Đề tài Tính toán thiết kế nhà máy xử lý nước ngầm khu công nghiệp Phú An Thạnh, công suất 3000 m3/ngày

chất hữu cơ, liều lượng phèn, điều kiện khuấy trộn, môi trường phản ứng, nhiệt độ… Quá trình lắng Lắng nước là giai đoạn làm sạch nước sơ bộ trước khi đưa vào bể lọc. Lắng là quá trình tách khỏi nước cặn lơ lửng hoặc bông cặn hình thành trong giai đoạn keo tụ, tạo bông. Trong công nghệ xử lí nước cấp quá trình lắng được ứng dụng: Lắng cặn phù sa khi nước mặt có hàm lượng phù sa lớn. Lắng bông cặn phèn/ polyme trong công nghệ khử đục và màu nước mặt. Lắng bông cặn vôi – magie trong công nghệ khử cứng bằng hoá chất. Lắng bông cặn sắt và mangan trong công nghệ khử sắt và mangan. Hiệu quả lắng phụ thuộc rất nhiều vào kết quả làm việc của bể tạo bông cặn, để bông cặn tạo ra những hạt cặn to, bền chắc, và càng nặng thì hiệu quả lắng càng cao. Nhiệt độ của nước càng cao, độ nhớt của nước càng nhỏ, sức cản của nước đối với hạt cặn càng giảm làm tăng hiệu quả các quá trình lắng nước. Thời gian lưu nước trong bể lắng là chỉ tiêu quan trọng ảnh hưởng đến hiệu quả của bể lắng. Để đảm bảo lắng tốt thời gian lưu nước trung bình của các phân tử nước trong bể lắng phải đạt từ 70 – 80% thời gian lưu nước trong bể theo tính toán, nếu để cho bể lắng có vùng nước chết, vùng chảy quá nhanh hiệu quả lắng sẽ giảm đi nhiều. Quá trình lọc nước Quá trình lọc nước là cho nước đi qua lớp vật liệu lọc với một chiều dày nhất định đủ để giữ lại trên bề mặt hoặc giữa các khe hở của lớp vật liệu lọc các hạt cặn và vi trùng có trong nước. Sau một thời gian làm việc, lớp vật liệu lọc bị bịt lại làm giảm tốc độ lọc. Để khôi phục khả năng làm việc của bể lọc phải thổi rửa bể lọc bằng nước hoặc gió hoặc bằng nước gió kết hợp để loại bỏ cặn bẩn ra khỏi lớp vật liệu lọc. Trong dây chuyền xử lý nước ăn uống và sinh hoạt lọc là giai đoạn cuối cùng để làm cho nước sạch triệt để. Hàm lượng cặn còn lại trong nước sau khi qua bể lọc phải đạt tiêu chuẩn cho phép (nhỏ hơn hoặc bằng 3 mg/l). Vật liệu lọc là bộ phận cơ bản của bể lọc, nó mang lại hiệu quả làm việc và tính kinh tế của quá trình lọc. Vật liệu lọc hiện nay được dùng phổ biến nhất là cát thạch anh tự nhiên. Ngoài ra còn có thể sử dụng một số vật liệu khác như cát thạch anh nghiền, đá hoa nghiền, than antraxit, polymer,… các vật liệu lọc nước cần phải thoả mãn các yêu cầu sau: có thành phần cấp phối thích hợp, đảm bảo đồng nhất, có độ bền cơ học cao, ổn định về hoá học. Trong quá trình lọc người ta có thể dùng thêm than hoạt tính như là một hoặc nhiều lớp vật liệu lọc để hấp thu chất mùi và màu của nước. Các bột than hoạt tính có bề mặt hoạt tính rất lớn chúng có khả năng hấp thụ các chất ở dạng lỏng hoà tan trong nước. Khử sắt và mangan Trong nước mặt sắt tồn tại ở dạng hợp chất Fe3+, thường là Fe(OH)3 không tan ở dạng keo hoặc dạng huyền phù. Hàm lượng sắt trong nước mặt thường không lớn và sẽ được khử trong quá trình làm trong nước. Trong nước ngầm , sắt tồn ở dạng ion, sắt có hoá trị 2 (Fe2+) là thành phần của các muối hoà tan như :bicacbonat Fe(HCO3)2, sunphat FeSO4. Hàm lượng sắt có trong nguồn nước ngầm thường cao. Các phương pháp khử sắt trong nước ngầm: Khử sắt bằng phương pháp làm thoáng. Khử sắt bằng phương pháp dùng hoá chất. Các phương pháp khử sắt khác. Mangan trong nước ngầm thường tồn tại ở dạng Mn2+ hoà tan hoặc có thể ở dạng keo không tan. Khi Mn2+ bị oxy hoá sẽ chuyển sang dạng Mn3+ và Mn4+ ở dạng hydroxit kết tủa. 2Mn(HCO3)2 + O2 + H2O ® 2Mn(OH)4 +4H+ + 4HCO3-. Trong thực tế việc khử sắt trong nước ngầm thường được tiến hành đồng thời với khử mangan. Làm mềm nước Là khử độ cứng trong nước ( khử các muối Ca, Mg có trong nước). nước cấp cho một số lĩnh vực như công nghiệp dệt, sợi nhân tạo, hoá chất, chất dẻo, giấy,… và nước cấp cho các loại nồi hơi thì phải làm mềm nước. các phương pháp làm mềm nước phổ biến như : phương pháp nhiệt, phương pháp hoá học, phương pháp trao đổi ion. Khử trùng nước Để đảm bảo an toàn về mặt vi sinh vật, nước trước khi cấp cho người tiêu dùng phải được khử trùng. Nó là khâu bắt buộc trong quá trình xử lý nước cho sinh hoạt và ăn uống. Có rất nhiều biện pháp khử trùng nước hiệu quả như: khử trùng bằng các chất oxi hoá mạnh, khử trùng bằng các tia vật lý, khử bằng phương pháp siêu âm, khử bằng phương pháp nhiệt, khử bằng phương pháp ion kim loại nặng,…Hiện nay ở Việt Nam đang sử dụng phổ biến nhất là phương pháp khử trùng bằng chất oxi hoá mạnh. Các chất được sử dụng phổ biến nhất là Clo và các hợp chất của Clo vì giá thành thấp, dễ sử dụng, vận hành và bảo quản đơn giản.Quá trình khử trùng của Clo phụ thuộc vào: Tính chất của nước xử lý: số vi khuẩn, hàm lượng chất hữu cơ và chất khử có trong nước. Nhiệt độ của nước. Liều lượng Clo. CHƯƠNG 3 ĐỀ XUẤT PHƯƠNG ÁN, LỰA CHỌN CÔNG NGHỆ XỬ LÝ PHÙ HỢP CHO NHÀ MÁY XỬ LÝ Nhà máy xử lý nước ngầm KCN Phú An Thạnh được quy hoach ở phía Đông Nam KCN … Nhà máy được thiết kế với công suất là 10.000m3/ng.đêm. Được chia ra làm ba giai đoạn, trong đó giai đoạn đầu được xây dựng với công suất 3.000m3/ng.đêm. THÔNG SỐ THIẾT KẾ Công suất nhà máy giai đoạn 1:3000 m3/ng.