Thiết kế công nghệ xử lý nước cấp ứng với các thành phần, tính chất nước nguồn giếng khoan, công suất trạm 1.000 m3/ngày đêmkhu dân cư Bà Điểm – Hóc Môn

MỤC LỤC Chương 1. TỔNG QUAN 6 1.1. Giới thiệu Tp Hồ Chí Minh 6 1.2. Giới thiệu huyện Hóc Môn 7 1.2.1. Địa lý 7 1.2.2. Định hướng phát triển Kinh tế - Xã hội Huyện Hóc Môn 7 1.3. Khu cư xá Bà Điểm – Hóc Môn 9 1.3.1. Vị trí địa lý, tình hình dân cư 9 1.3.2. Hiện trạng cấp nước 10 1.3.3. Mục tiêu và tính cấp thiết của đề tài 10 1.3.4. Phương pháp thực hiện 11 Chương 2. XÁC ĐỊNH VÙNG CẤP NƯỚC VÀ NHU CẦU SỬ DỤNG NƯỚC 12 2.1. Xác định vùng cấp nước 12 2.2. Xác định nhu cầu sử dụng nước 12 2.2.1. Các nhu cầu sử dụng nước bao gồm 12 2.2.2. Tính toán cụ thể 12 Chương 3. NGUỒN NƯỚC 14 3.1. Đặc điểm khí hậu - thủy văn 14 3.2. Đặc điểm địa hình và mạng lưới thủy văn 14 3.3. Thời điểm thi công và sử dụng giếng khoan 14 3.4. Vị trí địa lý giếng khoan 14 3.5. Thông số kỷ thuật giếng khoan 14 3.6. Địa tầng - Cấu trúc giếng 15 3.7. Gia cố giếng 15 3.8. Tình trạng giếng, thiết bị khai thác và xử lý 15 3.9. Chất lượng nước 16 Chương 4. TÍNH TOÁN - THIẾT KẾ TRẠM XỬ LÝ NƯỚC NGẦM 17 4.1. Sơ lược về nước ngầm chứa sắt và các phương pháp khử sắt trong nước 17 4.1.1. Trạng thái tồn tại tự nhiên của sắt trong các nguồn nước 17 4.1.2. Các phương pháp khử sắt trong xử lý nước 17 4.2. Lựa chọn công nghệ xử lý 19 4.2.1. Dây chuyền công nghệ I (Phương án 1) 20 4.2.2. Dây chuyền công nghệ II (Phương án 2) 20 4.2.3. Sơ lược công nghệ Ezector thu khí qua lọc áp lực (Phương án bổ sung) 20 4.3. Tính toán trạm bơm cấp I 21 4.4. Tính toán dây chuyền công nghệ 1 (Phương án 1) 23 4.4.1. Tính toán giàn phun mưa trực tiếp trên bề mặt bể lọc 23 4.4.2. Bể lọc nhanh (vật liệu lọc cát thạch anh với các cỡ hạt khác nhau) 26 4.5. Tính toán dây chuyền công nghệ 2 (Phương án 2) 33 4.5.1. Giàn làm thoáng dùng máng răng cưa (chồng lên bể lắng tiếp xúc) 33 4.5.2. Bể lắng đứng tiếp xúc 35 4.5.3. Bể lọc nhanh tương tự Phương án 1 36 4.6. Tính toán sơ lược Phương án bổ sung: 37 4.6.1. Ezector thu khí 37 4.6.2. Bể lọc khử sắt 38 4.7. Tính lượng Clo cần dùng để khử trùng 38 4.8. So sánh và lựa chọn phương án 40 4.8.1. Về hiệu quả xử lý 40 4.8.2. Về kinh tế 40 4.9. Bể chứa nước sạch 40 Chương 5. MẠNG LƯỚI CẤP NƯỚC 41 5.1. Bảng thống kê lưu lượng dùng nước tiêu thụ cho Khu dân cư 41 5.2. Chế độ làm việc của trạm bơm cấp II 43 5.3. Tính toán thủy lực mạng lưới cấp nước 44 5.3.1. Vạch tuyến mạng lưới cấp nước 44 5.3.2. Xác định các thông số ban đầu 45 5.3.3. Tính toán thủy lực Phương án 1 47 5.3.4. Tính toán thủy lực phương án 2 58 5.3.5. So sánh – lựa chọn phương án mạng lưới cấp nước 68 5.3.6. Sơ lược về sơ đồ không gian đường ống cấp thoát nước cho một mẫu nhà điển hình 68 Chương 6. KHÁI TOÁN KINH TẾ 70 6.1. Tổng chi phí xây dựng hệ thống cấp nước 70 6.1.1. Giá thành xây