Thiết kế hệ thống cấp nước cho khu đô thị E tỉnh QN đến năm 2040

Thiết kế hệ thống cấp nước cho khu đô thị e tỉnh QN đến năm 2040 Với đề tài “Thiết kế hệ thống cấp nước cho khu đô thị B – tỉnh H đến năm 2040”, dựa trên các số liệu có sẵn, sự hướng dẫn của cô giáo và các số liệu tham khảo được, em đã tiến hành tính toán và hoàn thành đề tài của mình. Nội dung chính của đồ án: + Nghiên cứu bản đồ quy hoạch đô thi B tỉnh H, vạch tuyến và thiết kế mạng lưới cấp nước cho toàn thành phố. + Thiết kế trạm xử lý nước cấp đô thị B với công suất 102000 m3/ngđ (2 phương án). + Khái toán kinh tế 2 phương án trên từ đó làm cơ sở cho việc lựa chọn phương án đầu tư. + Cụ thể gồm các chương như sau: Chương 1: Tổng quan về khu vực. Chương 2: Quy mô dùng nước cho khu đô thị B tỉnh H đến năm 2040. Chương 3: Thiết kế mạng lưới cấp nước. Chương 4: Thiết kế nhà máy xử lý cho khu đô thị B tỉnh H. Chương 5: Cấp nước bên trong công trình

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ KHU ĐÔ THỊ E TỈNH QN

1.1 Những cơ sở hình thành đề tài.

1.1.1 Điều kiện tự nhiên.

1.1.1.1 Vị trí địa lý.

Khu đô thị E - tỉnh QN tiếp giáp vùng phía Nam thành phố ĐN

- Phía Tây Bắc giáp với thành phố ĐN.

- Phía Đông Nam và phía Nam giáp Thành phố HA.

- Phía Đông Bắc và Đông giáp biển Đông

- Phía Tây giáp huyện ĐB

1.1.1.2 Đặc điểm địa hình ,địa mạo

Địa hình có dạng nghiêng và thấp dần theo hướng Nam-Bắc với độ cao giảm dần từ 15m đến 4m, phía Tây có con sông VĐ dài 4km, sông rộng khoảng 300m

Khu vực nằm trong vùng đồng bằng với những đặc điểm địa hình của vùng duyên hải miền Trung, chủ yếu là vùng cát khô tương đối bằng phẳng, ít ngập lụt

1.1.1.3 Đặc điểm địa chất thuỷ văn.

Dòng sông VĐ chảy dọc theo hướng Bắc Nam

Sông VĐ được nối với sông H ở phía Bắc và sông TB ở phía Nam Đây là nguồn nước sinh hoạt đồng thời là nguồn nước tưới cho các vùng nông nghiệp Tuy nhiên sông VĐ bị nhiễm mặn khá sâu về mùa hè

Khu đô thị E nằm ở hạ lưu hệ thống sông VG-TB, trong hệ thống thủy lợi AT

Hệ thống thủy lợi AT là một hệ thống thủy lợi gồm 4 đập dâng tạo nguồn và một loạt các trạm bơm nhằm đáp ứng nhu cầu tưới cho đất canh tác

1.1.1.4 Khí hậu.

- Đô thị E nằm trong vùng khí hậu nhiệt đới gió mùa

Nhiệt độ:

Nhiệt độ trung bình năm 25,60C ;Nhiệt độ cao nhất trung bình 29,80C ; Nhiệt

độ trung bình thấp nhất 22,70C ; Ngày nóng nhất nhiệt độ đạt tới 40,90C

Gió: - Hướng gió thịnh hành mùa hè từ tháng 4 đến tháng 9: Đông.

- Hướng gió thịnh hành mùa đông từ tháng 10 đến tháng 3: Bắc và Tây Bắc

Mưa: - Lượng mưa trung bình năm 2066(mm).

- Số ngày mưa trung bình là 147 (ngày)

- Lượng mưa ngày lớn nhất 332(mm)

Độ ẩm: - Độ ẩm tương đối trung bình là 82%

- Độ ẩm tương đối thấp nhất là 75%

- Độ ẩm tương đối cao nhất là 90%

Nắng: - Số giờ nắng trung bình năm 2158 (giờ/năm).

Bão: Thường xuất hiện ở các tháng 9, 10, 11, thường có bão cấp 9, 10 các trận

bão thường gây mưa to và kéo dài

1.1.2 Hiện trạng kinh tế - Xã hội.

1.1.2.1.Quy mô dân số.

- Dân số hiện trạng năm 2015 là 210000 người

- Mật độ dân số 186 người/ha

1.1.2.2.Giáo dục đào tạo.

Hiện có 2 trường mẫu giáo nằm gần con sông VĐ , trường mẫu giáo số 2 cách sông VĐ khoảng 600m, gần trường mẫu giáo số 1 có hai đám cỏ xanh,thuận tiện cho việc vui chơi giải trí của các em nhỏ

Có 2 trường tiểu học , trường tiểu học số 1 nằm gần phía Nam đô thị, , trường tiểu học số 2 nằm gần phía Bắc

Có 2 trường trung học cơ sở, trường trung học cơ sở số 1 nằm gần con sông VĐ

và cách nó khoảng 900m, trường trung học cơ sở số 2 nằm gần trường mầm non số 1

và cách nó khoảng 600m

Còn có 1 trường trung học phổ thông nằm trong trung tâm đô thị

Ngoài ra còn có 1 trường đại học nằm ở phía đông và nằm sát con sông VĐTổng số học sinh là 50100 học sinh

1.1.2.3 Y tế.

Trên địa bàn có 2 bệnh viện :

+ Bệnh viện 1 nằm ở phía đông đô thị và gần trường mầm non số 2 với 400 giường bệnh

+ Bệnh viện 2 :nằm ở phía nam đô thị và gần trường tiểu học số 1 với 400 giường bệnh

1.1.2.4 Kinh tế.

Khu đô thị E là một huyện nông nghiệp của QN, dân cư chủ yếu là hoạt động nông nghiệp, trồng lúa màu vùng đất ven sông VĐ Riêng ĐD là xã nằm dọc theo bờ biển, có 40% cư dân làm nghề biển

Đời sống kinh tế thấp do nhiều khu vực đất đai không thuận lợi để phát triển nông nghiệp, không có nghề truyền thống

1.1.3 Thực trạng về cơ sở hạ tầng.

-1.1.3.3 Cấp điện.

Đã có một có hệ thống cung cấp điện sinh hoạt cho toàn bộ các thôn xóm của khu vực

1.1.4 Định hướng phát triển hạ tầng kỹ thuật.

1.1.4.1 Quy mô dân số và đất đai.

1 Dân số.

- Số dân năm 2014 là 210000 người

- Diện tích đô thị là 1100 ha

- Tỉ lệ gia tăng dân số : q = 2,35 %

Nên dân số dự kiến đến năm 2040 là :

(2040 2015)

2040 2015 (1 ) 210000 (1 2,35%)

2 Giáo dục đào tạo

Dựa vào QCVN : 01/2008/BXD Quy chuẩn kỹ thuật Quốc gia về Quy hoạchXây dựng, quy định tối thiểu đối với các công trình dịch vụ đô thị cơ bản đến năm

2040 thì dân số của đô thị tăng lên nên số trường học có thể xây dựng thêm

Dự kiến xây dựng thêm trường tiểu học số 3 để đảm bảo các em có thể đến lớp.Trường tiểu học số 3 nằm ở phía bắc của đô thị

Theo tính toán tổng số học sinh,sinh viên tính đén năm 2040 là 78030 học sinh

Bảng 1.1 Tổng số học sinh

Chỉ tiêu quy hoạch (chỗ/1000 người)

Số học sinh

Tiêuchuẩn dung nước (l/ng.ngđ) [3]

4 Đất đai.

- Diện tích tổng quan :1100ha

1.1.4.2 Cấp nước:

- Nguồn cấp nước : Theo quy hoạch thì dùng nguồn nước từ sông VĐ dẫn theo đường ống có D900mm về trạm xử lý

- Chỉ tiêu cấp nước sinh hoạt : 150l/ng.ngđ

- Mạng lưới cấp nước : Các tuyến ống hiện hữu được cập nhật và các tuyến ốngđược thiết kế mới phù hợp với định hướng quy hoạch chung cấp nước thành phố Thiết

kế mạng lưới vòng và phân phối nước tới nơi tiêu thụ

- Hệ thống cấp nước chữa cháy :Dựa trên các tuyến ống cấp nước của khu quy hoạch bố trí các trụ lấy nước chữa cháy với bán kính phục vụ 150m

1.1.4.3 Cấp điện:

Chỉ tiêu cấp diện :

- Chỉ tiêu cấp điện sinh hoạt : 1200 ÷ 2000 kwh/người/năm

- Chỉ tiêu cấp điện công nghiệp : 300 ÷ 400kw/ha

1.1.4.4 Quy hoạch thoát nước bẩn và vệ sinh môi trường

Thoát nước bẩn và vệ sinh môi trường : Xây dựng trạm xử lý nước thải sinh hoạt cho khu đô thị

Có biện pháp hữu hiệu buộc xí nghiệp hiện đang gây ô nhiễm phải đầu tư xử lý theo quy định

GVHD: Th.S Nguyễn Lan Phương 4

-CHƯƠNG 2: XÁC ĐỊNH QUY MÔ DÙNG NƯỚC CHO KHU ĐÔ THỊ E – TỈNH QN ĐẾN NĂM 2040.

