Đề tài Tính toán mạng lưới cấp nước cho thành phố

8 23 - 24 310 6,121 310 7,936 22 - 38 325 8,32 15 - 24 550 10,86 24 - 26 940 18,561 16 - 26 265 5,233 26 - 30 190 3,752 28 - 30 300 5,927 28 - 29 225 5,76 27 - 36 400 10,24 29 - 36 250 6,4 24 - 35 310 6,121 310 7,936 28 - 35 270 5,331 270 6,912 21 - 31 250 4,936 10 - 31 800 15,796 10 - 32 700 13,822 31 - 37 325 6,417 32 - 37 600 11,847 27 - 38 210 5,376 23 - 27 400 10,24 Từ lưu lượng dọc đường tính toán lưu lượng nút cho tất các nút trên mạng lưới. Lưu lượng nút bằng lưu lượng dọc đường phân về nút cộng với lưu lượng tập trung tại nút phân bố điểm dùng nước tập trung. Phân bố điểm dùng nước tập trung Trường học 1 1 3,472 Trường học 2 12 3,472 Trường học 3 4 3,472 Trường học 4 19 3,472 Trường học 5 24 3,472 Trường học 6 25 3,472 Bệnh viện 1 2 1,74 Bệnh viện 2 15 1,74 Xí nghiệp 1 21 16,5 Xí nghiệp 2 22 18,212 Bảng tính lưu lượng nút cho tất cả các nút mạng lưới. Tên nút Lưu lượng dọc đường phân về nút l/s Lưu lượng tập trung lấy ra tại nút l/s Lưu lượng nút 1 33,526 3,472 36,998 2 37,248 1,74 38,988 3 41,97 41,97 4 19,153 3,472 22,625 5 18,462 18,462 6 16,784 16,784 7 19,745 19,745 8 13,822 13,822 9 37,41 37,41 10 36,348 36,348 11 22,436 22,436 12 33,536 3,472 37,008 13 28,747 28,747 14 14,612 14,612 15 22,806 1,74 24,546 16 16,241 16,241 17 28,908 28,908 18 31,104 31,104 19 17,536 3,472 21,008 20 10,31 10,31 21 12,835 16,5 29,335 22 11,84 18,212 30,052 23 25,414 25,414 24 28,767 3,472 32,239 25 15,424 3,472 18,896 26 13,772 13,772 27 12,928 12,928 28 11,963 11,963 29 6,08 6,08 30 4,838 4,838 31 13,575 13,575 32 12,834 12,834 33 15,68 15,68 34 10,88 10,88 35 13,15 13,15 36 8,32 8,32 37 9,13 9,13 38 6,848 6,848 734,989 59,024 794,013 Tính toán thuỷ lực mạng lưới Nguyên tắc tính toán: mạng lưới cấp nước năm 2010 dựa trên mạng lưới đã được thiết kế vào năm 2000 , chúng ta chỉ đặt thêm cho các khu dân cư mới được quy hoạch Việc tính toán được thực hiện trên chương trình Lop Thành phố có số tầng nhà n=3 áp lực tự do tại điểm bất lợi nhất là (nút 30) H=4*n + 4 =16 Bảng tính toán thuỷ lưc Trong bảng tính toán thuỷ lực nút 100 là trạm bơm nút 200 là đài nước b, Lập sơ đồ tính toán cho trường hợp có cháy trong giờ dùng nước max. Ta phải tính toán kiểm tra sự làm việc của mạng lưới trong trường hợp có cháy xảy ra trong giờ dùng nước max. Sử dụng hệ thống chữa cháy áp lực thấp. áp lực tự do cần thiết tại điểm bất lợi nhất là. HtdCT = 10 m Khi có cháy xảy ra đài không cấp nước. Bơm chữa cháy làm việc đảm bảo cấp nước cho sinh hoạt và chữa cháy. QbCC = Qmax + QCC Lưu lượng lấy ra tại các nút giống trường hợp dùng nước max chỉ khác là các điểm 6, 22 và 30 có thêm lưu lượng dập tắt một đám cháy Nút 6 31,784 l/s Nút 22 26,847 l/s Nút 30 115,397 l/s CHƯƠNG IV Thiết kế trạm xử lý I-/ Lựa chọn nguồn nước. I.1 Đánh giá các nguồn nước hiện có của thành phố. a, Nguồn nước mặt. Xung quanh thành phố có hai con sông bao bọc có thể làm nguồn cấp nước cho thành phố. Lưu lượng nước sông trung bình là 320 m3/s. Lưu lượng của sông đủ khả năng đáp ứng cho mục đích cấp nước trong hiện tại và tương lai. Chất lượng nguồn nước mặt. Theo kết quả phân tích nước sông chảy qua thành phố, ta có một số chỉ tiêu chính sau: - pH 7,2 - Hàm lượng cặn max 1500 mg/l - Hàm lượng cặn min 150 mg/l - Hàm lượng cặn trung bình 500 mg/l - Độ ôxy hoá (KMnO4) 4,1 mg/l - Độ kiềm 2,7 mgđl/l - Độ cứng 2,12 mgđl/l - Ôxy hoà tan 6,05 - S1O3- 18 - HCO3- 31,77 - Cl - 7,2 - SO4- 9,2 - NO2- 0,09 - NO3- 2,08 - PO4- 0,25 - Ca2+ 12,04 - Fe2+ 0,25 - Mn 0,02 - NH4 0,05 - Coliforms 4 x 103 MPN/100ml b, Nguồn nước ngầm. Theo các tài liệu về địa chất, thuỷ văn và kết quả khoan thăm dò nước ngầm thì tầng chứa nước có trữ lượng khá lớn chiều dày tầng chứa nước khoảng 21,9 m - Đất trồng trọt 1,5 m - Đất sét pha 3,5 m - Đất sét 6,2 m - Đất cát pha 5,5 m - Cát đen mịn 8,7 m - Cát thô 9,5 m - Cát thô lẫn sỏi cuội 12,4 m - Đá cứng Các chỉ tiêu cơ bản của nước ngầm - Độ pH 7,1 - Độ ôxy hoá 2,5 mg/l - Độ cứng 2,72 - Độ kiềm 2,8 - Ôxy hoà tan 0,4 - S1O3- 1,2 - HCO3- 172 - Cl - 61,2 - SO4- 82,4 - NO2- 0,01 - NO2- 0,05 - Fe2+ 12,5 - Mn 0,5 - Coliforms 40 Các chỉ tiêu cần xử lý là : Mn , Fe ,NO II-/ Đề ra các phương án cấp nước Dựa vào khả năng trừ lượng nước của thành phố ta thấy để cấp nước cho thành phố có thể sử dụng các nguồn nước mặt hoặc nguồn nước ngầm. Với số dân hiện tại là nhu cầu dùng nước của thành phố của khoảng 28000 m3/ngđ đến năm 2010 dân số thành phố là 94026 , khi đó nhu cầu dùng nước vào khoảng 45000 m3/ngđ. Để cung cấp nước cho thành phố chúng ta có thể lấy từ các nguồn nước mặt (sông) hoặc nguồn nước ngầm, cả hai nguồn nước đều đáp ứng yêu cầu về trữ lượng nhưng mỗi nguồn nước đòi hỏi một công nghệ xử lý khác nhau, các phân tích ở trên ta thấy để cấp nước cho thành phố có hai phương án sau. Phương án 1: Khai thác nguồn nước mặt để đáp ứng cho nhu cầu dùng nước của thành phố. Các hạng mục cần xây dựng. - Xây dựng nhà máy xử lý nước mặt. - Xây dựng đài nước. - Xây dựng mạng lưới đường ống cấp nước. Phương án 2: Khai thác nước ngầm, xây dựng tại khu vực giếng khoan thăm dò một nhà máy mới. Các hạng mục cần xây dựng. - Xây dựng giếng khoan. - Xây dựng trạm xử lý nước ngầm. - Xây dựng đài nước. - Xây dựng mạng lưới đường ống. Cả hai phương án đều có các ưu nhược điểm khác nhau. Do nguồn nước mặt có hàm lượng cặn và chỉ số coli lớn nên trong dây chuyền công nghệ xử lý sẽ phải dùng nhiều hoá chất để xử lý. Nhưng nó có ưu điểm là dễ quản lý hơn so với phương án 2. Đối với nước ngầm trong thành phần của nước ngầm cả hai chỉ tiêu Fe2+ và Mn2+ đều cần phải xử lý. Tuy trong dây chuyền công nghệ không cần nhiều hoá chất như phương án 1. Nhưng công nghệ xử lý và việc quản lý tương đối phức tạp. Nếu muốn việc quản lý được đơn giản thì dây chuyền công nghệ xử lý sẽ phải xử lý hai bậc, bậc 1 xử lý Fe2+ sau đó bậc 2 xử lý Mn2+ điều này dẫn tới số lượng các công trình trong dây chuyền tăng lên, không có lợi về mặt kinh tế. Kết luận: Chọn phương án 1 