đêm. Thành phần nước ngầm cần xử lý Thành phần các chất ô nhiễm trong nước ngầm tại KCN Phú An Thạnh được khảo sát và lấy mẫu tại các giếng khoan của khu công nghiệp như sau như sau: Bảng 3.1 Thành phần các chất ô nhiễm trong nước ngầm tại KCN Phú An Thạnh Thông số Đơn vị Kết quả phân tích QCVN01/BYT pH 5,91 6,5 – 8,5 Độ đục NTU 28(nhiều cặn) <2 Độ màu Pt/Co 10 <15 Mùi vị Mùi tanh(sắt) Không mùi Độ cứng mg CaCO3/l 27 <300 Độ mặn mg Cl-/l 1,42 <250 Hàm lượng nitrate mg NO3-/l 0,25 <50 Hàm lượng nitrite mg NO2-/l KPH <3 Hàm lượng sunphate mg SO42-/l 21,7 <250 Hàm lượng sắt mg Fe2+/l 25 <2 Hàm lượng mangan mg Mn2+/l 1,14 0,5 Amoni 0,15 <1,5 Nguồn: Kết quả phân tích mẫu nước viện Pasteur, năm 2008. YÊU CẦU SAU XỬ LÝ Để nước đáp ứng yêu cầu dùng cho sinh hoạt và sản xuất cần loại bỏ các cặn bẩn, các cặn hòa tan trong nước, sắt hòa tan, giúp nước đạt độ tinh khiết cao nhất. Vì vậy nước sau xử lý của nhà máy xử lý nước ngầm KCN Phú An Thạnh phải đạt QCVN01:2009/BYT. MỤC TIÊU LỰA CHỌN CÔNG NGHỆ XỬ LÝ Tiêu chuẩn nước dùng sinh hoạt QCVN01:2009/BYT. Tiết kiệm chi phí đầu tư xây dựng, lắp đặt hệ thống. Chi phí vận hành nhà máy thấp nhất. Vận hành đơn giản, dễ bảo trì, bảo dưỡng. Kiến trúc xây dựng, lắp đặt phù hợp với yêu cầu chung của KCN. Thuận tiện cho việc nâng công suất xử lý của nhà máy khi triển khai giai đoạn II, III. ĐỀ XUẤT CÔNG NGHỆ XỬ LÝ Để đưa ra giải pháp công nghệ hợp lý cho hệ thống xử lý nước ngầm KCN Phú An Thạnh, đã tiến hành phân tích các chỉ tiêu hóa, lý, sinh của nguồn nước ngầm tại các giếng khoan của KCN và so sánh với quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về chất lượng nước ăn uống, đánh giá khả năng mở rộng công suất cho các giai đoạn trong tương lai, khảo sát các vị trí có khả năng đặt trạm xử lý đồng thời đã tham khảo các dây chuyền công nghệ của nhiều hãng nước ngoài. Sau khi phân tích, đánh giá giải pháp công nghệ được lựa chọn là: Phương án 1 Ghi chú: Đường nước xử lý: Đường xử lý bùn: Bể trung gian Tuần hoàn nước nước NaOH, polymer NaOH,Cl2 Nước từ giếng khoan Tháp làm thoáng Bể trộn Xã cặn Nước rửa ngược Bể chứa Bể lắng Máy ép bùn Bồn lọc áp lực Bể nén bùn Thu gom Cl2 Mạng lưới(QCVN01:2009/BYT Hình 3.1 Sơ đồ công nghệ xử lý nước ngầm phương án 1. Thuyết Minh Công Nghệ Xử Lý Nước ngầm để cung cấp cho nhà máy được cấp bởi 3 giếng khoan có công suất mỗi giếng là 1.000 m3/ngày.đêm. Nước ngầm từ giếng khoan được điều chỉnh pH trước khi bơm thẳng lên tháp làm thoáng, tại đây nước được tiếp xúc với O2 được cung cấp bởi quạt gió do đó các ion dạng hòa tan Fe2+,Mn2+ bị oxi hóa thành Fe3+,Mn4+ ở dạng kết tủa Fe(OH)3, MnO2, đồng thời khí CO2 ,H2S có trong nước ngầm cũng được giải phóng ra ngoài, Clo được đưa vào trước tháp làm thoáng với chức năng tăng cường quá trình oxy hóa Fe2+,Mn2+ . Nước ngầm tiếp tục chảy qua bể phản ứng. Tại bể phản ứng hàm lượng Fe2+ vẫn còn cao nên ta tiếp tục oxi hóa Fe2+, đồng thời kết tủa Fe(OH)3, MnO2 tạo thành bằng cách bổ sung vào bể này NaOH và chất keo tụ Polymer để các bông cặn hình thành tạo thành khối lớn và dễ dàng lắng trước khi chảy sang bể lắng. Tại bể lắng các bông cặn sẽ được loại bỏ hoàn toàn theo phương pháp trọng lực, bùn lắng được thu ở đáy và bơm về bể nén bùn, định kỳ bùn tại bể nén được bơm vào máy ép bùn thành những bánh bùn và được thu gom bởi đơn vị có chức năng. Nước trong trên mặt bể lắng được thu bằng máng răng cưa và tiếp tục chảy sang bể trung gian. Bể trung gian được thiết kế với mục đích để ổn định lưu lượng nước trước khi bơm vào hệ thống lọc áp lực. Sau khi nước từ bể lắng chảy qua bể trung gian, tới thời điểm bể trung gian chứa một thể tích nước nhất định theo tính toán thì lượng nước trên sẽ được bơm vào hệ thống lọc áp lực. Khi nước chảy qua lớp vật liệu lọc là cát thạch anh và than thì các loại cặn không thể lắng được ở bể lắng sẽ được giữ lại, nước sạch ra khỏi bồn được khử trùng bằng Clorin trước khi vào bể chứa nước sạch. Khi tổn thất áp lực trong bồn đạt một giá trị nhất định thì tiến hành rửa ngược, nước sau khi rửa ngược được dẫn về bể nén bùn, phần nước trong thu được sau đó được bơm tuần hoàn lại tháp làm thoáng. Phương án 2 Máy ép bùn Ghi chú: Đường nước xử lý Đường xử lý bùn Mạng lưới QCVN01:2009/BYT Giếng khoan Hệ thống máng tràn Bể trộn Bể lắng NaOH, Clo Bể trung gian Bể lọc áp lực Bể chứa nước sạch NaOH, polymer Clo Bể nén bùn Thu gom Nước rửa ngược Tuần hoàn nước Xã cặn Hình 3.2 Sơ đồ công nghệ xử lý nước ngầm phương án 2. Thuyết minh công nghệ xử lý Nước ngầm để cung cấp cho nhà máy được cấp bởi 3 giếng khoan có công suất mỗi giếng là 1000 m3/ngày.đêm. Nước ngầm từ giếng khoan được điều chỉnh pH trước khi bơm thẳng lên hệ thống máng tràn, tại đây nước được tiếp xúc với O2 được cung cấp bởi môi trường không khí xung quanh do đó các ion dạng hòa tan Fe2+,Mn2+ bị oxi hóa thành Fe3+,Mn4+ ở dạng kết tủa Fe(OH)3, MnO2, đồng thời khí CO2 ,H2S có trong nước ngầm cũng được giải phóng ra ngoài, Clo được đưa vào trước tháp làm thoáng với chức năng tăng cường quá trình oxy hóa Fe2+,Mn2+ . Nước ngầm tiếp tục chảy qua bể phản ứng. Tại bể phản ứng hàm lượng Fe2+ vẫn còn cao nên ta tiếp tục oxi hóa Fe2+, đồng thời kết tủa Fe(OH)3, MnO2 tạo thành bằng cách bổ sung vào bể này NaOH và chất keo tụ Polymer để các bông cặn hình thành tạo thành khối lớn và dễ dàng lắng trước khi chảy sang bể lắng. Tại bể lắng các bông cặn sẽ được loại bỏ hoàn toàn theo phương pháp trọng lực, bùn lắng được thu ở đáy và bơm về bể nén bùn, định kỳ bùn tại bể nén được bơm vào máy ép bùn thành những bánh bùn và được thu gom bởi đơn vị có chức năng. Nước trong trên mặt bể lắng được thu bằng máng răng cưa và tiếp tục chảy sang bể trung gian. Bể trung gian được thiết kế với mục đích để ổn định lưu lượng nước trước khi bơm vào hệ thống bể lọc nhanh. Sau khi nước từ bể lắng chảy qua bể trung gian, tới thời điểm bể trung gian chứa một thể tích nước nhất định theo tính toán thì lượng nước trên sẽ được bơm vào hệ thống lọc áp lực. Khi nước chảy qua lớp vật liệu lọc là cát thạch anh và than thì các loại cặn không thể lắng được ở bể lắng sẽ được giữ lại, nước sạch ra khỏi bồn được khử trùng bằng Clorin trước khi vào bể chứa nước sạch. Khi tổn thất áp lực trong bồn đạt một giá trị nhất định thì tiến hành rửa ngược bằng gió, nước kết hợp, nước sau khi rửa ngược được dẫn về bể nén bùn, phần nước trong thu được sau đó được bơm tuần hoàn lại tháp làm thoáng. Lựa chọn phương án thích hợp Phân tích ưu nhược điểm của hai phương án Bảng 3.2 Phân tích ưu ngược điểm hai phương án Phương Án Ưu Điểm Nhược Điểm Phương án 1 Hệ thống bao gồm nhiều công trình đơn vị nên đảm bảo khả năng xử lý của toàn hệ hống, tuổi thọ của thiết bị được đảm bảo. Dễ dàng kiểm soát tất cả quá trình xử lý, do đó người vận hành phản ứng nhanh khi hoạt động của hệ thống có sự thay đổi Khi xảy ra sự cố dễ tiến hành khắc phục, tương đối an toàn khi vận hành Hệ thống có thể hoạt động tốt khi nồng độ ô nhiễm đầu vào có sự biến đổi Dể dàng nâng cấp khi Nhà máy vượt công suất Hệ thống hoạt động bán tự động. Cần có sự kiểm soát thường xuyên của người vận hành khi nhà máy đi vào hoạt động Phương án 2 Hệ thống về cơ bản được tự động hóa Hệ thống bao gồm nhiều công trình đơn vị nên đảm bảo khả năng xử lý của toàn hệ hống, tuổi thọ của thiết bị được đảm bảo. Dễ dàng nâng cấp nhà máy khi nhà máy vượt công suất. Hệ thống hoạt động không tốt khi đầu vào có sự biến động về nồng độ, hiệu quả khi nồng độ sắt trong nước thấp, Sử dụng hệ thống máng tràn nên hiệu quả xử lý không cao, do đó rất tốn chi phí hóa chất để vận hành. Bể lắng lamen có hiệu suất tương đối cao, nhưng thực tế chưa được áp dụng nhiều do đó nếu xảy ra sự cố rất khó khăn cho công tác bảo dưỡng. Phải có bơm để đưa nước vào bể nước sạch khi nước ra khỏi bể lọc nhanh Lựa chọn phương án thích hợp cho nhà máy Sau khi phân tích các ưu nhược điểm của 2 phương án trên phương án thứ I được chọn làm phương án đầu tư. Do chất lượng nước nguồn ở đây thay đổi rất lớn vào các mùa trong năm, nồng độ sắt cao không ổn định. nên chọn phương án I có độ an toàn và tự động hóa cao là phù hợp, thêm vào đó một nhà máy công nghệ hiện đại là hoàn toàn phù hợp với sự phát triển sau này của KCN trong tương lai. CHƯƠNG 4 TÍNH TOÁN THIẾT KẾ CÁC CÔNG TRÌNH ĐƠN VỊ THÙNG QUẠT GIÓ a. Diện tích thùng quạt gió m2 Trong đó: Q: Công suất trạm, Q = 3000 m3/ngày = 125 m3/h. qm : Cường độ mưa tính toán. Ta chọn vật liệu tiếp xúc là rasiga nên qm = 80 m3/m2.h ( QP: 60 ÷ 90 m3/m2.h ) b. Diện tích 1 thùng quạt gió là m2 Trong đó: N là số thùng quạt gió Đường kính thùng quạt gió: Chôn D = 1,5 m. c. Chiều cao thùng quạt gió Ta có pH nước ngầm là 5,91 do đó độ kiềm của nước là 0.9,với vật liệu tiếp xúc là tre. Tra bảng 5-4 (Nguyễn Ngọc Dung, xử lý nước cấp, trang 181), xác định được Hvltx = 1.5 m = 0,6 + 1,5 + 0,9 = 3,0 m Trong đó: : Chiều cao ngăn thu, = 0,6 m (QP: 0,6 ÷ 1 m) : Chiều cao lớp vật liệu tiếp xúc, = 1,5 m (Do vật liệu tiếp xúc là vòng rasiga và độ kiềm nằm trong khoảng 0,5 ÷ 2) : Chiều cao phun mưa, = 0,9 m (QP ≥ 0,8 m) à Kích thước thùng quạt gió: D x H = 1,5 x 3 m Hệ thống phân phối nước có dạng hình hình xương cá gồm 1 ống chính và các ống nhánh ở 2 bên. Trên ống nhánh có khoan lỗ nghiêng 450 ở phía dưới so với phương ngang: Ống chính Lưu lượng: Q = 125 m3/h = 0.035 m3/s Vận tốc: 2 m/s (QP:1 ÷2 m/s) Đường kính ống chính m Chọn D= 150 mm Ống nhánh QP: 0,25 ÷ 0,3 m) Chọn 5 ống nhánh khoảng cách từ ống nhánh đến thành thúng quạt gió là 0,14 m. Vậy khoảng cách giữa 2 ống nhánh là: Lưu lượng nước mỗi ống: m3/h Chọn vận tốc đi qua ống nhánh là 2m/s Đường kính ống nhánh: m Chọn đường kính ống nhánh: dn = 76 mm Lỗ trên ống nhánh Tiết diện ngang ống chính: m2 Tổng diện tích lỗ lấy bằng 0,35% tiết diện ống chính (QP: 30 ÷ 35%) " Tổng diện tích lỗ trên ống nhánh: m2 Chọn đường kính lỗ dl =15 mm " m2 "Tổng số lỗ trên ống nhánh: lỗ. Chọn 30 lỗ. Số lỗ trên 1 ống nhánh: lỗ Trên mỗi ống nhánh, các lỗ xếp thành 2 hàng so le nhau,hướng xuống phía dưới và nghiêng 450 so với phương ngang. Số lỗ trên mỗi hàng của ống nhánh là 3 lỗ Khoảng cách giữa 2 tim lỗ: a = Lớp vật liệu tiếp xúc: Loại vật liệu tiếp xúc : vòng rasiga Chiều cao : 3 m Đường kính : 1,5 m Kích thước : 1,5 x 3 m Bề mặt riêng (A/V) : 195 m2/m3 Độ rỗng : 0,75 m3/m3 Số vật chêm : 4,6.104 vật chêm/m3 Khối lượng xốp : 600k Sàn thu nước có xi phông Máy quạt gió Lưu lượng gió: Qgió = 10 x Qnước = 10 x 125 = 1250 m3/s= 0,035 m3/s (Với tỷ lệ gió – nước: R = 10) Ap lực gió: Hgió = hvltx +hcb +hs + h máng Trong đó: hvltx : Tổn thất qua vật liệu tiếp xúc, hvltx = 30 x 1,5 = 45 mm hcb : Tổn thất cục bộ, hcb = 20 mm (QP: 15 ÷ 20 mm) hs : Tổn thất qua sàn, hs = 10 mm hmáng : Tổn thất qua ống phân phối, hmáng = 15 mm (QP: 15 ÷20 mm) " Hgió = 45 + 20 +10 +15 = 90 mm = 0,09 m Vậy ta cần chọn máy quạt gió đáp ứng yêu cầu: Qgió ≥ 0,035 m3/s Hgió ≥ 0,09 m Ống cấp gió Ống chính: Số lượng: 1 ống Lưu lượng: Q = 0,035 m3/s Vận tốc ống chính v = 20 m/s m Chọn đường kính: d = 150 mm. Ống nhánh: Chọn 5 ống nhánh khoảng cách từ ống nhánh đến thành thúng quạt gió là 0,14 m. Vậy khoảng cách giữa 2 ống nhánh là: Thỏa QP: 0,25 ÷ 0,3 m Lưu lượng mỗi ống: m3/s Chọn vận tốc khí qua ống nhánh là : v = 15 m/s Đường kính ống nhánh: m Chọn ống dẫn gió nhánh mm Lỗ trên ống nhánh: Tiết diện ngang ống chính: m2 Tổng diện tích lỗ lấy bằng 0,35% tiết diện ống chính (QP: 35 ÷ 40%) " Tổng diện tích lỗ trên ống nhánh: m2 Chọn đường kính lỗ dl = 5 mm " m2 " Tổng số lỗ trên ống nhánh: lỗ. Chọn 320 lỗ. Số lỗ trên 1 ống nhánh: lỗ Trên mỗi ống nhánh, các lỗ xếp thành 2 hàng so le nhau, mỗi hàng 32 lỗ hướng xuống phía dưới và nghiêng 450 so với phương ngang. Khoảng cách giữa 2 lỗ: BỂ TRỘN Thay bằng năng lượng dòng nước, trộn cơ khí dùng năng lượng cánh khuấy để tạo ra dòng chảy rối. Máy khuấy trộn bao gồm động cơ, bộ truyền động, trục,. Trong quá trình khuấy trộn cơ học, cơ năng truyền vào chất lỏng nhờ cánh khuấy Thể tích bể Chọn thời gian lưu nước của bể là 3 phút, Q = 2.08 (m3/phút) V= tQ = 3 2.08 = 6.24(m3) Chọn bể trộn hình vuông: a a h=1.81.82 m Với chiều cao an toàn là 0.2m Vậy kích thước xây dựng bể là: 1.81.82 m Tính toán cánh khuấy Đường kính cánh khuấy D ½ chiều rộng bể, chọn D = 1,8/2 = 0,9 m Máy khuấy đặt cách đáy một khoảng : h = D = 0,9 m Chiều rộng bản cánh khuấy = 1/5 x D = 1/5 x 0,9 = 0,18m = 180mm Chiều dài bản cánh khuấy = ¼ x D = ¼ x 0,9 = 0,23m = 230 mm Vậy năng lượng cần truyền vào nước: P = G2. W. Trong đó: G: Cường độ khuấy trộn, G = 200s-1 (Nguồn: Điều 8.21.9 TCVN 7957 – 2008) W: Thể tích bể, W= 6,48 m3 : Độ nhớt động học của nước, ở 25oC = 0,9.10-3Ns/m2 