dựng trạm xử lý nước 70 6.1.2. Giá thành xây dựng mạng lưới 72 6.1.3. Tổng giá thành xây dựng hệ thống cấp nước 72 6.2. Chi phí quản lý và vận hành 72 6.2.1. Chi phí điện năng 72 6.2.2. Chi phí cho Clo 72 6.2.3. Chi phí tiền lương cho công nhân 72 6.2.4. Chi phí khấu hao tài sản cố định 73 6.3. Giá thành xử lý nước bán ra 74 6.3.1. Giá thành xây dựng 1m3 nước 74 6.3.2. Giá thành quản lý 1m3 nước 74 6.3.3. Giá bán 1m3 nước cho người tiêu dùng 74 Chương 7. KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 75 7.1. Kết luận 75 7.2. Kiến nghị 75 7.3. Tác động của dự án tới hiệu quả kinh tế và xã hội 75 DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 1. Bảng cân bằng đất đai 10 Bảng 3. Các chỉ tiêu chất lượng nước 16 Bảng 5.1 Bảng thống kê lưu lượng dùng nước trong ngày 42 Bảng 5.2 Thống kê đối tượng dùng nước vào các giờ trong ngày 45 Bảng 5.3 Bảng tính toán cao trình tại các nút 46 Bảng 5.4 Bảng tính toán chiều dài tính toán + Q nút (Phương án 1 - không cháy – giai đoạn 2010) 49 Bảng 5.5 Bảng tính toán chiều dài tính toán + Q nút (Phương án 1 - có cháy – giai đoạn 2010 ) 54 Bảng 5.6 Bảng tính toán chiều dài tính toán + Q nút (Phương án 2 – không cháy – giai đoạn 2010) 59 Bảng 5.7 Bảng tính toán chiều dài tính toán + Q nút (Phương án 2 – có cháy – giai đoạn 2010) 64 DANH MỤC CÁC HÌNH Hình 1.1 Vị trí Tp Hồ Chí Minh 6 Hình 1.2 Vị trí huyện Hóc Môn 7 Hình 5.1 Biểu đồ dùng nước khu dân cư Bà Điểm 43 Hình 5.2 Đường đặc tính của bơm Grundfos NB 40-168/135 47 Hình 5.3 Sơ đồ tính toán thủy lực trên chương trình Epanet 2.0 vào giờ dùng nước lớn nhất (PA1) 50 Hình 5.4 Sơ đồ tính toán thủy lực trên chương trình Epanet 2.0 vào giờ dùng nước lớn nhất (PA2) 60 CÁC CHỮ VIẾT TẮT Từ viết tắt Nghĩa của từ CNH – HĐH Công nghiệp hóa – hiện đại hóa CN – TTCN Công nghiệp – tiểu thủ công nghiệp PA1 Phương án 1 PA2 Phương án 2 QL 22 Đường quốc lộ 22 TCVN 33 - 2006 Tiêu chuẩn xây dựng Việt Nam 33 - 2006 TCVN 2622 – 1995 Tiêu chuẩn phòng cháy - chữa cháy Việt Nam 2622 - 1995 UBND Ủy ban nhân dân TỔNG QUAN Giới thiệu Tp Hồ Chí Minh Diện tích: 2.095,239 km2. Dân số: 6.239.938 người (2005). Dân tộc: Việt, Hoa, Khơme, Chăm… Khí hậu hai mùa rõ rệt, mùa mưa từ tháng 5 đến tháng 11, lượng mưa bình quân hàng năm 1979mm. Mùa khô từ tháng 12 đến tháng 4 năm sau. Nhiệt độ trung bình năm 27,55 0C, không có mùa đông. Đơn vị Hành chính: 24 quận huyện. Thành phố Hồ Chí Minh nằm trong toạ độ địa lý khoảng 10 0 10’ – 10 0 38 vĩ độ bắc và 106 0 22’ – 106 054’ kinh độ đông. Phía Bắc giáp tỉnh Bình Dương, Tây Bắc giáp tỉnh Tây Ninh, Đông và Đông Bắc giáp tỉnh Đồng Nai, Đông Nam giáp tỉnh Bà Rịa -Vũng Tàu, Tây và Tây Nam giáp tỉnh Long An và Tiền Giang. Hình 1.1 Vị trí Tp Hồ Chí Minh Thành phố Hồ Chí Minh cách thủ đô Hà Nội gần 1.730km đường bộ, nằm ở ngã tư quốc tế giữa các con đường hàng hải từ Bắc