đồ án nước cấp Hunre bao gồm bản vẽ

CHƯƠNG 1: TÍNH TOÁN LƯU LƯỢNG NƯỚC CẤP số học sinh trong 1 trường số trường học số bệnh viên số giường bệnh Khu CN CN tiêu thụ lượng nước cho SX m3/ngd số CN trong khu CN người 1.2.. Tiế

TRƯỜNG ĐẠI HỌC TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƯỜNG HÀ NỘI

KHOA MÔI TRƯỜNG

ĐỒ ÁN MÔN HỌC

XỬ LÝ NƯỚC CẤP – NGUỒN NƯỚC NGẦM

Sinh viên: Ngô Thế Hoàng Kiên

Mã SV: 1811070962

GVHD: Mai Quang Tuấn

HÀ NỘI - 2021

Mục lục

CHƯƠNG 1: TÍNH TOÁN LƯU LƯỢNG NƯỚC CẤP 1

1 Các số liệu cơ bản 1

2 Xác định lưu lượng tính toán của trạm xử lý 1

3 Xác định thành phần nước cấp 3

CHƯƠNG 2: LỰA CHỌN DÂY CHUYỀN CÔNG NGHỆ VÀ CÁC PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ NƯỚC 7

1 Các thông số cơ bản cần biết: 7

2 Lựa chọn dây chuyền xử lý 7

3 Phân tích và lựa chọn công nghệ xử lý 8

CHƯƠNG 3: TÍNH TOÁN CÔNG TRÌNH XỬ LÝ NƯỚC CẤP 9

1 Giàn mưa 9

2 Bể lắng ngang tiếp xúc 17

3 Bể lọc nhanh 22

4 Khử trùng nước 29

5 Bể chứa nước sạch 30

6 Tính toán cao trình các công trình trong trạm xử lý 31

CHƯƠNG 1: TÍNH TOÁN LƯU LƯỢNG NƯỚC CẤP

số học sinh trong

1 trường

số trường học

số bệnh viên

số giường bệnh

Khu CN

CN tiêu thụ lượng nước cho

SX (m3/ngd)

số CN trong khu

CN (người)

1.2 Tiếu chuẩn cấp nước

- Tiêu chuẩn dùng nước cho 1 bệnh nhân là 250-300 (l/giường bệnh-ngđ) ( tra ở

- Tiêu chuẩn dùng nước tối thiểu 20 lít/học sinh-ngđ (trang 62, QCXDVN 01:

- Tiêu chuẩn nước cho công nhân khi làm việc trong phân xưởng nóng

qn = 45l/người.ngđ

- Tiêu chuẩn nước cho công nhân khi làm việc trong phân xưởng không nóng

qn = 25l/người.ngđ

- Lưu lượng nước cấp cho chữa cháy lấy bằng 10% nước cấp sinh hoạt

- Lưu lượng nước cấp cho tưới cây, rửa đường lấy bằng 10% nước cấp sinh hoạt

2 Xác định lưu lượng tính toán của trạm xử lý

- Lưu lượng nước cấp sinh hoạt trung bình:

QCC = QSH x 10 = 29700 x 10% = 2970 m3 / ng.đ

- Lưu lượng nước cấp cho chữa cháy:

QR = QSH x 10 = 29700 x 10% = 2970 m3 / ng.đ

- Lưu lượng nước cấp cho nước tắm của công nhân

Giả thiết số công nhân làm việc tại phân xưởng nóng là 300 người, vậy số công nhân làm việc tại phân xưởng không nóng là 400 người

Tính toán cho TXL có công suất Q = 45000 m 3 /ng.đ

- Lưu lượng nước cấp giờ trung bình:

 Lưu lượng nước tính toán trong ngày dùng nước nhiều nhất và ít nhất:

Qmax = Q x Kngày max

Qmin = Q x Kngày min Trong đó:

Kngày max; Kngày min: hệ số dùng nước không điều hòa ngày được lấy theo 3.3

TCXDVN 33/2006 với:

Kngày max = 1.2 – 1.4; Kngày min = 0.7 – 0.9;