2.1 Tiêu chuẩn dùng nước.

Chỉ tiêu cấp nước đến năm 2040 Tiêu chuẩn cấp nước là 150 l/người/ngày đêm, cấp cho 99 % dân số

+ fi : tỷ lệ dân được cấp nước % [2]

+ Kngày-max: Hệ số dùng nước không điều hoà lớn nhất ngày đêm

Kngày-max = 1,2  1,4(theo điều 3.3 [1]) ; chọn Kngày-max = 1.35

1,35 77012,9( / )1000

SH ngđ

+ N: số học sinh trong trường (người).

+ q TH: tiêu chuẩn cấp nước cho trường học, (bảng 1, mục 3.2[1])

Bảng 2.1.a Lưu lượng dùng nước của các trường học

ST

T Loại trường

Chỉ tiêu quy hoạch (chỗ/1000 người)

Số học sinh

Tiêuchuẩn dung nước (l/ng.ngđ) [3]

Lưu lượng (m 3 /ngđ)

Khu vực bệnh viện đa khoa với 3 bệnh viện

Lưu lượng nước cấp cho nhu cầu dùng nước của bệnh viện:

+ q BV: Tiêu chuẩn cấp nước theo số giường bệnh tùy theo quy mô của giường bệnh viện (l/ng.ngđ) )

Đối với bệnh viện đa khoa: qBV = 300 l/ng.ngđ

+ N: Số giường bệnh trong một bệnh viện (giường);

+ Nks: số giường

+ qks (l/giường.ng.đ):tiêu chuẩn dùng cho khách sạn tùy theo tiêu chuẩn sao của từng khách sạn

Bảng 2.3 - Nhu cầu dùng nước cho khách sạn (Phụ lục A)

2.2.3 Nhu cầu nước cho các công trình công cộng.

Lấy bằng 10% lượng nước dùng cho sinh hoạt

-2.2.5 Nước cho nhu cầu sản xuất.

- Lượng nước dùng cho việc sản xuất của xí nghiệp I là:

Qsx = q.F1 = 45 x 27 = 1215 m3/ngđ = 14 l/s

Trong đó :

+ q là tiêu chuẩn dùng nước cho một ha đất xí nghiệp theo quy hoạch

q = 45m3/ha.ngđ)

+ F1 là diện tích của xí nghiệp (ha), F1 = 27 ha

- Lượng nước dùng cho việc sản xuất của xí nghiệp II là:

Qsx = q.F2 = 45 x 24.7 = 1111,5 m3/ngđ = 12,9 l/s

Trong đó :

+ q là tiêu chuẩn dùng nước cho một ha đất xí nghiệp theo quy hoạch

q = 45m3/ha.ngđ)

+ F2 là diện tích của xí nghiệp (ha), F2= 27 ha

2.2.6 Lưu lượng nước cấp cho sinh hoạt của công nhân.

Q

SHCa=45 N1+25 N2

n×1000 (m3/ngđ)Trong đó:

+ 45; 25 là tiêu chuẩn cấp nước cho nhu cầu sinh hoạt của công nhân trong phân xưởng (PX) nóng, lạnh (l/ng.ca)

+ N1; N2 số CN trong PX tương ứng

Với giả thuyết là các xí nghiệp hoạt động n = 2 ca/ngđ

Bảng 2.4 Bảng phân bố số CN trong XN và số CN được tắm

Tổng

số công nhân trong XNC N

Phân bốcông nhântrong

các phân xưởng

Số CN được tắm trong PX

PX Nóng PX nguội PX Nóng PX nguội

%

Số người (N 1 )

%

Số người (N 2 )

%

Số người (N 3 )

%

Số người (N 4 )

Lưu lượng nước cho sinh hoạt công nhân CN

- Đối với xí nghiệp I

2.2.7 Lưu lượng nước tắm của công nhân.

- Đối với xí nghiệp I

Qt ca=

60×N3+40×N4n×1000 , (m3/ngđ)

=

60×816+40×3402×1000 = 31,28(m3/ca) = 62,56(m3/ngđ)

- Đối với xí nghiệp II

Qt ca=

60×N3+40×N4n×1000 , (m3/ngđ)

+ 60, 40 tiêu chuẩn nước tắm cho công nhân ở phân xưởng nóng và lạnh.+ n số ca làm việc trong ngày

+ N3, N4 là số công nhân trong các phân xưởng được tắm

⇒ QXNCN1 = Qsx + Qsh + Q tắm= 1215 + 63 + 62,56= 1340,5 m3/ngđ

QXNCN2 = Qsx + Qsh + Q tắm = 1111,5 + 51 + 52,2 = 1214,7 m3/ngđ

2.2.8 Nhu cầu dùng nước cho tưới cây, rửa đường.

Chỉ tiêu sử dụng nước tưới cây rửa đường được lấy 10 % lưu lượng nước sinh hoạt ngày dùng nước lớn nhất.( điều 3.5[1])

QTưới = Q ngđmax−SH ¿ 10%

= 77012,9 ¿ 0,1 = 7701,3 (m3/ngđ)

Trong đó

- Nước tưới cây chiếm tỷ lệ : 60%Q T-KVI = 0,6×7701,3 = 4620,8 (m3/ngđ )

- Nước rửa đường chiếm tỷ lệ : 40% Q T-KVI = 0,4×7701,3 = 3080,5 (m3/ngđ)

2.2.9 Nhu cầu dùng nước cho công nghiệp nhỏ và tiểu thủ công nghiệp.

Nhu cầu cấp nước cho công nghiệp nhỏ và tiểu thủ công nghiệp lấy bằng 10% lượng nước cấp sinh hoạt [1]

Q TTCN = Q ngđmax−SH ¿ 10% = 77012,9 ¿ 0,1 = 7701,3 (m3/ngđ)

2.3 Quy mô dùng nước của khu đô thị.

2.3.1 Công suất hữu ích cần cấp cho khu đô thị : Q H Ích (m 3 /ngày)

Công suất của trạm bơm cấp II được xác định :

Qh.ich = Qmax−SH

+ QXNCN1 + QXNCN2 +QT + QTH + QBV + QKS +QCTCCKhác + QTTCN

⇒ Qh.ich = 77012,9+ 1340,5 + 1214,7+7701,3 + 2755+ 450 +40 + 4456,3 + 7701,3= 102672 (m3/ngđ)

GVHD: Th.S Nguyễn Lan Phương 8

-2.3.2 Công suất của trạm bơm cấp II phát vào mạng lưới cấp nước

Q ML (m 3 /ngày)

QML = Qh.ich x b = 1026721,2= 123206,4 (m3/ngđ) Trong đó:

+ b: hệ số kể đến lượng nước rò rĩ dự phòng, chọn b = 1,2 (Bảng 3.1-[2])

QXL = QML x KXL =123206,4 x 1,05 = 129366,7 (m3/ngđ)

+ KXL là hệ số kể đến lượng nước dùng cho bản thân trạm xử lý (KXL = 1,05÷1,1) Chọn KXL = 1,05

Vậy công suất của trạm xử lý lấy tròn bằng 130000 (m3/ngđ)

2.4 Bảng thống kê lưu lượng nước theo giờ.

Xác định hệ số dùng nước không điều hòa

Trong một ngày, nhu cầu dùng nước sinh hoạt của dân cư ở từng thời điểm là khác nhau, do đó khi tính toán ta phải kể đến hệ số dùng nước không điều hoà giờ (Khmax)

Hệ số không điều hoà giờ xác định theo công thức sau:

Kgiờ max = αmaxβmax (điều 3.3, [1]) Trong đó

+ αmax: hệ số kể đến mức độ tiện nghi của công trình, chế độ làm việc của xí nghiệp và các điều kiện địa phương khác nhau (αmax = 1,2 ÷ 1,5)

+ βmax: hệ số kể đến số dân trong khu dân cư (bảng 3.2, [1])

N = 375332 người, tra bảng ta được βmax=1,05, chọn αmax=1,43

Vậy: Kgiờ max = αmax βmax = 1,43  1,05 = 1,50

Với hệ số dùng nước: Kgiờmax = 1,50 và các số liệu tính toán lập bảng thống kê lưu lượng nước tiêu thụ theo các giờ trong ngày

Bảng 2.5 Lưu lượng nước tiêu dùng cho trường học theo từng giờ trong một ngày đêm ( phụ lục A).

