Đồ án Thiết kế hệ thống cấp nước thị xã Lạng Sơn

nước sông Kỳ Cùng biến đổi từ 4,84 m3/s vào mùa khô và 73,96 m3/s vào mùa mưa, đảm bảo yêu cầu lượng nước thu không quá 15% lưu lượng nhỏ nhất của sông ( lưu lượng tiêu thụ giai đoạn I là 916,67 m3/h 0,255 m3/s ) không ảnh hưởng đến chế độ thuỷ văn của sông ngay cả ở giai đoạn II lưu lượng tiêu thụ là 1733,33 m3/h 0,482 m3/s. Mực nước cao nhất bình quân 255,1 m, mực nước thấp nhất bình quân 247,84 m, dao động mực nước 7,26 m. Cao trình mặt đất xây dựng tại bờ sông 257 m. Kết luận: Theo phân tích ở trên ta thấy bờ sông có nền đất cứng có đá gốc, bờ ổn định không có khả năng sụt lún, dạng bờ dốc, chất lượng nước sông tương đối tốt, đủ trữ lượng cho nhu cầu dùng nước hai giai đoạn, gần bờ có đủ độ sâu để lấy nước. Vậy ta chọn công trình thu nước ven bờ kiểu kết hợp. Máy bơm đặt cao hơn công trình thu. b)Sơ đồ cấu tạo: Chú thích: Cửa thu nước. Tại đây có đặt song chắn rác để giữ lại rác có kích thước lớn. Cửa thông nước giữa ngăn thu và ngăn hút. Tại đây có đặt lưới chắn rác để giữ lại rác có kích thước nhỏ. Ngăn thu nước. Ngăn hút. Gian máy- Trạm bơm cấp I. Nhà quản lý. Tại đây có thiết bị nâng thả song chắn rác và thiết bị hốt rác. 3-Tính toán. a)Song chắn rác. *Cấu tạo: Song chắn rác gồm các thanh thép có tiết diện tròn đường kính 8 mm đặt song song nhau, cách nhau một khoảng a = 50 mm. Song chắn rác được nâng lên hạ xuống nhờ ròng rọc máy. Hai bên song có thanh trượt. Diện tích công tác của sông chắn rác được tính như sau: w = . k1 . k2 . k3 (m2) Trong đó: +Q: là lưu lượng tính toán. Để giảm khối lượng công tác xây dựng và thuận tiện cho việc nâng công suất giai đoạn II ta tính toán công trình thu luôn cho giai đoạn hai Q = 44000 (m3/ngđ) = 0,51(m3/s) . +v: là vận tốc nước qua song chắn rác Theo TCN 33-85 lấy v = 0,4 (m/s). + k1 : là hệ số co hẹp do các thanh thép k1= khoảng cách giữa các thanh thép, a = 50 mm. đường kính thanh thép, d = 8 mm. k1 = = 1,16. + k2 : là hệ số co hẹp do rác bám vào song, k2 = 1,25. + k3 : là hệ số kể ảnh hưởng của hình dạng thanh thép,thanh tiết diện tròn k3 = 1,1. w = . 1,16 .1,25 . 1,1 = 1,63 (m2) Chọn 2 ngăn thu diện tích song chắn rác ws = 0,82 (m2) Tra bảng kích thước song chắn rác là: H1 = 1000 mm, H2 = 1100 mm, H3 =1250 mm. L = 800 mm, L1 = 930 mm. Chọn kích thước cửa đặt song chắn rác H . L = 1000 . 800 mm. b)Lưới chắn rác. Chọn lưới chắn rác kiểu lưới chắn phẳng đặt giữa ngăn thu và ngăn hút. *Cấu tạo: Lưới được đan bằng thép không rỉ có đường kính d = 1,0 (mm), kích thước mắt lưới là a . a = 4 . 4 (mm). Mặt ngoài của lưới đặt thêm một tấm lưới nữa có kích thước mắt lưới 25 . 25 mm và đường kính dây thép đan D = 3 mm để tăng khả năng chịu lực cho lưới, Diện tích công tác của lưới chắn rác được xác định theo công thức: w = . k1 . k2 . k3 (m2) Với + Q: là lưu lượng tính toán, Q = 0,51(m3/s) . + v: là vận tốc nước qua lưới, v = 0,2 (m/s). + k1 :là hệ số co hẹp do các thanh thép xác định theo công thức: k1= ( 1 + p ) a: kích thước mắt lưới, a = 4 mm. d : đường kính dây đan lưới, d = 1,0 mm. p: tỉ lệ giữa phần diện tích bị khung và các kết cấu khác chiếm so với diện tích công tác của lưới, lấy p = 0,05. k1= ( 1 + 0,05 ) = 1,64 + k2: là hệ số co hẹp do rác bám vào lưới, k2= 1,25. + k3:là hệ số kể đến ảnh hưởng của hình dạng, k3= 1,15. w = .1,64 . 1,25 . 1,15 = 4,00 (m2) Chọn 2 ngăn hút diện tích 1 lưới chắn rác wl = w / 2 = 2 (m2) Chọn kích thước lưới chắn rác là: H .L = 1500 . 1250(mm) kích thước cửa Hc . Lc = 1630 . 1380 (mm). c) Ngăn thu. -Chiều rộng ngăn thu tính theo công thức Bt = Bs + 2. e Bs:chiều rộng song chắn rác, Bs = 930 mm = 0,93 m. e:khoảng cách từ mép song đến mép ngăn thu, lấy e = 0,5 m. ị Bt = 0,93 + 2 . 0.5 = 1,93 m Chọn chiều dài ngăn thu At = 2,5 m, trong ngăn thu bố trí song chắn rác, thang lên xuống, thiết bị tẩy rửa. d) Ngăn hút Chiều rộng ngăn hút tính theo công thức : Bh 3 Dp Dp:đường kính phễu thu , Dp= (1,3 - 1,5) Dh ,lấy Dp = 1,4 Dh Dh :đường kính ống hút. Do có 2 ngăn hút, mỗi ngăn chỉ bố trí 1 ống hút lưu lượng qua 1 ống hút: Qh = Q / 2 = 0,51 / 2 = 0.255 (m3/s) = 255 l/s. Chọn Dh = 500 mm, dùng ống thép Dp = 1,4 Dh = 1,4 . 0,5 = 0,7 m. Bh 3 . 0,7 = 2,1 m . Chọn Bh = 3 m ( để phù hợp với việc bố trí trong công trình) -Do Bh ,Bt tính toán chênh nhau không nhiều để dễ thi công ta lấy Bh = Bt =3 m. -Chiều dài ngăn hút Ah = At =2,5 m. -Khoảng cách từ mép dưới cửa thu nước đến đáy sông lấy h1 = 0,7m -Khoảng cách từ mép dưới đặt lưới đến đáy công trình thu lấy h2 = 0,5 m. -Khoảng cách từ mực nước thấp nhất đến mép trên cửa thu h3 = 0,5 m. -Khoảng cách từ mực nước thấp nhất đến miệng vào phễu hút h6 1,5 . Dp = 1,5 .0,7 = 1,05 m. hoặc h6 0,5 m. Chọn h6 1,05 m . -Khoảng cách từ đáy ngăn hút đến miệng vào phễu hút h5 0,5 m hoặc h5 0,8 . Dp = 0,8 . 0,7 = 0,56 m. Chọn h5 = 0,6 m . -Khoảng cách từ mực nước cao nhất đến sàn công tác h4 = 0,5 m. -Đáy công trình thu có độ dốc 3% về phía hố thu cặn. Hố thu cặn kích thước 300 . 300 mm, sâu 250 mm. -Chiều cao gian quản lý H = 3,5 m. e-Tính toán cao trình mặt nước trong ngăn thu và ngăn hút. Cao trình mặt nước của sông: + MNCNS là 255,1 (m). + MNTNS là 247,84 (m). Sơ bộ lấy tổn thất qua song chắn rác là hs = 0,1 m, qua lưới chắn rác là hl = 0,15 m. Cao trình mặt nước trong ngăn thu: + MNCNNT = MNCNS - hs = 255,1 -0,1 = 255 m. + MNTNNT = MNTNS - hs = 247,84 - 0,1 = 247,74 m. Cao trình mặt nước trong ngăn hút: + MNCNNH = MNCNNT - hl = 255 -0,15 = 254,84 m. + MNTNNH = MNTNNH - hl = 247,74 - 0,15 = 247,59 m. Khoảng cách từ đến miệng vào phễu thu h6 = MNTNNH - ẹđáy sông- h2 - 0,25 = 247,59 - 244,54 - 0,5 - 0,25 = 2,3 m. II / Trạm bơm cấp I. -Chế độ làm việc của trạm bơm cấp I là chế độ điều hoà trong ngày đêm, QI = 4,167 % Qngđ. 1-Giai đoạn I. Lưu lượng: Lưu lượng tính toán đến năm 2010 là: Qngđ = 22000 m3 / ngđ. =254,63 l/s. Với lưu lượng trên ta chỉ cần chọn hai bơm, một bơm làm việc một bơm dự trữ. Vậy lưu lượng bơm là: Q = 254,63 l/s. -Sơ đồ tính toán : Chú thích: -Công trình thu. -ống hút. -Máy bơm. -ống đẩy. -Điểm tính toán ( trạm xử lý). b) Cột