung tích bể hòa trộn W1 = 0,68 m3

4 b1 : Nồng độ dung dịch trong bể hòa trộn b1 = 10%

5 b2 : Nồng độ dung dịch trong bể tiêu thụ b2 = 1% (qui phạm 1 – 2%)

Thiết kế 2 bể tiêu thụ, một làm việc và 1 dự trữ

Chiều dài toàn phần của cánh quạt :

Diện tích mỗi cánh quạt thiết kế 0,15 m2 cánh quạt/1m3 vôi sữa trong bể (qui phạm 0,1 –0,2m2) :

)(8,61

1068,0)

2

1 1 3

b

b W m

)(9,248,6)

(8,64

3 3

2

m H

D m

D H

21,12,34

9,

24

2 2

,

l q = × = × =

)(61,2305,12

L q = × q = × =

)(02,18,615,015

,

f q = × p = × =

m3 )

Trang 18

z d n h W

d = Lq = 1,71m

Chọn động cơ có công suất 7kW

Dung dịch Ca(OCl)2 1% ở bể tiêu thụ được định lượng đều với lưu lượng không đổi bằngbơm định lượng để đưa vào khử trùng nước

Các thông số thiết kế bể tiêu thụ Ca(OCl)2 : (chiều cao dự trữ 0,3m).

Lưu lượng dung dịch Ca(OCl)2 1% cần thiết đưa vào nước trong 1 giờ :

)(2,061,22

12

L

f b

q

q = × = × =

)(7461,260

402

,08,0

9975,

Trang 19

Cột áp bơm : H = 4m.

Công suất bơm :

Trong đó :

- qb : lưu lượng bơm, qb =7,86 10-6 m3/s

- ρ : khối lượng riêng của dung dịch, ρ =997kg/m3.

- g : gia tốc trọng trường, g = 9,81 m/s2

- H : cột áp bơm, H = 4 m.

- η : hiệu suất chung của bơm η = 0,72 – 0,93 Chọn η= 0,8

Chọn máy bơm định lượng kiểu màng, có lưu lượng thay đổi từ 15 – 30l/h, công suất bơm0,4W Trong trạm bố trí 2 máy, một làm việc 1 dự phòng

Vôi

a Lượng vôi cần sử dụng

Kiềm hóa nước :

Liều lượng vôi dùng để kiềm hóa :

c

K e

P e

1 e2 : Trọng lượng đương lượng của vôi CaO, e2 = 28

2 P : liều lượng phèn sử dụng (mg/l)

P= 40 mg/l

2 e1 : trọng lượng đương lượng của phèn nhôm, e1 = 57

3 K0 : độ kiềm của nhỏ nhất của nước nguồn, K = 4mgđl/l

4 1 : độ kiềm dự phòng của nước (mgđl/l)

5 c : tỉ lệ chất kiềm hóa nguyên chất có trong sản phẩm sử dụng, c = 75%

( )l h c

b

a Q

100

35100

11000

,01000

481,9

⇒ 7,86 10-6

Trang 20

D âm (< 0) nghĩa là độ kiềm tự nhiên của nước đủ đảm bảo cho quá trình thủy

phân phèn nên không cần phải kiềm hóa nước.

Xử lý ổn định nước :

Liều lượng phèn sử dụng (mg/l)

Độ kiềm của nước nguồn sau khi pha phèn :

(mgđl/l)

2 e1 : trọng lượng đương lượng của phèn nhôm, e1 = 57

3 K0 : độ kiềm của nhỏ nhất của nước nguồn, K0 = 4mgđl/l

Hàm lượng CO2 tự do có trong nước nguồn sau khi pha phèn :

(mgđl/l)

*Tra bảng theo hình 6.1 (TCXDVN 33-2006) ta được:

-Hàm số nhiệt độ của nước : t = 250C → f1(t) = 2

-Hàm số lượng ion Ca2+ trong nước : [Ca] = 50 mg/l → f2(Ca2+) = 1,7

-Hàm số độ kiềm của nước: k = 3,4 mgđl/l → f3(k) = 1,55

-Hàm số tổng hàm lượng muối của nước : P =150 mg/l → f4(P) = 8,75

pHS = f1(t) – f2(Ca2+) – f3(k) + f4(P) = 2 - 1,7 - 1,55 + 8,75 = 7,5

-Chỉ số bão hịa của nước:

I = pH0 - pHS = 6,5 - 7,5 = -1

I < 0 chứng tỏ nguồn nước cĩ tính xâm thực

a/ Liều lượng vơi cần dùng để sử lí ổn định nước (ngăn ngừa quá trình xâm thực):

)/(8675

1001457

40

4041

0 − = − =

=

e

P K K

8,3557

40.445

441

=

e

P C

C k

Trang 21

+β: hệ số phụ thuộc vào pH0 và chỉ số bão hịa I của nguồn nước

+k: độ kiềm của nước nguồn sau khi pha phèn (mgđl/l)

+C: hàm lượng CO2 tự do cĩ trong nước nguồn sau khi pha phèn (mg/l)

+e2: trọng lượng đương lượng của vơi CaO, e2 = 28

+c: tỉ lệ chất kiềm hĩa nguyên chất cĩ trong sản phẩm sử dụng, c = 75%

→ D = 29,6 mg/l

Vậy lượng vơi lớn nhất cần sử dụng : D = 30 mg/l

*Lượng vơi cần sử dụng trong 1 ngày:

a = Q D = 800 =24 (kg/ngày)

b Thiết bị vôi tôi, pha chế sữa vôi và dung dịch vôi bão hòa

Lượng vôi cần dùng dưới 50 kg trong 1 ngày (tính theo CaO) nên chọn sơ đồ sửdụng dung dịch vôi gồm có kho dự trữ ướt, bể pha vôi, thiết bị định lượng vôi

-Trước tiên vơi sống phải được đem tơi trong bể tơi vơi thơng thường thành vơi sữa đặc Sau đĩ vơi sữa đặc được vận chuyển sang bể pha vơi Tại đây vơi được pha lỗng đến nồng độ thích hợp (< 5%)

1 Bể tôi vôi (kho dự trữ ướt)

Bể tôi vôi có dung tích đủ cho 30 – 45ngày tiêu thụ của nhà máy và đảm bảo lượng nước

3 – 3,5m3/tấn vôi cục

Chọn thời gian 45 ngày

Lượng vôi cần tôi trong 1 lần :

G = a t = 24 45 = 1080 kg =1,08 (T)

Lượng nước cần để tôi 1 tấn vôi cục là 3,5m3

)/(6275

281003,35,0

c

e K

⇒ β

Trang 22

Dung tích bể tôi vôi :

V = 3,5 1,08 = 3,78 m3

Chia bể làm 2 ngăn để tiện việc thau rửa

Kích thước 1 bể là : dài : rộng : cao = 2m : 1,5m : 1m

Chọn chiều cao bảo vệ : hbv = 0,3m (chọn trong khoảng 0,3 – 0,5m)

Tổng chiều cao bể : H = 1 + 0,3 = 1,3 (m)

Thể tích 1 ngăn :

V1 = 2 1,5 1,3 = 3,9 m3

Dung tích thực của bể tôi vôi :

)(m7,83,92

Vôi đã tôi được xúc sang bể pha vôi bằng gàu ngoạm

2 Bể pha vôi

Kích thước bể pha vôi :

Dung tích bể pha vôi :

b

D n Q m

2W

Trong đó :

1 Q : lưu lượng nước tính toán, Q = 800 m3/ngày

2 N : số giờ giữa 2 lần pha vôi, n = 1 ngày

3 D : liều lượng vôi cho vào nước, D = 30mg/l

4 b2 : nồng độ vôi sữa, b2 = 5%

5 γ : khối lượng riêng của vôi sữa, γ =1(T/m3)

Bể pha vôi sữa có tiết diện hình tròn đường kính D = 1,2m, gồm 2 phần : phần trên hìnhtrụ, bên dưới hình chóp có góc tâm 600, bề rộng đáy a = 0,2m

Đáy bể đặt ống xả cặn D = 150mm

Chiều cao phần hình trụ :

Chiều cao phần hình chóp :

( ) ( ) 0,85( )

2602

2,02,1260

a D

301800)

48,0

4

2 2

Trang 23

Chiều cao dự trữ : Hdt = 0,3m (qui phạm 0,3 – 0,4m ).