làm phương án cấp nước cho thành phố III-/ Nghiên cứu số liệu chọn dây chuyền xử lý. Công suất trạm giai đoạn 1: 28000 m3/ ngđ. Công suất trạm giai đoạn 2: 42000 m3/ ngđ. Vậy ta tính toán dây chuyền công nghệ xử lý cho giai đoạn i. Giai đoạn 2 khi công suất tăng lên (Qtr = 42000m3/ ngđ) thì xây dựng mở rông dây chuyền công nghệ công suất 26600m3/ ngđ. 1-/ Bảng phân tích chất lượng nước mặn. * Các ion cơ bản. - S1O3- 6,05 - HCO3- 18,0 - Cl - 81,77 - SO4- 9,2 - NO2- 0,09 - NO3- 2,08 - PO4- 0,25 - Ca2+ 12,04 - Fe2++ 0,25 - Al3+ 0 - Mg2+ 2,26 - Mn2+ 0,02 - NH4+ 0,05 Các chỉ tiêu khác. pH : 7,2 Hàm lượng cặn max 1500 Hàm lượng cặn trung bình 500 Hàm lượng cặn min 150 Độ màu, độ Cô ban 5 Độ oxy hoá (KMnO4) 4,1 Độ cứng toàn phần 2,12 Độ kiềm toàn phần 2,7 Oxy hoà tan 6,05 to 28oC Colifom (MNP/ 100ml) 4000 2-/ Xác định các chỉ tiêu còn thiếu. a, Tổng hàm lượng muối. P = S+Me + S-Ac + 1,4 [Fe2+] + 0,5 [HCO3-] + 0,13 [SiO3-] Trong đó: : Tổng Ion dương trong nước nguồn không kể đến Fe2+ : Tổng Ion âm trong nước nguồn không kể đến HCO3- và SiO3- P = [12,04 + 2,26 + 0,02 + 0,05] + [7,2 + 9,2 + 0,09 + 0,25] + + 1,4 . 0,25 + 0,5 . 81,77 + 0,13 . 18 = 76,765 mg/l b, Độ cứng toàn phần. Ctp = c, Xác định hàm lượng CO2 hoà tan Dựa vào nhiệt độ của nước nguồn, tổng hàm lượng muối độ kiềm, độ pH của nước nguồn xác định hàm lượng CO2 (mg/l) Tra biểu đồ được CO2 = 13 mg/l t0 = 28 p = 76,765 Ki = 2,12 pH = 7,2 d, Kiểm tra kiềm hoá theo yêu cầu keo tụ Theo công thức Lk = 28 (- Kio + 1) Trong đó: Lp: Liều lượng phèn để keo tụ được xác định dựa vào hàm lượng cặn và độ màu của nước nguồn. + Theo hàm lượng cặn. Cmax = 1500 ị Lp = 52,5 (mg/l) + Theo độ màu. M = 5 ị Lp = = = 8,94 (mg/l) Vậy liều lượng phèn để keo tụ là Lp = 52,5 - ep: Đương lượng phèn, ta dùng phèn nhôm Al2(SO4)3, ep = 57 - Kio: độ kiềm của nước nguồn, Kio = 2,12 Lk = 28 x ( Vậy không cần phải kiềm hoá vì Lk < 0 chứng tỏ trong nước nguồn có độ kiềm đủ lớn để trung hoà ion H+ trong quá tình thuỷ phân phèn. e, Kiểm tra độ ổn định của nước sau khi xử lý. Sau khi đưa phèn vào nước, độ kiềm và pH của nước giảm có khả năng có tính xâm thực vì vậy phải kiểm tra. Trước tiên xác định Ki*, pH*, CO2* Ki* = Kio - = 2,12 - CO2* = CO20 + 44 = 13 + 44 x Từ các chỉ số: t0 = 280C p = 76,765 mg/l tra bảng được pH* = 6,52 Ki* = 1,199 mgđl/l CO2* = 53,53 mg/l + Kiểm tra độ ổn định của nước sau khi keo tụ I = pH* - pHs Trong đó: pH* là độ pH của nước sau khi keo tụ, và được xác định ở trên. pHs là độ pH ở trạng thái cân bằng bão hoà CaCO3 của nước sau khi  keo tụ và được xác định theo công thức. pHs = f1 (t0) - f2 (Ca2+) - f3 (Ki*) + f4 (P) f1, f2, f3, f4 là hàm số của nhiệt độ t, nồng độ Ca2+, độ kiềm Ki* và  tổng độ muối P của nước sau khi keo tụ và được xác định bằng tra  biểu đồ. t0 = 280C f1(t0) = 1,94 Ca2+ = 12,04 f2(Ca2+) = 1,05 Ki* = 1,99 f3(Ki*) = 1,3 P = 76,765 f4(P) = 8,69 pHs = 1,94 - 1,05 - 1,3 + 8,69 = 8,28 Vậy I = pH* - pHs = 6,52 - 8,28 = - 1,76 < 0 Vậy nước sau khi keo tụ cần phải kiềm hoá. Lượng vôi tính theo cao được tính theo công thức: Lv = 28 b Ki* Tra bảng ị b = 1,05 Lv = 28 . 1,05 . 1,99 = 58,51 mg/l f, Xác định hàm lượng cặn sau khi keo tụ Hàm lượng cặn sau khi keo tụ tính theo công thức Cmax = C0max + K x Lp + 0,25 M + Lv Trong đó: C0max: Hàm lượng cặn của nước nguồn. K: Hệ số kể đến độ tinh khiết của phèn, đối với phèn nhôm K = 0,55 M: Độ màu của nước M = 50 Lv: Hàm lượng vôi đưa vào để làm mất tính xâm thực Cmax = 1500 + 0,55 x 52,5 + 0,25 x 5 + 58,51 = 1588,63 mg/l g, Lượng Clo để Clo hoá sơ bộ Do trong nước nguồn có mặt thành phần NO2- NH4+ nên cần phải Clo hoá sơ bộ. Lượng Clo dùng để Clo hoá sơ bộ được tính theo công thức. LCl = 6 [NH4+] + 1,5 [NO2-] + 2 = 6 x 0,05 + 1,5 x 0,09 + 2 = 2,435 mg/l 3-/ Chọn dây chuyền xử lý Công suất của trạm xử lý giai đoạn 1: Qngđ = 26600 m3/ngđ Qh = Qs = Dựa vào công suất trạm xử lý, các số liệu về nguồn nước và yêu cầu chất lượng nước sau xử lý (đảm bảo theo yêu cầu sinh hoạt) ta lựa chọn dây chuyền xử lý sau: Trộn đứng Phản ứng ngang Phèn Clo Lắng ngang CaO Lọc nhanh Bể chứa nước sạch Trạm bơm cấp II Mạng lưới cấp nước * Sơ đồ keo tụ nước bằng phèn. 1 2 3 4 5 1 - Bể hoà trộn phèn 3 - Thiết bị định lượng phèn 2 - Bể tiêu thụ 4 - Bể trộn đứng 5 - Bể phản ứng và các công trình xử lý khác. IV-/ Tính toán các công trình trong dây chuyền công nghệ. 1-/ Bể điều chế và bể tiêu thụ dung dịch phèn. a, Bể điều chế dung dịch phèn. Do công suất của trạm khá lớn nên sử dụng bể hoà phèn dùng khí nén. + Thể tích bể hoà phèn được tính theo công thức. Wb = Trong đó: + Q: Công suất trạm Q = 1108,33 m3/h + Lp: Liều lượng phèn, Lp = 52,5 mg/l + n: Thời gian giữa hai lần hoà trộn. Với công suất Q = 26600 m3/ngđ lấy n = 10h (theo TCN 33 - 85). + b1: Nồng độ phèn trong thùng hoà trộn, b1 = 15% + g: Tỷ trọng của dung dịch (tấn/m3), lấy bằng tỷ trọng nước. Vậy thể tích bể là: Wb = Thiết kế hai bể, thể tích mỗi bể là 1,85 m3 1 - Đường ống cấp nước sạch 3 - Đường ống dẫn dung dịch phèn sang bể 2 - Đường ống cấp khí tiêu thụ 4 - Đường ống dẫn phèn sang 5 - Sàn đỡ BTCT đục lỗ bể trộn. Bể hoà trộn phèn được xây dựng bằng bê tông cốt thép. Bể gồm 2 phần, phần trên là hình hộp có tiết diện ngang là hình vuông, cạnh a = 1m, phần dưới hình tháp nghiên có góc nghiêng a = 450. Để đỡ phèn sd sàn bê tông đục lỗ. Sàn bê tông được để cách đáy hình hộp 0,5m cách mực nước của bể 1m. Khe hở trên sàn BTCT có chiều rộng 15mm. Các ống phân phối khí được làm bằng vật liệu chịu axit như inox hoặc nhựa. Tốc độ khí trong ống lấy bằng 15m/s, đường kính lỗ lấy bằng 4mm, lỗ hướng xuống dưới cường độ khí 8 l/sm2. Đường kính ống xả cặn d = 150 mm. Đáy của bể hoà trộn là hình vuông có cạnh b = 200mm, chiều cao phần tháp nghiêng là: hđ = Chiều cao xây dựng bể: nxd = 1 + 0,5 + hđ + Hbv = 1 + 0,5 + 0,4 + 0,3 = 2,2 m Trong đó: Hbv - Chiều cao bảo vệ. b, Bể tiêu thụ phèn. + Thể tích bể tiêu thụ được tính theo công thức: Wbtt = Trong đó: Wb: Tổng thể tích bể hoà trộn phèn Wb = 3,9 m3 b1: Nồng độ dung dịch ở bề hoà trộn b1 = 15% b2: Nồng độ dung dịch ở bể tiêu thụ b2 = 5% Wbtt = Thiết kế 2 bể tiêu thụ, thể tích mỗi bể là 5,85 m3 Cường độ khí nén trong bể tiêu thụ là 5 l/sm2, đáy bể tiêu thụ có độ dốc 5 %0 về phía ống xả cặn, ống xả cặn có đường kính 100 mm. Kích thước của bể: 2,1 x 2,1 x 1,33 2-/ Bể trộn đứng. Bể trộn đứng cấu tạo gồm hai phần: phần trên hình hộp, phần dưới hình tháp nghiêng có tiết diện đáy vuông góc nghiêng phần hình tháp so với phương ngang a = 300 * Các thông số tính toán. + Công suất trạm Q = 1108,33 (m3/h) + Thời gian nước lưu lại trong bể t = 2’ + Vận tốc nước vào phần hình tháp bể v1 = 0,8 m/s = 2880 (m/h) + Vận tốc nước dâng lên phần hình hộp bể v2 = 25mm/s = 90 m/h + Vận tốc nước chảy trong máng vma = 0,4 m/s + Vận tốc nước chảy trong mương vmư = 0,6 m/s + Vận tốc nước chảy sang các công trình đơn vị tiếp theo vra = 1 m/s + Số lượng bể n = 2 1 - ống dẫn nước vào 4 - ống dẫn nước ra 2 - Máng thu 2 5 - Cửa thu nước. 3 - Mương tập trung nước. Thể tích bể được xác định theo công thức Wb = Wb = W1 + W2 Trong đó: W1: Thể tích phần hình tháp bể. W2: Thể tích phần hình hộp bể. W1 = F1,F2: Diện tích tiếp diện ngang dưới và trên của bể. F1 = F2 = F2 = 6,157 (m2) ị a = F1 = 0,192 (m2) ị b = + Chọn đường kính ống dẫn nước vào dò = 400 mm, diện tích ống dẫn nước vào bể là: F0 = Vận tốc nước trong ống dẫn nước vào bể. vô = vô = 1,2 m/s (đảm bảo yêu cầu) h1: Chiều cao phần hình tháp. h1 = h1 = 0,5 x 2,042 x 3,73 = 3,8 m + Thể tích phần tháp nghiêng. W1 = W2 = Wb - W1 = 18,47 - 9,42 = 9,05 Chiều cao phần hình hộp. h2 = * Chiều cao xây dựng bể trộn. h = h1 + h2 + h3 = 3,8 + 1,5 + 0,3 = 5,6 m h3: chiều cao bảo vệ. * Máng thu nước. Bể thu nước từ hai phía, lưu lượng chảy qua máng. qma = Diện tích máng. Fm = = Bề rộng của máng là 0,4 m, chiều cao của máng. hm = Độ dốc của máng về phía mương tập trung nước lấy bằng i = 2%. * Mương thu nước. Lưu lượng của mương thu nước tính bằng lưu lượng bể trộn. Qmư = Trong đó: n: Số bể trộn Diện tích mương thu. Fmư = Chiều rộng mương là 0,5 m, vậy chiều cao lớp nước trong mương h = 3-/ Bể phản ứng ziczắc ngang kiểu hành lang. 1 - Mương dẫn nước vào ra 2 - Mương xả cặn. 3 - Cửa đưa nước vào 4 - Cửa đưa nước ra. 5 - Van xả cặn 6 - Vách ngăn hướng dòng. Thông số tính toán. + Vận tốc trung bình trong hành lang 0,2 m/s + Thời gian nước lưu 25’ + Độ dốc hướng về phía van xả cặn i = 2% + Chiều cao bể h = 3 (m) + Số vách ngăn lấy là 9 + Khoảng cách giữa các vách ngăn 1 (m) Thể tích của bể phản ứng Wb = Chiều rộng của bể L = (n + 1) . 1 n: Số vách ngăn 1: Khoảng cách giữa các vách ngăn. L = (9 + 1) . 1 = 10 (m) Diện tích của bể phản ứng Fb = Chiều dài của bể phản ứng. B = 4-/ Kiềm hoá xử lý ổn định nước. Sơ đồ kiềm hoá Thùng tôi vôi Bể pha vôi sữa Bể trộn Lượng vôi cục tiêu thụ trong 1 ngày. G = Q: Công suất trạm, Q = 28000 m3/ngđ av: Liều lượng vôi, av = 58,51 P: Hàm lượng CaO trong vôi cục, P = 80% g: Tỷ trọng dung dịch. G = Do lượng vôi tiêu thụ ít chọn thiết bị tôi vôi theo mẻ, công suất tôi 0,64+/mẻ, ngày tôi 3 lần. Dự trữ vôi cho 15 ngày, chọn biện pháp dự trữ khô trong kho. Lượng vôi chứa trong kho V = 15 . 1,9 = 28,5+ Vôi để thành đống cao 1,2 m diện tích phần chứa vôi. f1 = Diện tích thao tác f2 = 0,3 . f1 = 0,3 x 19,8 = 5,94 m2 Kho vôi xây tường bao quanh có mái, mái che có cửa thông sang phòng pha dung dịch. Vôi cục được đưa sang phòng tôi bằng xe đẩy. Dung tích bể pha vôi sữa 5% chọn phù hợp với thời gian sử dụng hết lượng vôi tôi một lần là 8h. Wv = Bể pha vôi sữa xây bê tông cốt thép có đáy hình chóp cụt với góc ở tâm tạo thành giữa hai thành nghiêng a = 900 Các kích thước cơ bản chiều rộng và dài bể mặt 2 x 2m. Chiều cao phần đáy 1,3m, chiều cao phần thân 2,0 m. Xây 2 bể pha vôi đổi nhau làm việc. Dùng máy để pha vôi tôi thành vôi sữa và giữ cho dng dịch vôi sữa không bị lắng trong bể. Chọn máy khuấy kiểu cách phẳng, tốc độ quay 20 vòng/phút, công suất động cơ 3,0 kW. Máy khuấy đặt trên nắp bể vôi sữa. Dùng bơm định lượng để đưa dung dịch vôi sữa vào nước, công suất bơm định lượng. Qb = Đặt hai máy bơm, một làm việc, một dự phòng. 5-/ Tính toán bể lắng ngang. Hàm lượng cặn lơ lửng trước khi vào bể lắng. C = 1588,63 mg/l Tổng diện tích mặt bằng của bể lắng ngang xác định theo công thức: F = Trong đó: + Q: Lưu lượng nước dựa vào bể lắng (m3/h) + a: Hệ số xét đến ảnh hưởng do thành phần thẳng đứng của vận  tốc dâng nước, xác định theo công thức: a = - vtb: là tốc độ ngang trung bình của nước chảy trong bể lắng, xác  định theo công thức. vtb = k . U0 (mm/s) - k: Hệ số kể đến tỷ lệ giữa chiều dài L và chiều sâu trung bình của  vùng lắng. Chọn tỷ số giữa chiều dài và chiều cao vùng lắng. theo bảng VI - 10 TCN 3385 ị K = 7,5 - U0: Tốc độ rơi của cặn trong bể lắng lấy U0 = 0,6 mm/s (theo bảng  VI - 9 - TCN 3385) vtb = 7,5 x 0,6 = 4,5 mm/s a = = 1,33 F = Chiều rộng bể lắng B = Trong đó: Q: Lưu lượng nước tính toán. vtb: Tốc độ trung bình của dòng chảy trong bể lắng H1: Chiều cao trung bình của vùng lắng, chọn H1 = 2,9 N: Số bể lắng, N = 2 B = Chọn B = 11,8 m Chiều dài vùng lắng L1 = Lấy L1 = 29 m thoả mãn tỷ số Chia bể lắng làm 4 ngăn. Chiều rộng 1 ngăn b = Cấu tạo bể Ta sử dụng hệ thống xả cặn bằng thuỷ lực. Mỗi ngăn lắng có 1 ống xả cặn 1 - Mương dẫn nước vào bể 3 - Máng thu nước 2 - Máng phân phối nước 4 - Mương tập trung nước sau lắng. 5 - Cửa đóng, mở nước vào ngăn lắng 6 - ống xả cặn 7 - Van xả cặn. 8 - ống đưa nước sang bể lọc. * Tính dung tích vùng chứa nén cặn. Công thức. WC = Trong đó: Q: Lưu lượng nước vào bể Q = 1108,33 m3/h T: Thời gian giữa hai lần xả cặn, T = 8 h d: Nồng độ trung bình của cặn đã nén chặt, tra bảng V.3 sách giáo  khoa được d = 36000 C: Nồng độ cặn trước khi vào bể C = 1588,63 mg/l m: Nồng độ cặn sau lắng m = 10 mg/l N: Số bể lắng N = 2 WC = Chiều cao vùng nén cặn. HC = Chiều cao xây dựng trung bình của bể. HTB = H1 + HC + Hbv = 2,9 + 0,5 + 0,3 = 3,7 (m) Chiều cao phần đầu bể. Hđ = HTB + i = 4 (m) Chiều cao cuối bể. HC = 3,4 - 0,02 x Trong