xuống Nam, từ Ðông sang Tây, là tâm điểm của khu vực Đông Nam Á. Trung tâm thành phố cách bờ biển Đông 50 km đường chim bay. Đây là đầu mối giao thông nối liền các tỉnh trong vùng và là cửa ngõ quốc tế. Với hệ thống cảng và sân bay lớn nhất cả nước, cảng Sài Gòn với năng lực hoạt động 10 triệu tấn /năm. Sân bay quốc tế Tân Sơn Nhất với hàng chục đường bay chỉ cách trung tâm thành phố 7km. Sài Gòn cổ xưa được thành lập từ năm 1623, nhưng tới năm 1698, Chúa Nguyễn mới cử Thống soái Nguyễn Hữu Cảnh vào kinh lược đất Phương Nam, khai sinh ra thành phố Sài Gòn. Năm 1911, Sài Gòn là nơi Chủ tịch Hồ Chí Minh vĩ đại ra đi tìm đường cứu nước, khi đất nước thống nhất, Quốc Hội khoá VI họp ngày 2.7.1976 đã chính thức đổi tên Sài Gòn là thành phố Hồ Chí Minh. Sài Gòn - Thành phố Hồ Chí Minh là một thành phố trẻ, với hơn 300 năm hình thành và phát triển, thành phố có rất nhiều công trình kiến trúc cổ, nhiều di tích và hệ thống bảo tàng phong phú. Với vị trí địa lý thuận lợi, Sài Gòn – nơi một thời được mệnh danh là "Hòn ngọc Viễn Đông" đã là trung tâm thương mại và là nơi hội tụ của nhiều dân tộc anh em, mỗi dân tộc có tín ngưỡng, sắc thái văn hoá riêng góp phần tạo nên một nền văn hoá đa dạng. Đặc trưng văn hoá của vùng đất này là sự kết hợp hài hòa giữa truyền thống dân tộc với những nét văn hoá phương Bắc, phương Tây, góp phần hình thành lối sống, tính cách con người Sài Gòn. Đó là những con người thẳng thắn, bộc trực, phóng khoáng, có bản lĩnh, năng động, dám nghĩ, dám làm. Năng động và sáng tạo, Thành phố Hồ Chí Minh luôn đi đầu cả nước trong các phong trào xã hội, nơi đầu tiên trong cả nước được công nhận hoàn thành phổ cập giáo dục trung học. Với vai trò đầu tàu trong đa giác chiến lược phát triển kinh tế - xã hội, thành phố Hồ Chí Minh đã trở thành trung tâm kinh tế, văn hoá - du lịch, giáo dục - khoa học kỹ thuật - y tế lớn của cả nước. Trong tương lai, thành phố sẽ phát triển mạnh mẽ về mọi mặt, có cơ cấu công nông nghiệp hiện đại, có văn hoá khoa học tiên tiến, một thành phố văn minh hiện đại có tầm cỡ ở khu vực Đông Nam Á. Giới thiệu huyện Hóc Môn Hình 1.2 Vị trí huyện Hóc Môn
Địa lý Huyện Hóc Môn (Hình 1.2) nằm ở phía Tây bắc Thành Phố Hồ Chí Minh, Bắc giáp huyên Củ Chi, Đông giáp tỉnh Bình Dương, Nam giáp Quận 12 và huyện Bình Chánh, Tây giáp Tỉnh Long An. Diện tích tự nhiên 10.952 ha. Nằm ở cửa ngõ Tây Bắc thành phố, Hóc Môn có hệ thống đường quốc lộ, đường vành đai, tỉnh lộ, hương lộ khá hoàn chỉnh. Sông, kênh rạch cũng là thế mạnh về giao thông đường thủy, tất cả tạo cho huyện một vị trí thuận lợi để phát triển công nghiệp và đô thị hóa, hỗ trợ cho nội thành giảm áp lực dân cư đồng thời là vành đai cung cấp thực phẩm cho thành phố. Định hướng phát triển Kinh tế - Xã hội Huyện Hóc Môn * Dự báo những thuận lợi và khó khăn: Nằm trong sự phát triển chung của Thành