áp của bơm. Bơm cấp I bơm nước lên trạm xử lý, chiều dài đường ống từ trạm bơm cấp I đến trạm xử lý L = 100 m. Cột áp bơm cấp I xác định theo công thức Hb = Hđh + ồhh +ồhđ + Htd Trong đó: - Hđh :là chiều cao bơm địa hình, chính là hiệu cao trình từ mực nước trên trạm xử lý và mực nước thấp nhất trong ngăn hút. Hđh = 264,8 - 247,59 = 17,21 (m). - ồhh : là tổng tổn thất trong ống hút tính từ miệng vào phễu hút đến máy bơm, ồhh = i . lh + ồx . (m) + lh :là chiều dài ống hút, l = 8 m. +Với lưu lượng qua ống hút Q = 254,63 l/s tra bảng với đường kính ống hút Dh = 500 mm 1000i = 3,76, vh = 1,22 m /s. + ồx là tổng hệ số tổn thất qua các thiết bị. 1 côn thu x = 0,1 1 khoá x = 1 1 phễu thu x = 0,5 1 tê x = 1,5 1 cút 90o x = 0,5 ồhh = + ( 0,5 + 1+ 0,5+ 1,5 + 0,1). = 0,27 (m) -ồhđ :là tổng tổn thất trong ống đẩy tính từ máy bơm đến trạm xử lý. ồhđ = i . lđ + ồx . (m) Trong đó: + lđ: là chiều dài ống đẩy từ trạm bơm I đến trạm xử lý, lđ= 100 m. +Với lưu lượng qua ống đẩy Q = 254,63 l/s, chọn đường kính ống đẩy D450 vđ= 1,5 m/s, 1000 i = 6,45. + ồx là tổng hệ số tổn thất cục bộ. 1 côn mở x = 0,25 2 khoá x = 2 .1 = 2 1 van một chiều x = 1,7 2 cút 90o x = 2 .0,5 = 1. ồhđ = + (1 + 2 + 0,25 + 1,7). = 1,33 (m) -Htd : áp lực tự do, lấy Htd = 0,5 m. Vậy Hb = Hđh + ồhh +ồhđ + Htd = 17,21 + 0,27 + 1,33 + 0,5 = 19,31 m. *Chọn bơm: ta chọn bơm có Qb = 254,63 l/s. Hb = 19,31 m. Theo sổ tay chọn bơm ta chọn bơm trục ngang Omega 300-300A có các thông số: -Qb = 255 l/s. -Hb = 22 m. -Đường kính bánh xe công tác là 309 (mm). -Hiệu suất: h = 83% -Độ dự trữ chống xâm thực NPSH = 4,5 (m). -Công suất trên trục P = 65 (kw) -Số vòng quay n = 1450 (vòng/phút). Kích thước bơm như sau: Loại Kích thước Kích thước Trọng bơm đầu nối ống máy bơm lượng 300-300A DN1 DN2 S1 S2 a1 a2 f h5 l2 Z (kg) 350 300 36 33,4 550 500 655 1430 464 720 630 Chọn loại động cơ điện 250 M ị kích thước trọng lượng động cơ điện như sau: Loại b2 h4 h6 h7 l3 l4;l5 t i q Trọng lượng,kg động cơ đ-cơ khung 250M 700 510 810 1240 1620 710 320 150 930 345 210 c)Xây dựng đường đặc tính tổng hợp của máy bơm và đường ống. Xác định điểm làm việc của hệ thống -Phương trình xác định đặc tính ống: Hô = Hđh + S . Qô2 Hđh:là chiều cao bơm nước địa hình, Hđh = 17,21 m. S:là sức kháng toàn phần của ống đẩy. Qô:lưu lượng nước chảy trong ống đẩy, Qô = 255 l/s. S = = = 7,37 . 10-5 Khi ống tải một lưu lượng Qôx thì : Hôx = Hđh + S . Qôx2 ta có bảng: Qôx 0 50 100 150 200 250 300 Hôx 17,21 17,39 17,95 18,87 20,16 21,81 23,84 -Từ các giá trị trên ta dựng được đường đặc tính của ống. -Giao đIểm A của đặc tính bơm và đặc tính ống là điểm làm việc của hệ thống d)Tính toán cốt trục máy bơm: Cốt trục máy bơm được tính theo công thức. Zmb = Hhđh + ZNHMNTH (m). Trong đó: -Hhđh là chiều cao hút hình học của máy bơm. Hhđh Ê - ồhh - NPSHA Với: - pa: là áp suất khí quyển ở điều kiện làm việc, pa = 1(bar) = 104 (kg/m2). - pbh : là áp suất bốc hơi bão hoà của nước ở nhiệt độ làm việc, ở nhiệt độ 23oC tra bảng ta có: pbh = 0,02808 (bar) = 0,02808 . 104 (kg/m2). -g:là tỉ trọng riêng của nước ở điều kiện làm việc, g = 0,9976 (kg/dm3) ằ 103 (kg/m3). -ồhh:là tổn thất thuỷ lực trên ống hút, ồhh = 0,27 (m). -NPSHA là độ dự trữ chống xâm thực cho phép (m). NPSHA ³ NPSH + s (m) Trong đó: + NPSH là độ dự trữ chống xâm thực yêu cầu, NPSH= 4,5 (m). + s: là độ dự trữ an toàn, s= 0,5 (m). ị NPSHA ³ 4,5 + 0,5 = 5,0 (m) ị Hhhh Ê - 0,27 - 5,0 = 4,45 (m) ị Zmb Ê 247,59 + 4,45 = 252,04 (m) Lấy Zmb = 252,0 m. e)Bơm chữa cháy ở trạm bơm cấp I. Bơm chữa cháy ở trạm bơm cấp I có nhiệm vụ khôi phục lại lượng nước chữa cháy dự chứa trong bể chứa nước sạch. Do hệ thống chữa cháy được bố trí kết hợp nên lượng nước chữa cháy này cũng phải được xử lý giống như nước cấp cho sinh hoạt và sản xuất. Do ở điều kiện bình thường ta chọn bơm làm việc chưa hết công suất vì vậy khi có cháy xảy ra bơm làm việc tăng cường để khôi phục lại lượng nước trên. Khi đó lưu lượng tăng cường của bơm được xác định theo công thức: QTC = Q + - QTC:Lưu lượng của trạm bơm khi làm việc tăng cường. - Q:Lưu lượng của trạm bơm khi làm việc bình thường, Q= 916,67 m3/ h. - QCC:tổng lưu lượng chữa cháy trong 1h QCC = 70 . 3,6 = 252 m3/ h. -QMAX: tổng lượng nước lớn nhất dùng trong 3h liền nhau. QMAX = ( 6,35 + 6,27 + 6,18)% Qngđ =18,8% = 3941,06 m3/ h. -TK: thời gian khôi phục lại lượng nước dự trữ chữa cháy, TK = 36h QTC = 916,67 + = 970,75 m3/ h. = 269,65 l/s. Với lưu lượng trên tra đặc tính bơm ta có HB= 21 m, vẫn nằm trong đặc tính của bơm. Vì vậy không cần đặt thêm bơm chữa cháy. 2/ Giai đoạn II. a) Lưu lượng: ở giai đoạn II lưu lượng mà trạm bơm cấp I phải cung cấp là: QII = 4,167% QIIngđ. = 4,167 . 44000 / 100 = 1833,48 m3/ h = 509,3 l/s. Ta tận dụng bơm cũ của giai đoạn I, với 2 bơm làm việc song song thì lưu lượng 1 bơm cần cung cấp là: Q1B = 509,3 / 2 . 09 = 282,94 l/s. b)Cột áp yêu cầu của bơm: Khi 2 bơm làm việc song song sẽ làm việc trên 2 ống đẩy và 2 ống hút. Hb = Hđh + ồhh +ồhđ + Htd ồhh ,ồhđ tăng lên gấp đôi Hb = 17,21 + 2. 0,27 + 2 . 1,33 + 0,5 = 20,91 m. Với lưu lượng và cột áp trên tra đặc tính bơm Omega 300-300A vẫn đáp ứng được (với lưu lượng Q = 282,94 l/s tra bơm có cột áp H= 21m) Vậy ở giai đoạn II trạm bơm cấp I có 3 bơm Omega 300-300A, 2 bơm làm việc và 1 bơm dự trữ. c)Xây dựng đường đặc tính tổng hợp của máy bơm và đường ống. Xác định điểm làm việc của hệ thống -Phương trình xác định đặc tính ống: Hô = Hđh + S . Qô2 Hđh:là chiều cao bơm nước địa hình, Hđh = 17,21 m. S:là sức kháng toàn phần của ống đẩy. Qô:lưu lượng nước chảy trong ống đẩy, khi 2 bơm làm việc trên 2 ống đẩy lưu lượng 1 ống phải tải: Qô= 509,3 / 2 = 254,65 l/s. S = = = 5,84 . 