Quy hoạch hệ thống cấp nước cho thành phố Lào Cai, tỉnh Lào Cai, giai đoạn 2020 2030

MỤC LỤC MỞ ĐẦU 1 1.Đặt vấn đề 1 2.Mục tiêu nghiên cứu 1 3. Nội dung nghiên cứu 1 4. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu 2 5.Phương pháp nghiên cứu 2 6.Dự kiến kết quả và sản phẩm 2 CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN ĐIỀU KIỆN TỰ NHIÊN VÀ KẾ HOẠCH PHÁT TRIỂN CỦA THÀNH PHỐ LÀO CAI, TỈNH LÀO CAI 3 1.Vị trí 3 2.Phạm vi, ranh giới quy hoạch 3 3.Quy mô dân số 3 4.Chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật 4 5.Định hướng phát triển tới năm 2030 4 CHƯƠNG 2: ĐỀ XUẤT, LỰA CHỌN VÀ TÍNH TOÁN CÁC PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ MẠNG LƯỚI CẤP NƯỚC 6 1.Xác định nhu cầu dùng nước của khu vực 6 1.1.Xác định nhu cầu dùng nước của khu dân cư 6 1.2.Xác định nhu cầu dùng nước của khu công nghiệp 7 1.3.Xác định nhu cầu dùng nước của trường học 7 1.4.Xác định nhu cầu dùng nước của bệnh viện 9 1.5.Xác định nhu cầu dùng nước của các công trình dịch vụ, công cộng 9 1.6.Xác định nhu cầu dùng nước của cho UBND tỉnh, công an tỉnh 9 1.7.Xác định nhu cầu dùng nước của cho dịch vụ tưới cây, rửa đường 10 1.8.Xác đinh công suất nước cấp của trạm bơm cấp II cần để bơm vào mạng lưới 10 1.9.Công suất nước cần chữa cháy 10 1.10.Lưu lượng nước cho bản thân trạm xử lý 10 1.11.Công suất của trạm xử lý cấp nước cho khu dân cư 10 2.Xác định dung tích điều hòa cửa đài nước. 10 2.1.Xác định chế độ làm việc của trạm bơm. 10 2.2.Xác định dung tích đài nước. 11 2.3.Xác định dung tích của bể chứa 13 3.Vạch tuyến mạng lưới theo 2 phương án. 15 3.1 Tính toán thủy lực mạng lưới theo phương án 1 15 3.1.1.Chia đoạn ống, xác định chiều dài thưc tế, chiều dài lý thuyết đoạn ống. 15 3.1.2.Tính qđv , qdđ 16 3.1.3.Xác định lưu lượng dọc đường quy về nút 16 3.1.4.Tính toán thủy lực tại các đoạn ống và nút trong giờ dùng nước lớn nhất (sử dụng phần mềm epanet 2.0) 16 3.1.5.Tính toán thủy lực tại các đoạn ống và nút khi có cháy (sử dụng phần mềm epanet 2.0) 16 3.2.Tính toán thủy lực mạng lưới theo phương án 2 17 3.2.1.Chia đoạn ống, xác định chiều dài thưc tế, chiều dài lý thuyết đoạn ống. 17 3.2.2.Tính qđv , qdđ 17 3.2.3.Xác định lưu lượng dọc đường quy về nút 17 3.2.4.Tính toán thủy lực tại các đoạn ống và nút trong giờ dùng nước lớn nhất (sử dụng phần mềm epanet 2.0) 18 3.2.5.Tính toán thủy lực tại các đoạn ống và nút khi có cháy (sử dụng phần mềm epanet 2.0) 18 4.Khái toán kinh tế xây dựng mạng lưới cấp nước. 18 4.1.Khái toán kinh tế cho phương án 1 18 4.2.Khái toán kinh tế cho phương án 2 18 5.Lựa chọn mạng lưới cấp nước 19 CHƯƠNG 3: ĐỀ XUẤT VÀ TÍNH TOÁN THIẾT KẾ TRẠM XỬ LÝ NƯỚC CẤP 20 1.Chất lượng nguồn nước. 20 1.1.Lựa chọn nguồn nước 20 1.2. Xác định các chỉ tiêu của nguồn nước. 21 1.2.1. Xác định CO2 tự do trong nguồn nước. 21 1.2.2. Xác định hàm lượng phèn dùng để keo tụ 21 1.2.3 Xác định độ kiềm hóa của nước. 21 1.2.4. Kiểm tra độ ổn định của nước sau khi xử lý. 22 2. Đề xuất phương án xử lý nước cấp và lựa chọn phương án xây dựng. 24 2.1. Phương án 1 24 Thuyết minh phương án 1: 24 2.2. Phương án 2 26 Thuyết minh phương án 2: 26 2.3. Lựa chọn phương án thiết kế 27 3. Tính toán các công trình trong dây truyền công nghệ xử lý phương án 28 3.1. Tính toán các công trình pha chế, định lượng, dự trữ hóa chất 28 3.2. Bể trộn có tấm chắn khoan lỗ 32 3.3. Ngăn tách khí 34 3.4. Bể phản ứng có lớp cặn lơ lửng 35 3.5. Bể lắng ngang 37 3.6. Bể lọc nhanh 40 3.7. Sân phơi vật liệu lọc 46 3.8. Khử trùng nước 46 3.9. Hồ lắng tự nhiên 47 3.10. Bể chứa nước sạch 48 4. Tính toán các công trình trong dây truyền xử lý phương án 2 49 4.1. Tính toán các công trình pha chế, định lượng, dự trữ hóa chất 49 4.2. Tính toán, thiết kế bể trộn có tấm chắn khoan lỗ 49 4.3. Bể phản ứng có vách ngăn 49 4.4. Bể lắng ly tâm 50 4.5. Bể lọc nhanh 52 4.6. Sân phơi vật liệu lọc 52 4.7. Khử trùng nước 52 4.8. Hồ lắng tự nhiên 52 4.9. Bể chứa nước sạch 52 5.Tính toán cao trình trạm xử lý 52 5.1.Tính toán cao trình phương án 1 52 5.2.Tính toán cao trình phương án 2 53 6.Khái toán kinh tế xây dựng trạm xử lý nước cấp 55 6.1.Chi phí xây các công trình chính 55 6.2.Chi phí xây các công trình phụ trợ 55 6.3.Chi phí xây trạm bơm cấp I, cấp II 55 6.4.Chi phí quản lý hệ thống 56 6.5.Giá thành 1m3 nước 59 TÀI LIỆU THAM KHẢO 61 PHỤ LỤC 62

LỜI CẢM ƠN

Trong quá trình học tập và thực hiện đồ án tốt nghiệp ngoài sự cố gắng, nỗ lựccủa bản thân, em đã nhận được rất nhiều sự giúp đỡ và chỉ báo từ phía mọi người xungquanh Với lòng kính trọng và biết ơn sâu sắc xin được bày tỏ lời cảm ơn chân thànhtới:

ThS Nguyễn Thị Bình Minh cùng các thầy cô giáo trong khoa Môi Trường đã

hướng dẫn, giúp đỡ, dạy bảo tận tình và tạo mọi điều kiện thuận lợi cho em trong suốtquá trình học tập và hoàn thành đồ án tốt nghiệp

Em xin cảm ơn gia đình và các bạn đã luôn chăm lo, động viên, tạo điều kiện để

em học tập và nghiên cứu

Mặc dù đã rất cố gắng nhưng do sự hạn chế về thời gian và kiến thức nên đồ ánkhông tránh khỏi những thiếu sót, em rất mong nhận được sự góp ý của thầy cô để em

có thể hoàn thiện đồ án tốt nghiệp này

Em xin chân thành cảm ơn!