Tổng chiều cao bể pha vôi sữa : H = Ht + Hdt + Hch = 0,48 + 0,3+ 0,85 = 1,7 (m)

Các thông số thiết kế bể pha vôi : (chiều cao bảo vệ là 0,3m)

Khuấy trộn bằng máy khuấy :

Để giữ cho sữa vôi không bị lắng và có nồng độ đều 5% phải liên tục khuấy trộn bằngmáy khuấy

Chọn máy khuấy kiểu tuabin chong chóng lắp 3 cánh quạt

Số vòng quay và công suất động cơ chọn theo bảng :

4 n : số vòng quay của trục (vòng/phút)

5 N : công suất động cơ (kW)

Tra bảng trên, D = 1,2m nên chọn máy khuấy có các thông số như sau :

1 Đường kính cánh quạt : d = 300 mm

2 Bước trục vít : a = 420 mm

3 Số vòng quay của trục : n = 400 vòng/phút

)(2,13

85,03,042,04

2,1.3

4

dt t

Trang 24

4 Công suất : N = 0,75kW.

Lưu lượng dung dịch vôi sữa 5% cần thiết đưa vào nước trong 1 giờ :

Cột áp bơm : H = 10 m

Công suất bơm :

1 qb : lưu lượng bơm, qb = 5,5.10-6m3/s

2 ρ : khối lượng riêng của dung dịch, ρ =997kg/m3.

3 g : gia tốc trọng trường, g = 9,81 m/s2

4 H : cột áp bơm, H = 4 m

5 η : hiệu suất chung của bơm η = 0,72 – 0,93 Chọn η= 0,8

Chọn bơm định lượng kiểu màng lưu lượng 10 – 40 l/h, công suất 0,3W Trong trạm đặt 2bơm, 1 làm việc và 1 dự phòng

II TÍNH TOÁN CÁC CÔNG TRÌNH ĐƠN VỊ

1 Công Trình Thu

a Nhiệm vụ :

Đầu họng thu đặt lưới chắn để loại trừ các vật nổi có kích thước lớn Lưới chắnđan bằng sợi dây đồng, đường kính 1 – 2mm mắt lưới 5mm x 5mm Khung thép hàn cóthể tháo lắp dễ dàng để dễ làm sạch và thay thế khi cần Nước theo ống dẫn đi vào ngănlắng cát Sau khi được lắng cát, nước qua lưới chắn rác vào buồng thu, rồi được bơm lênhồ chứa

b Tính toán :

( ) 5,5.10 ( / )20

51000

10030

331000

3

6 m s h

l b

D Q

,01000

481,999710

.5,51000

Trang 25

1 Song chắn rác bố trí tại họng thu :

Kích thước song chắn rác :

Song chắn rác được đặt ở đầu loe của ống từ chảy Song chắn bao gồm các thanh théptiết diện hình chữ nhật

Diện tích song chắn rác :

1 3 2 1

2

1( )

v

Q K K K m

5 F1 : diện tích song chắn rác (m2)

6 Q : lưu lượng cần thu Q = 800m3/ngày = 33 m3/h = 0,009 m3/s

7 v1 : vận tốc nước qua lưới v1 = 0,5 m/s < 0,6 m/s

8 K1 : hệ số thu hẹp diện tích do các thanh thép

25,140

1040

1 = + = + =

a

d a K

a : khoảng cách giữa các thanh thép, qui phạm 40 – 50mm Chọn a = 40mm

d : chiều dày thanh thép, d = 8 – 10mm Chọn d = 10mm

9 K2 : hệ số thu hẹp diện tích do rác bám vào song chắn rác, K2 = 1,25

10 K3 : hệ số kể đến ảnh hưởng của hình dạng của thanh thép, thanh thép hình chữnhật K3 = 1,25

Đối với họng thu nước, song chắn rác hình vuông

Kích thước lưới chắn rác :

⇒ Kích thước lưới chắn rác : 187mm × 187mm

Số thanh cần có (đường kính sợi d1 = 1mm) :

187 = 10 x n + 40 x (n - 1) ⇒ n = 5 thanhKhoảng cách giữa các thanh thực tế:

187 = 10 × 4 + w(4 - 1) ⇒ w = 35mm

Tổn thất áp lực qua song chắn rác :

2 1

2

1

2

12

1)

g C

A

Q g C m

1 hL : tổn thất áp lực (m)

2 C : hệ số lưu lượng xả qua lưới, C = 0,6

3 Q : lưu lượng qua lưới, Q = 0,009 m3/s

4 A : diện tích hiệu quả của lưới (m2)

)(035,05,0

009,025,125,125,

Trang 26

5 v1 : vận tốc nước qua lưới, v1 = 0,5m/s.