10-5 Khi ống tải một lưu lượng Qôx thì : Hôx = Hđh + S . Qôx2 ta có bảng: Qôx 0 50 100 150 200 250 300 Hôx 17,21 17,36 17,79 18,53 19,54 20,86 22,47 -Từ các giá trị trên ta dựng được đường đặc tính của ống. -Giao điểm B của đặc tính 2 bơm và đặc tính 2 ống là điểm làm việc của hệ thống khi 2 bơm làm việc song song trên 2 ống đẩy. d)Tính toán cốt trục máy bơm: Tương tự giai đoạn I ta vẫn giữ cốt trục máy bơm là 252,0 m. Trong nhà trạm bố trí bơm mồi, bơm nước rò rỉ, thiết bị làm vệ sinh. III / đàI nước và bể chứa. 1 / Đài nước. Theo tính toán ở phần trước, giai đoạn I đài nước cần có thể tích là 610,73 m3, với chiều cao xây dựng 13,02 m. Giai đoạn II cần xây dựng đài với thể tích 1084,18 m3, với chiều cao xây dựng không đổi. Ta xây dựng đài cho cả hai giai đoạn. Kích thước xây dựng đài là : a . b . h = 13,5 . 13,5 . 6,3 (m). Trong đó chiều cao bảo vệ là 0,3 m. II / Bể chứa. Theo tính toán ở phần trước giai đoạn I cần xây dựng bể chứa có dung tích VI = 7442,59 m3. Ta xây 2 bể với kích thước mỗi bể: a . b . h = 27,3 . 27,3 . 5,3 (m) Trong đó chiều cao bảo vệ của bể là 0,3 m. Giai đoạn II cần xây dựng bể chứa có dung tích VII = 13723,1 m3. Ta xây thêm 2 bể với kích thước mỗi bể: a . b . h = 25,1 . 25,1 . 5,3 (m) Trong đó chiều cao bảo vệ của bể là 0,3 m. IV/ Trạm bơm cấp II. A/ Giai đoạn I . -Công suất trạm: Qtr = 22000 (m3/ngđ). -Công suất phát vào mạng lưới: Qm = 20963,07 (m3/ngđ). 1) Bơm sinh hoạt: a) Lưu lượng: Trạm bơm cấp II hoạt động với 3 bậc bơm: -Bậc 1: 1 bơm làm việc, Q1 = 1,838% Qm = 385,3 m3/ h = 107,03 l/s. -Bậc 2: 2 bơm làm việc song song, Q2 = 3,308% Qm = 693,46 m3/ h = 192,63 l/s. -Bậc 3: 4 bơm làm việc song song, Q4 = 5,883% Qm = 1233,26 m3/ h = 342,57 l/s. Với lưu lượng trên ta chọn số bơm trong trạm là 6 bơm: 4 bơm làm việc và 2 bơm dự trữ. b)Xác định cột áp của máy bơm sinh hoạt. Cột áp bơm được xác định theo công thức: Hb = Zđ - Zb +ồh + Hđ + H0 / 2 Trong đó: + Zđ:là cốt mặt đất tại điểm xây dựng đài, Zđ = 285 (m). + Zb:là cốt mặt đất tại điểm xây dựng trạm bơm cấp II, Zb = 258 (m). +ồh :là tổng tổn thất áp lực từ trạm bơm đến đài. Theo bảng tính toán thuỷ lực (chương trình LOOP) ta có ồh = 4,2 (m) +Hđ :là chiều cao xây dựng đài, Hđ = 13,02 m. +H0:là chiều cao cột nước trên đài. Do ta xây dựng đài cho cả hai giai đoạn nên ở giai đoạn I chiều cao lớp nước trong đài là: H0 = = 3,35 (m). Hb = 285 - 258 + 4,2 + 13,02 + 3,35 / 2 (m) = 45,895 (m) -Chiều cao bơm nước toàn phần: Htp = Hb + Hh + Ht Trong đó: + Hh :là độ chênh hình học, Hh = Zb - ZBCMNTN. = 258 - 255,7 = 2,3 m. + Ht là tổn thất trong nội bộ trạm bơm , lấy Ht = 2,5 m. ị Htp = 45,895 + 2,3 + 2,5 (m). = 50,695 (m). Lấy Htp = 50,7 m. -Chọn bơm sinh hoạt thoả mãn: Qb =107,03 l/s. Hb = 50,7 m. *Với các thông số trên tra sổ tay chọn bơm ta chọn bơm trục ngang Omega 150-460B. Bơm có các thông số như sau: +Qb =107,03 l/s. +Hb = 51 m. + Đường kính bánh xe công tác là 416 (mm). + Hiệu suất: h = 80,2% + Độ dự trữ chống xâm thực NPSH = 3 (m). + Công suất trên trục, P = 67 (kw) + Số vòng quay, n = 1450 (vòng/phút). Các kích thước của bơm được thể hiện trong bảng sau: Loại Kích thước Kích thước Trọng bơm đầu nối ống máy bơm lượng Omega DN1 DN2 S1 S2 a1 a2 f h5 l2 Z (kg) 150-460B 200 150 41,3 36,5 450 450 590 1050 399 610 436 Chọn loại động cơ điện 4 cực IEC-IP55 280 M ị kích thước trọng lượng động cơ điện như sau: Loại b2 h4 h6 h7 l3 l4;l5 t i q Trọng lượng,kg động cơ động cơ khung 280M 560 320 520 975 1650 725 250 150 1005 660 210 c) ống hút: Với 4 bơm làm việc và 2 bơm dự trữ ta chọn hai ống hút chung chiều dài mỗi ống là 50 (m). Lưu lượng mỗi ống phải tải là: Q1ô = 342,57 / 2 =171,285 (l/s) Chọn ống thép D450 tra bảng ta có: + Vận tốc Vh = 1,0 (m/s) + 1000 i = 2,98 ống đẩy: Chọn 2 ống đẩy chung. Lưu lượng mỗi ống phải tải là: Q1ô = 342,57 / 2 =171,285 (l/s) Chọn ống thép D400 (mm), tra bảng ta có: + Vận tốc Vđ = 1,27 (m/s) + 1000 i = 5,43 e) ống vào từng bơm. Chiều dài ống vào từng bơm sơ bộ lấy L = 2 m Lưu lượng vào: Qv = 107,03 l/s. Chọn ống thép D 350 (mm), tra bảng ta có: + Vận tốc Vv = 1,03 (m/s) + 1000 i = 4,37 g)Xây dựng đường đặc tính của đường ống. Xác định điểm làm việc của hệ thống. -Phương trình xác định đặc tính ống: Hô = Hđh + S . Qô2 Hđh:là chiều cao bơm nước địa hình. Hđh = ZĐ - ZBCMNTN + Hđ + Ho/ 2 . Trong đó: + ZĐ:cốt mặt đất tại điểm xây dựng đài, ZĐ= 285 m. + ZBCMNTN:cao độ mực nước thấp nhất trong bể chữa nước sạch, ZBCMNTN = 255,7 m. +Hđ:chiều cao xây dựng đài, Hđ= 13,02 m. + Ho:chiều cao lớp nước trong đài, Ho = 3,35 Hđh = 285 - 255,7 + 13,02 + 3,35 / 2 (m) = 44 m. S:là sức kháng toàn phần của ống đẩy. Qô:lưu lượng nước chảy trong ống đẩy, Qô = 342,57 / 2 = 171,285 l/s. S = = = 2,39 . 10-4 Khi ống tải một lưu lượng Qôx thì : Hôx = Hđh + S . Qôx2 ta có bảng: Qôx 0 50 100 150 200 250 300 Hôx 44 44,6 46,39 49,37 53,54 58,91 65,47 -Từ các giá trị trên ta dựng được đường đặc tính của ống. *Đường đặc tính khi 2 ống làm việc song song xây dựng bằng cách giữ nguyên tung độ và nhân đôi hoành độ của đường đặc tính 1 ống. *Đặc tính bơm cũng được xây dựng tương tự như trên cho trường hợp 2 bơm và 4 bơm làm việc song song. -Đường đặc tính 2 ống cắt đường đặc tính 1 bơm, 2 bơm, 4 bơm cho ta điểm làm việc của hệ thống trong từng cấp bơm. *Điểm A: điểm làm việc của 1 bơm trên 2 đường ống. *Điểm B: điểm làm việc của 2 bơm trên 2 đường ống. *Điểm A: điểm làm việc của 4 bơm trên 2 đường ống. h)Tính toán cốt trục máy bơm: Cốt trục máy bơm được tính theo công thức. Zmb = Hhđh + ZNHMNTH (m). Trong đó: -Hhđh là chiều cao hút hình học của máy bơm. Hhđh Ê - ồhh - NPSHA Với: - pa: là áp suất khí quyển ở điều kiện làm việc, pa = 1(bar) = 104 (kg/m2). - pbh : là áp suất bốc hơi bão hoà của nước ở nhiệt độ làm việc, ở nhiệt độ 23oC tra bảng ta có: pbh = 0,02808 (bar) = 0,02808 . 104 (kg/m2). -g:là tỉ trọng riêng của nước ở điều kiện làm việc, g = 0,9976 (kg/dm3) ằ 103 (kg/m3). -ồhh:là tổn thất thuỷ lực trên ống hút, ồhh = hhc + hhr hhc:là tổn thất trên đường ống hút chung. hhc = i . lhc + ồx . (m) + lhc :là chiều dài ống hút, lhc = 50 m, Theo tính toán ở trên ta có Vh = 1,0 (m/s), 1000 i = 2,98 + ồx là tổng hệ số tổn thất qua các thiết bị trên mỗi ống hút. 1 khoá x = 1. 1 phễu thu x = 0,5. 2 tê x = 2.1 = 2. 1 cút 90o x = 0,5. hhc = 2[ + ( 1+0,5 +2 +0,5).] = 0,71 (m) hhr:là tổn thất trên đường ống vào từng bơm. hhr =4.