Bảng 2.6 Lưu lượng nước tiêu dùng cho bệnh viện theo từng giờ trong một ngày đêm ( phụ lục A).

Bảng 2.7 Lưu lượng nước tiêu dùng cho khách sạn theo từng giờ trong một ngày đêm ( phụ lục A).

Bảng 2.8.Thống kê lưu lượng nước tiêu dùng cho khu đô thị E _ QN theo từng giờ trong một ngày đêm ( phụ lục A).

Từ bảng thống kê lưu lượng nước ,vẽ được biểu đồ tiêu thụ nước trong ngày :

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 0.00

Hình 2.1: Biểu đồ dùng nước các giờ trong ngày của khu đô thị

Dựa vào biểu đồ tiêu thụ nước ta chọn :

Căn cứ vào biểu đồ ta chọn chế độ làm việc của trạm bơm cấp I:

Chế độ làm việc của trạm bơm cấp I là: QTBh = 100/24 = 4,17 % Qngđ

Từ 20 – 6 giờ QTBh = 4,16% Qngđ Từ 6 – 20 giờ QTBh = 4,17% Qngđ

Chế độ làm việc của trạm bơm cấp II: Sử dụng bơm biến tần cho trạm bơm cấp

II làm việc theo chế độ liên tục, đáp ứng yêu cầu về lưu lượng và đảm bảo áp lực cho mạng lưới cấp nước vào mọi thời điểm

GVHD: Th.S Nguyễn Lan Phương 10

-CHƯƠNG 3: THIẾT KẾ MẠNG LƯỚI CẤP NƯỚC KHU ĐÔ THỊ E-TỈNH QN

3.1 Lựa chọn nguồn cung cấp nước và vị trí nhà máy nước khu đô thị.

3.1.1 Lựa chọn nguồn cung cấp nước

Dựa vào tiêu chuẩn,sông VĐ là một nguồi nước dồi dào và có chất lượng tốt, nằm ở phía Tây của thành phố nên ta chọn nguồi nước thô lấy từ đó.Con sông VĐ dài 4km, rộng 300m.độ sâu trung bình 4-5m

3.1.2 Vị trí điểm lấy nước.

Điểm lấy nước lấy tại cuối đoạn sông VĐ nằm ở phía nam của thành phố, cách nhà máy khoảng 15m

3.1.3 Vị trí nhà máy.

Vị trí nhà máy nước được đặt gần sông VĐ , tại điểm TB trên bản vẽ

Cốt mặt đất tại trạm 16m

Căn cứ vào nguồn nước đã chọn và khả năng đáp ứng mặt bằng để xây dựng nhà máy

dự kiến chọn khu đất ở HK để xây dựng trạm xử lý nước cấp cho dự án

Để đảm bảo cung cấp nước thường xuyên và liên tục đến tất cả các điểm dùng nước ta sử dụng mạng lưới vòng, gồm 29 vòng, 45 nút và 75 đoạn ống

- Vạch tuyến xem bản vẽ 1

3.2.2 Xác định các trường hợp tính toán cần thiết.

Để đảm bảo việc dùng nước trong thời điểm cao nhất ta cần tính lưu lượng nước trong 2 trường hợp:

- Tính cho giờ dùng nước lớn nhất, là trường hợp tính toán cơ bản

- Kiểm tra đảm bảo dập tắt các đám cháy trong giờ dùng nước lớn nhất

3.2.3 Xác định các dữ liệu còn thiếu.

3.2.3.1 Xác định chiều dài tính toán.

Chiều dài tính toán của các đường ống được xác định theo công thức sau:

Ltt = Lt.tế m (m)Trong đó:

+L: Chiều dài thực của các đoạn ống (m)

+m: Hệ số kể đến mức độ phục vụ của các đoạn ống đối với khu vực có tiêu chuẩn khác nhau

+ Khi đoạn ống phục vụ 2 phía thì m = 1

+ Khi đoạn ống phục vụ 1 phía thì m = 0,5

+ Khi đoạn ống có chức năng vận chuyển nước thì m = 0

3.2.3.2 Xác định lưu lượng đơn vị dọc đường.

Xác định lưu lượng đơn vị dọc đường:

qdv =

1 3

Trong đó:

+ qdv: Lưu lượng đơn vị dọc đường (l/m.s)

+ Qhmax: Lưư lượng nước trong giờ dùng nước lớn nhất (l/s)

+ ∑Qttr: Tổng lưu lượng tập trung trong giờ dùng nước lớn gồm tổng lưu lượng của trường học, bệnh viện và khách sạn (l/s)

3.2.3.3 Xác định lưu lượng nút.

Lưu lượng nút bằng công thức sau:

qn = 1/2qdd + qttr (l/s)Trong đó:

+ qdd: Lưu lượng dọc đường (l/s) Qdd = Qdv Ltt (l/s)

+ qttr: Lưu lượng tập trung (l/s)

3.3 Tính toán thủy lực.

3.3.1 Cơ sở lý thuyết.

3.3.1.1 Giới thiệu phần mềm LOOP.

- Phần mềm LOOP được sử dụng thuật toán Hardy- Cross và phương trình

dòng chảy Hazen-Williams để mô phỏng các đặc tính thủy lực

- Dùng cho các mạng lưới cấp nước có chứa tối đa 500 đường ống và 400 nút Tính toán thủy lực chương trình Loop trên máy tính bằng công thức

HazenWiliam:

H=3,02× ( V C )1 ,85× ( D L )1 ,17

GVHD: Th.S Nguyễn Lan Phương 12

-Trong đó

+ C: Hệ số nhám đường ống (Đối với ống gang mới C = 110)

+ V: Vận tốc xác định theo vận tốc kinh tế

+ D: Đường kính ống trên mạng

+ L: Chiều dài các đoạn ống giữa các nút trên mạng

3.3.1.2 Trình tự tính toán thủy lực theo phần mềm LOOP.

- Bước 1 : Chuẩn bị các số liệu : Σ Ltt ; Qđv ; Qdđ ; Qnút và phân bố sơ bộ trênmỗi đoạn ống của toàn mạng lưới , tính đường kính cho các đoạn ống trên cơ sở vận tốc kinh tế trung bình

- Bước 2: Nhập các số liệu gồm các bước : Tạo tệp mới ⇒ nhập các số liệu

về đường ống ⇒ nhập các số liệu về nút ⇒ nhập các số liệu cho nút có áp lực

cố định ⇒ chạy chương trình ⇒ kiểm tra kết quả và điều chỉnh

+ Cách kiểm tra và điều chỉnh kết quả:

- Kiểm tra áp lực tự do cần thiết tại các điểm bất lợi nhất Nếu thấy áp lực tự do của điểm này là nhỏ nhất so với các nút khác và có giá trị tương ứng bằng áp lực tự do cần thiết của ngôi nhà ở vị trí bất lợi nhất là đảm bảo Nếu trị số này chưa phải là nhỏ nhất, có áp lực tự do ở các điểm khác nhỏ hơn tức là sự lựa chọn này không đúng Khi

đó phải chọn lại và chạy lại chương trình

- Khi trong cột Velocity có quá nhiều tuyến ống máy đánh dấu bằng chữ LO, tức là chọn đường kính quá lớn nên vận tốc nước chảy trong ống đã nằm dưới mức vậntốc kinh tế cho phép Khi đó phải điều chỉnh lại đường kính các đoạn ống cho phù hợp

- Trong cột M/KM của Headloss có xuất hiện chữ High, điều này chó nghĩa là tổn thất áp lực trên một km đường ống đã vượt quá giới hạn cho phép nạp vào chương trình Khi đó cũng phải điều chỉnh lại đường kính của các tuyến ổng để giá trj này phảinhỏ hơn 10

- Điều chỉnh cho đến khi nào chương trình không báo lỗi thì xuất kết quả

3.3.2 Tính toán thủy lực cho khu đô thị E – QN.

3.3.2.1 Xác định chiều dài tính toán cho các đoạn ống.

Chiều dài tính toán của các đường ống được xác định theo công thức sau :

Ltt = Lt.tế  m (m)Trong đó

+ Lthucte : là chiều dài thực tế của đoạn ống

+ m : là hệ số kể đến mức độ phục vụ của các đoạn ống

Khi đoạn ống phục vụ 2 phía thì m = 1

Khi đoạn ống phục vụ 1 phía thì m = 0,5

Khi đoạn ống vận chuyển thì m = 0

Bảng 3.1 Bảng chiều dài tính toán của từng đoạn ống (phụ lục B)

3.3.2.2 Xác định lưu lượng đơn vị.

qdv = 





Ltt

Q

QML ttrmax

h

(l/m.s)

Trong đó

+ qdv : Lưu lượng đơn vị dọc đường (l/m.s)