6 g = 9.81 m/s2

mm m

h 0,5 0,021( ) 21

81,926,0

Vận tốc trong ống dẫn v = 0,7 - 1,5m/s

Do hàm lượng cát và phù sa nhiều nên chọn v = 1,5m/s để chống lắng đọng trong đườngống và chiều dài ống dẫn L < 100m Chọn L = 80m

Đường kính của ống dẫn :

Chọn D = 90mm

Kiểm tra lại vận tốc trong ống dẫn :(qui phạm 0,7 – 1,5 m/s)

(thỏa qui phạm)

Đường ống đặt trong giới hạn lòng sông phải được bảo vệ mặt ngoài khỏi sự xói mòn củabùn cát đáy sông và khỏi bị neo tàu làm cho hư hỏng bằng cách đặt sâu chúng dưới đáytùy theo điều kiện địa chất cụ thể, ít nhất phải sâu 0,5m hoặc ốp bằng đất có gia cốchống xói lở (theo điều 5.93 TCXD 33 : 2006)

Tổn thất thủy lực trong ống tự chảy :

Tổn thất đơn vị theo chiều dài :

λ : hệ số kháng ma sát, phụ thuộc vào vật liệu ống

v : vận tốc nước trong ống v = 1,4 m/s

D : đường kính ống D = 90mm

Đối với ống thép mới :

Tổn thất thủy lực trong ống tự chảy :

mm m

v

Q

5,1

009,04

)/(4,109,0

009,04

0332,081,9209,0

4,103,02

2 2

v

i λ

03,04

,1

684,0109

,0

0159,0684

,010159,

226 , 0

226 , 0 226

,

0 × +  = × +  =

=

v D

λ

Trang 27

v L

i m h

2.)

( = × +∑ξ 2

i : tổn thất đơn vị theo chiều dài, i = 0,0332

L : chiều dài đoạn ống dẫn, L = 80m

Trong đó :

ρ : khả năng vận chuyển trong ống tự chảy

δ : độ lớn thủy lực trung bình của cặn, ρ

g v s m

= 2

)/(

C : hệ số sêdi, phụ thuộc vào vật liệu ống,

6 11

R n

C = ×

n : hệ số nhám, n = 0,11

R : bán kính thủy lực, đối với chế độ chảy đầy

74,402,011,0

)/(3,174

,4

81,94,

1 2

s m

⇒

ρ : khả năng vận chuyển trong ống tự chảy

C0 : hàm lượng cặn của nước nguồn C0 = 220 mg/l = 0,22 kg/m3

)(381,92

4,105,1800332,

⇒

)(02,04

09,

4,

13

,1

017,0111,

3 , 4

m kg

Trang 28

Vậy C0 < ρnên ống tự chảy có khả năng tự làm sạch.

3 Ngăn lắng cát (ngăn thu)

Nhiệm vụ của ngăn lắng cát là giữ lại các hạt cát có kích thước d = 0,2mm

Ngăn lắng có cấu tạo như một mương lắng hình chữ nhật

Lưu lượng nước Q = 0,009 m3/s

Chọn vận tốc chảy ngang của dòng trong ngăn vng = 0,3 m/s

Tốc độ lắng của các cỡ hạt cát theo dòng chảy trong mương có thể chọn theo số liệucông bố của hãng Degremont :

Đường kính hạt (cm) 0,005 0,01 0,02 0,03 0,04 0,05 0,1 0,2 0,3 0,5 1,0Vận tốc lắng tĩnh của hạt

Vận tốc lắng tĩnh của hạt

Vận tốc lắng của hạt Uo khi

vận tốc chảy ngang tới hạn

0 0,5 1,7 3,0 4,0 5,0 11 21 26 33

-Tra bảng, ứng với vận tốc chảy ngang vng = 0,3 m/s, tìm được vận tốc lắng của hạt cát có

d = 0,2mm = 0,02cm là Uo = 1,6 cm/s = 0,016m/s

Diện tích bề mặt cần thiết của ngăn lắng cát :

Diện tích mặt cắt ngang của ngăn lắng cát :

Chọn chiều rộng ngăn lắng cát B = 0,6m

Chiều dài ngăn lắng :

Chiều sâu từ đáy sông đến mực nước cao nhất Hn = 7m

Chọn chiều cao dự trữ : Hdt = 1,5m

Chiều cao ngăn thu : H = Hn + Hdt = 7 + 1,5 = 8,5m

Kích thước xây dựng của ngăn lắng cát L x B x H = 0,8m x 0,6m x 8,5m

)(5625,0016,0

009,

)(03,03,0

009,

v

Q B H

5625,0

B F

Trang 29

4 Ngăn hút – Ngăn bơm

Kích thước ngăn hút bằng ngăn bơm : dài x rộng x cao = 2m x 1,5m x 8,5m

Kích thước xây dựng công trình thu :