đó: L: Chiều dài bể L = 26 (m) i: Độ dốc đáy bể về phía thu xả cặn i = 0,02 * Tính toán hệ thống phân phối và thu nước. + Mương phân phối nước. Thiết kế mương rộng 0,8 m cao 1,2 m + Cửa phân phối nước và thu nước. Mỗi ngăn lắng có một cửa phân phối nước. Vận tốc nước qua cửa vc = 0,5 m/s Lưu lượng nước qua cửa qc = Diện tích cửa Fc = Chọn chiều cao cửa hc = 0,2 Chiều rộng cửa bc = Chọn bc = 0,3 m + Máng phân phối nước. Thiết kế máng cao 0,7 m rộng 0,4 m Vận tốc nước trong máng. VM = Thoả mãn. + Cửa thu nước bc = 0,4 (m), hc = 0,2 (m) + Mương thu nước cao 1,2 m rộng 0,8 m + Máng thu nước cao 0,4 rộng 0,3 m Vm = * Tính hệ thống thu xả cặn. Thực hiện việc thu xả cặn bằng thuỷ lực. ống xả cặn được đục lỗ đặt ở đáy bể lọc theo chiều dài bể. Trong mỗi ngăn bố trí một ống xả thu cặn. Chiều dài một ống Lô = 29 (m) Lưu lượng nước xả q = k Trong đó: k: hệ số pha loãng cặn k = 1,8 Wc: dung tích vùng chứa cặn. t: Thời gian xả cặn t = 10’ q = Lưu lượng nước xả qua ống xả cặn. qô = Vận tốc cặn xả trong ống vô = 1,6 m/s Dô = Chọn Dô = 350 mm Tổng diện tích lỗ khoan trên ống Sf1 = 70% Fô Sf1 = Chọn đường kính lỗ khoan d1 = 25 mm F1 = Số lỗ đục N = Lưu lượng qua một lỗ q1 = Vận tốc nước qua lỗ v1 = v1 = Thoả mãn quy phạm. Khoảng cách giữa các tâm lỗ trên một hàng lỗ. Khoan 2 hàng lỗ trên 1 ống thu cặn. Mỗi hàng có 69 lỗ. Chiều dài ống 29000 (mm). Khoảng cách giữa lỗ đầu tiên và cuối cùng cách tường 250 (mm). Khoảng cách giữa tâm hai lỗ kề nhau trên một hàng. Thoả mãn quy phạm. 6-/ Tính toán bể lọc nhanh. Sơ đồ cấu tạo 1 - Mương thu nước rửa lọc 5 - ống xả nước rửa 2 - Máng thu nước rửa lọc 6 - ống dẫn gió rửa lọc 3 - Lớp vật liệu lọc 7 - ống cấp nước rửa 4 - Ngăn thu nước lọc 8 - ống xả kiệt 9 - ống xả lọc dầu 10 - ống thu nước lọc. a, Tổng diện tích bể lọc. F = Trong đó: + Q: Công suất trạm xử lý. Q = 28000 m3/ngđ + T: Tổng số giờ làm việc của bể trong ngày, T = 24h. + vbt: Vận tốc lọc bình thường. Chọn lớp vật liệu lọc là cát thạch anh. Dùng bể lọc nhanh một lớp vật liệu lọc. dmin = 0,7 mm dmax = 1,6 mm dtd = 0,8 - 1mm Theo tiêu chuẩn ta có. - Vận tốc lọc bình thường vbt = 7 m/h - Vận tốc lọc tăng cường vtc = 8 m/h - Chiều dày lớp VLL H = 1,2 m - Độ trương nở cả cát khi rửa e = 30%. + n: Số lần rửa bể lọc n = 1 + W: Cường độ rửa lọc. - Dùng chế độ rửa lọc bằng nước và gió kết hợp chế độ rửa như sau: Pha I: Sục khí thuần tuý lưu lượng 20l/sm2 trong 3 phút . Pha II: Sục khí 20 l/sm2 kết hợp rửa nước với lưu lượng 3 l/sm2 thời gian 4 phút. Pha III: Sục nước thuần tuý với cường độ 7 l/sm2 trong thời gian 4 phút. + t1: Thời gian rửa lọc (tính cho rửa nước) t1 = 4 phút. + t2: Thời gian ngừng bể lọc t2 = 20 phút = 0,33. F = = 158,93 (m2) Lấy F = 16,0 (m2) Số bể lọc N = Xây dựng bể lọc làm 2 dãy song song nhau, chia làm 10 bể lọc. Diện tích 1 bể lọc. Fb = Kiểm tra tốc độ lọc tăng cường. vtc = vbt x = 7 x = 8 m/h Kích thước bể lọc B x L = 4 x 4 = 16 m2 b, Chiều cao xây dựng bể. Hb = Hng + H1 + Hđ + Hn + Hs + Hbv Trong đó: + Hng: Chiều cao ngăn thu nước lọc Hng = 1m + H1: Chiều dày lớp vật liệu lọc H1 = 1,3 m + Hđ: Chiều dày lớp vật liệu đỡ Dùng lớp sỏi đỡ d = 2 - 5 mm dày 150 mm Hđ = 150mm + Hn: Chiều cao lớp nước trên vật liệu lọc. Theo quy phạm Hn = 2m + Hs: Chiều dày sàn bê tông đỡ hệ thống chụp lọc thu nước rửa lọc và phân  phối nước rửa. Hs = 150 mm + Hbv: Chiều cao bảo vệ dự phòng Hbv = 0,4 m Hb = 1 + 1,3 + 0,15 + 2 + 0,1 + 0,4 = 5 (m) c, Tính mảng thu nước rửa lọc. Trong bể lọc có 3 máng thu nước rửa lọc. Khoảng cách giữa tâm các máng là 1,7 (m) khoảng cách từ mép bể đến tâm máng là 0,8 (m). Cấu tạo máng và bố trí máng trong bể. Chiều rộng máng tính theo công thức. B = K Trong đó: + K: hệ số hình dạng máng. Máng đáy tam giác K = 2 + a: Tỷ số giữa chiều cao H và a = 1,0 + qm: Lưu lượng nước rửa thu vào một máng qm = qr: Lưu lượng nước rửa một bể. qr = W x Fb = 7 x 20 = 140 l/s = 0,14 m3/s W: Cường độ rửa lọc. Fb: Diện tích 1 bể. qm = B = 2 x = 0,473 Chọn B = 0,5 (m) Chiều cao máng Hm = 1 x B = 1,0 x 0,5 = 0,5 m Khoảng cách từ bể mặt lớp cát lọc đến mép tràn của máng thu. DHm = Khoảng cách từ đáy máng đến đáy mương tập trung. DHm = 1,73 + 0,2 qM: Lưu lượng nước rửa tập trung ở mương. A: Chiều rộng của mương, lấy A = 0,8 m DHm = 1,73 d, Tính toán ống kỹ thuật. + ống dẫn nước rửa lọc. Theo quy phạm vận tốc nước trong ống rửa Vr = 1,5 m/s, đường kính ống. D = Chọn đường kính D = 350 (m) Vận tốc thực tế trong ống nước rửa lọc. Vrtt = thoả mãn quy phạm. + ống dẫn gió rửa lọc Wgió = 20 l/sm2 Lưu lượng gió rửa bể Qgió = Fb . Wgió = 20 x 20 Qgió = 400 l/s = 0,4 m3/s Đường kính ống gió Dg = = 0,184 (m) Chọn Dg = 200 mm ống dẫn nước lọc từ bể lọc sang bể chứa. Mỗi dãy bể có một ống. Lưu lượng nước qua ống. qô = Theo quy phạm vận tốc nước trong ống là Vô = 1,2 (m) Dô = = 400 mm e, Tính toán hệ thống chụp lọc. Sử dụng hệ thống chụp lọc đuôi dài có khe hở phía trên để phân phối gió rửa bể. Tổng diện tích cần thiết các khe hở chụp lọc. Fct = qr: Lưu lượng nước rửa bể. Vcl: Vận tốc nước qua chụp lọc Vcl = 1,4 m/s Fct = Tổng số chụp trong bể N = f: diện tích khe hở một chụp lọc, f = 0,000085 m2 N = Lấy N = 1180 Số chụp lọc trên 1 m2 sàn đỡ. N = Tổn thất áp lực qua chụp lọc h = Vcl: Vận tốc qua khe hở chụp lọc, Vcl = 1,4 m/s m: Hệ số lưu lượng qua khe, m = 0,5 g: Gia tốc trọng trường h = = 0,2 m f, Tính tổn thất qua hệ thống lọc của bể lọc Tổn thất qua hệ thống lọc của bể lọc bao gồm: Hbl = hch + hVLL + hVLĐ Trong đó: + hch: Tổn thất qua hệ thống phân phối bằng chụp lọc, hch = 0,2 m + hVLL: Tổn thất áp lực qua lớp vật liệu lọc hVLL = H1 (a + b . Wr) a, b thông số phụ thuộc đường kính tương đương của lớp lọc vật liệu lọc, tra được a = 0,76; b = 0,017 hVLL = 1,3 (0,76 + 0,017 x 7) = 1,14 (m) + hVLĐ: Tổn thất qua lớp vật liệu đỡ dày 150 mm hVLĐ = 0,22 x Hđ x Wr Wr: Cường độ rửa lọc Wr = 7 l/sm2 hVLĐ = 0,22 x 0,15 x 7 = 0,23 (m) Tổng tổn thất áp lực qua hệ thống lọc Hbl = 0,2 + 1,14 + 0,23 = 1,57 (m) g, Tính bơm rửa lọc Cột áp bơm rửa lọc Hr = (Z2 - Z1) + Sh + hbl + hdtr + Z1: Cao độ của mực nước thấp nhất trong bể chứa. + Z2: Cao độ mặt máng thu nước rửa lọc. + Sh = hdđ + hcb - hdđ: Tổn thất dọc đường trên ống dẫn nước rửa lọc hdđ = i L = 0,005 x 60 = 0,3 (m) - hcb: Tổn thất áp lực cục bộ trên ống dẫn nước rửa lọc. Bao gồm: Tổn thất qua cút (5 cút) h1 = x . Tổn thất qua van khoá (2) h2 = 0,81 x Tổn thất qua van 1 chiều (1) h3 = 1,1 x Tổn thất qua côn (1) h4 = 0,25 x hcb = h1 + h2 + h3 + h4 = 0,52 + 0,17 + 0,12 + 0,03 = 0,84 + hbl: Tổn thất qua hệ thống lọc của bể lọc hbl = 1,57 + hdtr: áp lực dự trữ, hdtr = 2 (m) Cột áp bơm rửa lọc Hr = (13,1 - 5,4) + (0,3 + 0,84) + 1,57 + 2 = 12,41 (m) * Lưu lượng bơm rửa lọc bằng lưu lượng rửa một bể qr = 140 l/s * Thông số bơm rửa lọc H = 12,41 m q = 140 l/s = 504 m3/h chương V Tính toán công trình thu, trạm bơm cấp I a-/ Thiết kế công trình thu nước mặt. 1-/ Chọn kiểu loại công trình thu. Dựa trên tỷ lệ ngang của mặt cắt sông, tính độ dốc của bờ sông i = tga = Với độ dốc này ta chọn công trình thu nước xa bờ. Điểm lấy nước ở lòng sông, công trình thu đặt ở bờ sông. Họng thu nước (ống tự chảy) thường xuyên ngập. Mặt khác, độ chênh giữa MNCN và MNTN là 4 (m) nên ta thiết kế công trình thu kiểu kết hợp. 2-/ Thiết kế công trình thu nước. a, Tính song chắn rác (SCR) Thiết kế hai ngăn thu và hai ngăn hút do đó cần có hai song chắn rác. Diện tích song chắn rác: WSCR = Trong đó: Q: Lưu lượng của một ngăn thu Q = VS: Vận tốc nước chảy qua song, chọn VS = 0,6 m/s K1: Hệ số co hẹp diện tích cho các thanh thép gây ra K1 = Chọn d = 8mm (đường kính thanh thép làm song chắn rác) a = 40 mm (khoảng cách giữa các thanh thép) K1 = K2: Hệ số kể đến ảnh hưởng của hình dạng. K2 = 1,1 (thép tròn) K3: Hệ số kể đến ảnh hưởng của rác bám vào song chắn ráng (1,2-1,25) K3 = 1,20 WSCR = Đường kính song chắn rác. DSCR = - Tổn thất thuỷ lực qua song chắn rác, đây là tổn thất cục bộ xs = 3 hs = xs . b, Tính lưới chắn rác (LCR) - Diện tích công tác của lưới chắn rác. WLCR = K1: Hệ số co hẹp diện tích do các thanh thép gây ra a = 4,5 mm d = 1 mm K1 = ()2 = ( K2: Hệ số kể đến ảnh hưởng của hình dạng K2 = 1,1 K3: Hệ số kể đến ảnh hưởng của sức bám vào lưới chắn rác K3 = 1,25 VL: Vận tốc nước chảy qua lưới chắn rác, VL = 0,3 m/s WLCR = - Chọn kích thước lưới như sau: Kích thước cửa Kích thước lưới Trọng lượng B (mm) H (mm) B (mm) H (mm) 94 (kg) 1000 1250 1130 1380 - Tổn thất thuỷ lực qua lưới chắn rác. hL = xL . c, Tính ống tự chảy. Công trình thu có hai ngăn thu do đó đặt hai ống tự chảy để lấy nước từ lòng sông và ngăn. Vật liệu của ống tự chảy. - Xác định đường kính ống tự chảy: DôTC = QôTC: Lưu lượng nước trong ống tự chảy. QôTC = QSCR = 0,154 (m3/s) VôTC: Vận tốc trong ống tự chảy. VôTC = 1,3 m/s DôTC = Chọn D = 400 mm ị VTT = - Tính tổn thất tiêu ống tự chảy hôTC = il + Sx . Tổn thất cục bộ trên ống tự chảy + Miệng thu x = 0,1 --> hMT = 0,1 . + Khoá x = 1 --> hK = 0,076 (m) i: Tổn thất đơn vị trên ống tự chảy. Tra bảng tính toán thuỷ lực d = 400 q = 154 l/s ị i = 0,00445 l: Chiều dài ống tự chảy. + Điều kiện an toàn h1 = 0,5 (m), h2 = 1,5 (m) + h = Dh + h1 + h2 + Ds = (9 - 5) + 1,5 + 0,5 + 0,72 = 6,72 (m) + L = lôTC = L - 3 = 60 - 3 = 57 (m) hôTC = (0,076 + 0,0076) + 0,00445 x 60 = 0,342 (m) d, Tính kích thước của ngăn thu ngăn hút. B = bl + 0,4 bl: chiều rộng lưới chắn rác B = 1,13 + 0,4 = 1,53 m A1 = (1,5 - 3) m A2 = (1,5 - 3) m h1 ³ 0,3 m h2 = 0,5 - 1 m h3 ³ 2 m h4 = 1 DM DM = 2 . Dh DM: Đường kính miệng hút Dh: Đường kính ống hút Chọn Dh = 350 mm Qh = 154 l/s v = 1,49 m/s DM = 2 x 0,35 = 0,7 m h4 = 0,7 (m) h5 ³ 0,5 m Chọn kích thước của công trình thu như sau: B = 2 m , A1 = A2 = 2 (m) B-/ Thiết kế trạm bơm cấp I 1-/ Chọn chế độ công tác. Bơm làm việc ở chế độ điều hoà khi bơm nước lên trạm xử lý. 2-/ Xác định lưu lượng trạm bơm và máy bơm. QTT = 26600 m3/ngđ Lưu lượng của trạm bơm. QTB = Trong trạm bơm đặt hai bơm công tác, một bơm dự trữ lưu lượng mỗi bơm: Qb = 3-/ Xác định cột áp toàn phần của bơm. - Cột áp toàn phần của bơm được tính bằng công thức: H = Hđh + hh + hđ + (2 - 3) (m) Trong đó: + Hđh: Chiều cao bơm nước địa hình Hđh = ZTXTMNCN - ZnhútMNTN = ZTXTMNCN - (ZsóngMNTN - hL- hs - hôTC) = 15 - (5 - 0,055 - 0,055 - 0,342) = 10,452 + hh: Tổn thất trên đường ống hút. hh = i . Lh + Sx . Lh: Chiều dài đường ống hút (coi Lh = 0) i: Hệ số tổn thất đơn vị. vh: Vận tốc trên đường ống hút. x: Hệ số tổn thất cục bộ Tổn thất cục bộ trên đường ống hút bao gồm tổn thất tại: Khoá xk = 1 Phễu xph = 0,1 Cút xcut = 2 . 0,5 = 1 Côn thu xc = 0,1 Chữ T xT = 1,5 Sx = 3,7 ống hút vật liệu làm bằng thép Qô = 154 l/s, vh = 1,49 m/s hh = 3,7 . hđ: Tổn thất trên đường ống đẩy. hđ = iLđ + Sxđ . Trong đó: Lđ: Chiều dài ống đẩy, Lđ = 500 m Vđ: Vận tốc trên đường ống đẩy. i: Hệ số tổn thất đơn vị. xđ: Hệ số tổn thất cục bộ. Tổn thất cục bộ trên ống đẩy bao gồm. Van 1 chiều x = 1,7 Khoá x = 1 Cút x = 2 . 0,5 = 1 Chữ T xT = 1,5 Sxđ = 5,20 ống đẩy làm bằng gang qô = 154 l/s, tra bảng tính thuỷ lực: Q = 154 l/s vđ = 2,12 Đđ = 300 i = 0,0225 hđ = 0,0225 x 500 + 5,2 x Cột áp toàn phần của bơm. Hb = 10,452 + 12,44 + 0,42 + 2 = 25,312 (m) 4-/ Chọn bơm cấp I Dựa vào các thông số đã tính được Qb = 154 l/s Hb = 25,31 m Chọn bơm 10 Д- 9 với các thông số Q = 155,7 l/s n = 1450 H = 28 m Ntrục bơm = 59 kW h = 73% Nđộng cơ = 68 kW Hck = 7 m DBXCT = 345 mm Chọn động cơ điện A2 - 81 - 4 5-/ Xác định điểm làm việc và cao trình trục bơm. a, Xác định điểm làm việc của bơm. + Dựng đường đặc tính các bơm cùng làm việc trong trạm. Trong trạm có hai bơm làm việc song song. + Dựng đường đặc tính của một ống. Hô = Hđh + SQ02 + (0,5 - 1) m Hô = Hđh + Shtt x Shtt: Tổng tổn thất trên đường ống hút và ống đẩy. Shtt = SQ2tt ị S = S = Lập bảng tính toán. Sau khi lập bảng dựng đồ thị đường đặc trưng ống ta thấy: A: là điểm làm việc của hệ thống (2 bơm II) B: là điểm làm việc của từng bơm trong hệ thống. Từ điểm B ta gióng song song trục tung cắt đồ thị h, N, HCK gh được các giá trị: h = 70%, N = 60,5, HCK gh = 6,4 (m), Q = 164,7, H = 25,8 (m) Qtrb Q1ống Hđh S S.Q21ống Hô = Hđh + SQ2ô + 0,5 m3/h l/s 0 0 0 10,45 0,0005422 10,45 10,95 72 36 10 10,45 _ 0,054 11,004 144 72 20 10,45 _ 0,217 11,167 216 108 30 10,45 _ 0,488 11,438 288 144 40 10,45 _ 0,867 11,817 360 180 50 10,45 _ 1,3556 12,305 432 216 60 10,45 _ 1,95 12,9 504 252 70 10,45 _ 2,657 13,625 576 288 80 10,45 _ 3,47 14,42 648 324 90 10,45 4,93 15,88 720 360 100 10,45 5,422 16,372 792 396 110 10,45 6,561 17,511 864 432 120 10,45 7,808 18,758 936 468 130 10,45 9,16 20,11 1008 504 140 10,45 10,628 21,578 1080 540 150 10,45 12,2 23,15 1152 576 160 10,45 13,88 24,83 b, Xác định cao trình trục bơm Ztrbơm = ZNH MNTN + Hhđh + ZNH MNTN = 4,548 (m) + Hhđh: Chiều cao hút địa hình Hhđh Ê HCK gh - Shh - HCK gh: Chiều cao hút chân không giới hạn, HCK gh = 6,4 (m) Shh: Tổn thất trên đường ống hút, Shh = 0,42 (m) V1: Vận tốc tại miệng hút của bơm. V1 = d = 300 (mm), Q1 = 0,154 m3/s V1 = Hhđh Ê 6,4 - 0,42 - Chọn Hhđh = 4,952 (m) Vậy Ztrbơm = 4,548 + 4,952 = 9,5 (m) 6-/ Kiểm ra khả năng phục hồi nước chữa cháy ở trạm bơm cấp I Bơm chữa cháy có chức năng luôn đảm bảo khi có cháy xảy ra thì bơm lượng nước dự trữ chữa cháy trong bể chứa để chữa cháy. Sau khi chữa cháy thì trạm bơm cấp I có nhiệm vụ phải phục hồi lượng nước đã chữa cháy. - Các bơm của trạm bơm cấp I làm việc liên tục nhưng chữa hết công suất do đó ta tăng lưu lượng bơm lên. Qtc = Q1 + + Q1: Lưu lượng công tác của bơm Q1 = 554,165 m3/h + Qcc: Lưu lượng cần thiết dập tắt các đám cháy trong 1 h, chọn hai đám cháy xảy ra đồng thời tiêu chuẩn chữa cháy của hai khu vực: q1=15l/s; q2 =25l/s. Qcc = + Txp: Thời gian cần thiết để khôi phục lượng nước chữa cháy. Txp = 24 Qtc = 554,165 + Qtc = 158,93 l/s chương VI Tính toán trạm bơm cấp II * Nguyên tắc tính toán. Theo bảng tính toán thuỷ lực mạng lưới ta thấy đài trong giai đoạn 1 có áp lực tự do là 25,68 m, trong giai đoạn II áp lực tự do là 36,23 (m). Độ chênh chiều cao giữa hai giai đoạn của đài là 36,23 - 25,68 = 10,55 (m) Để xây dựng đài ta có hai giải pháp. 1. Xây dựng đài cho giai đoạn II để dùng cho giai đoạn I 2. Xây dựng đài cho giai đoạn I đến giai đoạn II ta phá đi xây dựng đài mới. Nếu ta dùng giải pháp 1 để xây dựng dài thì trong giai đoạn 1 cột áp máy bơm sẽ tăng lên 10,55 (m) so với tính toán thuỷ lực, điều này dẫn tới chi phí điện năng tăng lên rất cao. Mặt khác cột áp tự do tại tất cả các điểm trong mạng lưới cao hơn mức cần thiết hơn 10 (m) không có lợi cho sự làm việc của mạng lưới. Vậy ta chọn giải pháp 2 để xây dựng đài nước. Việc tính toán chọn bơm chữa cháy và sinh hoạt tính toán cho 1 giai đoạn, đến giai đoạn 2 khi cột áp và lưu lượng máy bơm thay đổi ta sẽ đổi bơm mới. a-/ Tính toán trạm bơm giai đoạn 1. 1-/ Nhóm bơm sinh hoạt - chữa cháy. 1.1-/ Bơm sinh hoạt. Trạm bơm làm việc theo 3 cấp. Cấp I: Chạy một bơm có lưu lượng Qb = 1,28%Qngđ = 94,39 l/s Ta chọn bơm có Qb = 3,3%Qngđ = 243,34 l/s Để chạy bơm với lưu lượng 94,39 l/s sử dụng van khoá để điều chỉnh lưu lượng. Cấp II: Chạy một bơm có lưu lượng Qb = 243,34 l/s Cấp III: Chạy hai bơm có lưu lượng Q2b = 5,94%Qngđ = 438,02 l/s Q1b = 243,34 l/s Theo quy phạm cần có một bơm dự phòng. Vậy nhóm bơm sinh hoạt gồm ba bơm: hai bơm hoạt động, một bơm dự phòng. 1.2-/ Bơm chữa cháy. Bơm chữa cháy có lưu lượng Qbcc = Qhmax + Qcc = 531,06 + 40 = 571,06 l/s Ta càn hai bơm chữa cháy, một bơm dùng để dự phòng. Bơm chữa cháy phải có áp lực đảm bảo để đưa nước đến nơi có vị trí bất lợi nhất đảm bảo yêu cầu áp lực. 1.3-/ Chọn bơm sinh hoạt. a, Tính toán cột áp của máy bơm. HBSH = Hđh + hh + hđ + htb (m) + Hđh: Chiều cao bơm nước địa hình được xác định bằng hiệu cao trình mực nước cao nhất trên đài và cao trình mực nước thấp nhất trong bể chứa. Hđh = Zđài MNCN - ZBC MNTN = Zđài - ZBC MNTN + Hđ Hđh = 8,5 - 5,4 + 25,68 = 28,78 Zđ: Cao trình mặt đất tại vị trí đài Zđ = 8,5 (m) Hđ: Cột áp tự do của đài Hđ = 25,68 (m) ZBC MNTN: Mực nước thấp nhất trong bể chứa ZBC MNTN = 5,4 (m) + hh: Tổn thất áp lực trên đường ống hút. + hđ: Tổn thất áp lực trên đường ống đẩy. + htb: Tổn thất trong nội bộ trạm bơm, htb = 2 m Tính đường kính các ống. * ống hút vào bơm sinh hoạt. Q = 243,34 l/s D = 450 mm v = 1,43 m/s 1000i = 5,91 * ống hút từ bể chứa đến trạm bơm cấp II. Q = 383,34 l/s D = 600 mm v = 1,29 m/s 1000i = 3,33 * ống hút chung cho bơm sinh hoạt và bơm rửa lọc Q = 383,34 l/s D = 600 mm v = 1,29 m/s 1000i = 3,33 - ống hút bơm rửa lọc Q = 140 l/s D = 350 mm v = 1,35 m/s 1000i = 7,31 * ống đẩy. - ống đẩy ra mạng lưới Q = 243,34 l/s D = 500 mm v = 1,17 m/s 1000i = 3,47 - ống đẩy bơm sinh hoạt Q = 243,34 l/s D = 450 mm v = 1,43 m/s 1000i = 5,91 - ống đẩy bơm rửa lọc. Q = 140 l/s D = 350 mm v = 1,35 m/s 1000i = 7,31 Tổn thất trên đường ống hút, đường ống đẩy. Sh = hd + hcb Tính hcb = Sx Trên đường ống hút và ống đẩy của bơm sinh hoạt có. 3 cút Sx = 3 x 0,50 = 1,50 2 tê Sx = 2 x 1,5 = 3,0 4 khoá Sx = 4 x 1,0 = 4,0 1 van 1 chiều Sx = 0,3 Sx = (1,5 + 3 + 4 + 0,3) = 8,8 hcb = 8,8 . Tính hd = hdh + hdđ ống hút có Q = 243,34 l/s D = 450 mm v = 1,43 m/s L = 6 (m) 1000i = 5,91 hdh = i . L = 5,91 . 6 . 10-3 = 0,035 (m) ống đẩy có Q = 243,34 l/s D = 450 mm v = 1,43 m/s L = 150 (m) 1000i = 5,91 hdh = i . L = 3,47 . 150 . 10-3 = 0,88 (m) hd = hdh + hdđ hd = 0,035 + 0,88 = 0,915 (m) ị Sh = hd + hcb = 0,92 + 0,915 = 1,835 (m) Cột áp của máy bơm. HbSH = hđh + Sh + htb = 28,78 + 1,835 + 2 = 32,61 (m) b, Chọn bơm. Qb = 243,34 l/s HbSH = 32,42 (m) Chọn bơm 12 Д - 13 Đường kính bánh xe công tác: D = 365 m Hiệu suất bơm: h = 83% Số vòng quay: n = 1450 Công suất trên trục bơm: N = 94 Công suất động cơ 100 kW c, Xây dựng đường đặc tính đồng bộ của máy bơm sinh hoạt và đường ống. Xác định điểm làm việc của hệ thống. Phương trình đường đặc tính tổng hợp của đường ống. Hô = Hđh + SQ2 Trong đó: Hđh: Chiều cao bơm nước địa hình. Hđh = ZĐML - ZBC MNTN + HTD ĐML ZĐML: Cốt mặt đất tại điểm đầu mạng lưới ZĐML = 8,5 ZBC MNTN: Cốt mực nước thấp nhất trong bể chứa ZBC MNTN = 5,4 HTD ĐML : áp lực tự do tại điểm đầu mạng lưới, HTD ĐML = 26,31 Hđh = 8,5 - 5,4 + 26,31 = 29,41 (m) Lưu lượng nước chảy trong ống trong giờ dùng nước lớn nhất. Qô = Sức kháng toàn phần của mỗi ống đẩy. S = = 0,000050832 Khi tải một lưu lượng Qx thì: Hôx = Hđh + S . Qx2 = 29,41 + 5,08 . 