(i . lh + ồx . )(m) + lhr :là chiều dài ống vào từng bơm, lhr = 2 m, Theo tính toán ở trên ta có Vv = 1,03 (m/s), 1000 i = 4,37 + ồx là tổng hệ số tổn thất qua các thiết bị trên 1 bơm. 1 khoá x = 1. 1 côn thu x =0,1. hhr = 4.[ + ( 1+0,1).] = 0,27 (m) ồhh = hhc + hhr = 0,71 + 0,27 = 0,98 m. -NPSHA là độ dự trữ chống xâm thực cho phép (m). NPSHA ³ NPSH + s (m) Trong đó: + NPSH là độ dự trữ chống xâm thực yêu cầu, NPSH= 3 (m). + s: là độ dự trữ an toàn, s= 0,5 (m). ị NPSHA ³ 3 + 0,5 = 3,5 (m) ị Hhhh Ê - 0,98 - 3,5 = 5,24 (m) ị Zmb Ê 255,7 + 5,24 = 260,94 (m) Để tăng khả năng hút của bơm ta lấy Zmb = 258,1 m. 2/ Bơm chữa cháy. *Cột áp bơm chữa cháy tính theo công thức: Hccb = Zc- Zb + Hccct +ồhcc Trong đó: - Zc:cốt mặt đất tại điểm có cháy bất lợi nhất. Theo tính toán điểm bất lợi nhất là điểm 26 có Z26 = 268,5 m. -Zb:cốt trục bơm chữa cháy, lấy bằng cốt trục bơm sinh hoạt, Zb = 258,1 m. - Hccct:áp lực chữa cháy cần thiết. Với hệ thống chữa cháy áp lực thấp Hccct = 10 m. -ồhcc:tổng tổn thất từ trạm bơm đến điểm có cháy ( lấy trung bình theo các hướng). Theo bảng tính toán thuỷ lực ồhcc = 9,5 m. ị Hccb = 268,5 - 258,1 + 10 + 9,5 = 29,9 m. áp lực toàn phần của bơm chữa cháy: Hbtp = hhcc + ho - hhcc:chênh hình học hút hhcc = Zb - ZBCMNTN = 258,1 - 255,7 = 2,4 m. - ho:tổn thất trong trạm khi có cháy xảy ra, lấy ho = 5 m. ị Hbtp = 29,9 + 2,4 + 5 = 37,3 m. Khi có cháy xảy ra trạm bơm cấp II cấp toàn bộ nước ho sinh hoạt và chữa cháy. Q = QSH + QCC = 369,86 + 70 = 439,86 l/s. Với lưu lượng này ta vẫn sử dụng được bơm Omega 150-460B. Với 4 bơm hoạt động đồng thời thì lưu lượng 1 bơm cần cấp Q1B = Q / 4 = 439,86 / 4 = 137,5 l/s. Với = 137,5 l/s tra biểu đồ đặc tính bơm ta có cột áp bơm khi đó HB = 44 m, thoả mãn yêu cầu chữa cháy. Vậy trong trạm bơm bố trí 6 bơm Omega 150-460B, 4 bơm hoạt động đồng thời 2 bơm dự trữ. Ngoài ra trong trạm bơm cần bố trí bơm rủa lọc, bơm mồi, bơm gió. *Xây dựng đường đặc tính của đường ống. Xác định điểm làm việc của hệ thống. -Phương trình xác định đặc tính ống: Hô = Hđh + S . Qô2 +Hđh:là chiều cao bơm nước địa hình. Hđh = Zc - ZBCMNTN + HC . Trong đó: - Zc:cốt mặt đất tại điểm có cháy bất lợi nhất. Theo tính toán điểm bất lợi nhất là điểm 26 có Z26 = 268,5 m. - ZBCMNTN:cao độ mực nước thấp nhất trong bể chữa nước sạch, ZBCMNTN = 255,7 m. -HC: áp lực tại điểm có cháy. Khi sử dụng bơm Omega 150-460B để chữa cháy, áp lực dư so với yêu cầu chữa cháy là: DH = Hccct - Hbtp = 44 - 37,3 = 6,7 m. áp lực ở điểm có cháy khi đó HC = Hccct + DH = 10 + 6,7 = 16,7 m. Hđh = 268,5 - 255,7 + 16,7 (m) = 29,5 m. +S:là sức kháng toàn phần của ống đẩy. +Qô:lưu lượng nước chảy trong ống đẩy, Qô = 439,86 / 2 = 219,93 l/s. S = = = 3 . 10-4 Khi ống tải một lưu lượng Qôx thì : Hôx = Hđh + S . Qôx2 ta có bảng: Qôx 0 50 100 150 200 250 Hôx 22,8 23,55 25,8 29,54 34,79 41,54 -Từ các giá trị trên ta dựng được đường đặc tính của ống. *Đường đặc tính khi 2 ống làm việc song song xây dựng bằng cách giữ nguyên tung độ và nhân đôi hoành độ của đường đặc tính 1 ống. *Đặc tính bơm cũng được xây dựng tương tự như trên cho trường hợp 2 bơm và 4 bơm làm việc song song. -Đường đặc tính 2 ống cắt đường đặc tính 1 bơm, 2 bơm, 4 bơm cho ta điểm làm việc của hệ thống trong từng cấp bơm. 3)Bơm rửa lọc. Theo tính toán ở phần bể lọc ta có các thông số để chọn bơm rửa lọc: QB = 140 l/s. HB = 9,8 m. Chọn bơm rửa lọc loại 10 -19 có các thông số QB = 140 l/s. HB = 10 m. Số vòng quay 1450 vòng / phút. B/ Giai đoạn II . -Công suất trạm: Qtr = 44000 (m3/ngđ). -Công suất phát vào mạng lưới: Qm = 41600 (m3/ngđ). 1) Bơm sinh hoạt: a) Lưu lượng: Trạm bơm cấp II hoạt động với 3 bậc bơm: -Bậc 1: 1 bơm làm việc, Q1 = 1,818% Qm = 756,29 m3/ h = 210,08 l/s. -Bậc 2: 2 bơm làm việc song song, Q2 = 3,27% Qm = 1360,32 m3/ h = 377,87 l/s. -Bậc 3: 4 bơm làm việc song song, Q4 = 5,819% Qm = 2420,7 m3/ h = 672,42 l/s. Với lưu lượng trên ta chọn số bơm trong trạm là 6 bơm: 4 bơm làm việc và 2 bơm dự trữ. b)Xác định cột áp của máy bơm sinh hoạt. Cột áp bơm được xác định theo công thức: Hb = Zđ - Zb +ồh + Hđ + H0 / 2 Trong đó: + Zđ:là cốt mặt đất tại điểm xây dựng đài, Zđ = 285 (m). + Zb:là cốt mặt đất tại điểm xây dựng trạm bơm cấp II, Zb = 258 (m). +ồh :là tổng tổn thất áp lực từ trạm bơm đến đài. Theo bảng tính toán thuỷ lực (chương trình LOOP) ta có ồh = 11,23 (m) +Hđ :là chiều cao xây dựng đài, Hđ = 13,02 m. +H0:là chiều cao cột nước trên đài. ở giai đoạn II chiều cao cột nước trong đài H0 =6 m. Hb = 285 - 258 + 11,23 + 13,02 + 6,0 / 2 (m) = 54,25 (m) -Chiều cao bơm nước toàn phần: Htp = Hb + Hh + Ht Trong đó: + Hh :là độ chênh hình học, Hh = Zb - ZBCMNTN. = 258 - 255,7 = 2,3 m. + Ht :là tổn thất trong nội bộ trạm bơm , lấy Ht = 2,5 m. ị Htp = 54,25 + 2,3 + 2,5 (m). = 59,05 (m). -Chọn bơm sinh hoạt thoả mãn: Qb =210,08 l/s. Hb = 59,05 m. *Với các thông số trên tra sổ tay chọn bơm ta chọn bơm trục ngang Omega 200-520A. Bơm có các thông số như sau: +Qb =210,08 l/s. +Hb = 60 m. + Đường kính bánh xe công tác là 442 (mm). + Hiệu suất: h = 80% + Độ dự trữ chống xâm thực NPSH = 3 (m). + Công suất trên trục, P = 160 (kw) + Số vòng quay, n = 1450 (vòng/phút). Các kích thước của bơm được thể hiện trong bảng sau: Loại Kích thước Kích thước Trọng bơm đầu nối ống máy bơm lượng Omega DN1 DN2 S1 S2 a1 a2 f h5 l2 Z (kg) 200-520A 250 200 47,6 41,3 600 655 655 1240 464 740 840 Chọn loại động cơ điện 4 cực IEC-IP55 315 M ị kích thước trọng lượng động cơ điện như sau: Loại b2 h4 h6 h7 l3 l4;l5 t I q Trọng lượng,kg động cơ động cơ khung 315M 700 440 740 1255 1820 810 320 150 1140 1140 910 c) ống hút: Với 4 bơm làm việc và 2 bơm dự trữ ta chọn hai ống hút chung chiều dài mỗi ống là 50 (m). Lưu lượng mỗi ống phải tải là: Q1ô = 672,42 / 2 = 336,21 (l/s) Chọn ống thép D600 tra bảng ta có: + Vận tốc Vh = 1,13 (m/s) + 1000 i = 2,58 d)ống đẩy: Chọn 2 ống đẩy. Lưu lượng mỗi ống phải tải là: Q1ô = 672,42 / 2 = 336,21 (l/s) Chọn ống thép D500 (mm), tra bảng ta có: + Vận tốc Vđ = 1,48 (m/s) + 1000 i = 5,56 e) ống vào từng bơm. Chiều dài ống vào từng bơm L = 2 m Lưu lượng vào: Qv = 210,08 l/s. Chọn ống thép D 450 (mm), tra bảng ta có: + Vận tốc Vv = 1,23 (m/s) + 1000 i = 4,38 g)Xây dựng đường đặc tính của đường ống. Xác định điểm làm việc của hệ thống. -Phương trình xác định đặc tính ống: Hô = Hđh + S . Qô2 Hđh:là chiều cao bơm nước địa hình. Hđh = ZĐ - ZBCMNTN + Hđ + Ho/ 2 . Trong đó: + ZĐ:cốt mặt đất tại điểm xây dựng đài, ZĐ= 285 m. + ZBCMNTN:cao độ mực nước thấp nhất trong bể chữa nước sạch, ZBCMNTN = 255,7 m. +Hđ:chiều cao xây dựng đài, Hđ= 13,02 m. + Ho:Chiều cao lớp nước trong đài, Ho = 6 m. Hđh = 285 - 255,7 + 13,02 +6 / 2 (m) = 45,32 m. S:là sức kháng toàn phần của ống đẩy. Qô:lưu lượng nước chảy trong ống đẩy, Qô = 336,21 l/s. S = = = 1,3 . 