Thể tích hầm thu : W = (0,9 x 0,6 + 2 x 1,5 x 2) x 8,5 = 55,6 (m3)

5 Lưới chắn rác (ở cửa thông giữa ngăn thu và ngăn hút )

Lưới chắn rác là 1 tấm lưới đan bằng dây thép, có mắt lưới 5mm x 5mm, đường kính sợi

d2 = 1,5mm, gắn lên khung thép có mắt lưới 25mm x 25mm, đan bằng dây thép có đườngkính 3mm

Kích thước lưới chắn rác :

Diện tích lưới chắn rác :

2 3 2 1

2

2( )

v

Q K K K m

Trong đó :

11 F2 : diện tích lưới chắn rác (m2)

12 Q : lưu lượng cần thu Q = 800m3/ngày = 33 m3/h = 0,009 m3/s

13 v2 : vận tốc nước qua lưới v2 = 0,3 m/s (qui phạm 0,2 – 0,4m/s)

14 K1 : hệ số thu hẹp diện tích do các thanh lưới chắn

56,25

,2

5,15,

a : khoảng cách giữa các thanh thép, a = 2,5mm

d : đường kính thanh thép, d = 1,5mm

15 K2 : hệ số thu hẹp diện tích do rác bám vào lưới chắn rác, K2 = 1,25

16 K3 : hệ số kể đến ảnh hưởng của hình dạng, K3 = 1,15 – 1,5 Chọn K3 = 1,25

Tổn thất áp lực qua lưới chắn rác :

2 2

2

12

1)

g C

A

Q g C m

1 h2 : tổn thất áp lực (m)

2 C : hệ số lưu lượng xả qua lưới, C = 0,6

3 Q : lưu lượng qua lưới, Q = 0,009 m3/s

)(12,03,0

009,025,125,156,

F2 = 0,12 =0,346( )=346

Trang 30

4 A : diện tích hiệu quả của lưới (m2).

5 v2 : vận tốc nước qua lưới, v2 = 0,3m/s

6 g = 9,81 m/s2

mm m

h 0,3 0,008( ) 8

81,926,0

Hiệu quả xử lý SS của lưới chắn rác : η =10%

Lượng cặn còn lại trong nước thô :

6 Trạm bơm

Trạm gồm 2 bơm li tâm trục đứng, 1 làm việc và 1 dự phòng

Trạm xử lý làm việc 3 ca (24h/24h) nên lưu lượng bơm :

Đường kính ống đẩy : Dd = 90mm

Vận tốc nước trong ống đẩy :

hh : tổn thất áp lực trong ống hút, hh = 0

hđ : tổn thất áp lực trong ống đẩy

∑ : tổng hệ số tổn thất cục bộ

Van 1 chiều : ξ =1,7.Khóa : ξ =1

Phễu hút : ξ =0,15

85,215,017,

4,185,2

1,01(

)/(

33 m3 h Q

Q tb

h

b = =

)/(4,109,0

009,04

Trang 31

hdđ : tổn thất dọc đường từ trạm bơm đến bể trộn.

hdđ = i x L = 0,0375 x 4 = 0,15 (m)

L : chiều dài ống dẫn từ trạm bơm đến bể trộn, L = 4m

i : tổn thất dọc đường đơn vị theo chiều dài :

g D

v i

λ : hệ số kháng ma sát, phụ thuộc vào vật liệu ống

v : vận tốc nước trong ống v = 1,4 m/s

D : đường kính ống D = 90mm

Đối với ống thép mới :

hb : tổn thất thủy lực trong bể trộn, qui phạm hb = 0,4 – 0,9m Chọn hb =0.5m

Cột áp bơm : H = 8,7 + 0 + 0,29 + 0,15 + 0,5 = 9,64 (m)

Chọn cột áp bơm H = 10m

Công suất bơm :

Trong đó :

qb : lưu lượng bơm, qb = 0,009m3/s

ρ : khối lượng riêng của dung dịch, ρ =997kg/m3.

g : gia tốc trọng trường, g = 9,81 m/s2

H : cột áp bơm, H = 10 m.