10-5 . Qx2 Qôx 10 20 30 40 50 60 70 80 90 Hôx 24,415 29,43 29,49 29,54 29,59 29,73 Qôx 100 110 120 130 140 150 160 Hôx 29,92 30,02 30,14 30,4 30,55 30,7 Từ các giá trị Hô trong bảng dựng đường đặc tính của đường ống và đường đặc tính của hai đường ống. Dựng đường đặc tính của hai đường ống bằng cách giữ nguyên trung độ của các điểm và nhân đôi hoành độ. Trên hình vẽ 1. Đường đặc tính của một bơm. 2. Đường đặc tính của hai bơm. 3. Đường đặc tính của một đường ống. 4. Đường đặc tính của hai đường ống. A. Điểm làm việc của hai bơm trên hai ống đẩy. B. Điểm làm việc của từng bơm trên hai đường ống đẩy. C. Điểm làm việc của từng bơm. QA = 491,5 l/s QB = 276,5 l/s QC = 252,5 l/s HA = 33 m HB = 30,5 (m) HC = 33 m So với áp lực yêu cầu. HYC = 32,42 (m) QYC = 243,34 l/s Ta thấy điểm làm việc thực tế của bơm, lưu lượng cột áp bơm thoả mãn yêu cầu. 1.4-/ Chọn bơm chữa cháy. Bơm chữa cháy hoạt động khi có cháy xảy ra, bơm chữa cháy cung cấp nước cho sinh hoạt và lưu lượng để dập tắt các đám cháy. áp lực của máy bơm chữa cháy. Hbcc = Hđh + Htdct + hđ + hh + htb Trong đó: Hđh: Chiều cao bơm nước địa hình xác định bằng hiệu cao trình mặt đất tại điểm đầu mạng lưới vào cao trình mực nước thấp nhất trong bể chứa nước sạch. Hđh = ZĐML - ZBCNS MNTN = 8,5 - 5,4 = 3,1 (m) ZĐML: Cốt mặt đất tại điểm đầu mạng lưới, ZĐML = 8,5 (m). ZBCNS MNTN : Cao trình mực nước thấp nhất trong bể chứa nước sạch. Htdct: áp lực tự do cần thiết tại điểm đầu mạng lưới trong giờ dùng nước max có cháy. Theo bảng tính toán thuỷ lực ta có Htdct = 27,42 (m) hh: Tổn thất áp lực trên đường ống hút. hđ: Tổn thất áp lực trên đường ống đẩy. Sh = hh + hđ = 1,641 (m) htb: Tổn thất trong nội bộ trạm bơm. htb = 2 (m) Vậy: Hbcc = 3,1 + 27,42 + 1,641 + 2 = 34,161 (m) Trong giờ dùng nước lớn nhất có cháy bơm chữa cháy làm việc đảm bảo cung cấp nước cho sinh hoạt và chữa cháy. Qbcc = Qmax + Qcc = 531,06 + 40 = 571,06 Ta có Qbcc = 571,06 l/s Hbcc = 34,161 l/s Chọn bơm 8H Д B có các thông số kỹ thuât sau: Đường kính bánh xe công tác D = 625 (mm) Hiệu suất bơm h = 79 Số vòng quay n = 960 Công suất trên trục bơm N = 72 kW Công suất trên động cơ N = 100 kW. 1.5-/ Nhóm bơm rửa lọc 1.5.1 Bơm rửa lọc H = 12,41 m Q = 140 l/s Chọn bơm 12Д - 196 1.5.2 Bơm gió rửa lọc Qg = Wg x Fb = 20 x 16 = 320 l/s Chọn bơm PMK - 3 B-/ Tính toán trạm bơm giai đoạn II. Giai đoạn 2 vẫn dùng bơm rửa lọc của giai đoạn 1 để rửa bể. Ta chỉ tính toán bơm sinh hoạt và chữa cháy. 1-/ Bơm sinh hoạt. Trạm bơm làm việc theo chế độ 3 cấp. Cấp I: Chạy một bơm có Qb = 1,28%Qngđ = 149,33 l/s Chọn bơm có Qb = 3,3%Qngđ = 385 l/s để chạy bơm với lưu lượng Q = 149,33 l/s sử dụng van điều chỉnh lưu lượng. Cấp II: Chạy một bơm có Qb = 385 l/s Cấp III: Chạy hai bơm có lưu lượng Q2b = 693 l/s Q1b = 346,5 l/s Chọn 3 bơm sinh hoạt: hai bơm hoạt động, 1 bơm dự phòng. 1.1. Tính toán cột áp máy bơm. HbSH = Hđh + hh + hđ + htb (m) Hđh : chiều cao bơm nước địa hình, xác định bằng cao trình mực nước cao nhất trên đài và cao trình mực nước thấp nhất trong bể chứa. Hđh = ZđMNCN - = Zđ - + Hđ = 8,5 - 15,4 + 36,23 = 39,33 (m) Zd : cao trình mặt đất tại vị trí đặt đài Hđ : cột áp tự do của đài. * Tính toán chọn đường kính các ống. ống hút vào bơm sinh hoạt: Q = 385 l/s D = 600 (mm) v = 1,29 1000i = 3,33 ống đẩy bơm sinh hoạt Q = 385 l/s D = 500 mm v = 2,84 1000i = 8,71 Tính tổn thất trên đường ống hút, đường ống đẩy. ồh = hd + hcb hcb : tổn thất cục bộ Trên đường ống hút của bơm sinh hoạt có: 2 cút ồx = 2 x 0,50 = 1 2 tê ồx = 2 x 1,5 = 3 2 khoá ồx = 2 x 1 = 2 ồx = (1 + 2 + 3) = 6 hhcb = ồx = = 0,51 (m) Trên đường ống đẩy của bơm sinh hoạt có: 2 cút ồx = 1 2 tê ồx = 3 2 khoá ồx = 2 1 van 1 chiều ồx = 0,3 ồx = (1 + 2 + 3 + 0,3) = 6,3 hcb = hhcb + hđcb = 1,09 + 0,51 = 1,6 (m) hd : tổn thất dọc đường. ống hút có: Q = 385 l/s D = 650 mm v = 1,29 1000i = 3,33 L = 15 (m) hdh = 15 x 3,33 . 10-3 = 0,05 (m) ống đẩy có: Q = 385 l/s D = 500 (mm) 1000i = 8,71 L = 150 (m) hdđ = iL = 150 x 8,71 . 10-3 = 1,3 (m) hd = hdh + hdđ = 0,05 + 1,3 = 1,35 (m) ồh = hd + hcb = 1,35 + 1,6 = 2,95 (m) Cột áp của máy bơm. HbSH = Hđh + ồh + hcb = 39,33 + 2,95 + 2 = 44,28 (m) 1.2. Chọn bơm. Qb = 385 l/s Hb = 44,28 (m) Chọn bơm 18H Дc 2-/ Chọn bơm chữa cháy. áp lực của bơm chữa cháy: Hbcl = Hđh + Htdct + hh + hđ + htb Hđh : chiều cao bơm địa hình xác định bằng hiệu cao trình mặt đất điểm đầu mạng lưới và cao trình mực nước thấp nhất trong bể chứa nước sạch. Hđh = ồĐML - Z = 8,5 - 5,4 = 3,1 (m) Hcttd : áp lực tự do cần thiết tại điểm đầu mạng lưới trong giờ có cháy theo bảng tính toán thuỷ lực có Hcttd = 42,03 (m) hh : tổn thất trên ống hút hđ : tổn thất trên ống đẩy htb : tổn thất nội bộ trạm bơm htb = 2 (m) Hbcl = 3,1 + 42,03 + 1,35 + 1,6 + 2 = 52,08 (m) Trong giờ dùng nước lớn nhất và có cháy bơm chữa cháy làm việc đảm bảo cung cấp nước cho sinh hoạt và chữa cháy. Qbcl = Qmax + Qcl = 805,136 + 55 = 860,136 l/s Chọn bơm 22 M C có thông số kỹ thuật sau: Đường kính bánh xe công tác D = 860 mm Số vòng quay n = 730 vòng/phút Công suất trên trục bơm N = 555 Kw Công suất động cơ N = 600 Kw chương VII Tính toán kinh tế I-/ Giá thành xây dựng hệ thống cấp nước. 1-/ Giá thành xây dựng mạng lưới. Đường kính Loại ống Chiều dài (m) Đơn giá x 1000 (đ/km) Thành tiền (triệu) 100 Gang 3,780 19000 71,82 150 Gang 3,680 20500 75,44 200 Gang 3,720 27000 100,44 250 Gang 3,120 30000 93,6 300 Gang 3,890 32000 124,48 350 Gang 400 Gang 3,430 44000 150,92 500 Gang 0,770 57000 43,89 600 Gang 0,940 71000 66,74 Tổng Gang 727,33 2-/ Giá thành xây dựng đài nước. Gđ = Vđ x Hđ x 1,1 x 100000 = 906 x 25,68 x 1,1 x 100000 = 2559,268 triệu. 