10-4 Khi ống tải một lưu lượng Qôx thì : Hôx = Hđh + S . Qôx2 ta có bảng: Qôx 0 50 100 150 200 250 300 350 Hôx 45,32 45,64 46,62 48,24 50,51 53,41 57,01 61,23 -Từ các giá trị trên ta dựng được đường đặc tính của ống. *Đường đặc tính khi 2 ống làm việc song song xây dựng bằng cách giữ nguyên tung độ và nhân đôi hoành độ của đường đặc tính 1 ống. *Đặc tính bơm cũng được xây dựng tương tự như trên cho trường hợp 2 bơm và 4 bơm làm việc song song. -Đường đặc tính 2 ống cắt đường đặc tính 1 bơm, 2 bơm, 4 bơm cho ta điểm làm việc của hệ thống trong từng cấp bơm. *Điểm A: điểm làm việc của 1 bơm trên 2 đường ống. *Điểm B: điểm làm việc của 2 bơm trên 2 đường ống. *Điểm A: điểm làm việc của 4 bơm trên 2 đường ống. h)Tính toán cốt trục máy bơm: Cốt trục máy bơm được tính theo công thức. Zmb = Hhđh + ZNHMNTH (m). Trong đó: -Hhđh là chiều cao hút hình học của máy bơm. Hhđh Ê - ồhh - NPSHA Với: - pa: là áp suất khí quyển ở điều kiện làm việc, pa = 1(bar) = 104 (kg/m2). - pbh : là áp suất bốc hơi bão hoà của nước ở nhiệt độ làm việc, ở nhiệt độ 23oC tra bảng ta có: pbh = 0,02808 (bar) = 0,02808 . 104 (kg/m2). -g:là tỉ trọng riêng của nước ở điều kiện làm việc, g = 0,9976 (kg/dm3) ằ 103 (kg/m3). -ồhh:là tổn thất thuỷ lực trên ống hút, ồhh = hhc + hhr hhc:là tổn thất trên đường ống hút chung. hhc = i . lhc + ồx . (m) + lhc :là chiều dài ống hút, lhc = 50 m, Theo tính toán ở trên ta có Vh = 1,13 (m/s), 1000 i = 2,58 + ồx là tổng hệ số tổn thất qua các thiết bị trên mỗi ống hút. 1 khoá x = 1. 1 phễu thu x = 0,5. 2 tê x = 2.1 = 2. 1 cút 90o x = 0,5. hhc = 2[ + ( 1+0,5 +2 +0,5).] = 1,03 (m) hhr:là tổn thất trên đường ống vào từng bơm. hhr =4.(i . lh + ồx . )(m) + lhr :là chiều dài ống vào từng bơm, lhr = 2 m, Theo tính toán ở trên ta có Vv = 1,23 (m/s), 1000 i = 4,38 + ồx là tổng hệ số tổn thất qua các thiết bị trên 1 bơm. 1 khoá x = 1. 1 côn thu x =0,1. hhr = 4.[ + ( 1+0,1).] = 0,37 (m) ồhh = hhc + hhr = 1,03 + 0,37 =1,4 .m. -NPSHA là độ dự trữ chống xâm thực cho phép (m). NPSHA ³ NPSH + s (m) Trong đó: + NPSH là độ dự trữ chống xâm thực yêu cầu, NPSH= 3 (m). + s: là độ dự trữ an toàn, s= 0,5 (m). ị NPSHA ³ 3 + 0,5 = 3,5 (m) ị Hhhh Ê - 1,4 - 3,5 = 4,82 (m) ị Zmb Ê 255,7 + 4,82 = 260,52 (m) Vậy ta vẫn giữ nguyên cốt trục bơm ở giai đoạn I, Zmb = 258,1 m. 2/ Bơm chữa cháy. *Cột áp bơm chữa chaý tính theo công thức: Hccb = Zc- Zb + Hccct +ồhcc Trong đó: - Zc:cốt mặt đất tại điểm có cháy bất lợi nhất. Theo tính toán điểm bất lợi nhất là điểm 35 có Z35 = 269,8 m. -Zb:cốt trục bơm chữa cháy, Zb = 258,1 m. - Hccct:áp lực chữa cháy cần thiết. Với hệ thống chữa cháy áp lực thấp Hccct = 10 m. -ồhcc:tổng tổn thất từ trạm bơm đến điểm có cháy ( lấy trung bình theo các hướng). Theo bảng tính toán thuỷ lực ồhcc = 22,1 m. ị Hccb = 269,8 - 258,1 + 10 + 22,1 = 43,8 m. áp lực toàn phần của bơm chữa cháy: Hbtp = hhcc + ho - hhcc:chênh hình học hút hhcc = Zb - ZBCMNTN = 258,1 - 255,7 = 2,4 m. - ho:tổn thất trong trạm khi có cháy xảy ra, lấy ho = 5 m. ị Hbtp = 43,8 + 2,4 + 5 = 51,2 m. Khi có cháy xảy ra trạm bơm cấp II cấp toàn bộ nước cho sinh hoạt và chữa cháy. Q = QSH + QCC = 672,42 + 55,58 + 100 = 828 l/s. Với lưu lượng này ta vẫn sử dụng được bơm Omega 200-520A. Với 4 bơm hoạt động đồng thời thì lưu lượng 1 bơm cần cấp Q1B = Q / 4 = 828 / 4 = 258,75 l/s. Với Q1B = 137,5 l/s tra biểu đồ đặc tính bơm ta có cột áp bơm khi đó HB = 51,5 m, thoả mãn yêu cầu chữa cháy. Vậy trong trạm bơm bố trí 6 bơm Omega 200-520A, 4 bơm hoạt động đồng thời 2 bơm dự trữ. Ngoài ra trong trạm bơm cần bố trí bơm rửa lọc, bơm mồi, bơm gió. *Xây dựng đường đặc tính của đường ống. Xác định điểm làm việc của hệ thống. -Phương trình xác định đặc tính ống: Hô = Hđh + S . Qô2 +Hđh:là chiều cao bơm nước địa hình. Hđh = Zc - ZBCMNTN + HC . Trong đó: - Zc:cốt mặt đất tại điểm có cháy bất lợi nhất. Theo tính toán điểm bất lợi nhất là điểm 35 có Z35 = 269,8 m. - ZBCMNTN:cao độ mực nước thấp nhất trong bể chữa nước sạch, ZBCMNTN = 255,7 m. -HC: áp lực tại điểm có cháy. Khi sử dụng bơm Omega 150-460B để chữa cháy, áp lực dư so với yêu cầu chữa cháy là: DH = Hccct - Hbtp = 51,5 - 51,2 = 0,3 m. áp lực ở điểm có cháy khi đó HC = Hccct + DH = 10 + 0,3 = 10,3 m. Hđh = 269,8 - 255,7 + 10,3 (m) = 24,4 m. +S:là sức kháng toàn phần của ống đẩy. +Qô:lưu lượng nước chảy trong ống đẩy, Qô = 828 / 2 = 414 l/s. S = = = 1,58 . 10-4 Khi ống tải một lưu lượng Qôx thì : Hôx = Hđh + S . Qôx2 ta có bảng: Qôx 0 100 200 250 300 350 400 450 Hôx 24,4 25,98 30,72 34,28 38,63 43,77 49,7 56,42 -Từ các giá trị trên ta dựng được đường đặc tính của ống. *Đường đặc tính khi 2 ống làm việc song song xây dựng bằng cách giữ nguyên tung độ và nhân đôi hoành độ của đường đặc tính 1 ống. *Đặc tính bơm cũng được xây dựng tương tự như trên cho trường hợp 2 bơm và 4 bơm làm việc song song. -Đường đặc tính 2 ống cắt đường đặc tính 1 bơm, 2 bơm, 4 bơm cho ta điểm làm việc của hệ thống trong từng cấp bơm. chương V. thiết kế kỹ thuật các công trình. I / bể trộn đứng kết hợp tách khí. 1)Kích thước bể. Chọn số bể trong trạm là 2 bể. Thiết kế bể hình vuông trên mặt bằng, hai bể xây dựng cạnh nhau, có 1 tường chung, bề dày tường 200 mm, tường bằng bêtông cốt thép. Chiều cao xây dựng bể: 6,54 m. Trong đó: -Chiều caophần hình chóp: 2,7 m. -Chiều cao phần hình hộp : 3,44 m. -Chiều cao bảo vệ: 0,4 m. Kích thước đáy nhỏ phần hình chóp: 0,36 . 0,36 m. Kích thước đáy lớn phần hình hộp: 2,3 . 