MỤC LỤC

Năm 2004 thị xã Lào Cai trở thành thành phố Lào Cai và là đô thị loại III Năm

2014, Thủ tướng Chính phủ ban hành Quyết định số 1975/QĐ-TT công nhận thànhphố Lào Cai là đô thị loại II trực thuộc tỉnh Lào Cai

Quá trình đô thị hóa tại thành phố Lào Cai diễn ra ngày càng mạnh mẽ Từ mộtthị xã nhỏ bé cách chừng hơn mười năm trước, Lào Cai bây giờ đã là đô thị mang dángdấp hiện đại, phố xá khang trang, không gian ngày càng mở rộng, nhiều vùng quê pháttriển thành đô thị với sự cân nhắc và tính toán kỹ lưỡng Tại thành phố Lào Cai tỉ lệdân số được cấp nước sạch hiện nay là 90% số hộ dân trong nội thành và 30% tỉ lệ hộdân ngoại thành Chỉ chủ yếu các hộ tiêu thụ nằm gần trục đường giao thông chính nơi

có đường ống cấp nước đi qua là được cấp nước Dân số ở các ngõ và nhiều tuyếnđường trong nội thị không được phục vụ do không có đường ống cấp nước

Nhận thức được mức độ cấp thiết của vấn đề cung cấp nguồn nước sạch chongười dân thành phố Lào Cai, tỉnh Lào Cai, em lựa chọn đề tài nghiên cứu: ” Quyhoạch hệ thống cấp nước cho thành phố Lào Cai, tỉnh Lào Cai, giai đoạn 2020 - 2030”,nhằm nghiên cứu giải quyết vấn đề này

2 Mục tiêu nghiên cứu

Đề xuất được phương án quy hoạch hệ thống cấp giai đoạn 2020 - 2030 phù hợpvới quy hoạch KTXH cho thành phố Lào Cai, tỉnh Lào Cai

3 Nội dung nghiên cứu

a) Thu thập tài liệu liên quan đến khu vực nghiên cứu:

- Dân số khu vực

- Hạ tầng cơ sở

- Thuyết minh quy hoạch (đặc điểm đường xá, bề rộng mặt đường, độ dốc địahình, tỷ lệ gia tăng dân số)

- Bản vẽ mặt bằng quy hoạch

b) Đề xuất tính toán phương án cấp nước (02 phương án)

c) Đề xuất và tính toán hệ thống xử lý nước cấp (02 phương án)

d) Khai toán kinh tế cho hệ thống quy hoạch

e) Chọn phương án tối ưu và thể kết quả tính toán thiết kế trên 06 bản vẽ kỹ thuật

4 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu

- Đối tượng nghiên cứu: Nước cấp cho sinh hoạt của thành phố Lào Cai, tỉnh Lào Cai

- Phạm vi nghiên cứu: Hệ thống cấp nước cho thành phố Lào Cai, tỉnh Lào Cai

5 Phương pháp nghiên cứu

- Phương pháp thu thập tài liệu: Tìm hiểu, thu thập số liệu, tài liệu có liên quan,các công thức và mô hình dựa trên các tài liệu có sẵn và từ thực tế

- Phương pháp tính toán: dựa vào các tài liệu và thông tin thu thập được để tínhtoán quy mô công suất của nhà máy, thiết kế hệ thống xử lý nước cấp

- Phương pháp đồ họa: dùng phần mềm AutoCAD để mô tả mặt bằng và cáccông trình trong hệ thống xử lý của nhà máy

6 Dự kiến kết quả và sản phẩm

- 6 bản vẽ theo yêu cầu:

2 sơ đồ mạng lưới cấp nước ( 2 phương án)

1 bản mặt bằng trạm xử lý với phương án đã chọn

1 bản áp lực vòng bao với phương án đã chọn

2 bản chi tiết 2 công trình

- Bản thuyết minh đồ án quy hoạch hoàn chỉnh

+ Mở đầu

+ Chương 1: Tổng quan

+ Chương 2: Đề xuất và tính toán các phương án thiết kế mạng lưới cấp nước+ Chương 3: Đề xuất và tính toán các phương án thiết kế trạm xử lý nước cấp+ Kết luận, kiến nghị

4

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN ĐIỀU KIỆN TỰ NHIÊN VÀ KẾ HOẠCH PHÁT

TRIỂN CỦA THÀNH PHỐ LÀO CAI, TỈNH LÀO CAI

- Phía Nam giáp huyện Bảo Thắng và Sa Pa;

- Phía Tây giáp huyện Bát Xát và Sa Pa;

- Phía Đông và Đông Bắc giáp huyện Bảo Thắng

2 Phạm vi, ranh giới quy hoạch

- Phạm vi lập điều chỉnh quy hoạch chung thành phố Lào Cai bao gồm toàn bộthành phố Lào Cai cũ và mở rộng về các khu vực như sau:

+ Phía Đông Bắc: giữ nguyên ranh giới hiện trạng của thành phố;

+ Phía Tây: đến hết cầu Cốc San - xã Cốc San;

+ Phía Tây Bắc: đến suối Quang Kim, nối liền vào khu kinh tế cửa khẩu liênhoàn với khu công nghiệp Kim Thành;

+ Phía Nam: đến suối Ngòi Bộ xã Gia Phú huyện Bảo Thắng;

- Diện tích toàn thành phố sau khi mở rộng là 28.288 ha gồm các khu vực nhưsau:

+ Diện tích hiện tại thành phố Lào Cai: 22.967,20 ha

+ Diện tích phía Tây Bắc và Tây Nam: 1.452 ha

+ Diện tích phía Nam: 3.868,8 ha

3 Quy mô dân số

Hiện trạng năm 2010: Dân số của toàn thành phố là 102.000 người trong đó dân

số nội thành là 79.960 người, dân số ngoại thành 22.040 người

- Quy hoạch phát triển:

+ Năm 2020: Dân số của toàn thành phố là 200.600 người, trong đó dân số nộithành 148.700 người, dân số ngoại thành 51.900 người Tỷ lệ tăng dân số là 6,1%, baogồm tăng tự nhiên 1,1%, tăng cơ học 5,0 %.

+ Năm 2030: Dân số của toàn thành phố là 296.900 người, trong đó dân số nộithành 227.600 người, dân số ngoại thành 69.300 người Tỷ lệ tăng dân số là 4,0%, baogồm tăng tự nhiên 1,0%, tăng cơ học 3,0%

4 Chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật

- Diện tích thành phố: 229,67km2

- Diện tích đất xây dựng đô thị (bình quân đầu người): 192 m2/người(năm 2020);

167 m2/người (năm 2030);

- Mật độ đường chính và khu vực: 5,13 km/km2;

- Chỉ tiêu cấp nước sạch: 120 l/ng.ng.đ (2020) – 130 l/ng.ng.đ (2030)

5 Định hướng phát triển tới năm 2030

* Thiết kế đô thị các không gian chủ đạo

- Tổ chức không gian kiến trúc và cảnh quan chính thành phố được cơ bản xác định theomột số khu vực trọng điểm sau:

+ Khu vực phát triển mới bao gồm: Khu cửa khẩu đường bộ số II và khu Thương mại Công nghiệp Kim Thành; công nghiệp, đô thị; các khu du lịch sinh thái và du lịch vănhóa, tôn giáo;

-+ Các khu vực cửa ngõ đô thị;

+ Khu vực bảo tồn và tôn tạo cảnh quan;

+ Khu vực phát triển mới kết hợp bảo tồn cấu trúc hiện có;

+ Trục không gian kiến trúc chủ đạo của thành phố Lào Cai;

+ Các điểm cảnh quan quan trọng cần bảo tồn tôn tạo

* Giao thông nội thị

a Mạng lưới đường

+ Tổ chức mạng lưới đường kết nối với các tuyến quốc lộ và hệ thống đườnghiện có, phục vụ các khu chức năng trong thành phố

+ Tổ chức mạng đường dạng xương cá bám dọc theo tuyến đường trục chínhTrần Hưng Đạo với các trục đường lớn cắt ngang đô thị và tuyến đường vành đai baoquanh kết hợp đường tự do liên hoàn và phương án thiết kế kiến trúc

+ Tập trung cải tạo nâng cấp hệ thống đường đã có, kết hợp xây dựng mới tạothành mạng lưới đường liên hoàn phục vụ cho nhu cầu phát triển thành phố

6

+ Lào Cai có địa hình khá phức tạp, mạng lưới đường được tổ chức theo dạng tự

do bám sát địa hình tự nhiên để tránh đào đắp lớn

b Xác định quy mô phân cấp đường

+ Đường giao thông đối ngoại: quy mô mặt cắt 1 - 1 (lộ giới 10m)