+ QMLhmax: Lưu lượng nước cấp vào mạng lưới trong giờ dùng nước lớn nhất.+ ∑Qttr: Tổng lưu lượng nước lấy ra từ các điểm lấy nước tập trung trong giờ dùng nước lớn nhất

+ ∑Ltt: Tổng chiều dài tính toán của toàn mạng lưới

Căn cứ vào bảng phân bố lưu lượng cho giờ dùng nước lớn nhất xác định được giờ dùng nước lớn trong ngày là 16 ÷ 17 h,chiếm 6,46 %Qngđ

Vào thời gian này khu vực tiêu thụ một lượng nước :

+ Qhmax = 7962.84 (m3/h) = 2212 (l/s)

+ ∑Qttr =94,7 (l/s)

+ ∑Ltt: Tổng chiều dài tính toán của mạng lưới, ∑Ltt = m

⇒ qdv = (2212-94,7) / 35849 = 0,0598 (l/m.s)

3.3.2.3 Xác định lưu lượng dọc đường.

Lưu lượng đơn vị dọc đường của các đoạn ống xác định theo công thức:

qdd = qdv Ltt (l/s)Trong đó:

+ qdv : Lưu lượng đơn vị dọc đường (l/m.s)

+ Ltt: chiều dài tính toán đoạn ống (m)

Bảng 3.2 Bảng xác định lưu lượng tập trung ( phụ lục B)

Bảng 3.3 Bảng lưu lượng tính toán dọc đường các đoạn ống ( phụ lục B )

3.3.3.4 Xác định lưu lượng nút cho các nút của mạng lưới.

qn= 0,5 qdđ + qttr

Trong đó

+ qdđ: lưu lượng dọc đường của các đoạn ống đấu vào nút đó, (l/s)

+ qttr: lưu lượng tập trung lấy ra tại nút tính toán, (l/s)

Bảng 3.4 Bảng tính toán lưu lượng nút ( phụ lục B).

* Tính toán thủy lực có cháy vào giờ dùng nước lớn nhất có cháy

-Đối với khu dân cư có số dân là 384152 người, nhà hỗn hợp các tầng khôngphụ thuộc bậc chịu lửa  qCC-KDC = 50 l/s.

Vậy lưu lượng cấp chữa cháy cho khu vực với 1 đám cháy là:

Vậy với 2 đám cháy thì : QCC-KVI = 2 ¿ 55 = 110 l/s

* Tính toán thủy lực có cháy vào giờ dùng nước lớn nhất

- Tính toán thủy lực cho giờ dùng nước lớn nhất

Nhập các thông số:

+ Số liệu về đường ống: Đoạn ống, chiều dài, đường kính, hệ số nhám

+ Số liệu về nút: lưu lượng nút, cao độ nút

+ Điểm bất lợi dự đoán, cột đo áp điểm bất lợi

Sau khi chạy chương trình cho ra kết quả:

+ Đường kính và vận tốc hợp lý tương ứng với lưu lượng trên từng đoạn ống.+ Tổng tổn thất trên từng đoạn ống và trên 1m chiều dài

+ Lưu lượng nút, áp lực tự do và áp lực toàn phần tại các nút

Cần phải kiểm tra kết quả:

- Khi cột Velocity đoạn ống thấp hơn vận tốc kinh tế: điều chỉnh đường kínhđoạn ống cho phù hợp

- Khi cột M/KM có xuất hiện chữ lớn hơn 10m: cần điều chỉnh đường kính đoạnống để đạt giá trị nhỏ hơn 10

- Điểm có áp lực tự do thấp nhất của trường hợp giờ dùng nước lớn nhất trùngvới trường hợp giờ dùng nước lớn nhất có cháy thì đảm bảo, nếu không trùng phảiđiều chỉnh đường kính đoạn ống phù hợp và chạy lại chương trình

Bảng 3.5 Bảng tính toán thủy lực cho trường hợp giờ dùng nước lớn nhất ( phụ lục B).

Bảng 3.6 Bảng tính toán áp lực cần thiết cho trường hợp giờ dùng nước lớn nhất ( phụ lục B).

- Tính toán thủy lực có cháy vào giờ dùng nước lớn nhất

+ Khu vực có 2 điểm là: điểm 32 và 44 với lưu lượng là 110 l/s Thời gian để

dập tắt một đám cháy là 3 giờ.

* Chọn áp lực cần thiết tại điểm bất lợi có cháy xảy ra tại nút 32 là 12m

* Các vị trí xảy ra cháy đối với khu công nghiệp là nút 44

+ Khu vực có 2 điểm là: điểm 32 và 44 với lưu lượng mỗi nút cộng thêm lưu lượng chữa cháy là 55 l/s

+ Nhập lại lưu lượng nút đối với nút có xảy ra cháy, lưu lượng nút và áp lực nút tạiđiểm bất lợi như đối với thủy lực giờ lớn nhất, giữ nguyên đường kính D, sau đó tiến hànhchạy phần mền và điều chỉnh kết quả

Bảng 3.7 Bảng tính toán thủy lực cho trường hợp giờ dùng nước lớn nhất có cháy ( phụ lục B)

Bảng 3.8 Bảng tính toán áp lực cần thiết cho trường hợp giờ dùng nước lớn nhất

có cháy ( phụ lục B)

3.3.3.5 Tính toán hệ thống vận chuyển từ trạm xử lý đến điểm đầu mạng lưới.

Chọn hệ thống vận chuyển nước với số tuyến ống vận chuyển là 2

Lưu lượng cần vận chuyển khi có sự cố xảy ra trên một đoạn nào đó của một tuyến là:

Qh = 100% Qcn + 70% QshTrong đó:

+ Qcn:Tổng lưu lượng nước cấp cho xí nghiệp công nghiệp trong giờ dùng nước lớn nhất

+ Qsh: Tổng lượng nước cấp cho nhu cầu sinh hoạt trong giờ dùng nước lớn nhất

Khi không có hư hỏng, tổn thất áp lực của hệ thống vận chuyển được tính:

h = Si-k.n(Q/m)2 = Si-k.n(Q/2)2 = Si-k.n/4.Q2 = S.Q2

Trong đó :

+ Si-k: Sức kháng của một đoạn ống Si-k = So.li-k

+ S: Sức kháng của hệ thống ống dẫn khi làm việc bình thường,

S = Si-k.n/4

GVHD: Th.S Nguyễn Lan Phương 16

-+ Q: Lưu lượng của hệ thống ống dẫn từ trạm bơm đến đầu mạng lưới khi làm việc bình thường ( khi không có sự cố xảy ra ).

-Khi có hư hỏng, tổn thất áp lực của hệ thống vận chuyển được tính:

+ Qh: Lưu lượng của hệ thống ống dẫn từ trạm bơm đến đầu mạng lưới khi

có sự cố xảy ra trên một đoạn nào đó của một tuyến

Tổn thất áp lực của hệ thống khi có sự cố xảy ra (hh) phải bằng tổn thất áp lực trong hệ thống khi không có sự cố xảy ra (h); Sh /S= Q2/Q2

h

Nếu đặt tỷ số Sh /S = µ, thì sức kháng của hệ thống khi có sự cố xảy ra trên một đoạn nào đó của hệ thống có thể xác định như sau:Sh =µ.S

+ µ: phụ thuộc vào số đoạn ống nối được chia nhỏ của hệ thống vận chuyển

+ Từ các công thức trên ta rút ra công thức xác định hệ sốnhư sau: µ= (n +3)/n

1 Tính toán cho giờ dùng nước nhiều nhất

3.4 Khái toán kinh tế xây dựng cho mạng lưới cấp nước.

Chi phí xây dựng mạng lưới

Mạng lưới đường ống bao gồm các vật liệu, thiết bị sau:

- Đường ống có các van khoá để điều chỉnh, các van D  200 được xây hố gaquản lý

- Đường ống D < 200 thì các hố van được đặt dọc để quản lý

- Tại nút có đồng hồ kiểm soát lưu lượng, áp lực mạng lưới

- Trên ống cấp II đặt các trụ cứu hoả theo quy định

- Phụ tùng đường ống tuỳ theo đường kính để lắp đặt cho phù hợp

- Tại các điểm cao đặt van xả khí, các điểm thấp đặt van xả cặn.

Bảng 3.9 Bảng chi phí xây dựng mạng lưới đường ống (phụ lục B).

Chi phí nhân công, phụ tùng

Chi phí về nhân công = 30% chi phí đường ống = 30%92,85 = 27,86 tỷ đồngChi phí về phụ tùng = 40% chi phí đường ống = 40%92.85 = 37,14 tỷ đồng

Tổng kinh phí xây dựng mạng lưới :

-CHƯƠNG 4: THIẾT KẾ TRẠM XỬ LÝ NƯỚC CẤP CHO KHU ĐÔ THỊ E – TỈNH QN

4.1.Lựa chọn sơ đồ dây chuyền công nghệ.