Hiệu suất động cơ chỉ đạt H= 0,8 nên công suất động cơ: N = 0,3kw Xác định số vòng quay của máy khuấy: n = Trong đó: P: Năng lượng khuấy trộn, P= 291,6J/s K: Hệ số sức cản của nước, chọn cánh khuấy tuabin 4 cánh nghiêng 45o, ta có K= 1,08 : Khối lượng riêng của nước,= 103kg/m3 D: Đường kính cánh khuấy, D = 0,9 m 0,33 vòng/s 19,8 vòng/phút Kiểm tra số Reynold NR= > 10000 Vậy đường kính máy khuấy và số vòng quay đã chọn đạt chế độ chảy rối. Tính toán ống dẫn nước ra khỏi bể trộn Chọn vận tốc nước chảy trong ống v = 0,7m/s Lưu lượng nước: Q = 125 m3/h. Đường kính ống là: D = ==0,25m = 250mm Chọn ống nhựa uPVC có đường kính = 250mm BỂ LẮNG TIẾP XÚC ĐỨNG Xác định kích thước bể lắng Chọn số bể lắng là: N = 2 bể. Thể tích phần lắng (m3) Q: lưu lượng tính toán (m3/giờ). Q = 125 m3/h. t: thời gian lưu nước trong bể lắng (h) . Chọn t = 40 phut Chọn chiều cao phần lắng: (QP 1,5 ÷3,5 m) Chiều cao ống trung tâm lấy bằng 0,9 chiều cao phần lắng Htt=0,9xHl=0,9x2,5= 2,25 m Tốc độ nước dâng trong vùng lắng (mm/s) Hl: chiều cao phần lắng. Hl = 2,5 m. t : thời gian nước lưu trong bể lắng. t = 40 phút Diện tích phần lắng (m2) Trong đó: b: hệ số kể đến việc sử dụng dung tích bể lấy trong giới hạn 1,3 – 1,5. (nếu thì b = 1,3; nếu thì b = 1,5). Q: lưu lượng nước tính toán (m3/giờ).Q = 125 m3/h Vtt: tốc độ tính toán của dòng nước đi lên (mm/s). Vtt = V = 1,04 mm/s N: số bể lắng. N = 2. Diện tích ống trung tâm (m2) Trong đó: Q : lưu lượng tính toán (m3/giờ). Q = 125 m3/ h t: thời gian lưu nước trong ống trung tâm. t = 6 phút.. H: chiều cao ống trung tâm. Htt = 2,25m. Þ Đường kính bể lắng (m) Trong đó: F: diện tich phần lắng (m2). F = 21,7m2. f : diện tích ống trung tâm (m2) . f = 2,8 m2. Đường kính ống trung tâm (m) =1100 mm Đường kính phần loe của ống trung tâm Chiều cao phần ống loe lấy bằng đường kính miệng loe của ống trung tâm: Chiều cao phần hình nón chứa nén cặn: a: góc nghiêng của phần nón so với mặt phẳng nằm ngang.Chọn a = 50o d: đường kính phần đáy hình nón hoặc chóp. Chọn d = 400 mm =0,4m Chiều cao tổng cộng của bể lắng: (m) hl : chiều cao phần lắng. hl =2,5 m hn : chiều cao phần hình nón. hbv: chiều cao bảo vệ từ mặt nước đến thành bể. Chọn Hbv = 0,5m Dung tích phần chứa nén cặn hình nón của bể: (m3) hn : chiều cao phần hình nón (m). hn = 4m D: đường kính của bể lắng (m). D = 5,6 m. d: đường kính phần đáy hình nón hoặc chóp . d = 400 mm. Lượng nước dùng cho việc xả cặn bể lắng tính bằng phần trăm lượng nước xử lý: (%) KP : hệ số pha loãng cặn (1,2 – 1,15). Chọn KP = 1,15. WC : thể tích phần chứa cặn của bể (m3). WC = 27,4 m3. Q : lưu lượng tính tóan (m3). Q = 125 m3/h T : Thời gian giữa 2 lần xả cặn (h). Chọn T = 264 h. Máng thu nước Dùng hệ thống máng vòng bố trí vòng theo chu vi và nằm bên trong bể để thu nước đã lắng. Chọn máng thu nước có: Bề rộng của máng thu nước: bmáng = 0,2 m. Chiều cao máng thu nước: hmáng = 0,2 m. D: đường kính của bể lắng. D = 5,6m. Chiều dài máng thu nước: Vận tốc nước chảy trong máng: (m/s) Q: lưu lượng tính toán. Q = 125 m3/h. N: số bể lắng. N = 2 f m : diện tích mặt cắt ngang của máng thu nước. Để đảm bảo cho việc thu đều nước trên toàn bộ chiều dài máng, phía ngoài thành máng bố trí gắn thêm các tấm điều chỉnh chiều cao mép máng được làm bằng thép không gỉ. Tấm điều chỉnh được xẻ khe hình chữ V (máng răng cưa). Chọn máng răng cưa có: Khe tạo góc: 90o. Bề rộng khe: 100mm. Bề rộng răng: 100mm. Chiều cao khe: hkhe = 50mm. Đường kính máng răng cưa: drăng = dmáng = 5,6m. Chiều dài máng răng cưa: lrăng = Lmáng = 17,6 m. Công suất của 1 bể lắng: (m3/giờ) Q: lưu lượng tính toán. Q = 125 m3/giờ. Tải trọng thu nước trên 1m dài mép máng: (l/s.m) Q’: công suất của bể lắng.Q’ = 17,4 (l/s). l răng: chiều dài máng răng cưa. lrăng = 17,6 m Vậy 1m dài máng phải thu được 0,99 (l/s) . Số răng trên 1m dài máng thu nước: a: khoảng cách giữa các tim răng. a = 0.2 m Lưu lượng nước qua một khe chữ V góc đáy 90o: q: tải trọng thu nước trên 1m dài mép máng. q = 0,99.10-3 m3/s. n: số răng cưa trên 1m dài máng thu. n = 5 răng Ống dẫn nước vào bể lắng (m) Q : lưu lượng tính toán. Q = 125 m3/h. N : số bể lắng. N = 2. v : nước chảy trong ống dẫn. Chọn v = 0,5 m/s. dống dẫn à Chọn ống dẫn có đường kính dống dẫn = 0,2m (F = 200). Thể tích phần nén cặn Hàm lượng cặn phát sinh tại bể lắng Cặn Fe(OH)3: 2 Fe2+ + HCO3- + ½ O2 + H2O = 2 Fe(OH)3 + 4 CO2 2 x56 2 x (56+51) 25 47,8 mg/l Cặn Mn(OH)4: 2 Mn(HCO3-)2 + O2 + 6H2O = 2 Mn(OH)4 + 4HCO3 2(55 + 2x16) 2(55 +4x17) 1,14 1,82 mg/l Vậy tổng lượng cặn phát sinh trong bể lắng là v = 47,8 + 1,82 = 49,62 mg/l Thời gian giữa hai lần xả cặn: (giờ) N: số lượng bể lắng. N = 2. WC : dung tích phần chứa cặn của bể lắng. WC = 27,4 m3. Q: lưu lượng tính tóan. Q = 125 m3/h. d: nồng độ trung bình của cặn đã nén chặt, tính bằng g/m3 tùy theo hàm lượng cặn trong nước và thời gian chứa cặn trong bể. d = 25.000 g/m3. C: hàm lượng cặn trong nước trước khi đưa vào bể lắng. C = 49,62 mg/l. m: hàm lượng cặn trong nước sau khi lắng. Chọn C = 10 mg/ (QP 10÷12) ngày - Vậy chọn thời gian xả cặn của bể lắng là 11 ngày. BỂ CHỨA TRUNG GIAN Là nơi lưu nước sau lắng. Nước từ đây sẽ được bơm đến bể lọc áp lực nhằm điều hòa lưu lượng thuận lợi cho quá trình lọc Tính toán kích thước bể Thời gian lưu nước trong bể là 30 phút . Thể tích bể: Chọn kích thước các cạnh của bể: L x B x H Chiều cao : H = 3 m Chiều rộng : B = 4 m Chiều dài : L = 5,5 m Chiều cao bảo vệ = 0,5m Chiều cao xây dựng của bể: Hxd = 3 + 0,3 = 3,3 m Thể tích thực của bể: Vt = 3,3 x 5,5 x 4 = 72,6 m3 Chọn máy bơm Q = 125 m3/h = 0,035 m3/s, cột áp H = 10 m. Công suất bơm N = = 4,3 Kw = 5,8 Hp Trong đó: h : Hiệu suất chung của bơm từ 0,72 – 0,93, chọn h= 0,8 : Khối lượng riêng của nước 1.000 kg/m3 Chọn bơm ngang được thiết kế 2 bơm có công suất như nhau (6 Hp). Trong đó 1 bơm đủ để hoạt động với công suất tối đa của hệ thống xử lý, 1 bơm còn lại là dự phòng. BỒN