+ Đường trục chính đô thị: quy mô mặt cắt 1A- 1 A (lộ giới 58,5 m)

+ Đường liên khu vực: quy mô mặt cắt 2-2 (lộ giới 28m), mặt cắt 2A-2A (lộ giới45m), mặt cắt 3-3 (lộ giới 27m)

+ Đường khu vực: quy mô mặt cắt 4-4 (lộ giới 18m), mặt cắt 5-5 (lộ giới 15,5m)

* Quy hoạch cấp nước:

a Nguồn nước

Nguồn nước lựa chọn cấp cho thành phố Lào Cai tiếp tục là kết hợp nguồn nướcmặt lấy chủ yếu ở sông Hồng tuy nhiên cần phải xử lý nước trước khi sử dụng

b Tiêu chuẩn và nhu cầu:

- Nước sinh hoạt:

+ Đối với khu vực nội thị: 120 - 150 l/người.ngày đêm;

+ Đối với khu vực ngoại thị: 100 - 120 l/người.ngày đêm;

+ Tỷ lệ dân số được cấp: 90% vào năm 2030;

c Giải pháp

Cấp nước theo hình thức tập trung với các công trình xử lý nước hoàn chỉnh

* Mang lưới đường ống:

- Mạng lưới đường ống bố trí dạng vòng, cụt kết hợp thuận tiện cho việc phânphối nước đến các điểm tiêu thụ

* Cấp nước chữa cháy:

- Tổng lượng nước cần dùng để chữa cháy đồng thời Qch=45 l/s Hệ thống nướcchữa cháy dùng áp lực lực thấp áp lực tự do trong mạng lưới cấp nước chữa cháy phảiđảm bảo ≥ 10m

CHƯƠNG 2: ĐỀ XUẤT, LỰA CHỌN VÀ TÍNH TOÁN CÁC PHƯƠNG ÁN

THIẾT KẾ MẠNG LƯỚI CẤP NƯỚC

1 Xác định nhu cầu dùng nước của khu vực

1.1 Xác định nhu cầu dùng nước của khu dân cư

 Thống kê số liệu dân số và cơ cấu quy hoạch đến năm 2030 của thành phố Lào Cai [6]

− Đô thị loại II

− Diện tích thành phố: 229,67km2

− Dân số nội thị: 227.600 người

 Tiêu chuẩn dùng nước

Theo cơ cấu quy hoạch đên năm 2030 của thành phố Lào Cai

− Thành phố Lào Cai là đô thị loại II với nhu cầu dùng nước định hướng đến năm 2030

là 90% số dân được cấp nước Tiêu chuẩn cấp nước sinh hoạt: qTC = 120-150 l/ng.ngđ,chọn 150l/ng.ngđ

− Lưu lượng nước sinh hoạt dùng cho ngày dùng nước lớn nhất, theo [1_mục 3.3]

QSH ngày max = × Kngày max = × 1,3 = 39943,8 (m 3/ngđ)Trong đó:

+ qi – Tiêu chuẩn cấp nước sinh hoạt (l/ng.ngđ), [1_ bảng 3.1]

+ Ni – Số dân tính toán ứng với tiêu chuẩn cấp nước (người)

+ Fi – Tỷ lệ dân được cấp nước (%) bảng 3.1 [1]

+ Hệ số dùng nước không điều hòa: Kngày max = 1,2 – 1,4 , Chọn Kngày max = 1,3

− Lưu lượng nước sinh hoạt dùng cho ngày ít nhất, theo [1_mục 3.3]

QSH ngày min = × Kngày min = × 0,8 = 24580,8 (m 3/ngđ)Trong đó:

+ Kngày min – Hệ số dùng nước không điều hòa ngày Kngày min = 0,7 – 0,9, Chọn Kngày max =0,8

− Lưu lượng nước sinh hoạt cho giờ dùng nước lớn nhất

Qgiờ.max = = = 2496,5 m3/h

− Lưu lượng nước sinh hoạt cho giờ dùng nước ít nhất

Qgiờ.min = = = 409,68 m3/hTrong đó:

+ Hệ số không điều hòa Kgiờ xác định theo công thức:

Kgiờ.max = × = 1,4 × 1,068 = 1,5Kgiờ.min = × = 0,5 × 0,796 = 0,4+ Với α – hệ số kể đến mức độ tiện nghi của công trình

= 1,2 – 1,5 Chọn = 1,4

= 0,4 – 0,6 Chọn = 0,5+ Với – hệ số kể đến số dân trong khu dân cư lấy theo [1_bảng 3.2] Dân số của nội thị

là 227.800 người, ta có: = 1,068; = 0,796

1.2 Xác định nhu cầu dùng nước của khu công nghiệp

− Gồm 2 khu công nghiệp là Bắc Duyên Hải với diện tích 80ha và khu công nghiệp PhốMới diện tích 80ha

− Theo [1_mục 2.4], tiêu chuẩn cấp nước cho công nghiệp

8

+ Đối với công nghiệp sản xuất rượu bia, sữa, đồ hộp, chế biến thực phẩm, giấy, dệt qCN

= 45 m3 /ha/ngày

+ Đối với các ngành công nghiệp khác qCN = 22 m3 /ha/ngày

Giả sử 2 khu công nghiệp sản xuất các sản phẩm thuộc ngành công nghiệp khác

− Lưu lượng nước cấp cho khu công nghiệp Bắc Duyên Hải

− Tổng lưu lượng nước cấp cho công nghiệp trong ngày là

QCN = 1710 + 1710 = 3520 (m3/ngđ)

1.3 Xác định nhu cầu dùng nước của trường học

− Tiêu chuẩn dùng nước cho trường học: qTH = 15 – 20 (l/người.ngđ) [5]

Chọn qTH = 20 (l/người.ngđ)

− Lưu lượng nước cấp cho trường học trong ngày:

QTH = (m3/ngđ)

− Ta có:

Bảng 2.2 Nhu cầu dùng nước của trường học

TRƯỜNG SỐ HS/SV T/c cấp nước q(l/hs.ngd) Q (m3/ngđ)

1.4 Xác định nhu cầu dùng nước của bệnh viện

− Tiêu chuẩn cấp nước cho bệnh viện qBV = 250 – 300 (l/người.ngđ) [5]

Q (m3/ngđ)

− Tổng lưu lượng cấp nước cho bệnh viện: QBV = 187,5 (m3/ngđ)

1.5 Xác định nhu cầu dùng nước của các công trình dịch vụ, công cộng

Lưu lượng nước cấp cho các khu trung tâm thương mại, trung tâm văn hóa tỉnhlấy bằng 10% QSH, theo [1_bảng 3.1]

Ta có:

QDV = 10% × 39943,8 = 3994,38 m3/ngđ

1.6 Xác định nhu cầu dùng nước của cho UBND tỉnh, công an tỉnh

Thành phố Lào Cai có 8 khối trụ sở hành chính Ta giả thiết có 800 cán bộ

Tiêu chuẩn dùng nước trong ngày của trụ sở hành chính: qHC = 10 – 15l/người.ngđ Chọn qHC = 15 l/người.ngđ

QHC = = = 12 m3/ngđ

1.7 Xác định nhu cầu dùng nước của cho dịch vụ tưới cây, rửa đường

Lưu lượng cấp nước cho dịch vụ tưới cây, rửa đường lấy bằng 10% QSH = 10% ×39943,8 = 3994,38 (m3/ngđ) , theo [1_mục 3.5]

Trong đó tưới đường chiếm tỉ lệ 60%Qtưới = 2396,63 (m3/ngđ), tưới cây chiếm tỉ

lệ 40%Qtưới = 1597,75 (m3/ngđ)

Một ngày tưới cây và đường 1 lần từ 16h-18h

 Vậy tổng nhu cầu dùng nước là:

1.9 Công suất nước cần chữa cháy

Lưu lượng nước chữa cháy:

Qcc = 10,8 × qcc × n (m3/ngđ)