4.1.1.Sự cần thiết xây dựng nhà máy xử lý nước cấp cho khu đô thị E.

Quá trình đô thị hoá diễn ra với tốc độ nhanh và quy hoạch có nhiều thay đổi, vìvậy việc đầu tư xây dựng mới nhà máy sản xuất nước sạch khu đô thị E là một yêu cầuhết sức cần thiết

Theo định hướng phát triển khu đô thị E đến năm 2040 thì phần khu đất để xây dựng nhà máy gần sông VĐ Hướng gió chủ đạo là Tây Nam và cao trình mặt đất tại trạm xử lý là 15 m Nhà máy sản xuất nước sạch cho khu đô thị theo thiết kế sẽ đặt cách điểm đầu vào của mạng lưới 400 m, trên địa bàn khu đô thị, tiếp nhận nguồn nước sông VĐ cách nhà máy khoảng 100m để xử lý

4.1.2 Tính toán mức độ xử lý.

Với chất lượng nguồn nước thô sử dụng để xử lý đã lựa chọn và so sánh tiêu chuẩn nước cấp cho mục đích ăn uống và sinh hoạt QCVN 01:2009 của Bộ Y Tế và TCXDVN 33:2006 thì các thông số sau xử lý phải đảm bảo chất lượng nước dùng trong sinh hoạt, sản xuất và các mục đích khác

Bảng 4.1 Bảng phân tích chất lượng nước sông VĐ( phụ lục C).

So sánh các chỉ tiêu với tiêu chuẩn chất lượng nước cấp cho ăn uống và sinh hoạt ta thấy các chỉ tiêu như độ màu, độ oxy hóa, hàm lượng cặn, pH, H2S lớn và cần được xử lý

4.1.2.1.Xác định các chỉ tiêu còn thiếu của nguồn nước.

a Tổng hàm lượng muối hoà tan

P = Me+ + Ae- + 1,4[Fe2+] + 0,5[HCO3-] +0,13[SiO32-]

= 76 + 37,1 + 1,4.0 + 0,5 x 177 + 0,13 x 0 = 201,6 (mg/l)+ Me+: tổng hàm lượng các ion dương trong nước nguồn không kể Fe2+, mg/l

∑¿ ¿ Me+ = [Na+] + [K+] + [Ca2+] + [Mg2+] + [NH4 ]

=20+41+14,6+0,4 =76 (mg/l)+ Ae-: tổng hàm lượng các ion âm không kể HCO -, SiO 2-, (mg/l)

∑¿ ¿ Ae-= [SO42-] + [Cl-] + [NO2-] = 19 + 18 + 0,1 = 37,1 (mg/l) + [Fe2+]: Hàm lượng ion Fe2+ có trong nước nguồn, [Fe2+] = 0 mg/l.

+ [HCO3-]: Hàm lượng ion HCO3- có trong nước nguồn, [HCO3-]=177 mg/l

+ [SiO3 - ]: Hàm lượng ion SiO 3- có trong nước nguồn, [SiO3 2- ] = 0 mg/l.

b Hàm lượng CO 2 hòa tan

Từ giá trị của các tham số đã biết :

+ Nhiệt độ : to = 26oC, P = 201,6 mg/l, Kio = 2,9 mgđl/l, pH = 7,1

Tra biểu đồ hình 6 – 2, [1]; ta tìm được lượng CO2 tự do, [CO2] = 18 mg/l

c Kiểm tra độ chính xác của các chỉ tiêu cho trước

- Kiểm tra độ kiềm:

Vì Ph = 7,1 < 8,4 nên trong nước [OH-] rất nhỏ và [CO3-] không tồn tại Do đó,

4.1.2.2 Xác đinh lượng phèn sắt.

Đối với phèn nhôm Al2(SO4)3 khô thì liều lượng phèn để xử lý nước đục được xác định theo hàm lượng cặn lơ lửng:

Với Cmax = 60 mg/l, (tra bảng 6.3, [1]) ta được Lp = 35 mg/l

Khi dùng bể lọc tiếp xúc thì lượng phèn lấy nhỏ hơn trị số ở bảng 6.3, [1] khoảng 10-15%, chọn 10% (Theo mục 6.11, [1])  Lp = 31,50 mg/ls

Liều lượng phèn nhôm Al2(SO4)3 để xử lý độ màu của nước được xác định theo độ màu M: Lp = 4 √ M = 4 50= 28,3 (mg/l)

M là độ màu của nước; Lp là lượng phèn

Loại phèn sử dụng là phèn sắt Fe2(SO4)3 Phèn nhôm = 1/2 phèn sắt

Liều lượng phèn sắt Fe2(SO4)3 để xử lý nước đục được xác định theo hàm lượngcặn lơ lửng  Lp = 15,75 mg/l

Liều lượng phèn sắt Fe2(SO4)3 để xử lý độ màu của nước:  Lp = 14,15 mg/l

 So sánh ta lấy Lp = 15,75 mg/l là lượng phèn cần đưa vào để xử lý nước

GVHD: Th.S Nguyễn Lan Phương 20

-4.1.2.3 Kiểm tra độ kiềm.

Lp = 15,75 mg/l, ep [Fe2(SO4)3] = 67 mgđl/l (mục 6.15, [1])

+ ek: đương lượng kiềm Chọn chất kiềm hoá là CaO ( ek = 28 mgđl/l) (mục 6.15, [1])

+ Kio : độ kiềm của nước nguồn, Kio = 2,9 mgđl/l

+ Ck: Hàm lượng hóa chất tinh khiết, C = 80%

+ 1: độ kiềm dự trữ

Với LK< 0, do đó độ kiềm tự nhiên của nước đủ đảm bảo cho quá trình thuỷ phân phèn , trường hợp này không cần phải kiềm hoá nước

4.1.2.4 Kiểm tra độ ổn định của nước sau khi cho phèn.

- Kiểm tra độ kiềm của nước sau khi keo tụ (Ki *)

+ Kio: Độ kiềm của nước nguồn, Kio = 2,9 mgđl/l

+ Lp, ep: liều lượng và đương lượng phèn, Lp = 15,57 mg/l, ep = 67 mgđl/l

- Hàm lượng Cacbonic sau khi pha phèn (CO2*)

(CO2)o: Nồng độ axit cacbonic trước khi pha phèn ( mg/l)

- Độ pH của nước sau khi pha phèn (pH0)

Xác định bằng cách tra biểu đồ hình 6-2, [1] dựa vào (to, P, Ki*, CO2 *)

Từ: to = 26oC, P = 201,6 mg/l, Ki* = 2,66 mgđl/l, CO2 = 29,34 mg/l  pH0 = 6,90

- Độ pH của nước sau khi đã bão hòa cacbonat đến trạng thái cân bằng (pHs )

pHs = f1(to) - f2(Ca2+) - f3(Ki*) + f4(P) = 2,1 – 1,62 – 1,42 + 8,77 = 7,83

+ f1(t0) : hàm số nhiệt độ của nước

+ f2(Ca+2) : hàm số hàm lượng của ion Ca2+ trong nước

+ f3(ki 

): Phụ thuộc độ kiềm của nước sau khi pha phèn

+ f4(P) : hàm số tổng hàm lượng muối của nước.

Trong đó các hàm số được tra theo biểu đồ hình 6-1, [1]

+ to = 26oC Tra biểu đồ được f1(to) = 2,1

+Ca2+ = 41 mg/l Tra biểu đồ được f2(Ca2+) = 1,62

+ K1 = 2,66 mgđl/l Tra biểu đồ được f3(Ki*) = 1,42

+P = 200,68 mg/l Tra biểu đồ được fi(P) = 8,77

- Kiểm tra độ ổn định của nước sau khi keo tụ:

J = pH0 - pHs = 6,90 – 7,83 = – 0,93

+ pH0 là độ pH sau khi cho phèn vào

+ pHs: độ pH của nước sau khi đã bão hoà cacbonat đến trạng thái cân bằng

Vì | J| = 0,93 > 0,5 nên nước có tính xâm thực không ổn định Vậy ta phải

kiềm hoá nước làm cho nước ổn định, hoá chất dùng để kiềm hoá là vôi sữa

Theo số liệu chất lượng nước nguồn: J = -0,93 < 0, pHo< pHs< 8,4 (6,90 < 7,83< 8,4)

Lượng phèn pha thêm để đưa nước về trạng thái ổn định :

∆Dk = β ¿ Ki*= 0,19 ¿ 2,66 = 0,51 (mgđl/l)

+ β : hệ số phụ thuộc pH sau xử lý và J

Từ biểu đồ hình 6- 4, [1]; với pH0= 6,90 và J = - 0.93 ta có β =0,19

+ Ki*: độ kiềm của nước sau xử lý, Ki* = 2,66 (mgđl/l)