LỌC ÁP LỰC Lọc là quá trình làm sạch nước dưới áp lực lớn thông qua lớp vật liệu lọc nhằm tách các hạt cặn lơ lửng còn sót lại sau quá trình xử lý trước nhằm giảm bớt ảnh hưởng của cặn lơ lửng trong các công trình xử lý sau. Xác định kính thước bồn lọc áp lực: Lưu lượng nước vào bồn lọc: (m3/giờ) Trong đó: Qngày-đêm: công suất của trạm cấp nước. Qngày-đêm = 3000m3/ngày-đêm. tngày-đêm: thời gian hoạt động trong 1 ngày của trạm cấp nước. tngày-đêm= 20giờ. n : số bồn lọc. n = 4. m3/h Diện tích bề mặt lọc: (m2) Trong đó: Q: lưu lượng nước vào bồn lọc. Q = 37.5 m3/h. v : vận tốc lọc. Chọn vận tốc lọc: v = 10m/h (QP:10- 15m/h) Đường kính bồn lọc: (m) Trong đó: F : diện tích bồn lọc. F = 6,25m2 à Chọn đường kính bồn lọc: D = 2,2m Chiều cao bồn lọc: (m) Trong đó: hđ: chiều cao lớp sỏi đỡ (m), cỡ hạt của lớp đỡ là 5-2 mm, hđ = 0,2m( bảng 6.12- TCXD33: 2006) hvl: chiều cao lớp vật liệu lọc (m), hvl = 1m. hvl= hcát + hthan=0,6 +0,4=1m hthan: than anthracite =0,4 m. hcat: cát thạch anh=0.6m hn: khoảng cách từ bề mặt lớp vật liệu lọc đến phễu thu nước rửa lọc (m); (theo điều 6.119 – TCXD33: 2006.) (m) Trong đó: ee : độ nở tương đối vật liệu lọc khi rửa ngược; ee = 0,5 (theo bảng 4.6) Vậy chiều cao làm việc của bồn lọc Chiều cao tổng cộng của bể lọc H= 2 x (0,2x2)=2,4 m Rửa lọc Khi lọc nước qua lớp vật liệu lọc nước sẽ chảy qua các khe rỗng và cặn sẽ bám vào bề mặt hạt dần dần thu hẹp kích thước của các khe rỗng làm cho vận tốc nước qua các khe rỗng tăng lên và sẽ kéo theo các hạt cặn đã bám dính từ trước đi xuống lớp hạt nằm dưới cứ như thế đến chu kỳ lọc cặn có thể bị kéo ra ngoài làm xấu chất lượng nước lọc. - Phương pháp rửa lọc : rửa ngược bằng nước thuần túy. - Thời gian rửa: 6 – 7 phút. Tính toán sơ bộ thời gian của chu kỳ lọc theo khả năng chứa cặn của lớp vật liệu lọc Hàm lượng cặn của nước trước khi vào bồn lọc C = 10mg/l (xem như là cặn vôi làm mềm nước) Þ Độ ẩm cặn = 94% Þ trọng lượng cặn = 6%. Lọc qua lớp cát lọc: Chiều dày lớp cát = 0,6m. Đường kính hiệu quả d10 = 0,65mm. Độ rỗng e = 0,53. Tốc độ lọc: 10m/h Þ thể tích cặn chiếm chỗ trong lỗ rỗng = 1/5 (theo bảng 5) - Thể tích chứa cặn của lớp cát lọc: - Lượng cặn lớp cát lọc có thể giữ lại được: Trọng lượng cặn 6% - Lượng cặn mà lớp cát lọc phải giữ lại trong 1 giờ: (kg/giờ) Trong đó: Q: lưu lượng nước chảy qua bể lọc. Q = 62,5m3/h. C : hàm lượng cặn của nước trước khi vào bồn lọc. C = 10mg/l = 10g/m3. - Chu kỳ lọc: (giờ) Trong đó: G : lượng cặn mà 1m3 cát lọc có thể giữ lại được. G = 23,4kg m : lượng cặn mà lớp cát lọc phải giữ lại trong 1giờ. m = 0,625kg/h. nga y Lọc qua lớp than anthracite: Chiều dày lớp than = 0,4m. Đường kính hiệu quả d10 = 1mm. Độ rỗng e = 0,55. Tốc độ lọc: 10m/h Þ thể tích cặn chiếm chỗ trong lỗ rỗng = 1/5. Thể tích chứa cặn của than: Lượng cặn lớp than có thể giữ lại được: Trọng lượng cặn 6% Lượng cặn mà lớp than phải giữ lại trong 1 giờ: (g/giờ) Trong đó: Q: lưu lượng nước chảy qua bể lọc. Q = 62,5m3/h. C : hàm lượng cặn của nước trước khi vào bồn lọc. C = 10mg/l =10g/m3. Chu kỳ lọc: (giờ) Trong đó: G : lượng cặn mà 1m3 than có thể giữ lại được. G = 16,24kg m : lượng cặn mà lớp than phải giữ lại trong 1h. m = 0,625kg/h. nga y Vậy thời gian bồn lọc cho nước lọc có chất lượng tốt là không quá 25,9 giờ; nếu quá thời gian này thì nước sau quá trình lọc sẽ có chất lượng không đạt. Cường độ rửa ngược: - Chọn cường độ rửa ngược vrửa ngược = 8 (l/s.m2) - Lưu lượng rửa lọc sử dụng cho một bồn lọc: (m3/giờ) Trong đó: vrửa lọc : cường độ rửa lọc. vrửa lọc = 8l/s.m2 = 28,8 m/h. F : diện tích bề mặt bồn lọc. F = 6,25m2. Tính toán tổn thất áp lực khi rửa bể lọc áp lực Áp lực công tác cần thiết cho máy bơm rửa lọc xác định theo công thức: Hr= hhh+ ho + hp+ hd + hvl + hm+ hcb Chọn hhh độ cao hình học từ cốt mực nước thấp nhất trong bể chứa đến mép máng thu nước rửa hhh=5m Chọn tổn thất áp lực trên đường ống dẫn từ trạm bơm nước rửa đến bể lọc hống = 1m Tổn thất áp lực trong hệ thống phân phối bằng chụp lọc Với sàn gắn 40 chụp lọc /m2 ® chọn tổn thất áp lực qua các chụp lọc trên sàn = 1m Tổn thất áp lực qua lớp sỏi đỡ: m Tổn thất áp lực qua lớp vật liệu lọc: m Ap lực phá vở kết cấu ban đầu của lớp cát lọc: hbm = 2 m Vậy tổn thất áp lực trong nội bộ của bộ phận nối ống và van khóa: Giả sử trên đường ống dẫn nước rửa lọc có các thiết bị phụ tùng như: cut 900, 1 van khóa, 2 ống ngắn. Hr = 5 + 1 + 1 + 0,35+ 0,448 + 2 + 0,24=10 m Chọn máy bơm rửa lọc với Qr= 180m3/h =0,05 m3/s, Hr = 10 m Công suất bơm: N = = 6,1 Kw = 8 Hp Trong đó: h : Hiệu suất chung của bơm từ 0,72 – 0,93, chọn h= 0,8 : Khối lượng riêng của nước 1.000 kg/m3 Chọn bơm chìm được thiết kế 2 bơm có công suất như nhau (8 Hp). Trong đó 1 bơm đủ để hoạt động với công suất tối đa của hệ thống xử lý, 1 bơm còn lại là dự phòng. Hệ thống phân phối nước và thu nước: Nước được dẫn vào bồn bằng ống dẫn nước rồi được phân phối đều trên bề mặt bồn lọc bằng phễu. Nước sau khi lọc được thu bằng hệ thống sàn chụp lọc rồi được dẫn ra khỏi bồn lọc bằng ống dẫn nước. Nước rửa lọc được dẫn vào bồn lọc bằng ống dẫn nước rồi được phân phối đều qua hệ thống sàn chụp lọc sau đó tràn vào phễu thu nước và được dẫn ra ngòai bằng ống dẫn. Ống dẫn nước vào bồn lọc: - Đường kính ống dẫn nước vào bồn lọc: (m) Trong đó: Q: lưu lượng nước vào bồn lọc. Q = 62,5m3/h v: vận tốc nước chảy trong ống (quy phạm v = 0,8 – 1,2m/s). Chọn v =1,2 m/s. à Chọn ống dẫn nước vào bồn lọc là ống PVC có D = 150mm (F150) - Kiểm tra vận tốc nước chảy trong ống dẫn nước lọc: Ống dẫn nước rửa lọc: - Đường kính ống dẫn nước rửa lọc: Chọn ống dẫn nước rửa lọc có đường kính drửa lọc = 150mm (F = 150) - Vận tốc nước chảy trong ống dẫn nước rửa lọc: (m/s) Trong đó: Q: lưu lượng nước rửa lọc. Q = 180m3/h. d : đường kính ống dẫn nước rửa lọc. d = 150mm. Hệ thống phân phối nước - Sử dụng phễu phân phối nước và thu nước rửa lọc. - Vật liệu : thép không gỉ. - Hình