Trong đó: qcc là tiêu chuẩn chữa cháy (l/s)

n: số đám cháy xảy ra đồng thời

đối với khu dân cư 300000 người thì số đám cháy xảy ra đồng thời là 3; đối vớinhà hỗn hợp các tầng không phụ thuộc bậc chịu lửa qcc=40l/s, theo [4]

Tính toán thiết kế trạm xử lý với công suất 60000m3/ngđ

2 Xác định dung tích điều hòa cửa đài nước.

2.1 Xác định chế độ làm việc của trạm bơm.

Trạm bơm cấp 1 hoạt động suốt ngày đêm cấp nước vào công trình xử lý nêncông suất giờ của trạm bơm cấp 1 là:

QTBgiờ = 100/24*Qngđ=4,17%.Qngđ

Trạm bơm cấp II hoạt động điều hòa do nhu cầu cung cấp nước trong các giờkhác nhau là khác nhau Vì vậy dựa vào biểu đồ tiêu thụ nước trong ngày chia quátrình hoạt động của trạm bơm thành 3 bậc:

12

Bậc I: thời gian từ 23h đến 4h với 1 bơm làm việc, chế độ bơm 1,72% Qngđ

Bậc II: thời gian từ 4h đến 14h với 2 bơm làm việc song song, chế độ bơm 4,28%Qngđ

Bậc III: thời gian từ 14h đến 23h với 3 bơm làm việc song song, chế độ bơm

5,4% Qngđ

Biểu đồ 2.1 tiêu thụ nước của thành phố

2.2 Xác định dung tích đài nước.

Dung tích đài nước được xác định theo công thức:

Wđ= Wđh + Wcc10’

Trong đó: Wđ là dung tích tổng cộng của đài nước, m3

Wcc10’ là dung tích phục vụ chữa cháy cho 10 phút đầu đám cháy

Wcc10’ = n×qcc×10’

N là số đãm cháy xảy ra đồng thời, n= 3

qcc là lưu lượng nước chữa cháy cho 1 đám cháy, qcc=40l/s

 Wcc10’ = = 72 m3Wđh là thể tích điều hòa của đài nước được xác định bằng phương pháp lập bảngthống kê Trạm bơm II làm việc 3 chế độ bơm, 5 giờ bơm với Q= 1,72% Qngđ , 10 giờbơm với Q= 4,28% Qngđ, 9 giờ bơm với Q= 5,4% Qngđ

Bảng 2.3 Thống kê lưu lượng điều hòa nước của đài

bơm

Lưu lượng nước tiêu thụ (%Qngđ)

Lưu lượng bơm cấp II (%Qngđ)

Lưu lượng nước vào đài (%Qngđ)

Lưu lượng nước đài ra (%Qngđ)

Lưu lượng nước còn lại trong đài (%Qngđ)

=> H=0,7 × D

Mà : Wđ =

D = = 23,4mChọn D = 24m

Chiều cao của đài: 17m

Chiều cao xây dựng của đài nước là: Hxd = 0,25 + 17 + 0,25 = 17,5 m

Trong đó: 0,25 là chiều cao xây dựng thành đài

0,25 là chiều cao mực nước thấp nhất của đài

2.3 Xác định dung tích của bể chứa

Dung tích bể chứa tính theo công thức

Wbc= Wđhbc + WBTTXL + Wcc3h (m3)Trong đó:

Wcc3h là lưu lượng chữa cháy trong 3 giờ và được xác định theo công thức:

Wcc3h= n × qcc× t = = 1296m3Wđhbc là dung tích điều hòa của bể chứa được xác định bằng phương pháp lập

Lưu lượngbơm cấp II(%Qngđ)

Lưu lượngnước vào bểchứa(%Qngđ)

Lưu lượngnước ra bểchứa(%Qngđ)

Lưu lượng nướccòn lại trong bể(%Qngđ)

Chọn chiều cao bể chứa : H= 6m

Xây 2 bể chứa hình vuông bằng bê tông cốt thép, bể được xây nửa chìm nửa nổi,kích thước mỗi bể: L × B × H=32× 32× 6m

3 Vạch tuyến mạng lưới theo 2 phương án.

Do đây là tính toán thiết kế cho một thành phố nên phải đảm bảo cấp nước antoàn, tránh xảy ra các sự cố hỏng hóc đường ống gây mất nước Vì lý do này nên takhông thể sử dụng mạng cụt mà sử dụng mạng hỗn hợp Áp lực yêu cầu tại điểm bấtlợi trên mạng lưới theo quy hoạch xây dựng cho nhà xây 3 tầng

3.1 Tính toán thủy lực mạng lưới theo phương án 1

3.1.1 Chia đoạn ống, xác định chiều dài thưc tế, chiều dài lý thuyết đoạn ống.

− Chiều dài tính toán của các đoạn ống trên mạng lưới

Chiều dài tính toán của mỗi đoạn ống được xác định theo công thức:

ltt = lthực × m16

Trong đó: ltt là chiều dài tính toán của các đoạn ống (m)

lthực là chiều dài hực của đoạn ống (m)

m là hệ số kể tới mức độ phục vụ của đoạn ống

Khi đoạn ống phục vụ 1 phía m = 0,5

Khi đoạn ống phục vụ 2 phía m = 1

Khi đoạn ống qua sông m=0

Bảng xác định chiều dài tính toán cho các đoạn ống, (m), tham khảo bảng 2.1,phụ lục 2

3.1.2 Tính qđv , q dđ

− Căn cứ vào bảng 1.1, phụ lục 1, bảng thống kê lưu lượng nước tiêu thụ các giờ dùngnước lớn nhất ta có : đô thị dùng nước nhiều nhất vào lúc 17 - 18h, 9,27%Qngđ tức là6010,82 m3/h= 1670 l/s

− Ta có lưu lượng cấp nước cho bệnh viện, trường học, công nghiệp là lưu lượng tậptrung

− Lưu lượng đơn vị dọc đường xác định theo [công thức 5.3-3]

= = 0,029 (l/s.m)

Trong đó :

+ qđv – lưu lượng đơn vị dọc đường, l/s.m

+ – lưu lượng nước dùng cho sinh hoạt (có kể tới hệ số a)

+ ∑L – tổng chiều dài tính toán mạng lưới ∑L = 54549 m

− Lưu lượng dọc đường của từng đoạn ống:

Qdđ = qđv × L (l/s)

Trong đó: L – chiều dài từng đoạn ống, m

Xem chi tiết tại bảng 2.1 phụ lục2

3.1.3 Xác định lưu lượng dọc đường quy về nút

− qnút = + qtt ( l/s) [công thức 5.11-3]

Xem chi tiết tại bảng 2.2 phụ lục 2

3.1.4 Tính toán thủy lực tại các đoạn ống và nút trong giờ dùng nước lớn nhất (sử dụng

phần mềm epanet 2.0)

Xem chi tiết tại bảng 4.1 và 4.2 phụ lục 4

3.1.5 Tính toán thủy lực tại các đoạn ống và nút khi có cháy (sử dụng phần mềm epanet

2.0)

Lưu lượng chữa cháy là 120l/s, gồm 3 đám cháy, 2 đám cháy xảy ra ở nút 11 và

1 đám cháy xảy ra ở nút 12

Xem chi tiết tại bảng 4.3 và 4.4 phụ lục 4

3.2 Tính toán thủy lực mạng lưới theo phương án 2

3.2.1 Chia đoạn ống, xác định chiều dài thưc tế, chiều dài lý thuyết đoạn ống.

− Chiều dài tính toán của các đoạn ống trên mạng lưới

Chiều dài tính toán của mỗi đoạn ống được xác định theo công thức:

ltt = lthực × m

Trong đó: ltt là chiều dài tính toán của các đoạn ống (m)

lthực là chiều dài hực của đoạn ống (m)

m là hệ số kể tới mức độ phục vụ của đoạn ống

Khi đoạn ống phục vụ 1 phía m = 0,5

Khi đoạn ống phục vụ 2 phía m = 1

Khi đoạn ống qua sông m=0

Bảng xác định chiều dài tính toán cho các đoạn ống, (m), tham khảo tại bảng 3.1phụ lục 3