η : hiệu suất chung của bơm η = 0,72 – 0,93 Chọn η= 0,8

BỂ TRỘN CƠ KHÍ

a Nhiệm vụ:

03,04

,1

684,0109

,0

0159,0684

,010159,

226 , 0

226 , 0 226

,

0 × +  = × +  =

=

v D

λ

0332,081,9209,0

4,103,

,01000

1081,9997009,

Trang 32

Hòa trộn đều phèn nhôm 5% với nước Quá trình xáo trộn được tiến hành rấtnhanh trong khoảng thời gian ngắn, gây ra do cánh khuấy quay với tốc độ cao nhằm đảmbảo điều kiện phèn phân tán nhanh, đều vào toàn bộ khối lượng nước

b Tính toán:

Ống dẫn nước vào ở đỉnh bể, dung dịch phèn cho vào ngay cửa ống dẫn vào bể, nước đi từ trên xuống dưới rồi được dẫn sang bể phản ứng

Chọn đường kính ống dẫn nước vào và ra khỏi bể : d = 100mm

Kiểm tra lại vận tốc nước trong ống :

(qui phạm 0,8 – 1m/s)

Kết quả thí nghiệm cho thấy bông cặn keo tụ, kết bông và lắng tốt nhất ở các điều kiện :

1 Nhiệt độ trung bình của nước t = 250C

2 Giá trị gradient vận tốc trung bình G = 50s-1

3 Thời gian lưu nước cho quá trình tạo bông là t = 25 phút

4 Giá trị G.t nên đạt trong khoảng 50.000 – 100.000

5 Tải trọng bề mặt cho quá trình lắng LA= 250 m3/m2.ngày

Giả sử motour – hộp số có sẵn trên thị trường gồm các dạng sau :

Tốc độ quay (vòng/phút) Công suất (kW)

Chọn motour có tốc độ vòng quay n = 70 vòng/phút và công suất Pm = 0,37 kW Với hiệu suất truyền 75%, năng lượng truyền vào nước thực sự là :

)(27837075,075,

)/(11

,

03600

334

4

2 2

)/(

33 m3 h Q

tb

b = =

Trang 33

Giả sử chọn G = 700 s-1, khi đó thể tích bể trộn nhanh là :

2

3)(

G

P m

V

µ

=

Trong đó :

V : Thể tích bể trộn nhanh, m3

G : Gradient vận tốc, G = 700 s-1

µ : Độ nhớt động học, N.s/m2 µ = 0,89.10-3 N.s/m2 ở nhiệt độ 250C

7001089,0

Thời gian lưu nước :

Giá trị t tính toán (t = 69 s) và G lựa chọn (G = 700s -1) phù hợp với số liệu trong bảng sau:

Bảng các giá trị G trộn nhanh :

Thời gian trộn t (s) G (s -1 )

0.5 (trộn đường ống)

Bảng các loại cánh khuấy :

Loại cánh Giá

trị

Chân vịt 3 lưỡiTurbin 4 cánh phẳngTurbin 6 cánh phẳngTurbin 6 cánh congTurbin quạt 6 cánhBản phẳng, 2 cánh D/W=4 Bản phẳng, 2 cánh D/W=6Bản phẳng, 2 cánh D/W=8

0,326,36,34,81,652,251,61,15

)(69360033

637,

Q V

Định dạng
Số trang	66
Dung lượng	1,84 MB

Tài liệu tham khảo	Loại	Chi tiết
1. Trịnh Xuân Lai – Tập 2. Xử lý nước cấp cho sinh hoạt và công nghiệp – NXB Khoa học và kỹ thuật 2002	Khác
2. Trịnh Xuân Lai – Tính toán thiết kế các công trình trong hệ thống cấp nước sạch – NXB Khoa học và Kỹ thuật 2003	Khác
3. TS. Nguyễn Ngọc Dung – Xử lý nước cấp – NXB Xây Dựng 2003	Khác
4. Sổ tay xử lý nước – Trung tâm đào tạo ngành nước và môi trường	Khác
5. TS Nguyễn Văn Tín – Cấp nước tập 1. Mạng lưới cấp nước – NXB Khoa học và Kỹ thuật	Khác
6. Tập 4. Tuyển tập tiêu chuẩn xây dựng của Việt Nam (tiêu chuẩn 33 – 85)	Khác
7. Syed R. Qasim – Edward M. Motley – Guang Zhu – Water works engineering Planing, design & operation – Prentice Hall PTR	Khác
8. Lâm Minh Triết – Nguyễn Thanh Hùng – Nguyễn Phước Dân – Xử lý nước thải	Khác