3-/ Giá thành xây dựng bể chứa nước sạch. Gxd bc = Gbc . Wbc Gbc: Đơn giá xây dựng bể chứa tính cho 1 m3 là 500000 đồng Gxdbc = 10439 x 500000 = 5219,5 triệu 4-/ Giá thành xây dựng trạm bơm cấp II Lấy theo công suất trạm: 28000 m3/ngđ Đơn giá xây dựng: g = 7000 đ/m3 GxdTBII = g . Q = 7000 x 26600 = 186,2 (triệu) Trong đó: Giá thành xây dựng vỏ. Gxdvỏ = 40% . GxdTBII = 0,4 . 186,2 = 74,48 triệu Giá thành lắp đặt thiết bị. Gtb = 111,72 triệu. 5-/ Giá thành xây dựng công trình thu - trạm bơm cấp I Gxd = Q . g Q: Lưu lượng nước Q = 28000 m3/ngđ g: Đơn giá xây dựng g = 7000 đ/m3 Gxd = 28000 x 7000 = 196 (triệu) Giá thành xây dựng vỏ. Gvỏ = 60% . Gxd = 0,6 x 196 = 117,6 triệu. Giá thành lắp đặt thiết bị Gtb = 78,4 triệu. 6-/ Giá thành xây dựng các công trình trong dây chuyền xử lý. a, Giá thành xây dựng bể lắng. Gxdbl = n . Wbl g Wbl: Dung tích bể lắng. g: Đơn giá xây dựng 1 m3 bể n: số bể lắng ngang. Gxdbl = 2 x 992,38 x 1,2 = 2381,712 (triệu) b, Giá thành xây dựng bể lọc nhanh. Gxdbloc = n x Wloc x g N: Số bể lọc nhanh Wloc: Dung tích một bể g: Đơn giá xây dựng 1 m3 bể. Gxdbloc = 10 x 80 x 2,45 = 1960 (triệu) c, Giá thành xây dựng trạm khử trùng. GxdKT = Q x g = 28000 x 10000 = 280 (triệu) Q: Tổng lượng nước được khử trùng trong trạm. Q = 28000 m3/ngđ g: Đơn giá xây dựng trạm khử trùng g = 10000 đ/m3 d, Giá thành xây dựng bể phản ứng. Gxdbpư = W . g W: Dung tích bể phản ứng g: Đơn giá xây dựng 1 m3 bể phản ứng. Gxdbpư = 3,6 x 461,8 = 1662,48 triệu e, Giá thành xây dựng bể trộn. Gxdbt = Wbt x g = 4,9 x 36,94 = 181,006 triệu * Giá thành xây dựng các công trình khác. Lấy bằng 20% giá thành xây dựng các công trình chính trong trạm GCtk = 20% SG = 20% (Gxdbt + Gxdbpư + Gxdbl + Gxdbloc + Gxdkt) = 0,2 x (181,006 + 1662,48 + 2381,712 + 1960 + 280) = 0,2 x (6465,198) = 1293,04 (triệu) Tổng giá thành xây dựng trạm xử lý. SGTXL = 1293,04 + 6465,198 = 7758,238 (triệu) Tổng giá thành xây dựng hệ thống cấp nước. TT Hạng mục Giá thành (triệu) Xây dựng vỏ Thiết bị % Tiền % Tiền 1 Mạng lưới 727,33 2 Đài nước 2559,268 90 2303,341 10 255,927 3 Bể chứa 5219,5 90 4697,55 10 521,95 4 Trạm xử lý 7758,238 60 4654,94 40 3103,295 5 CTT - TB I 196 60 117,6 40 78,4 6 Trạm bơm II 186,2 40 74,48 60 111,72 16646,536 11847,911 4071,292 II-/ Tổng thành chi phí cho quản lý hệ thống cấp nước bao gồm: - Chi phí điện năng. - Chi phí hoá chát dùng trong công nghệ. - Chi phí cho lượng công nhân quản lý hệ thống cấp nước. - Chi phí khấu hao tài sản cố định. - Chi phí khác. 1-/ Chi phí điện năng. Chi phí điện năng cho trạm bơm được tính theo công thức. Qpđiện = x Gđiện Trong đó QTB : Công suất trung bình ngày đêm HTB : áp lực trung bình của máy bơm Gđiện : Đơn giá điện dùng cho sản xuất hb : Hiệu suất bơm hđc : Hiệu suất động cơ Chi phí điện cho sản xuất trong 1 năm TT Trạm bơm Q (m3/ngđ) H(m) hb hđc G(đ/kW) Thành tiền 1 Cấp 1 28000 28 0,73 0,75 1000 1423,384 2 Cấp 2 26600 33,0 0,835 0,75 1000 1393,278 2816,662 Chi phí điện cho thắp sáng = 1% chi phí điện cho sản xuất Gtsđiện = 0,01 x Gsxđiện = 0,01 x 2816,662 = 28,167 (triệu) Tổng chi phí điện năng Gđiện = Gsxđiện + Gtsđiện = 2816,662 + 28,167 = 2844,829 (triệu) 2-/ Chi phí lương công nhân quản lý. a, Chi phí lương công nhân quản lý mạng lưới. Tổng chiều dài mạng lưới 23,33 (km) Cứ 1 công nhân quản lý 2km Số công nhân quản lý = = 12 (người) Chi phí lương công nhân quản lý mạng lưới: GMLCN = 12 x 12 x 500.000 = 72 (triệu) b, Chi phí lương công nhân quản lý trạm xử lý Tiêu chuẩn 1 người / 1000m2 Số công nhân = = 12 (người) Chi phí lương công nhân GMLCN = 12 x 12 x 500.000 = 72 (triệu) Tổng chi phí lương cho công nhân GLCN = GMLCN + GTXLCN = 72 + 72 = 144 (triệu) c, Chi phí bảo hiểm xã hội Gbh = 8% GLCN = 0,08 x 144 = 11,52 (triệu) Tổng chi phí cho công nhân GCN = GLCN + Gbh = 144 + 11,52 = 155,52 (triệu) 3-/ Khấu hao tài sản cố định a, Chi phí khấu hao sửa chữa Khấu hao nhà và vỏ công trình = 2,2% Gvỏxd Gvỏxd = 2,2% x 11847,911 = 260,654 (triệu) Khấu hao thiết bị = 3,3% Gtbxd = 0,033 x 4071,292 = 134,352 (triệu) Tổng khấu hao sửa chữa Gsckh = Gvỏkh + Gtbkh = 260,654 + 134,352 = 395,006 (triệu) b, Khấu hao cơ bản Gsclkh = Gvỏkh + Gtbkh + Gôkh - Chi phí khấu hao nhà và vỏ công trình tính bằng 6% Gvỏxd Gvỏkh = 6% Gvỏxd = 0,06 x 11847,911 = 710,875 (triệu) - Chi phí khấu hao đối với thiết bị bằng 12% Gtbxd Gtbkh = 12% Gtbxd = 0,12 x 4071,292 = 488,555 (triệu) - Chi phí khấu hao đường ống 4% GML Gôkh = 4% GML = 0,04 x 727,33 = 29,093 (triệu) Tổng chi phí cho khấu hao cơ bản GCBkh = Gvỏkh + Gtbkh + Gôkh = 710,875 + 488,555 + 29,093 = 1128,523 (triệu) Tổng chi phí cho khấu hao cơ bản và sửa chữa hàng năm Gkh = Gsckh + GCBkh = 395,006 + 1128,523 = 1623,529 (triệu) 4-/ Chi phí hoá chất a, Chi phí phèn Lượng phèn dùng để keo tụ là Lp = 52,2 (mg/l) Với lượng phèn hoạt tính là 75% Lp = = 70 (g/m3) Lượng phèn cần dùng trong 1 ngày Lpngày = = 1960 (kg) Lượng phèn dùng trong 1 năm Lpngày = 365 x 1960 = 715400 (kg) Chi phí phèn trong 1 năm là Gp = 715400 x 2000 = 1.430.800.000 (đồng) b, Chi phí cho Clo Lượng Clo để oxy hoá sơ bộ là: LCl = 2,435 (mg/l) Lượng Clo dùng để khử trùng LCl = 15 (mg/l) Lượng Clo dùng trong 1 ngày LCl = = 488,18 (kg) Lượng Clo dùng trong 1 năm là GCl = 3.500 x 178.185,7 = 623.650.000 (đồng) = 623,65 (triệu) c, Chi phí cho vôi Lượng vôi để ổn định nước Lv = 58,51 Lượng vôi cục tiêu thụ trong 1 ngày Lv = 1,9 (tấn) Lượng vôi tiêu thụ trong 1 năm Lv = 365 x 1,9 = 693,5 (tấn) Chi phí cho vôi dùng trong 1 năm Gv = 693,5 x 500.000 = 346.7500.000 (đồng) = 346,75 (triệu) Tổng chi phí cho hoá chất GHC = Gp + Gv + GCl = 143,08 + 623,65 + 346,75 = 1.113,48 (triệu) Tổng chi phí cho quản lý hệ thống cấp nước. GqlHTCN = GL + GCH + Gđiện + GKH = 155,52 + 2.844,829 + 1.623,529 + 1.113,48 = 5.737,358 (triệu) III-/ Tính toán giá thành 1 m3 nước Giá thành 1 m3 nước được xác định theo công thức G = Gql + Gxd Giá thành quản lý 1 m3 nước Gql = = x 106 = 561,385 (đồng) Giá thành xây dựng 1 m3 nước Gql = = x 106 = 1628,8 (đồng) Giá thành 1 m3 nước G = Gql + Gxd = 1.628,8 + 561,385 = 2.190,185 (đồng) mục lục