3.2.2 Tính qđv , q dđ

− Căn cứ vào bảng 1.1 phụ lục 1, bảng thống kê lưu lượng nước tiêu thụ các giờ dùngnước lớn nhất ta có : đô thị dùng nước nhiều nhất vào lúc 17 - 18h, 9,27%Qngđ tức là6010,82 m3/h= 1670 l/s

− Ta có lưu lượng cấp nước cho bệnh viện, trường học, công nghiệp là lưu lượng tậptrung

− Lưu lượng đơn vị dọc đường xác định theo [công thức 5.3-3]

= = 0,03 (l/s.m)

Trong đó :

+ qđv – lưu lượng đơn vị dọc đường, l/s.m

+ – lưu lượng nước dùng cho sinh hoạt (có kể tới hệ số a)

+ ∑L – tổng chiều dài tính toán mạng lưới ∑L = 51956 m

− Lưu lượng dọc đường của từng đoạn ống:

Qdđ = qđv × L (l/s)

Trong đó: L – chiều dài từng đoạn ống, m

Xem chi tiết tại bảng 3.1 phụ lục 3

3.2.3 Xác định lưu lượng dọc đường quy về nút

− qnút = + qtt ( l/s) [công thức 5.11-3]

Xem chi tiết tại bảng 3.2 phụ lục 3

3.2.4 Tính toán thủy lực tại các đoạn ống và nút trong giờ dùng nước lớn nhất (sử dụng

phần mềm epanet 2.0)

Xem chi tiết tại bảng 5.1 và 5.2 phụ lục 5

3.2.5 Tính toán thủy lực tại các đoạn ống và nút khi có cháy (sử dụng phần mềm epanet

2.0)

Lưu lượng chữa cháy là 120l/s, gồm 3 đám cháy xảy ra ở nút 11

Xem chi tiết tại bảng 5.3 và 5.4 phụ lục 5

4 Khái toán kinh tế xây dựng mạng lưới cấp nước.

4.1. Khái toán kinh tế cho phương án 1

− Ta có chi phí mua ống nước là 256176,02 triệu đồng (Tham khảo bảng 6.1 phụ lục 6)

18

− Chi phí phụ tùng và nhân công lắp đặt bằng 30% tổng chi phí đường ống Vậy tổng chiphí cho xây dựng đường ống là:

− G ống1 = 256176,02 × 1,3 = 333 028,826 (triệu đồng)

− Tính sơ bộ giá thành cho 1m3 đất đào và san lấp là 100.000 đồng

− Dựa vào chiều dài tuyến ống, chiều rộng, độ sâu chôn ống Ta sẽ xác định được khốilượng và kinh phí

Với tổng chiều dài tuyến ống là 66 036,12m, sơ bộ lấy chiều rộng trung bìnhđường hào là b= 0,5m, chiều sâu trung bình là h=1m Ta có: khối lượng trung bình đấtcần dào và đắp là:

Vđất1 = L × b × h = 66036,12 × 0,5 × 1 = 33 018,06 m3

− Chi phí cho đào và đắp đất là: G đào1 = 33 018,06 × 100 000 = 3 301 806 000 (đồng)

= 3 301,806 ( triệu đồng)

− Tổng chi phí = G ống1 + G đào1 = 336 330,632( triệu đồng)

4.2. Khái toán kinh tế cho phương án 2

Ta có chi phí mua ống nước là 292 173,22 triệu đồng (Tham khảo bảng 6.2 phụlục 6)

Chi phí phụ tùng và nhân công lắp đặt bằng 30% tổng chi phí đường ống Vậytổng chi phí cho xây dựng đường ống là:

G ống1 = 292173,22× 1,3 = 379 825,186 (triệu đồng)Tính sơ bộ giá thành cho 1m3 đất đào và san lấp là 100 000 đồng

Dựa vào chiều dài tuyến ống, chiều rộng, độ sâu chôn ống Ta sẽ xác định đượckhối lượng và kinh phí

Với tổng chiều dài tuyến ống là 68 825,33m, sơ bộ lấy chiều rộng trung bìnhđường hào là b= 0,5m, chiều sâu trung bình là h=1m Ta có: khối lượng trung bình đấtcần dào và đắp là:

Vđất1 = L × b × h = 68 825,33× 0,5 × 1 = 34 412,665 m3Chi phí cho đào và đắp đất là: G đào1 = 34 412,665 × 100 000 = 3 441 266 500(đồng)

= 3 441,2665 ( triệu đồng)

Tổng chi phí = G ống1 + G đào1 = 383 266,45525 ( triệu đồng)

5 Lựa chọn mạng lưới cấp nước

Cả 2 phương án lựa chọn đều đảm bảo khả năng cấp nước tới từng khu dân cư,khu công nghiệp, trường học, tuy nhiên dựa trên hiệu quả cấp nước, chi phí ban đầuthì ta sử dụng phương án 1 là phương án cấp nước cho thành phố Lào Cai, tỉnh LàoCai.

20

CHƯƠNG 3: ĐỀ XUẤT VÀ TÍNH TOÁN THIẾT KẾ TRẠM XỬ LÝ NƯỚC CẤP

1 Chất lượng nguồn nước.

1.1 Lựa chọn nguồn nước

- Lựa chọn nguồn nước: tại thành phố Lào Cai có nguồn nước mặt chính là sông Hồng

và nhánh sông Nậm Thi Hiện nay nhà máy nước Lào Cai đang hoạt động lấy nước từsông Nậm Thi, sông Hồng có trữ lượng nước lớn, chất lượng nước tốt nên chọn làmnguồn cấp nước thô cho trạm xử lý

- Công suất cấp nước: 60000m3/ngđ

- Chỉ tiêu chất lượng nguồn nước:

Bảng 3.1: Chất lượng của nguồn nước (Kết quả lấy theo đợt quan trắc đột xuất ngày 25/02/2011 của Trung tâm Quan trắc môi trường và Cục Kiểm soát ô nhiễm, Chi cục BVMT tỉnh để điều tra, khảo sát, đánh giá hiện trạng và tiến

1.2 Xác định các chỉ tiêu của nguồn nước.

1.2.1 Xác định CO 2 tự do trong nguồn nước.

- Nhiệt độ: t = 22,3˚C

và dính kết trên bề mặt hạt của lớp vật liệu lọc với tốc độ nhanh và kinh tế.

Với hàm lượng cặn là 399 mg/l, tra bảng [1- bảng 6-3] ta chọn lượng phèn để xử

lý ao 44,9mg/l

Hàm lượng phèn để xử lý độ màu xác định theo [1_mục 6.11]

a = 4 = 4 = 37,95mg/ltrong đó: M là độ mầu của nguồn nước

Kiểm tra độ kiềm của nước theo yêu cầu keo tụ xác định theo công thức [1-mục6.15]:

- e : Đương lượng của phèn không chứa nước Đối với Al2 (SO3)4 e = 57

- DK: Liều lượng hoá chất để kiềm hoá (mg/l)

- PP : Liều lượng phèn lớn nhất trong thời gian kiềm hóa PP = 44,9 (mg/l)

- K : Đương lượng gam đối với vôi (theo CaO) K = 28

- Kt : Độ kiềm nhỏ nhất của nước Kt = 1,7 (mg/l)

Dk = 28 ( – 1,7 + 1) = 2,456 mg/l

1.2.4 Kiểm tra độ ổn định của nước sau khi xử lý.

22

Sau khi cho phèn nhôm vào để keo tụ thì độ pH của nước giảm, do đó khả năngnước có tính xâm thực Cần phải kiểm tra độ ổn định của nước.