Chuyển Dk từ mgđl/l sang đơn vị trọng lượng sản phẩm kỹ thuật (mg/l) (mục 6.206, [1]); ta dùng: Dk= ∆Dk xe2 x100/Ck = 0,51 ¿ 28 ¿ 100/75 = 19,04( mg/l)

Trong đó Ck hàm lượng hoạt chất trong sản phẩm kỹ thuật (%) lấy CK=75%

Để xử lý ổn định nước, phải dùng vôi và sôđa (mục 6.208, [1])

Nếu liều lượng ∆Dk tính theo công thức bảng 6.20,[1] lớn hơn dk (mgđl/l) tính theo công thứcsau thì ngoài vôi với hàm lượng dk phải cho thêm sôđa một lượng Dx

dk= 0,7 ¿ (CO2*/22 + K*) = 0,7 ¿ (29,34 /22 + 2.66) = 2,80 (mgđl/l)

Do ∆Dk< dk nên không cần phải cho thêm sôđa

4.1.2.5 Hàm lượng cặn lớn nhất sau xử lí.

Cmax* = Cmaxo + K.Lp + 0,25.M + Lv= 60 + 1 15,75 + 0,25.50+ 19,04

= 107,3(mg/l)+ K: Hệ số độ sạch của phèn Với phèn không sạch, K = 1

GVHD: Th.S Nguyễn Lan Phương 22

-+ M : Độ màu của nước, M = 50 (oPt/Co)

+ Lp : Liều lượng phèn, Lp = 15,75 (mg/l)

+ Cmaxo : Hàm lượng cặn lớn nhất của nước nguồn, Cmaxo = 60 (mg/l)

+ Lv : Liều lượng vôi cho vào nước, Lv = Dk = 19,04 (mg/l)

4.1.3 Lựa chọn sơ đồ dây chuyền công nghệ.

4.1.3.1 Cơ sở lựa chọn dây chuyền công nghệ.

Dựa vào các cơ sở sau :

- Công suất trạm xử lí: Qht = 130000m3/ngđ = 5416,67 m3/h = 1504,6 l/s

- Độ màu: M = 500 Pt/Co

- Hàm lượng cặn: Cmax = 60 mg/l, Cmax* = 107,3 mg/l

Ta có thể đưa ra sơ đồ dây chuyền công nghệ xử lý như sau:

 Phương án 1

Thuyết minh dây chuyền: Nước nguồn từ sông VĐ theo đoạn ống chảy vào bể

trộn đứng theo chiều từ dưới lên Phèn, vôi cũng được châm vào bể trộn đứng Do chiều chuyển động của dòng nước là từ dưới lên nên tạo ra chuyển động rối làm cho nước trộn đều với hóa chất Nước được thu bằng máng vòng quanh bể rồi tập trung vào máng tập trung Sau đó nước được dẫn theo đường ống dẫn nước qua bể lọc tiếp xúc Nước đi từ dưới lên qua các lớp vật liệu lọc, cặn sẽ được giữ lại, nước sạch được thu lại dẫn sang bể chứa nước sạch Trên đường ống dẫn nước sang bể chứa nước sạch,clo được châm vào để khử trùng nước nhằm đảm bảo chất lượng cho đối tượng sử dụng Nước từ bể chứa sẽ được trạm bơm cấp II cung cấp cho mạng lưới cấp nước Phèn

Nước nguồn

Vôi Trạm clo

Phương án 2

Thuyết minh dây chuyền: Nước nguồn từ sông VĐ theo đường ống vào bể

trộn Phèn cũng sẽ được đưa vào đây để xử lý hàm lượng cặn cao (Cmax= 91,04mg/l) Dưới tác dụng khuấy trộn của các cánh khuấy cơ khí, nước và hóa chất sẽ được trộn đều sau đó dung dịch này sẽ được thu trên bề mặt bể và đưa sang bể phản ứng cơ khí

Ở bể phản ứng cơ khí, nhờ vào sự xáo trộn dòng nước bằng biện pháp cơ khí các bông cặn sẽ gắn kết với nhau tạo ra bông cặn lớn hơn Sau đó nước sẽ tiếp tục đi qua bể lắnglamen Ở đây sẽ xảy ra quá trình lắng do nước và bông cặn đi từ dưới lên gặp các tấm lamen đặt nghiêng, nước sẽ tiếp tục đi lên còn các bông cặn sẽ trượt xuống theo chiều ngược lại Nước sẽ được thu bằng các ống thu nước đục lỗ đặt trên bề mặt bể Sau đó theo đường ống qua bể lọc Nước sau khi qua bể lọc sẽ đi từ trên xuống qua lớp vật liệu lọc qua lớp sỏi đỡ và theo đường ống thu nước để đi qua bể chứa Nước ở bể chứa

sẽ được cấp vào mạng lưới nhờ vào các máy bơm đặt ở trạm bơm cấp II

D=1m

2 1

6 4

Htrụ

Hcôn

D=1,50m

Bể lắng lamen

Bể phản ứng tạobông cơ khí

Bể trộn cơ khí

TB cấp I

Bể lọc nhanh trọnglực

Mạng lưới cấp

nước TB cấp II Bể chứa nước sạch

5.Van điều chỉnh mực nước trong bể hòa phèn.

6 Miệng để đổ phèn vào hòa trộn

Nồng độ dung dịch phèn ở bể tiêu thụ: 4 ÷ 10%, chọn bt = 5%

Số cánh quạt > 2 cánh Chiều dài cánh khuấy tính từ trục ra: 0,4 ÷ 0,45 chiều rộng bể.Xác định dung tích bể hòa trộn phèn:

+ Q: Là Lưu lượng nước xử lý, Q = 130000 m3/ngđ = 5416,67 m3/h

+ n: Là thời gian giữa 2 lần hòa tan phèn lấy như sau:

Với công suất nhà máy xử lý 130000 m3/ng.đ thì chọn n = 8h (mục 6.19,[1] )

+ L p: Là lượng phèn cho vào nước Lp = 15,75 mg/l

+ b h: Là nồng độ dung dịch phèn trong thùng hòa trộn, bh = 10%

+ : Khối lượng riêng của dung dịch,  = 1 tấn/ m3

- Chọn 2 bể hòa trộn, dung tích của 1 bể = 6,8/2 = 3,4 m3

Đáy bể có dạng hình côn nghiêng 450 so với mặt phẳng nằm ngang để xả cặn được dễ dàng, dùng ống có D = 1,50 m nối với đáy hình côn để xả cặn (mục 6.23, [1]).

Diện tích bể hòa trộn phèn: F=

Chọn phần đáy nhỏ của côn có đường kính d = 0,2 m

Chiều cao phần côn: Hcôn = tg45o.(D-d)/2 = 1.(

1,5−0,2

2 )=0 ,65(m)Thể tích phần côn xiên :

Chiều cao phần hình trụ Htru =

2,961,641,8

tru

W

Chọn số vòng quay cánh quạt là 30 v/ph (mục 6.22, [1]; n = 20÷30v/ph)

Chiều dài cánh quạt lấy bằng 0,45 lần đường kính lcq = 0,45 x 1,5 = 0,68 m

Chiều dài toàn phần cánh quạt Lcq = 1,63 x lcq= 1,11m

Diện tích cánh quạt thiết kế: 0,1÷0,2 m2 cánh quạt/1 m3 vôi sữa trong, chọn 0,2 m2

F

m L

.Chọn ống dẫn nước vào có đường kính D = 50mm

Chọn ống xả tràn có đường kính D = 100 mm

Chọn ống xả cặn có đường kính D = 150mm

4.2.1.2 Bể tiêu thụ.

Cấu tạo

GVHD: Th.S Nguyễn Lan Phương 26

-Bể tiêu thụ vôi sữaMáy khuấy

Bơm định lượngỐng dẫn vôi sữa đến nơi tiêu thụ

Động cơVan xả cặn

D=1m

1

2

3 4 5

6

H=1,03

m

Hình 4.2 : Sơ đồ cấu tạo bể tiêu thụ

Tính toán

Xác định dung tích bể tiêu thụ theo công thức sau:

W t = t

h h

b

b

W 

(m3)Trong đó:

+ bh: Là nồng độ dung dịch phèn trong thùng hòa trộn, bh = 10%+ bt: Là nồng độ dung dịch phèn trong bể tiêu thụ, bt = 5%

+ W t : Dung tích bể tiêu thụ, Wt = 13,6 m3 = 13600 lít

+ n: Thời gian giữa 2 lần hòa trộn phèn, n = 8h

Dùng 2 bơm, 1 dự phòng và 1 làm việc

4.2.1.4 Xác định lượng phèn dự trữ.

Lượng phèn dự trữ cho một mùa mưa: chọn 3 tháng

+ Q : công suất nhà máy xử lý bằng 130000 m3/ng.đ

+ a : lượng phèn cho vào nước bằng 15,75 mg/l.