dạng : hình nón cụt. - Đường kính đáy nhỏ bằng đường kính ống dẫn nước vào lọc = 200mm. - Đường kính đáy lớn : 350mm. - Chiều cao phễu : 150mm. Hệ thống sàn chụp lọc - Thu nước lọc bằng chụp lọc. - Chụp lọc: Số lượng chụp lọc ≥ 35 – 50 cái cho 1m2 diện tích công tác. (Điều 6.112: TCXD33 – 2006). Chọn số lượng chụp lọc trên 1m2 bể là 40 cái. - Số chụp lọc trong bồn: Với: D : đường kính của bồn lọc. D = 2,8m. F: diện tích bề mặt bồn lọc. (m2) ca i Chọn N = 250 cái - Sàn gắn chụp lọc: +Vật liệu: thép không gỉ dạng tấm. +Đường kính: 2,8m. +Trên sàn có đục 250 lỗ để gắn chụp lọc - Lưu lượng nước rửa lọc qua mỗi chụp lọc: (m3/s) Trong đó: Qr : lưu lượng nước rửa lọc. Qr = 180m3/h. N: số lượng chụp lọc. N = 250 cái. Tính chân đỡ Để chọn chân đỡ thích hợp, trước tiên ta phải tính tải trọng của tòan bồn lọc. Chọn vật liệu làm chân đỡ là thép CT3 (r = 7,85*103 kg/m3) - Khối lượng thân: Trong đó: Dn: đường kính ngoài của bồn lọc. Dn = 3m. Dt: đường kính trong của bồn lọc. Dt = 2,8m. H: chiều cao của bồn lọc. H = 2m. r: khối lượng riêng của nước. r = 103kg/m3. - Khối lượng đáy: Tra bảng XIII.11 trang 384 Sổ tay quá trình và thiết bị (Tập 2). Ta có :Mđ = 163 kg. - Khối lượng nắp: Tương tự theo bảng. Ta có : Mn = 163 kg. - Khối lượng lớp nước trong bồn lọc: Trong đó: Dt: đường kính trong của bồn lọc. Dt =2,8m. rnước: khối lượng riêng của nước. rnước = 103kg/m3. hnước: chiều cao lớp nước trong bồn lọc. hnước = 2m. Khối lượng lớp cát lọc: Trong đó: Dt: đường kính trong của bồn lọc. Dt = 2,8m. rcát: khối lượng riêng của cát. rcát = 2650kg/m3. hcát : chiều cao lớp cát. hcát = 0,6m. - Khối lượng lớp than anthracite: Trong đó: Dt: đường kính trong của bồn lọc. Dt = 2,8m. rthan: khối lượng riêng của than. rthan = 1500kg/m3. hthan : chiều cao lớp cát. hthan = 0,4m. - Khối lượng lớp sỏi đỡ: Trong đó: Dt: đường kính trong của bồn lọc. Dt = 2,8m. rsỏi: khối lượng riêng của cát. rsỏi = 1500kg/m3. hsỏi : chiều cao lớp cát. hsỏi = 0,2m. - Tổng khối lượng của bồn lọc: Trong đó: MT: khối lượng thân bồn lọc. MT = 2030,16kg. Mđ: khối lượng đáy bồn lọc. Mđ = 163kg. Mn : khối lượng nắp bồn lọc. Mn = 163kg. Mnước: khối lượng lớp nước trong bồn lọc. Mnước = 12060,7kg. Mcát: khối lượng lớp cát lọc. Mcát = 7314kg. Mthan; khối lượng lớp than anthracite. Mthan = 3710kg. Msỏi : khối lượng lớp sỏi đỡ. Msỏi = 1846kg. - Trọng lượng của toàn bồn lọc : Trong đó: M: tổng khối lượng của bồn lọc. M = 27286,86kg. g: gia tốc trọng trường. g = 9,81m/s2. Xác định chân đỡ: Chọn bồn lọc có 4 chân đỡ. Như vậy tải trọng lên 1 chân đỡ sẽ là: Theo bảng XIII.35 trang 437 Sổ tay quá trình thiết bị và hóa chất (Tập 2) ta chọn chân đỡ ứng với tải trọng 8*104 N. BỂ CHỨA Bảng 4.1 Bảng tổng hợp nhu cầu dùng nước Giờ trong ngy Lưu lượng nước sinh hoạt Nước tưới cây, tưới đường m3 Nước rị rỉ m3 Nước khu công nghiệp Lưu lượng nước tổng cộng cấp cho mạng lưới cấp nước Kgiờ = 1.7 % m3 m3 % 0 – 1 0.3 3.67 1.239 4.91 0.12 1 – 2 0.3 3.67 1.239 4.91 0.12 2 – 3 0.3 3.67 1.239 4.91 0.12 3 – 4 0.3 3.67 1.239 4.91 0.12 4 – 5 2.3 28,15 9.499 37.65 0.95 5 – 6 6.3 77,11 26.019 136.62 239.75 6.04 6 – 7 6.6 80,78 27.258 136.62 244.66 6.17 7 – 8 4.9 59,97 20,4 20.237 136.62 240.83 6.07 8 – 9 4.6 56,3 20,4 18.998 136.62 235.92 5.95 9 – 10 5.5 67,32 22.715 136.62 226.66 5.71 10 – 11 6.4 78.34 26.432 136.62 241.39 6.08 11 – 12 6.8 83.23 28.084 136.62 247.94 6.25 12 – 13 5.8 70.99 20,4 23.954 136.62 255.57 6.44 13 – 14 4.5 55.08 20,4 18.585 136.62 234.29 5.91 14 – 15 4.3 52.63 20,4 17.759 136.62 231.01 5.82 15 –16 4.9 59.98 20,4 20.237 136.62 240.83 6.07 16 – 17 6.2 75.89 25.606 136.62 238.11 6.00 17 – 18 6.7 82.01 27.671 136.62 246.30 6.21 18 – 19 7.1 86.90 29.323 136.62 252.85 6.37 19 – 20 5.5 67.32 22.715 136.62 226.66 5.71 20 – 21 4.3 52.63 17.759 136.62 207.01 5.22 21 – 22 3.8 46.51 15.694 62.21 1.57 22 – 23 2.0 24.48 8.26 32.74 0.83 23 – 24 0.3 3.67 1.239 4.91 0.12 100 1224 144 413 2186 3967 100 Dung tích bể chứa nước sạch Do trạm bơm cấp I làm việc suốt ngày đêm, trạm bơm cấp II làm việc không điều hòa theo nhu cầu dng nước của mạng lưới theo các giờ trong ngày. Vì vậy bể chứa nước làm nhiệm vụ điều hòa lưu lượng giữa trạm bơm cấp I và trạm bơm cấp II, đồng thời có nhiệm vụ dự trữ lượng nước chữa cháy. Để tìm dung tích của bể chứa ta xác định bằng phương pháp lập bảng. Bảng 4.2: Thể tích bể chứa Giờ trong ngày đêm Chế độ bơm của trạm bơm cấp I (%Qngđ) Chế độ bơm nước của trạm bơm cấp II (%Qngđ) Lượng nước vào bể (%Qngđ) Lượng nước ra bể (%Qngđ) Lượng nước còn lại trong bể (%Qngđ) 1 2 3 4 5 6 0 – 1 4.16 0,12 4,04 13,97 1 2 3 4 5 6 1 – 2 4.16 0.12 4,04 18,01 2 – 3 4.16 0.12 4,04 22,05 3 – 4 4.16 0.12 4,04 26,09 4 – 5 4.16 0.95 3,21 29,3 5 – 6 4.17 6.04 1,87 27,43 6 – 7 4.17 6.17 2 25,43 7 – 8 4.17 6.07 1,9 23,53 8 – 9 4.17 5.95 1,78 21,75 9 – 10 4.17 5.71 1,54 20,21 10 – 11 4.17 6.08 1,91 18.3 11 – 12 4.17 6.25 2,08 16,22 12 – 13 4.17 6.44 2,27 13,95 13 – 14 4.17 5.91 1,74 12,21 14 – 15 4.17 5.82 1,65 10,56 15 –16 4.17 6.07 1,9 8,66 16 – 17 4.17 6.00 1,83 6,83 17 – 18 4.17 6.21 2,04 4,79 18 – 19 4.17 6.37 2.2 2,59 19 – 20 4.17 5.71 1,54 1,05 20 – 21 4.17 5.22 1,05 0 21 – 22 4.16 1.57 2,59 2,59 22 – 23 4.16 0.83 3,33 5,92 23 – 24 4.16 0.12 4,04 9,96 Lượng nước còn lại trong bể lớn nhất: 29,3%Qngđ Lượng nước còn lại trong bể ít nhất : 0.00%Qngđ Dung tích điều hòa bể : 29,3%Qngđ Từ bảng 5.2 xác định dung tích điều hòa của bể chứa: Ta có W = 29,3%Qngđ Dung tích điều hòa của bể: W= 29,3%Qngđ = Dung tích thiết kế của bể: W= W+ W= 879 + 108 = 987 (m3) Tronng đó: W: Lưu lượng nước cần để dập tắt các đám cháy trong 3 giờ. Chọn kích thước bể chứa như sau: 20x10x5m Trong bể chứa xây dựng 3 vách ngăn theo kiểu ziczac để trộn đều Clo trong bể chứa, tường dày 200mm. Bể chứa phải có ống xả kiệt, có nắp đậy và ống thông hơi, đồng thời phải thiết kế 1 cầu thang từ nắp bể xuống đáy bể để tiện cho việc sửa chữa, bảo quản. Bể