- Kiểm tra độ kiềm của nước sau khi keo tụ

-

:

K *

i

Độ kiềm của nước sau khi keo tụ

- Kio: Độ kiềm ban đầu của nước nguồn, Kio = 1,7 (mgđl/l)

- PP : Liều lượng phèn dùng để keo tụ, PP = 44,9 (mg/l)

- e : Đương lượng của phèn không chứa nước Đ/v Al2 (SO3)→ e = 57

Ki*= 1,7 - = 0,91 (mg/l)

− Độ ổn định của nước được đánh giá bằng chỉ số J

− Chỉ số J được xác định như sau:

J = pHo - pHs

Trong đó:

+ pHo – độ pH của nước

+ pHs – độ pH của nước ở trạng thái bão hoà CaCO3 sau khi keo tụ

• Xác định CO2 của nước sau keo tụ:

(CO2) = (CO2)o + 44 = 7 + 44× = 41,66 mg/l [1]

Trong đó: CO2 – Lượng CO2 của nước sau khi keo tụ

(CO)o – Lượng CO2 của nước nguồn, (CO2)o = 7

• Xác định pHs theo công thức sau:

pHs = f1(t) - f2(Ca2+) - f3(K) + f4(P)Trong đó: f1(to), f2(Ca2+), f3(K), f4(P) là những trị số phụ thuộc vào nhiệt độ, nồng

độ canxi, độ kiềm, tổng hàm lượng muối trong nước

Tra biểu đồ Langlier [1_hình 6-1]

Với chỉ số J vừa tính -1,265 < -0,5 và pHo < 8,4 < pHs

Vậy : nước không ổn định, có hàm lượng CO2 lớn hơn giá trị cân bằng Nước cótính gỉ, cần kiềm hóa

Trạm clo Bể chứa nước sạch Trạm bơm cấp II

Hồ lắng tự nhiên

Xác định liều lượng vôi đưa vào kiềm hóa nước

Dk = ek × (χ + ξ + χ.ξ) × K1 × (mg/l)Trong đó: ek: đương lượng hóa chất đưa vào kiềm hóa khi dùng vôi, ek = 28K1 là độ kiềm toàn phần của nguồn nước ( trước khi kiềm hóa)

P: hàm lượng chất kiềm hoạt tính trong sản phẩm kỹ thuật, %

ξ, χ : là hệ phụ thuộc vào pH0, pHs của nguồn nước

theo [1_hình 6.5] ta tra: ξ = 0,005, χ = 0,1

Dk = ek × (χ + ξ + χ.ξ) × K1 × = 28 × (0,1 + 0,005 + 0,1.0,005) × 1,7 × = 7,174 (mg/l)

c Hàm lượng cặn lớn nhất trong nước sau khi đưa hoá chất vào để kiềm hoá và keo tụ

Ta có công thức tính như sau:

Cmax =

o

Cmax

+ K×Pp + 0,25M + DK (mg/l)Trong đó:

-

o

Cmax

: Hàm lượng cặn lớn nhất của nước nguồn 399 (mg/l)

- K: Hệ số phụ thuộc vào độ tinh khiết của phèn sử dụng Đối với phèn nhômkhông sạch K = 1

- Pp: Lượng phèn đưa vào để keo tụ Pp =44,9 (mg/l)

- M: Độ màu của nước nguồn theo thang độ Platin - Coban M = 90

- DK: Liều lượng vôi đưa vào để kiềm hoá DK =7,174 (mg/l)

⇒ Cmax= 399 + 1×44,9 + 0,25×90 + 7,174 = 473,574 (mg/l)

2 Đề xuất phương án xử lý nước cấp và lựa chọn phương án xây dựng.

2.1 Phương án 1

24

Thuyết minh phương án 1:

Nước mặt từ trạm bơm cấp 1 được đưa về bể trộn có tấm chắn khoan lỗ, đượctrộn cùng phèn định lượng, quá trình khuấy trộn hóa chất tạo điều kiện phản ứngnhanh và đều hóa chất vào toàn bộ khối nước cần xử lý Khi trộn đều phèn với nướcđưa tất cả hỗn hợp này vào bể phản ứng có vách ngăn, ở đây sẽ có các phản ứng hóahọc, kết các chất bẩn trong nước ở dạng hòa tan hoặc lơ lửng thành các bông cặn cókhả năng lắng

Sau quá trình tạo bông, nước được chuyển đến bể lắng ngang Tại đây hàm lượngcặn lơ lửng trong nước giảm đi nhờ quá trình lắng trọng lực các bông cặn

Để đảm bảo chất lượng nước sau xử lý: sau quá trình lắng, nước được chuyển tới

bể lọc nhanh Khi nước chảy qua các lớp vật liệu lọc là cát, thạch anh và than thì cácloại cặn chưa lắng ở bể lắng ngang sẽ được giữ lại Nước rửa bể lọc sẽ được lắng sơtrong hồ tự nhiên và xả ra mương thoát nước chung của khu vực, bùn cặn trong hồlắng sẽ được phơi khô và đưa tới khu xử lý chất thải rắn của thành phố Cuối cùngnước được chuyển đến bể khử trùng để đảm bảo án toàn về mặt vi trùng khi cấp nướccho thành phố

Trạm clo Bể chứa nước sạch Trạm bơm cấp II

Hồ lắng tự nhiên

2.2 Phương án 2

Thuyết minh phương án 2:

Nước mặt từ trạm bơm cấp 1 được đưa về bể trộn có tấm chắn khoan lỗ, đượctrộn cùng phèn định lượng, quá trình khuấy trộn hóa chất tạo điều kiện phản ứngnhanh và đều hóa chất vào toàn bộ khối nước cần xử lý Khi trộn đều phèn với nướcđưa tất cả hỗn hợp này vào bể phản ứng có vách ngăn, ở đây sẽ có các phản ứng hóahọc, kết các chất bẩn trong nước ở dạng hòa tan hoặc lơ lửng thành các bông cặn cókhả năng lắng

Sau quá trình tạo bông, nước được chuyển đến bể lắng ly tâm Tại đây hàmlượng cặn lơ lửng trong nước giảm đi nhờ quá trình lắng trọng lực các bông cặn

26

Để đảm bảo chất lượng nước sau xử lý: sau quá trình lắng, nước được chuyển tới

bể lọc nhanh Khi nước chảy qua các lớp vật liệu lọc là cát, thạch anh và than thì cácloại cặn chưa lắng ở bể lắng ngang sẽ được giữ lại Nước rửa bể lọc sẽ được lắng sơtrong hồ tự nhiên và xả ra mương thoát nước chung của khu vực, bùn cặn trong hồlắng sẽ được phơi khô và đưa tới khu xử lý chất thải rắn của thành phố Cuối cùngnước được chuyển đến bể khử trùng để đảm bảo án toàn về mặt vi trùng khi cấp nướccho thành phố

2.3 Lựa chọn phương án thiết kế

 Phương án 1:

− Bể phản ứng có lớp cặn lơ lửng: bể thường đặt ngay trong phần đầu bể lắng ngang Bểđược chia thành nhiều ngăn dọc, đáy có tiết diện hình phễu với các vách ngăn ngang,nhằm mục đích tạo dòng nước đi lên đều, để giữ cho lớp cặn được ổn định Ưu điểmcủa bể là cấu tạo đơn giản, không cần máy móc cơ khí, không tốn chiều cao xây dựng

− Bể lắng ngang: sử dụng bể lắng ngang thu nước bề mặt bằng tấm máng khoan lỗ, bểđược xây dựng kết hợp với bể phản ứng Bể lắng ngang có ưu điểm dễ thiết kế, vậnhành đơn giản Nhược điểm là thời gian lưu dài và chiếm diện tích lớn

 Phương án 2:

− Bể phản ứng vách ngăn: bể phản ứng là quá trình tạo bông kết tủa diễn ra nhờ sự xáotrộn của dòng nước trong bể Ưu điểm bể phản ứng vách ngăn là dễ vận hành, đơngiản Nhược điểm là hiệu quả phản ứng chưa cao

− Bể lắng ly tâm:

Ưu điểm: nhờ có thiết bị gạt bùn, nên đáy bể dốc nhỏ hơn so với bể lắng đứng,

do đó chiều cao công tác của bể nhỏ Bể vừa làm việc vừa xả cặn liên tục nên khi xảcặn vẫn làm việc bình thường

Nhược điểm: bể lắng ly tâm hiệu quả lắng kém hơn so với các loại bể lắng khác

do bể có đường kính lớn, tốc độ dòng chảy chuyển động chậm dần từ trong ra ngoài, ởvùng trong do tốc độ lớn cặn khó lắng đôi khi xuất hiện chuyển động khối Mặt khácnước trong chỉ có thể thu bằng hệ thống máng vòng xung quang bể nên thu nước khóđều Ngoài ra hệ thống gạt bùn cấu tạo phức tạp và làm việc trong điều kiện ẩm ướtnên dễ bị hư hỏng