+ P k: tỉ lệ tinh khiết trong phèn khô lấy 55%.

4.2.2 Các công trình chuẩn bị dung dịch vôi.

4.2.2.1 Thiết bị tôi vôi.

Vôi sống muốn được sử dụng phải đem tôi Đối với các nhà máy có điều kiện cơ giới hóa hoặc công suất lớn có thể ung các thùng tôi vôi cơ nhiệt Thiết bị gồm 1 thùng kimloại hình trụ nằm ngang, trên hệ giá đỡ, bên trong có các hạt bi sắt D50 – D70mm

4.2.2.2 Thiết bị pha chế vôi sữa.

+ Q: Công suất trạm xử lý: Q = 130000 m3/ng.đ = 5416,67 m3/h

+ n: Số giờ giữa 2 lần pha vôi: n = 8h

+ D k: Lượng vôi cần đưa vào nước: Dk = 19,04 mg/l.CaO

+ b v: Nồng độ dung dịch vôi sữa: P = 5%

+  : Khối lượng riêng của vôi sữa:  = 1 tấn/m3

GVHD: Th.S Nguyễn Lan Phương 28

-Bể pha vôi sữaMáy khuấyBơm định lượngỐng dẫn vôi đã định lượngĐộng cơ

Van xả cặn

1

2

3 4 5

6

DHtrụ

Hcôn

Dùng 2 bể pha vôi dung tích 1 bể: 8,25 m3

Chọn phần đáy nhỏ của côn có đường kính d = 0,2 m

Chiều cao phần côn.Hcôn = tg45o.(D-d)/2 = 1.(

Chiều dài toàn phần cánh quạt: 2x lcq= 2,0 m

Diện tích cánh quạt thiết kế: 0,1÷0,2 m2 cánh quạt/1 m3 vôi sữa trong, chọn 0,2

F

m L

.Chọn ống xả cặn có đường kính D = 100mm

Chọn ống dẫn nước vào có đường kính D=80mm

Chọn ống dẫn dung dịch vôi sữa sang bể trộn D=50mm

+ n: Là thời gian giữa 2 lần hòa tan vôi phụ thuộc vào công suất Q = 130000

m3/ngđ (mục 6.19, [1]; >50000m3/ngày, n=6-8 giờ) Chọn n = 8 giờ

Đặt 2 bơm: 1 bơm làm việc, 1 bơm dự phòng

4.2.2.4 Xác định lượng vôi dự trữ.

Lượng vôi dự trữ trong 30 ngày

G = n ¿

Q×L V 10000× p×γ = 30 ¿

130000 19,04

10000 80 1



  = 92,8(tấn)Trong đó :

- n: số ngày dự trữ (30 ngày)

- Q : công suất của trạm xử lý Q = 130000 m3/ngđ

- Lv: lượng vôi để ổn định nước Lv = 19,04 (mg/l)

- p : tỉ lệ lượng vôi tinh khiết trong vôi cục bằng 80%

- γ : khối lượng riêng của vôi bằng 1tấn /m3

4.2.2.4 Xác định lượng phèn dự trữ.

Lượng phèn dự trữ trong 30 ngày

G = n ¿

Q×L P 10000× p×γ = 30 ¿

130000 35

10000 80 1



  = 170 (tấn)Trong đó :

- n: số ngày dự trữ (30 ngày)

- Q : công suất của trạm xử lý Q = 130000 m3/ngđ

- LP: lượng phèn để keo tụ LP = 35 (mg/l)

- p : tỉ lệ lượng phèn tinh khiết trong phèn kỹ thuật bằng 80%

- γ : khối lượng riêng của phèn bằng 1tấn /m3

4.3 Tính toán công trình trạm xử lý cho phương án I.4.3.1 Bể trộn đứng.

Cấu tạo

Tính toán bể trộn đứng

GVHD: Th.S Nguyễn Lan Phương 30

-Ống dẫn nước vào bểỐng thu nước, dẩn sang bể lọc tiếp xúcỐng dẫn hóa chất

Ống xả cặn

Máng thu nước xung quanh bể

Máng thu nước tập trung

Q : công suất của trạm xử lý Q = 130000 m3/ngđ =1,5 m3/s

Chọn 8 bể trộn, lưu lượng mỗi bể: Q1bể = 1,5 /8 = 0,1875 m3/s

Diện tích một bể: f 1 =

Bể hình vuông có kích thước mỗi cạnh; b=√f1  7,5= 2,7(m)

Chọn đường kính ống dẫn nước vào bể trộn:

Chọn ống dẫn nước vào đáy bể: D = 450 mm v2 = 1,105 m/s

 Chọn góc hình nón  = 40o Chiều cao hình tháp ( phần dưới bể ) :

+ b là kích thước phần trên của bể

+ a là kích thước đáy bể chỗ nối với ống

Thể tích phần hình tháp của bể trộn được tính theo như sau :

Thể tích phần trên của bể là : W t = W – W 1 = 33,85 – 9,17= 24,68 (m3).

Chiều cao phần trên của bể là :h 2 = 1

24, 68

3,3( ) 7,5

t

W

m

Chiều cao toàn phần bể : H = h1 + h2 + hbv = 3,1 + 3,3 + 0,5 = 6,9 (m)

Ống dẫn ra khỏi bể theo hai hướng ngược chiều nhau, lưu lượng tính toán trong máng

Độ dốc máng về phía ống tháo nước ra lấy i = 0,02

Tổng diện tích các lỗ ngập thu nước ở thành máng của 1 bể với tốc độ nước chảy qua lỗ (theo [1]; ve = 1m/s) ∑ff l= Q1be/ve = 0,188/1 = 0,188 (m2)

Chọn d l = 20 mm Diện tích một lỗ là : f 1 = π × d l

24

π × d l24

2

3,14 0, 02 4



= 0,000314 (m2)

Tổng số lỗ trên một máng: n = 0,188/0,000314 = 598 (lỗ)

Các lỗ được bố trí ngập trong nước 70 mm (tính đến tâm lỗ)

Chu vi phía trong của máng : Pm = π x D = 3,14 x 2,7 = 8,48m

Khoảng cách giữa các tâm lỗ là : e =

8, 48

0, 014 598

1- Ống dẫn nước vào bể lọc

GVHD: Th.S Nguyễn Lan Phương 32

-2- Máng thu nước rửa lọc và máng thu nước lọc

+ Q: Công suất nhà máy, Q = 130000 (m3/ng.đ)

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

+ Vbt: Tốc độ lọc ở chế độ bình thường; vbt = 5m/h (Bảng 6.18, mục 6.143, [1]).+ a: Số lần rửa bể lọc trong 1 ngày; a = 2

+ W1: Cường độ nước rửa lọc giai đoạn 2; chọn W1= 3 (l/s.m2) (mục 6.123,[1]; W= 2-3 l/s.m2)

+ W2: Cường độ nước rửa lọc giai đoạn 3; chọn W2= 7l/s.m2 (mục 6.155, [1]; W= 6-7 l/s.m2)

+ t1: Thời gian rửa gió nước; t1 = 6 phút = 0,1h (mục 6.155, [1] ; t1=6-7 phút)+ t Thời gian rửa nước; t = 6 phút = 0,1h (mục 6.155, [1] ; t =4-6 phút)

Hbv

5

7 6

1

8

2

4 3

9

h

Hv

Hđ

+ t3: Thời gian ngừng bể lọc để rửa: t3 = 0,33 h (mục 6.144, [1]).

Vật liệu lọc : sử dụng cát lọc với cỡ hạt 0,7 -2 mm có đường kính hiệu dụngd=1 ÷ 1,3 mm, hệ số không đồng nhất là 2,0 Chiều dày lớp cát lọc từ 2 – 2,3m (mục 6.149, [1])

Lưu lượng nước vào mỗi bể lọc :

ql = Q/32 = 130000/32 =4062,5 m3/ngđ = 0,047 m3/s = 47 l/s

Chọn D = 250mm thì v = 0,89m/s (mục 6.120, [1]; v = 0,8-1,2m/s)

4.3.2.2 Rửa bể lọc.

- Hệ thống phân phối nước rửa lọc:

Lưu lượng nước rửa lọc của một bể lọc: Qn =

GVHD: Th.S Nguyễn Lan Phương 34

-⇒ Vn =

4 q n

π d2=

4×6,25×10−33,14×0,072 = 1,62 (m/s) (mục 6.111, [1]; Vcn = 1,6 ÷ 2 m/s)

⇒ Tổng diện tích các lỗ trên ống nhánh: ∑f l = 0,2% x f= 0,2% x 36 = 0,07(m2)

- Hệ thống phân phối gió rửa lọc:

Lưu lượng gió rửa lọc của một bể lọc: Qg =

W g f

20×36

1000 = 0,72 (m3/s )+ Đường ống gió chính:Dcg = 250 mm, vận tốc trong đường ống gió chính:

Số ống nhánh của một bể lọc: m =

B×2

l n g =

6,0×20,3 =40

( ống)Lưu lượng gió rửa trong mỗi ống nhánh :qn =

Q g

0,72

40 = 0,02 ( m3/s)Chọn đường kính ống gió nhánh: Dng = 40 mm, vận tốc nước tương ứng:

⇒ Tổng diện tích các lỗ trên ống nhánh: ∑f l = 0,2% x f= 0,2% x 36 = 0,07(m2)

Chọn đường kính lỗ: 5 mm (mục 6.122, [1]; 1d = 2 -5mm) Diện tích của lỗ:

- Tính toán máng thu nước rửa lọc:

+ Mỗi bể bố trí 3 máng thu nước, máng có đáy hình tam giác

Khoảng cách giữa tim 3 máng : b = B/3 = 6/3 = 2 m (mục 6.117, [1]; l ≤ 2,2m).Lưu lượng nước tháo qua máng :qm = W x b x B= 7 x 2 x 6,0 = 84l/s = 0,08 m3/s

K=2,1 Hệ số đối với máng hình tam giác

a: Tỉ số giữa chiều cao phần hình chữ nhật với nửa chiều rộng của máng, chọn a = 1,5 (mục 6.117, [1]; a = 1 ÷ 1,5)

+ Chiều cao của máng chữ nhật: hcn=

B m

2 x a =

0,39

2 x 1,5 = 0,29 (m)+ Chiều cao phần đáy tam giác: hđ =

h cn

1,5 =

0,29

1,5 = 0,19 (m)+ Chiều cao toàn phần của máng thu nước: Hm=hcn+hđ+ δ m (m)

Trong đó: δ m = 0,05 m Chiều dày của thành máng.

GVHD: Th.S Nguyễn Lan Phương 36

Trong đó:

+ b: Chiều rộng máng tập trung, chọn b = 0,7 m, (mục 6.118, [1]; b ≥0,6m).+ Khoảng cách từ bề mặt lớp vật liệu lọc đến mép trên máng thu nước:

+ H : Chiều dày lớp vật liệu lọc H = 2m

+ e: Độ dãn nỡ tương đối của lớp vật liệu lọc e =20 %, (Bảng 6.13, mục 6.115, [1])

+ Chiều cao của máng tập trung: H = Hm + L x i= 0,53+ 6,0 x 0,01 = 0,59 (m)

Chọn độ dốc đáy máng lấy về phía máng tập trung là i = 0,01

Theo quy phạm thì khoảng cách từ đáy dưới cùng của máng dẫn nước rửa phải nằm cao hơn lớp vật liệu lọc ≥ 0,07 m

→ Khoảng cách từ bề mặt lớp vật liệu lọc đến mép trên máng thu nước :

hn ≥ H + 0,07 = 0,59 + 0,07 =0,66 (m) (thoả vì hn = 0,7 m)

- Chiều cao toàn phần của bể lọc tiếp xúc:

H = Hđ + Hv +h + Hbv = 1,25 + 2+ 0,7+ 0,5 = 4,45 (m)Trong đó:

Hđ: chiều cao lớp sỏi đỡ

Với: Đường kính ống dẫn nước rửa chính: 450 mm

Đường kính ống dẫn gió chính: 250 mm

Khoảng cách ống nước đặt cách đáy bể: 100 mm

Ống nước và ống gió cách nhau: 0,05 m

Chiều cao lớp sỏi trên ống gió: 0,4 m

Hđ=0,45+ 0,25+ 0,1 + 0,05 + 0,4 = 1,25 (m)

Hv: Chiều cao lớp cát lọc, chọn Hv= 2 m (mục 6.149, [1]; Hv= 2 ÷ 2,3 m).

h: Khoảng cách từ mặt trên của lớp vật liệu lọc đến mép trên máng thu nước, h

= 0,7 m

Hbv :chiều cao bảo vệ, chọn Hbv = 0,5 m

- Tính toán đường kính ống dẫn nước sau lọc :

Q = 62000/16 = 3875 m3/ngđ = 0,04 m3/sLưu lượng nước ở đoạn ống đầu tiên q1 = 0,04 m3/s, d1= 200mm

- Đường ống dẫn nước lọc đầu và nước rửa lọc, lưu lượng mỗi bể lọc:

+ Ống xả kiệt: chọn D = 200mm Đáy bể lọc có độ dốc 0,005 về phía ống xả kiệt (mục 6.121, [1]; D = 100-200mm)

+ Ống xả rửa lọc :

Lượng nước xả chính bằng lượng nước cấp cho nước cấp cho rửa lọc Qxả = 250l/sLấy đường kính ống bằng đường kính ống cấp nước rửa lọc là D = 450mm

- Tổn thất áp lực khi rửa bể lọc tiếp xúc bằng giàn ống khoan lỗ:

+ Tổn thất áp lực trong hệ thống phân phối bằng giàn ống khoan lỗ:

Trong đó:

+ vo: tốc độ nước chảy ở đầu ống chính vo = 1,57 m/s

+ vn: Tốc độ nước chảy ở đầu ống nhánh vn= 1,62 m/s

GVHD: Th.S Nguyễn Lan Phương 38

-Hệ số sức cản: ξ =

2,2

K w2 +1(Kw:tỉ số giữa tổng diện tích các lỗ trên ống trên diện tích tiết diện ngang của ốngchính :Kw=

∑f l

0,07 0,16 =0,44 với fc=

+ Áp lực để phá vỡ kết cấu ban đầu của lớp vật liệu lọc: hbđ = 2 m

Vậy tổn thất ban đầu trong nội bộ bể lọc là:

Ht= hp + hđ + hvl + hbđ = 1,74+ 1,93 + 2,0 + 2,0 =7,67 (m)

4.3.2.3 Chọn máy bơm rửa lọc và máy bơm gió.

+ Áp lực cần thiết của máy bơm rửa lọc áp dụng theo công thức

Hr = ht + hhh+ hô +hcb= 7,67+8,0+0,74+0,53 = 16,94m

Trong đó:

+ ht: Tổn thất trong nội bộ bể lọc: 7,67 m

+ hhh: Độ cao hình học từ cốt mực nước thấp nhất trong bể chứa đến mép máng thu nước rửa: hhh = hbể chứa + hl-bể chứa + h- hn = 4,0+ 4+ 0,7 - 0,7 = 8,0 m

Trong đó:

+ hbể chứa: Chiều sâu mực nước trong bể chứa (4m)

+ hl-bể chứa: Độ chênh mực nước giữa bể lọc và bể chứa (4 m)

+ h: Khoảng cách từ mặt trên của lớp vật liệu lọc đến mặt trên của máng thunước (0,7 m)

+ hn = 0,7m

+hô: Tổn thất áp lực trên đường ống dẫn nước từ trạm bơm nước rửa đến bể lọc; D = 450mm, lưu lượng nước Qr=0,25 m3/s = 250 l/s; 1000i=7,41và v = 1,57 m/s,Chiều dài đường ống dẫn nước là 100m thì: hô= i.L =0,00741 x 100 = 0,74m

hcb: Tổn thất áp lực cục bộ ở các bộ phận nối ống và van khóa, xác định theo công thức

hcb= ∑ξ .

v22.g =(3,92 +0,26) x

Với Qr =0,25 m3/s, Hr =16,36, ta sẽ chọn được máy bơm phù hợp

- Tỉ lệ lượng nước rửa so với lượng nước vào bể lọc:

Trong đó: W = 7 l/s.m2_Tốc độ rửa lọc, f = 36 m2_Diện tích 1 bể lọc

t1 = 6 phút_Thời gian rửa lọc trong 1 lần rửa

N = 32 bể, chia làm 2 đơn nguyên,mỗi đơn nguyên có N=16 bể ,n = 2 lần_Số lần rửa trong 1 ngày

+ Lượng nước lọc trong 1 ngày: Vb =Q x To=5146,67 x 22,94 = 124258 (m3)

To: Thời gian công tác trong 1 ngày

To = T - tn.nT: Thời gian công tác (24 h)

tn: Thời gian ngừng làm việc của bể (gồm thời gian rửa + thời gian xả nước lọc đầu + thời gian chết): tn = (6+6 ) + 19,80 = 31,8 phút = 0,53 giờ

To = 24 – 2 x 0,53 = 22,94 giờ

4.3.2.4 Tính toán sân phơi vật liệu lọc.

Tổng thể tích lượng cát trong các bể lọc

∑W cát = N×Fbể lọc×hv = 16×72,25×2=2312 ( m 3 )Lượng cát cần phải phơi là lấy 10% ∑W cát Wcát = 0,1 × 2312 = 231,2 (m 3

)Chọn chiều dày lớp cát trên sân phơi, hcát = 10 (cm) = 0.1(m) quy phạm 5 ÷ 10 cm

GVHD: Th.S Nguyễn Lan Phương 40