2,3 m. 2)Hệ thống phân phối. ống dẫn nước vào dùng ống D400 ống dẫn hoá chất vào dùng ống D25 3)Hệ thống mương máng. Mỗi bể thiết kế 2 máng thu nước, máng thu kiểu máng thu có lỗ ngập, kích thước máng b .h = 0,2 . 0,6 m. Kích thước lỗ ngập 120 . 120 mm, trên mỗi máng có 4 lỗ ngập, khoảng cách giữa tâm 2 lỗ ngập là 0,58 m, khoảng cách giữa tâm lỗ ngập với thành bể là 0,28 m. Mương tập trung nước thiết kế dọc theo chiều dài bể, chiều rộng mương 0,6m, chiều cao mương tính từ mép trên của bể :1,7 m. II/ bể lắng trong có tầng cặn lơ lửng. Thiết kế bể lắng trong kiểu bể lắng trong có tầng cặn lơ lửng theo công nghệ của hãng Biwater - Anh. 1)Kích thước bể. Chọn số bể trong trạm là 4 bể, bố trí làm 2 dãy đối xứng. Khoảng cách giữa 2 dãy bể là 3 m. Bể xây bằng bêtông cốt thép có bề dày tường 300 mm, có kích thước 14,5 . 5,5 m. Chiều cao xây dựng bể 5,4 m. Trong đó: -Chiều cao phần côn đáy bể : 1m. -Chiều cao lớp cặn tính toán: 2,2 m. -Chiều cao lớp nước 1,8 m. -Chiều cao bảo vệ 0,4 m. 2)Côn thu cặn. Côn thu cặn làm bằng vật liệu Composit, dạng hình côn. Đường kính côn 2,5 m ,chiều cao côn 1,9 m. Côn được treo bằng dây xích, hệ thống nâng bằng palăng loại 1 tấn. Xả cặn bằng ống mềm D100. 3)Hệ thống mương máng. Mỗi bể thiết kế 1 máng thu nước riêng, 2 bể cạnh nhau có 1 máng thu nước chung. Tiết diện máng : 200 . 300 mm. Máng thiết kế vào phía trong thành bể bằng bêtông cốt thép, Mỗi dãy bể thiết kế 1 mương thu nước chung, chiều rộng mương 0,6 m. 4)Hệ thống phân phối. Dùng ống đục lỗ f20, các lỗ hướng xuống dưới 40o, ống phân phối được thu nhỏ dần từ đường kính 400 - 300 - 200 mm theo chiều dài bể. Khoảng cách giữa 2 tâm lỗ : 390 mm. III/Khối bể lọc nhanh. 1)Kích thước bể. Số bể trong trạm 6 bể bố trí làm 2 dãy đối xứng, mỗi dãy có 3 bể. Khoảng cách giữa 2 dãy bể là 3 m. Bể xây bằng bêtong cốt thép, bề dày tường 200 mm. Bể có dạng hình vuông với kích thước 4,5 . 4,5 m. Chiều cao xây dựng bể 5 m. Trong đó: -Chiều cao khoảng không từ đáy bể đến sàn gắn chụp lọc 1 m. -Bề dày sàn chụp lọc 0,1m. -Chiều dày lớp vật liệu đỡ 0,3 m. -Chiều dày lớp vật liệu lọc 1,3 m. -Chiều dày lớp nước trên mặt vật liệu lọc 2 m. -Chiều cao bảo vệ 0,4 m. Vật liệu lọc là cát thạch anh có các thông số -dmin = 0,7 mm. -dmax = 1,5 mm. -dtd = 0,8 - 1 mm. Tốc độ lọc bình thường :Vbt = 8 m/ h. Tốc độ lọc tăng cường :Vtc = 10 m/ h. 2)Hệ thống mương máng. Mỗi bể thiết kế 2 máng phân phối và thu nước rửa lọc. Máng có mặt cắt là hình ngũ giác với đáy là hình tam giác. Khoảng cách giữa 2 tim máng 2250mm, khoảng cách giữa tim máng và mép bể 1225 mm. -Chiều rộng máng :0,37 m. -Chiều cao phần hình tam giác :0,19 m. -Bề dày thành máng : 60 mm. -Bề dày đáy máng :100mm. Mương tập trung thiết kế ở đầu bể, chiều rộng mương :0,6 m. Khoảng cách từ đáy máng phân phối và thu nước rửa lọc đến đáy mương tập trung: 0,55 m. 3)Hệ thống phân phối. Hệ thống phân phối nước và khí rửa lọc dùng chụp lọc đuôi dài. Số chụp lọc trên 1 m2 sàn đỡ: 54 chụp. ỗng dẫn nước rửa dùng ống D350. ống dẫn gió rửa dùng ống D150. IV/Công trình thu - trạm bơm cấp I. 1)Công trình thu. a/Kiểu công trình. Theo tính toán thiết kế trước công trình thu kiểu công trình vên bờ loại kết hợp Trạm bơm cấp I được đặt cao hơn công trình thu. b/Các bộ phận chính *Song chắn rác. Kích thước song chắn H1 = 1000 mm. H2 = 1100 mm. H3 = 1250 mm. L = 800 mm. L1 = 930 mm. Song chắn bằng các thanh thép tiết diện tròn có đường kính f8, đặt cách nhau 1 khoảng a = 50 mm. *Lưới chắn rác. Lưới nhắn rác được đan bằng thép không gỉ có đường kính f1, kích thước mắt lưới 4 . 4 mm. Kích thước cửa lưới chắn : 1380 . 1630 mm. Kích thước lưới : 1250 . 1500 mm. Mặt ngoài có lưới chắn phụ với kích thước mắt lưới : 25 . 25 mm, đường kính dây thép đan f3 mm. *Ngăn thu- ngăn hút. Số ngăn thu bằng số ngăn hút bằng 2 ngăn. Kích thước ngăn thu AT . BT = 2,5 . 2,5 m. Kích thước ngăn hút AH . BH = 2,5 . 2,5 m. Trong các ngăn bố trí thang lên xuống, thiết bị tẩy rửa. 2)Trạm bơm cấp I. Với trạm bơm cấp I ta thiết kế phần nhà trạm luôn cho giai đoạn II, đến giai đoạn II chỉ cần đặt thêm 1 bơm Omega 300- 300A. Số bơm trong trạm giai đoạn I là 2 bơm: 1 bơm hoạt động và 1 bơm dự trữ. Thiết kế trạm có kích thước trên mặt bằng là: 7,4 . 12,8 m. Trong trạm thiết kế 3 bệ bơm: 2 bệ cho giai đoạn I và 1 bệ cho giai đoạn II. Kích thước bệ bơm đối với bơm Omega 300-300A là:1000 . 1620. Khoảng cách giữa các bệ bơm là :1,5 m. Thiết kế trạm có 2 sàn công tác : 1 sàn đặt bơm và 1 sàn quản lý. V/trạm bơm cấp II. 1)Giai đoạn I. Phần nhà trạm của trạm bơm cấpII ta thiết kế luôn cho giai đoạn II. Cụ thể: Kích thước nhà trạm 27 . 9 m. Phần mương đặt ống thiết kế với số liệu tính toán ống hút và ống đẩy của giai đoạn II. Mương đặt ống hút có kích thước bh . hh = 1,2 . 1 m. Mương đặt ống hút có kích thước bđ . hđ = 1,1 . 0,9 m. Phần bệ bơm ta cũng thiết kế với bệ bơm cho giai đoạn II. Kích thước bệ bơm : 1820 . 1000 mm. Khoảng cách giữa 2 bệ bơm :1,2 m. Khoảng cách giữa bệ bơm ngoài cùng và tường nhà trạm là: 1, 2 m. Cửa ra vào và cửa sổ có kích thước là:b .h =3 . 2,5m và 1,6 . 1,2 m. Tường nhà trạm xây bằng gạch dày 220 mm. Mái đổ bằng dày 100 mm, tạo độ dốc về phía ống thoát nước mưa. Số bơm cấp nước trong trạm : 6 bơm.Trong đó: 4 bơm hoạt động và 2 bơm dự phòng. Mác bơm: Omega 150-460B. Số bơm rửa lọc : 2 bơm. Số bơm mồi: 2 bơm. 2 bơm gió cấp khí rửa lọc. 2)Giai đoạn II. Giai đoạn II phần nhà trạm được giữ nguyên. Thay bơm Omega 150-460B bằng bơm 200-520A. chương VI. tính toán các chỉ tiêu kinh tế. A/ Giai đoạn I. I/Chi phí xây dựng công trình ban đầu. Chi phí đầu tư xây dựng công trình ban đầu bao gồm: -Chi phí xây dựng mạng lưới đường ống. -Chi phí xây dựng đài nước. -Chi phí xây dựng công trình thu và trạm bơm cấp I. -Chi phí xây dựng trạm xử lý( bao bồm cả bể chứa và trạm bơm cấp II ). 