chứa chính là nơi dự trữ nước để bơm vào mạng lưới cấp nước. Ngoài ra bể chứa là nơi chứa nước sạch nên việc xây dựng bể chứa phải đảm bảo điều kiện vệ sinh. TÍNH TOÁN KHỬ TRÙNG Khử trùng là khâu bắt buộc cuối cùng trong quá trình xử lý nước ăn uống sinh hoạt. Trong nước thiên nhiên có rất nhiều vi sinh vật và vi trùng gây bệnh, sau quá trình xử lý cơ học, nhất là khi cho nước qua bể lọc thì phần lớn các vi trùng đã bị giữ lại. Song để tiêu diệt hoàn toàn các vi trùng gây bệnh cần phải tiến hành khử trùng nước. Ở đây sử dụng Clorine dạng bột để khử trùng cơ sở của phương pháp này là dùng chất oxi hóa mạnh để oxi hóa men của tế bào vi sinh vật và tiêu diệt chúng. Ưu điểm của phương pháp này là vận hành đơn giản và có hiệu quả. Clo là một chất oxi hóa mạnh dù ở dạng đơn chất hay hợp chất; khi tác dụng với nước đều tạo thành HOCl có tác dụng khử trùng rất mạnh. Phản ứng thủy phân giữa Clo và nước xảy ra như sau: Cl2 + H2O à HCl + HOCl HOCl có thể phân ly thành H+ + OCl Liều lượng Clo hoạt tính cần thiết sử dụng trong một giờ được xác định theo công thức sau: C = (kg/giờ) Trong đó: Q: lưu lượng (m3/h). Q = 125 m3/h. a: liều lượng Clo hoạt tính (mg/l). Theo TCXD 33 – 2006: liều lượng Clo khử trùng nước đối với nước ngầm a = 0,7 – 1 mg/l. Chọn a = 0,8 mg/l = 0,8 g/m3. Þ C = (kg/giờ) Liều lượng Clo cần thiết trong một ngày: M = (kg) Trong đó: C: liều lượng Clo hoạt tính cần thiết trong 1 giờ. C = 0,1 kg/h. t: thời gian hoạt động của trạm cấp nước. t = 20 giờ. b: hàm lượng Clo hoạt tính có trong sản phẩm. b = 70%. Þ M = (kg) BỂ NÉN BÙN Mục đích của bể là làm giảm độ ẩm của bùn để tăng hiệu quả khi tiến hành ép bằng máy ép bùn - Diện tích ướt bể nén bùn: F1 = Trong đó: q là hàm lượng bùn ở bể lắng sinh ra L là tải lượng bể nén bùn 24 – 30 m3/ng.đêm, chọn L = 26 - Diện tích ống trung tâm: F2= m2 Với V2 là tốc độ chuyển động của bùn trong ống trung tâm (28-30mm/s), chọn 28mm/s. t là thời gian bơm bùn trong ngày. Chọn 25 phút Diện tích của bể nén bùn: F1 + F2 =3.18m2 ® Đường kính bể: D1= - Đường kính ống trung tâm: D2 = - Đường kính phần loe của ống trung tâm: Dl = 1.35D2 = 0.6 m - Đường kính phần tấm chắn: Dd = 1.35 Dl = 0.8 m - Chiều cao phần lắng trên của bể: hl = với v1= 0.000475m/s, t là thời gian lắng 114 phút chiều cao phần nón với góc nghiêng 45o: h2 = tg45o với 0.4 là đường kính đáy, 2.01 là đường kính bể ® Chiều cao bể là h = 3.3 + 0.8 + 0.2 = 4.3m. Bảng 4.3 Tóm tắt thông số kích thước của các công trình đơn vị. Tháp làm thoáng Chiều cao bồn m 3 Đường kính bồn m 1.5 Chiều dày vật liệu (thép) mm 5 Bể trộn Chiều dài bể m 1.8 Chiều rộng bể m 1.8 Chiều cao bể m 2 Thời gian lưu nước phút 3 Chiều rộng bản khuấy m 0.08 Chiều dài cánh khuấy m 0.4 Bể Lắng Đứng Đường kín ống trung tâm m 1.1 Đường kính bể m 5.6 Chiều cao bể m 6.1 Đường kính máng thu nước m 0.2 Bể trung gian Chiều dài bể m 5.5 Chiều rộng bể m 4 Chiều cao bể m 3 Bể nén bùn Chiều cao bể m 4.3 Đường kính bể m 1.87 Đường kính đáy thu bùn m 0,4 Bồn lọc áp lực Đường kính bồn m 2.2 Chiều cao bồn m 2.4 Chiều dày vật liệu (inox) mm 5 Bể chứa nước sạch Chiều dài m 20 Chiều rộng m 10 Chiều cao m 5 CHƯƠNG 5 DỰ TOÁN KINH PHÍ XÂY DỰNG, VẬN HÀNH NHÀ MÁY XỬ LÝ GIAI ĐOẠN I Để đảm bảo sự cho hoạt động hiệu quả và ổn định của nhà máy xử lý nước ngầm KCN Phú An Thạnh, ngoài vấn đề về kỹ thuật công nghệ, kinh nghiệm quản lý vận hành thì kinh phí để xây dựng nhà máy là một phần rất quan trọng là không thể thiếu, vì vậy dự toán chi phí đầu tư cho việc xây dựng nhà máy được thể hiện chi tiết được trình bày dưới bảng sau. DỰ TOÁN PHẦN XÂY DỰNG VÀ THIẾT BỊ Bảng 5.1 Dự toán xây dựng và thiết bị trạm xử lý nước ngầm STT Hạng Mục ĐVỊ S.L Đơn Giá(VNĐ) Thành Tiền(VNĐ) A PHẦN XÂY DỰNG I PHẦN XÂY DỰNG NHÀ - TƯỜNG RÀO - SÂN - TRẠM BƠM 3,590,000,000 1 Nhà bảo vệ- Qui cách: nhà cấp 4, máy tôn, nền gạch, tường sơn nước, đóng trần, cửa đi, cửa sổ sắt, hệ thống điện chiếu sáng. cái 1 20,000,000 20,000,000 2 Sân để xe- Kiểu nhà vòm - Trụ sắt D114 dày 5mm, lợp tôn màu 4.5 dem, xà gồ C 120, sơn 02 lớp chống sét và 1 lớp sơn màu mỹ quan cụm 1 40,000,000 45,000,000 3 Phòng nghỉ- Qui cách: nhà cấp 4, nền gạch, tường sơn nước, đóng trần, cửa đi, cửa sổ sắt, hệ thống điện chiếu sáng. Đóng cừ tràm dài cái 1 80,000,000 80,000,000 4 Nhà hành chính + Lab- Qui cách: nhà cấp 4, nhà vệ sinh, nền gạch, tường sơn nước, đóng trần, cửa đi, cửa sổ sắt, hệ thống điện chiếu sáng. - Hệ thống cấp nước sinh hoạt cái 1 160,000,000 160,000,000 5 Kho hóa chất- Qui cách: nhà cấp 4, nền gạch, tường sơn nước, đóng trần, cửa đi, cửa sổ sắt, hệ thống điện chiếu sáng. cái 1 60,000,000 60,000,000 6 Phòng điều khiển bơm lọc và bơm hóa chất- Qui cách: nhà cấp 4, máy tôn, nền gạch, tường sơn nước, đóng trần, cửa đi, cửa sổ sắt, hệ thống điện chiếu sáng. cái 1 120,000,000 120,000,000 7 Đường bê tông vỉa hè trong khu xử lý (trừ cụm bể xử lý, kho hóa chất, trạm bơm cấp II, nhà hành chính, phòng thí nghiệm, phòng điều khiển bơm lọc… khu trồng cỏ m2 hệ 300,000,000 8 Nền bê tông đặt bồn lọc cát - bê tông mác 250, 01 lớp thép d 10 cái 1 40,000,000 40,000,000 9 Hệ thống thoát nước mưa và hố ga giai đoạn I hệ 1 15,000,000 15,000,000 10 Hệ thống điện chiếu sáng cụm xử lý giai đoạn I- Trụ đèn cao áp chiều cao 6m dày 3mm kiểu bát giác- đường kính chân trụ 156mm, đỉnh trụ 70mm- đường điện và bóng điện 100W bộ 4 20, 00,000 80,000,000 11 Phòng đặt máy ép bùn và bơm hóa chất- Qui cách: nhà cấp 4, nền gạch, tường sơn nước, đóng trần, cửa đi, cửa sổ sắt, hệ thống điện chiếu sáng. Đóng cừ tràm dài 3.5 - 4m, đường kính 80 - 100 cái 1 60,000,000 60,000,000 12 Tường rào xung quanh trạm xử lý- Cột bê tông, đà kiềng bê tông mác 200- Xây gạch cao 1.5m, song sắt cao 1.5m- Cửa cổng sắt tự động. Đóng cừ tràm dài 3.5 - 4m, đường kính 80 m hệ 400,000,000 II PHẦN XÂY DỰNG CỤM BỂ XỬ LÝ 1 Tháp làm thoáng, Bể phản ứng: - Vật liệu: Bê tông cốt thép, mark 300, tường dày 300 - Cầu thang, lan can lên xuống bể. bể 1 60,000,000 60,000,000 2 Bể lắng - Vật liệu: Bê tông cốt thép , mark 300, tường dày 300- Cầu thang, lan can lên xuống bể bể 2 150,000,000 300,000,000 3 Bể trung gian Vật liệu: Bê tông cốt thép, mark 300,tường dày 300 bể 1 50,000,000 50,000,000 4 Bể chứa nước sạch V= 800m3- Vật liệu: Bê tông cốt thép, mark 250, tường dày 300- Cầu thang lên xuống bể bể 1 1,600,000,000 1,600,000,000 5 Bể chứa bùn - Vật liệu: Bê tông cốt thép, mark 250,tường dày 200 bể 1 120,000,000 120,000,000 6 Hệ thống chống sét đánh thẳng:- Kim thu sét LIAVA - CX040(Rbv= 46m) Hệ 1 80,000,000 80,000,000 B PHẦN THIẾT BỊ CÔNG NGHỆ 2,031,000,000 1 Phụ kiện thiết bị cho bể lắng ngiêng- Ống lắng trung tâm, máng răng cưa, tấm chắn bọ vật liệu inox dày 3mm. hệ 2 20,000,000 40,000,000 2 pH - Controller (Điều khiển bơm hóa chất) bộ 1 30,000,000 30,000,000 3 ORP - Controller bộ 1 30,000,000 30,000,000 4 Máy ép bùn - Đài loan (Yuanchang)Model: TD1 -750- Công suất: Q=2m3/h, N=1,5KW- Dạng băng tải bề rộng 750mm, khung bằng Inox bộ 1 250,000,000 250,000,000 5 Hệ thống châm hóa chất: - Bồn hóa chất: V = 1000l -Composit - ViệtNam- Motor khuấy N=0.75Kw, 1 HP , 3pha x 380V, 50vòng /phút - Đài loan - Bơm định lượng, Q = 500 - 1000l/hr, H = 30m - Đầu bơm bằng nhựa PP - Màng bơm loai PTFE - Nhà sản xuất: OBL - Italia - Nguồn điện 3 phase/380V/50Hz hệ 4 30,000,000 120,000,000 6 Bơm đẩy Lọc ly tâm trục ngang khối nối rờiĐầu bơm hiệu :EBARA - Nhật bản Nước sản xuất: Inđonesia Model: Động cơ Mitsubishi Nhật (Thái lan SX)phase/380V/50Hz/1450vp cái 2 95,000,000 190,000,000 7 Bơm Rửa Lọc ly tâm trục ngang khối nối rờiĐầu bơm hiệu :EBARA - Nhật Động cơ Mitsubishi Nhật (Thái lan SX)phase/380V/50Hz/1450vp cái 1 115,000,000 115,000,000 8 Bơm chìm tuần hoàn nướcNhà sản xuất: Đức, mới 100% - Hiệu ABS, hệ 1 25,000,000 25,000,000 9 Bơm bùn trục vítNhà sản xuất: Italia, mới 100%, 3 phase/380V/50Hz hệ 4 15,000,000 60,000,000 10 Đồng hồ đo lưu lượng D300 Italia đầu ra cái 1 30,000,000 30,000,000 11 Tủ điện điều khiển + hệ cáp điện Cadivi toàn bộ hệ thống hệ 1 330,000,000 330,000,000 13 Hệ thống ống công nghệ hệ 1 300,000,000 300,000,000 14 Bồn lọc áp lực C/s: 3000m3/ngày (thép không rỉ )- Vật liệu: Inox SuS304 dày 3mm bộ 4 100,000,000 400,000,000 15 Van bướm tay gạt điều khiển hệ lọc áp lực (Singgapo) bộ 20 500,000 10,000,000 16 Vật liệu lọc Cát thạch anh (Việt Nam) m3 7 3,000,000 21,000,000 17 Than atraxit (Việt Nam) m3 7 10,000,000 70,000,000 C CHI PHÍ KHÁC 210,000,000 1 Thiết bị phòng thí nghiệm bộ 1 200,000,000 200,000,000 2 Chi phí hóa chất vận hành chạy thử 10,000,000 Tổng cộng trước thuế (A+ B + C) 5,8,31,000,000 Bằng chữ: năm tỉ tám trăm ba mươi mốt triệu đồng. DỰ TOÁN CHI PHÍ VẠN HÀNH KHI NHÀ MÁY ĐI VÀO HOẠT ĐỘNG Khấu hao hàng năm Niên hạn thiết kế của hệ thống xử lý là 20 năm. Vậy mức khấu hao đơn giản hàng năm là: 5,831,000,000/20 = 291,550,000đ/năm Chi phí hóa chất Bảng 5.2 Chi phí hóa chất STT Hố chất Đơn giá Số lượng Thành tiền 1 Phèn nhơm 10,000đ/kg 50mg/l 150.000kg/ngày 1,500,000 đ 2 xút 6,000đ/kg 38mg/l 114/ ngày 684,000đ 3 Clo 25,000 đ/kg 8.6mg/l 26kg/ ngày 515,000 đ 4 Polymer 90,000 đ/kg 1.25mg/l 3.7 kg/ngày 330,000 đ Chi phí hóa chất cho 1 ngày: 3,029,000 Chi phí năng lượng Bảng 5.3 Chi phí điện Hạng mục thiết bị Số lượng Công suất(KW) Số giờ hoạt động/ngày Điện năng tiêu thụ(KW) Đơn giá/KW Thành tiền Bơm đẩy lọc 2 15 24 360 1000 đ 360,000 đ Bơm rửa ngược 1 30 0.4 12 1000 đ 12,000 đ Cánh khuấy 5 0.75 16 60 1000 đ 60,000 đ Bơm tuần hoàn 1 2.2 0.5 1.1 1000 đ 1,100 đ Bơm bùn 4 0.75 0.25 1 1000 đ 1000 đ Bơm định lượng 5 0.75 16 60 1000 đ 60,000 đ Máy ép bùn 1 1.5 1 1.5 1000 đ 1,500 đ Tổng cộng 495,600 đ Chi phí nhân công Cán bộ kỹ sư: 2 người, lương trung bình 120,000 đ/ngày.người Công nhân: 6 người, lương trung bình 70,000 đ/ngày.người Tổng cộng = 2 x 120,000 + 5 x 70,000 = 590,000 đ/ngày Chi phí cho 1m3 nước sạch Vậy tổng chi phí sử dụng trong 1 ngày: đ. Vậy chi phí để sản xuất 1m3 nước: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ KẾT LUẬN Bài báo cáo còn một số thiếu sót, chỉ trong phạm vi KCN Phú An Thạnh nên lợi ích mang đến chưa được xác đĩnh, chưa được đưa vào vận hành nên tính thuyết phục không cao. Việc xây dựng nhà mày xử lý nước ngầm cho KCN Phú An Thạnh là hết sức cần thiết. Khi nhà máy đi vào hoạt động sẽ đảm bảo cung cấp một lượng nước sạch phục vụ cho nhu cầu của các nhà máy trong KCN. Vì vậy nó sẽ là một phần quan trọng không thể thiếu đối với sự phát triển của KCN nói riêng và sự phát triển chung của Tỉnh Long An. Khi xây dựng Nhà máy cần chú ý đến tác động đối với môi trường xung quanh như tiếng ồn, bụi, rác thải… Việc khảo sát để xây dựng Nhà máy là một vấn đề quan trọng đòi hỏi phải thực hiện để tìm ra vị trí thuận lợi nhất để xử lý cũng như để phân phối. Phân tích lựa chọn kỹ nguồn nước để tránh lãng phí tài nguyên và tiền bạc. Tính toán nhu cầu dùng nước của của cả KCN và các nhu cầu khác để đảm bảo cung cấp đầy đủ, tránh tình trạng thiếu nước sạch để sử dụng. KIẾN NGHỊ Nước là một nhu cầu tất yếu của cả KCN. Để đảm bảo KCN luôn hoạt động ổn định cùng với sự phát triển tốt thì việc cung cấp nước sạch là một trong những vấn đề cần quan tâm hàng đầu vì vậy cần vận hành tốt nhà máy xử lý cũng như phải thật đảm bảo tính ổn định của nhà máy. Thường xuyên kiểm tra chất lượng nước để đảm bảo chất lượng trước khi cung cấp ra mạng lưới, tránh trường hợp gây ảnh hưởng xấu đến các nhà máy thành viên, gây tổn thất cho doanh nghiệp. TÀI LIỆU THAM KHẢO Nguyễn Ngọc Dung, Xử lý nước cấp, NXB Xây Dựng, 2005. Trịnh Xuân Lai, Tính toán các công trình xử lý và phân phối nước cấp, NXB Xây dựng Hà Nội, 2008. Trần Hiếu Nhuệ – Cấp thoát nước – NXB Khoa học và kỹ thuật 2007 Lâm Vĩnh Sơn, Bài giảng kỹ thuật xử lý nước thải, 2008. TCXD 33:2006, Cấp nước - Mạng lưới đường ống và công trình – Tiêu chuẩn thiết kế, Bộ Xây dựng. PHỤ LỤC BẢN VẼ