Cho Kngày max = 1.2; Kngày min = 0.7

Bảng 1.1 Thống kê lưu lượng nước cấp

3 Xác định thành phần nước cấp

3.1 Xác định chất lượng nước đầu vào của nguồn cấp

Chất lượng nước đâu vào của nguồn nước cấp được kiểm tra theo QCVN 09:2015/BTNMT (Áp dụng để đánh giá và giám sát chất lượng nguồn nước dưới đất) quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về chất lượng nước dưới đất

Bảng 1.2 Đánh giá chất lượng nước nguồn trước khi đưa vào TXL

Chỉ tiêu Đơn vị đo Giá trị QCVN Đánh giá

-Nhận xét: Với chất lượng nguồn nước ngầm như trên sẽ không phải xử lý sơ bộ

trước khi đưa vào trạm xử lý

3.2 Xác định thông số đầu ra của nguồn nước

Chất lượng nước đâu ra của nguồn nước cấp được tra theo cột I (Áp dụng đối với các

cơ sở cung cấp nước) QCVN 01-1::2018/BYT quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về chất lượng nước sinh hoạt

Bảng 1.3 Chỉ tiêu chất lượng nước cấp

Chỉ tiêu Đơn vị đo Giá trị QCVN Hiệu suất

Nhận xét: Với chất lượng nguồn nước ngầm như trên ta thấy: hệ thống xử lý chủ yếu

là hàm lượng sắt, hàm lượng amoni, hàm lượng muối hòa tan Công nghệ được đề xuất sẽ được quan tâm: lắng – lọc – khử trùng

3.3 Kiểm tra mức độ cần thiết clo hóa sơ bộ

- Mục đích của clo hóa sơ bộ là:

thành các kết tủa tương ứng

phản ứng tạo bông cặn và bể lắng, phá hủy tế bào của các vi sinh sản ra chất nhầy nhớt trên mặt bể lọc, làm tăng thời gian của chu kỳ lọc

Do nguồn nước cấp chứa nồng độ sắt không quá lớn ( yêu cầu xử lí 69,03%) và amoni không vượt quá yêu cầu  không cần thiết phải clo hóa sơ bộ

3.4 Xác định các chỉ tiêu còn thiếu

- Độ kiềm Nước nguồn ban đầu có độ kiềm là 4 mgđl/l

- pH lấy giá trị trung bình tính tóa pH = 7,17

a Xác định phương pháp khử sắt

164, Giáo trình Xử lí nước cấp, Nguyễn Ngọc Dũng:

C(CO2) = CbđCO2 (1 - a)+ 1,6 [Fe2+] Trong đó:

CO2 

C - Hàm lượng CO2 của nước sau khi làm thoáng (mg/l), dùng làm thoáng

CbđCO2 - Hàm lượn CO2 của nước nguồn trước khi làm thoáng, CbđCO2=16 mg/l [Fe2+] - Hàm lượng Fe2 của nước trước khi làm thoáng, [Fe2+] = 0,96875 mg/l

dàn mưa, cho a = 0,75 (quy phạm theo Giáo trình Xử lý nước cấp - TS Nguyễn Ngọc Dung a = 0,75 – 0,8)

 Theo điều 6.243, TCVN:33-2006 nguồn nước này khử sắt bằng phương pháp làm

b Nồng độ CO 2 tự do

Với nguồn nước cấp đầu vào có pH = 7,17; Ko= 4 mgđl/l; Pto= 310 (mg/l); t = 25 0C

CHƯƠNG 2: LỰA CHỌN DÂY CHUYỀN CÔNG NGHỆ VÀ

2 Lựa chọn dây chuyền xử lý

Với chất lượng đầu vào có CFe tổng <10 mg/l, độ màu < 120 độ, tham khảo bảng 6.2 TCXDVN 33:2006, dây chuyền xử lý sẽ không sử dụng phèn và gồm có 3 phương pháp chính: Làm thoáng tự nhiên – Lắng tiếp xúc – Lọc Nhanh Trên các cơ sở trên, ta lựa chọn được 2 dây chuyền xử lý như sau:

Bể chứa nước sạch

Bể lọc nhanh

Hệ thống phân phối

Clo khử trùng

Hồ chứa cặn

Giếng

khoan

Thùng quạt gió

Bể lắng trong

có lớp cặn lơ lửng

Bể chứa nước sạch

Bể lọc nhanh

Hệ thống phân phối

Clo khử trùng

Hồ chứa cặn

3 Phân tích và lựa chọn công nghệ xử lý

- Khối lượng công trình nhỏ ít chiếm diện tích

Khuyế

t điểm

Giàn mưa tạo tiếng ồn khi hoạt động, khối

lượng công trình chiếm diện tích lớn

Thùng quạt gió vận hành khó hơn giàn mưa, khó cải tạo khi chất lượng nước đầu vào thay đổi, tốn điện khi vận hành Khi tăng công suất phải xây dựng thêm thùng quạt gió chứ không thể cải tạo

- Quá trình tháo rửa bể, caritaoj vận hành bể lắng khó khăn hơn

Qua việc so sánh trên  Chọn phương án 1 làm phương án tính toán

Thuyết minh phương án 1:

Nước ngầm từ giếng khoan được bơm lên hệ thống giàn mưa, tại đây nước được tiếp xúc với O2 do đó các ion dạng hòa tan Fe2+, Mn2+ bị oxy hóa thành Fe3+, Mn4+ ở dạng kết

ngoài Clo được đưa vào trước tháp làm thoáng với chức năng tăng cường quá trình oxy hóa Fe2+,Mn2+ và xử lý NH4+ Nước ngầm tiếp tục chảy qua bể lắng ngang tiếp xúc

Tại đây, nước được lưu lại từ 30 – 45 phút tạo điều kiện cho quá trình oxy hóa và thủy phân sắt diễn ra hoàn toàn, đồng thời giữ lại một phần bông cặn nặng trước khi đưa sang bể lọc Ở đây, cặn được lắng xuống đáy, nước trong thì được thu vào máng và theo đường ống sang bể lọc

Sau đó, nước được đưa qua bể lọc nhanh Tại đây, không chỉ giữ lại các hạt cặn lơ lửng trong nước có kích thước lớn hơn các lỗ rộng tạo ra giữ các hạt mà còn lọc giữ lại keo sắt, keo hữu cơ gây độ đục, độ màu

Kể tiếp là nước được dẫn vào bể chứa nước sạch, với hóa chất khử trùng là dung dịch Clo để loại trừ vi sinh vật tồn tại trong nước ngầm.Cuối cùng nước được dẫn vào hệ thống bơm cấp 2 để phân phối cho người sử dụng

CHƯƠNG 3: TÍNH TOÁN CÔNG TRÌNH XỬ LÝ NƯỚC CẤP

1 Giàn mưa

Bảng 1.4 Thông số của giàn mưa

Thông số Đơn vị Giá trị

Q - Lưu lượng nước xử lý (m3/h), Q = 1875 (m3/h)

qm - Cường độ mưa lấy từ 10 – 15 (m3/m2.h) (theo TCXDVN 33:2006), chọn qm =

Để thu được nhiều không khí, chia giàn mưa thành 8 ngăn và bố trí thành 1 hàng

- Diện tích mỗi ngăn của giàn mưa

f = 𝐹

𝑁 = 1875

8 = 23,44 (m2)

 Hệ thống phân phối nước

Sử dụng hệ thống ống phân phối nước bằng xương cá gồm:

- Lưu lượng trên mỗi ngăn của giàn mưa

/h), Q = 1875 m3/h N: số ngăn của giàn mưa; N = 8 ngăn

- Đường kính ống phân phối chính vào các ống nhánh trên giàn mưa:

D = √4 ×q

π ×v (m) Trong đó:

v: vận tốc nước chảy trong cống, v = 0,8 ÷ 1,2 m/s (Theo mục 6.246 TCVN 33 – 2006) Chọn v = 1 m/s

- Số ống nhánh trên một ngăn là:

m = 2 x ( 𝐵

𝑙 – 1) Trong đó:

B: chiều rộng của 1 ngăn dàn mưa (m), B = 4m

𝐥: khoảng cách giữa các trục của ống nhánh Theo mục 6.111 TCXD 33: 2006, l

Vậy: m = 2 x ( 𝟎,𝟑𝟒 – 1) = 24,67 ≈ 25 nhánh

Cho mỗi bên ống chính gồm 13 ống nhánh Vậy tổng có 26 ống nhánh

- Lưu lượng nước chảy trong ống nhánh:

Với vn tốc độ chảy trong ống nhánh ( quy phạm 1,6 ÷ 2 m/s, theo mục 6.111 TCVN

Trên mỗi nhánh khoan 2 hàng lỗ so le nhau hướng ra 2 bên, hợp với phương ngang 1

- Chiều dài mỗi ống nhánh:

0, 2375 m = 237,5 mm

n l

L b

2

) Trong đó:

K - hệ số khử khí lấy theo biểu đồ hình 5-8 giáo trình Xử lý nước cấp- TS Nguyễn Ngọc Dung- NXB Xây dựng: chọn vật liệu là than cốc với đường

∆𝐶𝑡𝑏 - lực động trung bình của quá trình khử khí (kh/m3)

Cđ :hàm lượng CO2 tự do ban đầu trong nước ngầm (mg/l), Cđ = 40 mg/l

Cbd: nồng độ CO2 tự do xác định theo biểu đồ hình 5-1, giáo trình Xử lý nước cấp- TS Nguyễn Ngọc Dung- NXB Xây dựng

Ct = 𝐶𝑏𝑑× 𝛽 × 𝛾 (mg/l) Ứng với pH = 7,5, k = 4 mgđl/l, dựa vào biểu đồ Langelier (Hình 6.2,TCXDVN

173, Xử lý nước cấp, TS Nguyễn Ngọc Dung tìm được β = 0,958; γ = 0,95

 G = 21,62×1875

Khoảng cách giữa các sàn tung là 0.6 m (Xử lí nước cấp Nguyễn Ngọc Dung )

Nr = 1 + 𝐵−2.𝑑

4 000− 2.100 100+10 = 34,54 ≈ 35 lỗ Trong đó:

B: chiều rộng 1 ngăn giàn mưa, B = 4m

L: chiều dài 1 ngăn giàn mưa; L = 6 m

Sàn thu nước được đặt ở dưới đáy giàn mưa để hứng nước sau quá trình làm thoáng ,

có độ dốc 0,05 về phía xả cặn Sàn được làm bằng bê tông cốt thép Chiều dày bê tông có kích thước 200 mm Bố trí một ống thu nước dưới đặt dưới đáy sàn thu và tâm ống thu cao hơn mặt đáy sàn 0,2 m để ngăn cặn bẩn theo dòng nước vào các công trình phía sau

 Ống thu nước

Bố trí ống dẫn nước đưa nước từ sàn tung nước xuống bể lắng với tốc độ là 0,8 - 1,2 m/s (Theo mục 6.120 TCVN 33 – 2006) Chọn v = 1 m/s

- Đường kính ống dẫn nước sang bể lắng ngang

d Nằm trong giới hạn cho phép 0,8 – 1,2 m/s)

- Tổng chiều cao sàn thu nước:

hsàn = 0,2 + Ddl/2 + dbê tông = 0,2 + 0,3/2 + 0,2 = 0,55 m

 Chiều cao giàn mưa :

H = h1 + htx + h3 + h4 + h5Trong đó

h1 là khoảng cách giữa ống phân phối đến sàn tung đầu tiên ; h1 = 0.6 m

htx là chiều cao lớp tiếp xúc ; h2 = 0,9 m

h3 là chiều cao phần làm thoáng; h3 = 5,6 m

h4 là chiều cao sàn thu nước; h4 = 0,6 m

(*)Xác định các chỉ tiêu sau khi làm thoáng

- Độ kiềm của nước sau khi khử sắt tính theo công thức 5-1, trang 164, Giáo trình

Xử lí nước cấp, Nguyễn Ngọc Dung:

Ki = Ko – 0,036 [Fe2+] (mgđl/l) Trong đó :

Ko - Độ kiềm ban đầu của nước nguồn K0 = 4 (mgđl/l)

[Fe2+] - Hàm lượng sắt của nước nguồn (mg/l), [Fe2+] = 0,96875 mg/l

e Hàm lượng cặn sau khi làm thoáng

Hàm lượng cặn sau khi làm thoáng được tính theo công thức :

Cmax* = C0max + 1,92 [Fe2+] + 0,25M

Cmax* = 13 +1,92 × 10 = 32,2

Trong đó :

C0max = 13 mg/l

M - độ mầu của nước nguồn, M = 0

[Fe2+] - Hàm lượng Fe2 của nước trước khi làm thoáng, [Fe2+] = 0,96875 mg/l

Vì Cmax < 20 (mg/l) và công suất trạm xử lý = 45000 (m3/ngđ) nên ta dùng bể lắng ngang tiếp xúc

Thông số xây dựng của giàn mưa:

Thông số giàn mưa Đơn vị Giá trị

- Chia thành 4 bể, diện tích của mỗi bể: F1 = F/4 = 1128,47 m2

- Lưu lượng nước tính toán của mỗi bể:

vtb: tốc độ trung bình của nước chảy trong phần đầu của bể lắng, theo 6.72

lấy Hl = 4m

3,6 8 4 = 4,17 (m)

Cho xây dựng với B = 4,2 m

- Chiều dài bể lắng L tính theo công thức sau:

L = 𝑞1xt 60xHxB = 468,75x30 60x4x4,2 = 13,95 m lấy L = 14m Trong đó t: Thời gian nước lưu lại trong bể (30-45 phút), chọn t = 30 phút

Chia bể làm 3 ô, kích thức mỗi ô là B’ x L = 1,4 x 14 m

Việc xả cặn dự kiến tiến hành theo chu kì với thời gian giữa 2 lần xả cặn T = 24h Thể

tích vùng chứa nén cặn của bể lắng được tính theo Ct 3-26 GT xử lý nước cấp - TS

Nguyễn Ngọc Dung

Wc = 𝑇𝑄 (𝐶𝑚𝑎𝑥 −𝐶 )

𝑁 𝛿

Trong đó:

T: Thời gian làm việc giữa hai lần xả cặn, chọn T = 24 h

Cmax: Hàm lượng cặn trong nước đưa vào bể lắng, Cmax tính theo công thức 6-11

TCXDVN 33:2006

Cmax = Cn + KxP + 0.25M + V (mg/l)

+ P: Liều lượng phèn tính theo sản phẩm không chứa nước P = 0 mg/l + K: Hệ số với phèn sạch K =0.5

+ M: Độ màu của nước M = 0 mg/l + V: Liệu lượng vôi cho vào nước V = 0 mg/l Vậy: Cmax = Cn = 10 (mg/l)

C: Hàm lượng cặn còn lại trong nước sau lắng, C = 2 mg/l

δ: Nồng độ trung bình của cặn đã nén chặt, δ = 15000 g/m3 (Tra bảng 6.8

-3 (m)

- Chiều cao của bể:

H = Hl + Hc + H1 + H2 Trong đó:

Hl: chiều cao vùng lắng, Hl = 4 m

Hc: Chiều cao lớp cặn trong bể lắng, lấy Hc = 0,1 m

H1, H2: Chiều cao bảo vệ trên mực nước và dưới lớp cặn trong bể lắng

(H1 = H2 = 0,5 m)

Vậy: H = 4 + 0,1 + 0,5 + 0,5 = 5,1 m

 Tính toán vách ngăn phân phối nước:

Chiều rộng mỗi ngăn là B = 1,4 m, hàng lỗ cuối cùng cao hơn mức cạn tính toán 0,3m (Quy phạm 0,3 – 0,5m) thì diện tích công tác của vách ngăn phân phối vào bể, đặt

cách đầu bể 1,5m ( Quy phạm 1 - 2m) là:

F = B’ x (Hc – 0,3) = 1,4 x (3 – 0,3) = 1,4 x 2,7 = 3,78 m2

- Lưu lượng nước tính toán qua các ngăn là: qn = Qb = 1875/4 m3/h = 0,087 m3/s

- Diện tích cần thiết các lỗ vách ngăn phân phối nước vào là:

2

0, 087

0, 029 3

n lo lo

lo

lo

f n



Ở vách ngăn phân phối bố trí thành 3 hàng dọc và 5 hàng ngang

- Khoảng cách giữa các lỗ theo hàng dọc là : 2,7 : 5 = 0,54 m

- Khoảng cách giữa các lỗ theo hàng ngang là: 1,4 : 3 = 0,47 m

Chọn đường kính ống phân phối nước vào là D = 350mm

- Diện tích cửa sổ hướng dòng lấy bằng 40% diện tích vách ngăn

Fcứa aổ = 0,4 × (1,4 x 14) = 7,84 m2

- Tốc độ dòng nước qua cửa sổ

vcửa sổ = 1875

4x1,4x14×3600= 0,0066 m/s

 Máng thu nước bể lắng

Máng thu nước sau bể lắng dùng hệ thống máng đục lỗ chảy ngập trên mặt nước cuối bể

Theo điều 6.84 TCXDVN 33:2006, máng phải đặt trên 2/3 chiều dài bể lắng

- Tổng chiều dài máng thu:

 m

m m m

n lo l

Trong đó: vl: tốc độ qua lỗ, lấy bằng 1 m/s

- Chọn đường kính lỗ D = 50mm ( quy phạm D>=50mm), diện tích 1 lỗ trên máng:

lo

lo

f n

Đáy bể lắng giữa các ống có cấu tạo hình lăng trụ với góc nghiêng giữa các cạnh là

45o Khoảng cách giữa các ống không lớn hơn 3m Vận tốc qua lỗ lấy bằng 1.5m/s Khoảng cách giữa các lỗ lấy 500mm , đường kính lỗ lấy bằng 60 mm Đường kính ống thu cặn lấy D = 200mm

Thông số bể lắng ngang tiếp xúc:

Thông số bể lắng ngang tiếp xúc Đơn vị Giá trị

T : thời gian làm việc của trạm trong một ngày đêm (giờ) = 24 giờ

a : số lần rửa mỗi bể trong một ngày đêm ở chế độ bình thường = 2

v tb: tốc độ lọc tính toán ở chế độ làm việc bình thường (m/h) lấy theo bảng 6.11, TCXDVN 33/2006, thiết kế bể lọc nhanh 1 lớp vật liệu: cát thạch anh, với

dmin=0,5 mm, lấy v tb = 6m/s

W : cường độ nước rửa lọc (l/s.m2) Lấy theo bảng 4 – 5, W = 15 l/s.m2

t1 : thời gian rửa lọc (giờ) lấy theo bảng 4 – 5,Giáo trình Xử lý nước cấp - TS

t2 : thời gian ngừng bể lọc để rửa (giờ), t2 = 0,35 giờ

363, 4 ( )24.6 3, 6.12.0,1 2.0,35.6

Trong bể lọc, cát lọc có cỡ hạt d td = 0,7 – 0,8 mm, hệ số không đồng nhất K = 2 – 2,2; chiều dày lớp cát lọc L = 0,8m ( lấy theo bảng 4 – 6)

- Diện tích một bể lọc:

2

363, 4

36,34 ( ) 10

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

hp : chiều cao phụ, hp = 0,5m

hs : chiều cao từ đáy bể đến sàn đỡ chụp lọc; hs = 1 m

hc : chiều cao sàn đỡ chụp lọc; hc = 0.1 m

 H = 0,7 + 0,7 + 2 + 0,5 + 1 + 0,1 = 5(m)

 Xác định hệ thống phân phối nước rửa lọc:

Chọn biện pháp rửa bể bằng gió, nước phối hợp Cường độ nước rửa lọc W =12 l/s.m2

tương đối của lớp vật liệu lọc là 45% Cường độ gió rửa lọc Wgió = 15l/s.m2 (quy phạm