1)Chi phí xây dựng mạng lưới đường ống. Trong chi phí này bao gồm cả chi phí xây dựng đường ống dẫn nước thô từ trạm bơm cấp I về trạm xử lý, chiều dài đường ống dẫn 100 m, đường kính ống dẫn D450. Theo kết quả tính toán thuỷ lực mạng lưới ta có chiều dài và đường kính các đoạn ống tính toán. Từ đó ta có bảng tính toán kinh tế mạng lưới đường ống. Bảng tính toán giá thành xây dựng mạng lưới Giai đoạn I. STT loạI ống đường kính chiều dàI đơn giá thành tiền (mm) (km) (1000đ/ km) (tỷ đồng) 1 Gang 100 1,45 70000 0,1015 2 Gang 150 2,7 82000 0,2214 3 Gang 200 5,81 150000 0,8715 4 Gang 250 1,67 210000 0,3507 5 Gang 300 4,62 270000 1,2474 6 Gang 350 2,35 370000 0,8695 7 Gang 400 2,9 480000 1,392 8 Gang 450 2,69 580000 1,5602 9 Thép 450 0,1 650000 0,065 6,6792 2)Chi phí xây dựng đài nước. Giá thành xây dựng đài nước tính theo công thức: GĐ = VĐ . gĐ -VĐ:là thể tích xây dựng đài. Kích thước xây dựng đài: a . b . h = 13,5 . 13,5 . 6,3 (m) VĐ = 13,5 . 13,5 . 6,3 = 1148,175 m3. -gĐ:đơn giá xây dựng đài. Với công trình xây dựng trên cao, gĐ= 2000000 (đồng). GĐ = 1148,175 . 2000000 = 2296350000 (đồng). =2,29635 (tỷ đồng). 3)Chi phí xây dựng trạm xử lý. a)Chi phí xây dựng khối bể trộn. Với bể trộn chi phí xây dựng chiếm 40%, chi phí thiết bị chiếm 60%. *Chi phí xây dựng bể trộn tính theo công thức: GXDBT = VBT . gBT - VBT:tổng dung tích bể trộn, VBT = 45,833 m3. - gBT:đơn giá xây dựng bể trộn, gBT= 1000000 (đồng). GXDBT = 45,833 . 1000000 = 45,833 (triệu đồng). *Chi phí thiết bị cho bể trộn. GTBBT = GXDBT . 60% / 40% = 45,833 . 6 / 4 = 68,7495 (triệu đồng). Tổng giá thành xây dựng bể trộn. GBT = GXDBT + GTBBT = 45,833 + 68,7595 = 114,5825 (triệu đồng) = 0,114583 (tỷ đồng). b)Chi phí xây dựng khối bể lắng trong có tầng cặn lơ lửng. Với bể lắng trong có tầng cặn lơ lửng chi phí xây dựng chiếm 40%, chi phí thiết bị chiếm 60%. *Chi phí xây dựng bể lắng trong có tầng cặn lơ lửng tính theo công thức: GXDBLắng = VBlắng . gBlắng - VBlắng:tổng dung tích bể lắng, VBlắng = 1289,088 m3. - gBlắng:đơn giá xây dựng bể lắng, gBlắng= 1000000 (đồng). GXDBlắng = 1289,088 . 1000000 = 1289088000 ( đồng). = 1,289088 (tỷ đồng) *Chi phí thiết bị cho bể lắng. GTBBlắng = GXDBlắng . 60% / 40% = 1,289088. 6 / 4 = 1,933632 (tỷ đồng). Tổng giá thành xây dựng bể lắng. GBlắng = GXDBlắng + GTBBlắng = 1,289088 + 1,933632 = 3,22272 (tỷ đồng) c)Chi phí xây dựng khối bể lọc nhanh. Với bể lọc nhanh chi phí xây dựng chiếm 30%, chi phí thiết bị chiếm 70%. *Chi phí xây dựng bể lọc nhanh tính theo công thức: GXDBLọc = VBlọc . gBlọc - VBlọc:tổng dung tích bể lọc, VBlọc = 600 m3. - gBlọc:đơn giá xây dựng bể lọc nhanh, gBlọc= 1000000 (đồng). GXDBlọc = 600 . 1000000 = 600000000 (đồng). = 0,6 (tỷ đồng) *Chi phí thiết bị cho bể lọc. GTBBlọc = GXDBlọc . 70% / 30% = 0,6 . 7 / 3 = 1,4 (tỷ đồng). Tổng giá thành xây dựng bể lọc nhanh. GBlọc = GXDBlọc + GTBBlọc = 0,6 + 1,4 = 2,0 (tỷ đồng) c)Chi phí xây dựng khối bể chứa nước sạch. Giá thành xây dựng bể chứa tính theo công thức: GBC = VBC . gBC -VBC:tổng dung tích bể chứa, Kích thước xây dựng bể chứa a . b . h = 27,3 . 27,3 . 5,3 VBC = 3950,037 m3. - gBC:đơn giá xây dựng bể chứa, gBC= 1000000 (đồng). GBC = 3950,037 . 1000000 = 3,950037 (tỷ đồng). d)Chi phí xây dựng các công trình khác lấy bằng 20% tổng giá thành xây dựng các công trình chính. GK = 20%( GBT + GBlắng + GBlọc + GBC) = 20% ( 0,114583 + 3,22272 + 2,0 + 3,950037) = 1,857475 (tỷ đồng). Tổng giá thành xây dựng trạm xử lý: GTR = GBT + GBlắng + GBlọc + GBC + GK) = 0,114583 + 3,22272 + 2,0 + 3,950037 + 1,857475 = 11,144851 (tỷ đồng). 4)Chi phí xây dựng công trình thu - trạm bơm cấp I. Đối với công trình thu - trạm bơm cấp I chi phí xây dựng chiếm 20%, chi phí thiết bị chiếm 80%. *Giá thành xây dựng công trình thu - trạm bơm cấp I tính theo công thức: GXDCTT-TBI = Q . g -Q: công suất trạm, do ta tính toán xây dựng cho giai đoạn II nên Q = 44000 m3. -g:đơn giá xây dựng cho 1 m3công suất, g = 70000 (đồng / m3). GXDCTT-TBI = 44000 . 70000 = 3080000000 (đồng). = 3,08 (tỷ đồng). *Chi phí thiết bị: GTBCTT-TBI = GXDCTT-TBI . 8/ 2 = 3,08 . 4 = 12,32 (tỷ đồng). Tổng giá thành xây dựng công trình thu trạm bơm cấpI: GCTT-TBI = GXDCTT-TBI + GTBCTT-TBI = 3,08 + 12,32 = 15,4 (tỷ đồng). 5)Chi phí xây dựng trạm bơm cấp II. Đối với trạm bơm cấp II chi phí xây dựng chiếm 20%, chi phí thiết bị chiếm 80%. *Giá thành xây dựng trạm bơm cấp II tính theo công thức: GXDTBII = Q . g -Q: công suất trạm, Q = 20963,07 m3. -g:đơn giá xây dựng cho 1 m3công suất, g = 70000 (đồng / m3). GXDTBII = 20963,07 . 70000 = 1,467 415 ( tỷđồng). *Chi phí thiết bị: GTBTBII = GXDTBII . 8/ 2 =1,467415 . 4 = 5,86966 (tỷ đồng). Tổng giá thành xây dựng trạm bơm cấpII: GTBII = GXDTBII + GTBTBII = 1,467415 + 5,86966 =7,337075 (tỷ đồng). Vậy tổng giá thành xây dựng ban đầu: GXDI = GML + GĐ+ GTXL+ GCTT-TBI + GTBII = 6,6792 + 2,29635 + 11,144851 + 15,4 + 7,337075 = 42,857476 (tỷ đồng). II/Tổng giá thành quản lý hệ thống cấp nước. 1)Chi phí điện năng. Chi phí đIện năng trong 1 năm tính theo công thức: GĐ = Trong đó: -Qb:lưu lượng bơm. -Hb:cột áp bơm. -gd:đơn giá 1kw điện, gd = 1000 đồng. -dc:hiệu suất động cơ điện. -b:hiệu suất bơm. a)Chi phí điện sản xuất cho trạm bơm cấp I trong 1 năm là: GĐTBI= = = 805053912,1 (đồng) = 0,805054 (tỷ đồng). b)Chi phí điện sản xuất cho trạm bơm cấp II trong 1 năm là: GĐTBII= = = 1901113764 (đồng) = 1,901114 (tỷ đồng). Chi phí điện cho sản xuất: GSX = GĐTBI + GĐTBII =0,805054 + 1,901114 = 2,706167 (tỷ đồng). -Chi phí điện năng thắp sáng và mục đích khác: GK =1% GSX =0,01 . 2,706167 = 0,027617 (tỷ đồng). tổng chi phí điện năng: GĐ = GSX + GK =2,706167 + 0,027062 = 2,733229 (tỷ đồng). 2)Chi phí hoá chất. a)Chi phí Clo: -Lượng Clo dùng trong 1 ngày theo tính toán trước là 134,4 kg/ ngày. -Đơn giá Clo: 40000 đồng / kg. Chi phí Clo trong 1 năm: GCL = 40000 . 134,4 . 365 = 1,962240 (tỷ đồng). b)Chi phí phèn: -Lượng phèn dùng trong 1 ngày P = 45 . 22000 / 1000 = 990 kg/ngày. -Đơn giá phèn nhôm: 3000 (đồng/ kg). Chi phí phèn trong 1 năm: GP = 3000 . 990 . 365 = 1,08405 (tỷ đồng). c)Chi phí vôi. -Lượng vôi dùng trong 1 ngày V = 4,49 . 22000 / 1000 = 98,78 kg/ngày. -Đơn giá vôi: 600 (đồng/ kg). Chi phí vôi trong 1 năm: GV = 600 . 98,78 . 365 = 0,002163 (tỷ đồng). Tổng chi phí hoá chất: GHC = GCL + GP + GV = 1,962240 + 1,08405 + 0,002163 = 3,048453 (tỷ đồng). 