Vì vậy ta chọn phương án 1 là phương án thiết kế xây dựng

3 Tính toán các công trình trong dây truyền công nghệ xử lý phương án

3.1 Tính toán các công trình pha chế, định lượng, dự trữ hóa chất

- Hóa chất dùng để keo tụ là phèn nhôm Al2(SO4)3

- Hóa chất dùng để kiềm hóa và ổn định nước là CaO

a Tính toán thiết bị pha chế phèn

Hình 3.1 Bể hòa tan phèn cục

Dung tích bể hòa tan hữu ích được xác định bằng [1-công thức 6-3]

W = (m3)Trong đó:

- Q: Công suất trạm xử lý(m3/h), Q = 60000 (m3/ngđ) = 2500 (m3/h)

- : Liều lượng phèn cần thiết lớn nhất tính theo sản phẩm không ngậm nước Al2(SO4)3, = 44,9 (mg/l)

- : Nồng độ dung dịch phèn trong thùng pha từ 10-17%, chọn = 10%

 W = = 8,98 (m3)

Ta thiết kế 2 bể trộn phèn, khi có sự cố có thể sửa chữa

Kích thước mỗi bể hòa trộn phèn là:

* Chọn máy quạt gió và tính toán ống dẫn khí nén

- Lưu lượng khí nén cần đưa vào bể hòa tan:

Q h = 0,06×

Wh×

Fh (/phút)

Trong đó:

- Qh : Lưu lượng khí nén cần đưa vào bể (/phút)

- Wh : Cường độ sục khí trong bể hòa trộn lấy W = 10 (l/s.m2)

- Fh : Diện tích mặt bằng của bể tiêu thụ phèn F = 1,5 × 1,5 = 2,25 (m2)

- Qt : Lưu lượng khí nén cần đưa vào bể tiêu thụ (/phút)

- Wt : Cường độ sục khí trong bể tiêu thụ lấy W = 5 (l/s.m2)

- Ft : Diện tích mặt bằng của bể pha phèn Ft = 2 × 2 = 4 (m2)

c Thiết bị pha chế vôi sữa

Vôi cục được tôi trong các bể thành vôi sệt, sau đó dùng gầu ngoạm vận chuyểnbằng cẩu palăng đưa vào các bể có đáy hình côn và có lắp máy khuấy cơ khí để phaloãng thành vôi sữa Sau mỗi lần pha, mở van xả ở đáy hình côn và cho cặn chưa tôichảy vào rọ thép, rồi dùng palăng đưa rọ này ra ngoài xưởng

30

• Bể tôi vôi.

Dung tích bể tôi vôi xác định theo công thức:

Wvt = M×q (m3)

Trong đó:

 M : Lượng vôi cục tiêu thụ trong 15 ngày.(tấn)

Lượng vôi cục tiêu thụ trong 1 ngày:

G =

γ b 10000

- b : Tỷ lệ vôi tinh khiết b = 70%

- Q : Công suất trạm xử lý Q = 60000 (m3/ngđ)

- γ : Trọng lượng riêng của dung dịch phèn γ = 1 (T/m3)

⇒G = = 0,62(T/ngày)

Khi lượng vôi cần dự trữ cho 7 ngày thì chọn biện pháp dự trữ ướt trong kho vàtôi bằng máy

Tổng lượng vôi chứa trong kho : M = 7×0,62 = 4,34(T)

 q : Lượng nước cần thiết để tôi 1 lần vôi cục Theo quy phạm thì q= 3÷5 m3/tấn Chọn

q = 3 m3/tấn

⇒ Wvt = 4,34 × 3 = 13,02 (m3)

Lấy chiều cao bể tôi vôi là h = 1,5 (m)

Kích thước bể tôi vôi B × L = 3 x 3(m)

d Bể pha vôi sữa

Wvs =

γ b 10000

L n Q

- Q : Công suất trạm xử lý Q = 60000 m3/ ngđ = 2500 m3/h

- n :Thời gian giữa hai lần pha chế, n = 10 tiếng

- Lv : Liều lượng vôi tinh khiết cho vào nước xử lý, Lv = 3,2 (mg/l)

- bv : Nồng độ vôi khi hòa, b = 5%

- γ : Trọng lượng riêng của dung dịch vôi, lấy γ = 1 (T/m3)

⇒ Wv = = = 1,6 (m3)

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 cặnD150mm dưới miệng xả có đặt rọ sắt để hứng cặn Để giữ cho vôi không bị lắng và cónồng độ đều 5% phải liên tục khuấy trộn bằng máy khuấy

Mặt khác ta có:

Wv = = ―>d = = = 1,43 mVậy d ≈ h = 1,45 (m)

e Tính toán lựa chọn máy khuấy

Dùng máy khuấy để pha vôi tôi thành vôi sữa và giữ cho dung dịch không bị lắngxuống đáy bể Chọn máy khuấy kiểu cánh phẳng có các chỉ tiêu:

Số vòng quay của trục động cơ : n = 40 (vòng/phút)

(theo[1_ mục 6.36]: tốc độ khuấy bằng máy không nhỏ hơn 40 vòng/phút)

Chiều dài cánh khuấy theo quy phạm là từ (0,4÷0,5)d.

Chọn lck = 0,4×d =0,58 (m)

⇒ Chiều dài tính toán toàn phần của cánh quạt là : 0,58 × 2 = 1,16(m)

Công suất của động cơ để cho quay cánh quạt lấy là 3,0 KW

3.2 Bể trộn có tấm chắn khoan lỗ

Công suất trạm xử lý 60000 m3/ngd = 2500 m3/h = 0,694 m3/s

Tốc độ dòng nước ở cuối máng trộn vm = 0,6 m/s

Tốc độ dòng nước qua lỗ vl = 1 m/s

32

Đường kính lỗ dl = 20 – 100mm Chọn dl = 80mm = 0,08m

Xây dựng 2 bể trộn vách ngăn có tấm chắn khoan lỗ

Lưu lượng qua mỗi bể

− Diện tích mỗi lỗ:

− Diện tích các lỗ trên 1 tấm chắn

− Số lỗ trên mỗi tấm chắn

− Tổn thất áp lực qua mỗi tấm chắn

Trong đó: = 0,06 m nên dl/ = = 1,3 theo , có µ = 0,69

− Tiết diện cuối máng bể trộn

Chọn chiều cao cuối máng Hm = 0,5m (Hm ≥ 0,5m)

− Tiết diện bể trộn chỗ đặt các tấm máng

− Chiều rộng của 1 bể trộn

− Dung tích của 1 bể trộn:

Trong đó: t – thời gian lưu nước trong bể trộn (t ≤ 2 phút), chọn t = 1 phút

− Chiều cao lớp nước trước tấm chắn thứ ba

→ Chiều cao của 1 bể trộn: HXD = h1 + hbv = 0,83 + 0,4 = 1,23 m

→ Chiều dài của 1 bể trộn:

Khoan trên mỗi tấm chắn: 7 hàng lỗ theo chiều đứng, 10 hàng lỗ theo chiềungang

Khoảng cách giữa các lỗ theo chiều đứng( quy phạm độ ngập sâu của lỗ là 0,15m)

+ Q – lưu lượng nước vào, Q = 61000 m3/ngđ = 0,694 m3/s

+ t – thời gian nước lưu lại trong ngăn, t = 1,5 phút = 90s [2_ trang 45]

Cấu tạo gồm 8 ngăn tách khí, mỗi ngăn có kích thước: l x b = 4,2x 1,5 m

Vận tốc nước đi xuống :

→ Vận tốc đảm bảo

− Chiều cao ngăn tách khí:

Ống dẫn nước từ bể trộn sang đặt ngập trong ngăn tách khí với khoảng cáchkhông được nhỏ hơn 100mm tính từ miệng ống đến miệng trong ngăn tách khí

3.4 Bể phản ứng có lớp cặn lơ lửng

− Bể phản ứng chia thành 8 bể, N = 8

− Diện tích mặt bằng bể phản ứng

Trong đó:

+ Q – lưu lượng nước vào, Q = 60000 m3/ngđ = 0,694 m3/s

+ v – tốc độ đi lên của nước trong bể phản ứng ở phần trên Ứng với hàm lượng cặn củanước nguồn 399 mg/l, v = 2,2 mm/s [2_mục 5.3]

− Lấy chiều rộng mỗi bể phản ứng bằng chiều rộng bể lắng ngang, B = 4,2 m

− Chiều dài ngăn phản ứng:

− Thể tích bể phản ứng với thời gian lưu nước trong bể t = 20 phút

Chiều cao bể phản ứng bằng chiều cao bể lắng: H = 5,8 m

Trong ngăn phản ứng đặt 3 tấm chắn hướng dòng, khoảng cách giữa các tấmchắn là:

− Đáy ngăn phản ứng đặt ống khoan lỗ để phân phối nước Mỗi ngăn đặt 2 ống Tốc độnước chảy trong ống theo quy phạm v = 0,5 ÷ 0,6 m/s, chọn v = 0,6 m/s

− Tiết diện của ống phân phối:

chọn d=300mm

34

Lấy tổng diện tích lỗ phân phối bằng 30% tiết diện ống

Khoảng cách giữa các tâm lỗ:

− Tổn thất áp lực qua giàn ống phân phối

k là tỉ số tất cả các lỗ của ống phân phối trên tiết diện ngang của ống phân phối,lấy bằng 0,3

− Chiều cao lớp nước trên vách tràn

Trong đó: – vận tốc nước chảy từ qua tường tràn bể phản ứng m/s

− Khoảng cách từ tường tràn bể phản ứng đến vách ngăn hướng dòng bể lắng

+ Q – lưu lượng nước đưa vào bể, Q = 60000 m3/ngd = 2500 m3/h

+ Uo – tốc độ rơi của cặn Chọn Uo = 0,7 mm/s [2_,trang 82]

+ α – hệ số sử dụng thể tích của bể Lấy a = 1

Chiều cao vùng lắng từ 3 – 4m, chọn Ho = 3m

− Số bể lắng ngang là N = 8 bể, chiều rộng mỗi bể là:

Chọn B=4,2m

Trong đó:

+ vtb – vận tốc trung bình của dòng nước, vtb = 7 – 10 mm/s Chọn vtb = 7mm/s [1]

Mỗi bể lắng chia là 3 ngăn, chiều rộng mỗi ngăn là b = 1,4 m

− Chiều dài của 1 bể lắng:

, chọn L = 30m

Nước từ bể phản ứng chuyển sang bể lắng qua vách ngăn sát thành tràn, ngập sâu0,3m hướng dòng nước chảy xuống phân bố đều trên bề mặt và tránh xáo động bề mặtbể

− Chiều cao nước trên thành tràn:

− Cứ mỗi ngăn bố trí 2 máng thu, khoảng cách giữa các tâm máng:

− Khoảng cách từ tâm máng đến thành bể:

Khoảng cách giữa các tâm lỗ:

Mép trên của máng cao hơn mực nước cao nhất trong bể là 0,1m

∗ Hệ thống xả cặn

− Việc xả cặn tiến hành theo chu kỳ với thời gian giữa 2 lần xả cặn T = 24h Thể tíchvùng chứa nén cặn bể lắng ngang là [2_trang 77]:

36

Trong đó:

+ T – thời gian giữa 2 lần xả cặn, T = 24h

+ Q – lưu lượng nước đưa vào bể, Q = 2500 m3/h

+ N – số bể lắng ngang, N = 8 bể

+ C – hàm lượng cặn còn lại trong nước sau khi lắng, C = 10 – 12mg/l, lấy C

= 10mg/l

+ – nồng độ trung bình của cặn đã qua nén chặt [2_bảng 3.3] : = 10000 g/m3

+ Cmax – hàm lượng cặn trong nước đưa vào bể lắng

→

− Diện tích bề mặt của 1 bể lắng:

− Chiều cao trung bình của vùng chứa nén cặn:

− Chiều cao trung bình bể lắng:

→ Chiều cao xây dựng của bể:

− Tổng chiều dài bể lắng kể cả ngăn thu nước:

− Thể tích một bể lắng:

Hệ thống xả cặn làm bằng máng đục lỗ đặt dọc theo trục mỗi ngăn, thời gian xảcặn từ 8-10 phút, chọn là 8 phút, tốc độ nước chảy ở cuối máng không nhỏ hơn 1 m/s

− Dung tích chứa cặn của 1 ngăn:

− Lưu lượng cặn ở 1 ngăn:

− Diện tích của máng xả cặn, chọn vm = 1,5 m/s

Tốc độ nước qua lỗ chọn bằng 1,5 (m/s), chọn dlỗ = 30mm ( dlỗ≥

25mm) Diệntích lỗ: flỗ = 0,00071 m2

L 31m

3.6 Bể lọc nhanh

Tính toán bể lọc nhanh theo [1_mục 6.103]

− Tổng diện tích bể lọc của trạm xử lý:

Trong đó:

+ Q – công suất trạm xử lí, Q = 60000 m3/ngđ

+ T – thời gian làm việc của trạm trong một ngày đêm, T = 24h

+ – tốc độ lọc tính toán ở chế độ làm việc bình thường, [1_bảng 6.11]

+ a – số lần rửa mỗi bể trong một ngày đêm ở chế độ làm việc bình thường, a =2

+ W – cường độ rửa lọc, lấy theo [1_bảng 6.13] W = 14 l/s-m2

+ t1 – thời gian rửa lọc, t1 = 5 phút = 0,083 giờ [1 _bảng 6.13]

+ t2 – thời gian ngừng bể lọc để rửa, t2 = 0,35 giờ [1_điều 6.102]

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

Trong đó: N1 – số bể lọc ngừng làm việc để sửa chữa, N1 = 1

vtc = 6 – 7,5 m/h → đạt yêu cầu

+ hv – chiều dày lớp vật liệu lọc, hv = 1,3m [1_bảng 6.11]

+ hn – chiều cao lớp nước trên lớp vật liệu lọc, hn = 2m

+ hp - chiều cao phụ kể đến việc dâng nước khi đóng bể để rửa, hp = 0,5m

+ hnước rl – chiều cao ống phân phối nước rửa lọc, h = 0,65 m

+ hkhí rl – chiều cao ống phân phối gió rửa lọc, h = 0,25 m

 Hệ thống phân phối nước rửa lọc:

38

Chọn biện pháp rửa lọc bằng gió nước phối hợp Cường độ nước rửa lọc W = 14l/sm2 (quy phạm là 12 ÷ 14 l/sm2 ứng với mức độ nở tương đối của vật liệu lọc 45%)theo [2_bảng 4.5] Cường độ gió rửa lọc Wgió = 15 – 20 l/sm2 Chọn Wgió = 15 l/sm2

− Lưu lượng nước rửa bể lọc:

Chọn đường kính ống chính là dc=600mm bằng thép thì tốc độ nước chảy trongống chính là : vc= 1,84m/s ( nằm trong giới hạn cho phép <2m/s)

Lấy khoảng cách giữa các ống nhánh là 0,3 ( Quy phạm cho phép là 0,25-0,3m),thì số ống nhánh của 1 bể lọc là:

40 ống nhánhLưu lượng nước rửa lọc chảy trong mỗi ống nhánh là:

Trên mỗi ống nhánh, các lỗ xếp thành 2 hàng sole nhau, hướng xuống phía dưới

và nghiêng 1 góc 45o so với mặt phẳng nằm ngang Số lỗ trên mỗi hàng của ống nhánhlà: 15,2/2=8 lỗ

Khoảng cách giữa các lỗ là :

là đường kính ngoài của ống gió chính

1 ống thoát khí ở cuối ống chính 32mm

 Hệ thống dẫn gió rửa lọc:

Chọn cường độ gió rửa lọc Wgió = 15 l/sm2 (quy phạm là 15 ÷ 20 l/sm2)

− Lưu lượng gió tính toán:

− Tốc độ gió trong ống dẫn gió chính là 15 ÷ 20 m/s, chọn bằng 15 m/s, đường kính ốnggió chính sẽ là:

Chọn ống gió chính Dgió = 250mm