3)Chi phí lương và bảo hiểm xã hội cho công nhân. Với công suất trạm Q = 22000 m3 / ngày = 0,255 / s, số công nhân và cán bộ cần thiết cho trạm là 20 người. -Lương trung bình : 520000 (đồng / người . tháng). Chi phí trả lương trong 1 năm: GL = 20 . 520000 . 12 = 0,1248 (tỷ đồng). -Chi phí bảo hiểm xã hội bằng 20% lương. GBH = 20%. GL = 0,2 . 0,1248 = 0,02496 (tỷ đồng). Tổng chi phí lương và bảo hiểm: G L-BH = GBH + GL =0,1248 + 0,02496 = 0,14976 (tỷ đồng). 4)Chi phí khấu hao tài sản cố định. -Tổng vốn đầu tư ban đầu : GXDI = 42,857476 (tỷ đồng). -Thời gian khấu hao là 20 năm. Sau 20 năm vốn đầu tư tính cả lãi suất ngân hàng là: G20 = GXDI ( 1+r )n r:lãi suất ngân hàng hàng năm, r = 2%. n:Số năm tính toán. G20 = 42,857476 ( 1+0,02 )20 = 63,683954 (tỷ đồng). Khấu hao hàng năm: k = = = 0,061 Chi phí khấu hao hàng năm: GKH = k . G20 = 0,061 . 63,683954 = 3,884721 (tỷ đồng). 5)Chi phí khác: Các phí khác chiếm 0,2% tổng vốn đầu tư . GCPK = 0,2% . 42,857476 = 0,085715 (tỷ đồng). 6)Tổng chi phí quản lý. GQL = GĐ + GHC + GL-BH+ GKH + GCPK = 2,733229 + 3,048453 + 0,14976 + 3,884721 +0,085715 = 9,901878 (tỷ đồng). II/ Tính giá thành 1m3 nước. *Giá thành xây dựng 1m3 nước. gXD = GXD / Q = 42,857476 / 22000 = 1948067,091 ( đồng/ m3). -Sau 20 năm công trình sẽ được hoàn vốn giá thành xây dựng 1m3 nước là: gXD1 = gXD / 365.20 = 1948067,091 / 365 .20 = 266,9 (đồng/ m3). *Giá thành quản lý 1m3 nước. gQL = GQL / Q = 9,901878 / 22000.365 = 1233,1 (đồng/ m3). Giá thành 1m3 nước: g = gXD1 + gQL = 266,9 + 1233,1 = 1500 (đồng/ m3). Giá bán 1m3 nước có tính thuế: gb = g ( 1 + L + T ) L: lãi định mức của nhà máy, L= 5%. T: thuế VAT đối với kinh doanh nước sạch, T = 5%. gb = 1500 ( 1 + 0,05 + 0,05) = 1650 (đồng/ m3). B/ Giai đoạn Ii. I/Chi phí xây dựng công trình ban đầu. Do ở giai đoạn II ta vẫn sử dụng mạng lưới đường ống của giai đoạn I, chỉ phát triển thêm 1 số tuyến ống mới. Đài nước đã xây dựng ở giai đoạn I, công trình thu trạm bơm cấp I và trạm bơm cấp II do đã xây dựng nhà trạm từ giai đoạn I nên chỉ có chi phí thiết bị tăng lên gấp đôi. Chi phí xây dựng trạm xử lý tăng thêm bằng giai đoạn I do tăng thêm đơn nguyên mới. Chi phí quản lý cũng tăng. Chi tiết tính toán trình bày ở phần sau. 1)Chi phí xây dựng mạng lưới đường ống. Theo kết quả tính toán thuỷ lực mạng lưới ta có chiều dài và đường kính các đoạn ống tính toán tăng thêm so với giai đoạn I. Từ đó ta có bảng tính toán kinh tế mạng lưới đường ống. Bảng tính toán giá thành xây dựng mạng lưới Giai đoạn Ii. STT loạI ống đường kính chiều dàI đơn giá thành tiền (mm) (km) (1000đ/ km) (tỷ đồng) 1 Gang 100 1,48 70000 0,1036 2 Gang 150 1,61 82000 0,132 3 Gang 200 2,1 150000 0,315 4 Gang 250 2,56 210000 0,5376 5 Thép 500 0,6 720000 0,432 1,5202 2)Chi phí xây dựng trạm xử lý. Do ở giai đoạn II ta chỉ tăng thêm đơn nguyên nên giá thành đầu tư xây dựng ở giai đoạn này là: GXDTXL-II = GXDTXL-I = 11,144851 (tỷ đồng) 3)Chi phí xây dựng công trình thu - trạm bơm cấp I. Do tăng thêm công suất, ở giai đoạn I phần nhà trạm đã xây dựng cho cả giai đoạn II nên chỉ đầu tư thêm phần thiết bị. GTBCTT-TBI = 12,32 (tỷ đồng). 4)Chi phí xây dựng trạm bơm cấp II. Phần nhà trạm trạm bơm cấp II cũng đã được xây dựng ở giai đoạn I nên giai đoạn II ta chỉ thay thiết bị. Chi phí thay thiết bị là: GTBTBII = 5,86966 (tỷ đồng ) Vậy tổng giá thành xây dựng ban đầu: GXDII = GML + GTXL+ GCTT-TBI + GTBII = 1,5202 + 11,144851 + 12,32 + 586966 = 30,854711 (tỷ đồng). II/Tổng giá thành quản lý hệ thống cấp nước. 1)Chi phí điện năng. a)Chi phí điện sản xuất cho trạm bơm cấp I trong 1 năm là: Do chỉ tăng thêm đơn nguyên, cao độ các công trình không thay đổi nên điện năng cho trạm bơm cấp I tăng lên gấp đôi: GĐTBI.II=2 . GĐTBI =2 . 0,825054 = 1,610108 (tỷ đồng). b)Chi phí điện sản xuất cho trạm bơm cấp II trong 1 năm là: GĐTBII.II= = = 4,712972 (tỷ đồng). Chi phí điện cho sản xuất: GSX = GĐTBI + GĐTBII =1,610108 + 4,712972 = 6,32308 (tỷ đồng). -Chi phí điện năng thắp sáng và mục đích khác: GK =1% GSX =0,01 . 6,32308 = 0,0632308 (tỷ đồng). tổng chi phí điện năng: GĐ = GSX + GK =6,32308 + 0,0632308 = 6,386311 (tỷ đồng). 2)Chi phí hoá chất. Do công suất tăng lên gấp đôi nên chi phí hoá chất tăng lên gấp đôi: GHC = 2 . GHCI = 2 . 3,048453 = 6,096906 (tỷ đồng). 3)Chi phí lương và bảo hiểm xã hội cho công nhân. Với công suất trạm Q = 44000 m3 / ngày = 0,51 l/ s, số công nhân và cán bộ cần thiết cho trạm là 30 người. -Lương trung bình : 600000 (đồng / người . tháng). Chi phí trả lương trong 1 năm: GL = 30 . 600000 . 12 = 0,216 (tỷ đồng). -Chi phí bảo hiểm xã hội bằng 20% lương. GBH = 20%. GL = 0,2 . 0,216 = 0,0432 (tỷ đồng). Tổng chi phí lương và bảo hiểm: G L-BH = GBH + GL =0,216 + 0,0432 = 0,2592 (tỷ đồng). 4)Chi phí khấu hao tài sản cố định. -Tổng vốn đầu tư ban đầu : GXDII = 30,854711 (tỷ đồng). -Thời gian khấu hao là 20 năm. Sau 20 năm vốn đầu tư tính cả lãi suất ngân hàng là: G20 = GXDI ( 1+r )n r:lãi suất ngân hàng hàng năm, r = 2%. n:Số năm tính toán. G20 = 30,854711( 1+0,02 )20 = 45,848477 (tỷ đồng). Khấu hao hàng năm: k = = = 0,061 Chi phí khấu hao hàng năm: GKH = k . G20 = 0,061 . 45,848477 = 2,796757 (tỷ đồng). 5)Chi phí khác: Các phí khác chiếm 0,2% tổng vốn đầu tư . GCPK = 0,2% . 30,854711 = 0,061709 (tỷ đồng). 6)Tổng chi phí quản lý. GQL = GĐ + GHC + GL-BH+ GKH + GCPK = 6,386311 + 6,096906 + 0,2592 + 2,796757 + 0,061709 = 15,600883 (tỷ đồng). II/ Tính giá thành 1m3 nước. *Giá thành xây dựng 1m3 nước. gXD = GXD / Q = 30,854711 / 44000 = 701243,43 ( đồng/ m3). -Sau 20 năm công trình sẽ được hoàn vốn giá thành xây dựng 1m3 nước là: gXD1 = gXD / 365.20 = 701243,43 / 365 .20 = 96,06 (đồng/ m3). *Giá thành quản lý 1m3 nước. gQL = GQL / Q =15,600883 / 44000.365 = 971,41 (đồng/ m3). Giá thành 1m3 nước: g = gXD2 + gQL = 971,41 + 96,06 = 1067,47 (đồng/ m3). Giá bán 1m3 nước có tính thuế: gb = g ( 1 + L + T ) L: lãi định mức của nhà máy, L= 5%. T: thuế VAT đối với kinh doanh nước sạch, T = 5%. gb = 1067,47 ( 1 + 0,05 + 0,05) = 1174,217 (đồng/ m3). Tính tròn gb = 1200 (đồng/ m3).