Phố, trong 5 năm tới, dự báo Hóc Môn sẽ đứng trước những thuận lợi, khó khăn cơ bản sau: - Những thuận lợi cơ bản: + Đảng bộ và nhân dân Hóc Môn luôn nêu cao tinh thần đoàn kết, phát huy truyền thống Cách Mạng của huyện Anh hùng, sẵn sàng vượt qua khó khăn, lao động cần cù sáng tạo để thực hiên công cuộc đổi mới do Đảng lảnh đạo. + Những thành tựu xây dựng và phát triển của Huyện trong 30 năm qua, đặc biệt trong 5 năm gần đây đã tạo tiền đề thuận lợi cho sự phát triển kinh tế - xã hội Huyện nhanh và bền vững trong những năm tới. + Huyện có vị trí địa lý và giao thông thuận lợi, nằm trên trục đường Xuyên Á, là một cửa ngõ vào thành phố; cơ sở hạ tầng kỹ thuật được đầu tư khá mạnh và đồng bộ; có tiềm năng đất đai, lao động và sự chuyển dịch cơ cấu lao động theo xu hướng công nghiệp hoá - hiện đại hoá ngày một nhanh; cùng với các loại hình thương mại - dịch vụ đang trên đà phát triển…sẽ góp phần đẩy nhanh quá trình chuyển dịch cơ cấu kinh tế huyện trong giai đoạn 2006 - 2010. - Những khó khăn chủ yếu: + Kinh tế Huyện có sự tăng trưởng nhưng chưa thật bền vững. + Mức sống của một số bộ phận nhân dân còn khó khăn. + Mặt trái của cơ chế thị trường và tốc độ đô thị hóa, đã làm phát sinh nhiều vấn đề phức tạp về an ninh - trật tự, đất đai, môi trường, quản lý dân số lao động vv… * Mục tiêu: - Mục tiêu tổng quát: Huy động tối đa các nguồn lực, đẩy mạnh chuyển dịch cơ cấu kinh tế theo hướng công nghiệp - thương mại, du kịch và dịch vụ - nông nghiệp; phát triển đô thị gắn với mỹ quan, môi trường sinh thái, nâng cao chất lượng mọi mặtđời sống cho nhân dân; tiếp tục xây dựng và phát huy truyền thống Cách mạng và những giá trị đạo đức, văn hóa dân tộc. Trong đó, một số mục tiêu cần tập trung thực hiện là: + Đẩy mạnh chuyển dịch cơ cấu kinh tế, chuyển dịch cơ cấu trong từng ngành kinh tế theo hướng CNH - HĐH, phấn đấu duy trì tốc độ tăng trưởng kinh tế, nhất là các ngành CN -TTCN. Thương mại - dịch vụ với tốc độ cao và bền vững, tạo sự chuyển biến mạnh về chất lượng, hiệu quả và sức cạnh tranh của nền KT. + Tiếp tục phát triển và hoàn thiện từng bước kết cấu hạ tầng kinh tế. + Tiếp tục nâng cao đời sống của nhân dân trên cơ sở đẩy mạnh “ xóa đói giảm nghèo” theo tiêu chí mới. Tăng cường giải quyết việc làm, nâng cao trình độ dân trí, ngăn chặn và đẩy lùi các tệ nạn xã hội, nhất là ma túy và mãi dâm. + Phát triển kinh tế - xã hội gắn với bảo vệ và cải thiện môi trường, giữ vững ổn định và trật tự an toàn xã hội. - Xác định cơ cấu kinh tế: Cơ cấu kinh tế suốt 5 năm 2006 – 2010 là cơ cấu: công nghiệp – thương mại – dịch vụ - nông nghiệp. Dự báo đến năm 2010 tỷ trọng giá trị sản xuất ngành nông nghiệp giảm chỉ còn dưới 10% trong tổng giá trị sản xuất – kinh doanh – dịch vụ, kinh tế Huyện bắt đầu sẵn sàng chuyển sang cơ cấu công nghiệp – thương mại – dịch vụ. Khu cư xá Bà Điểm – Hóc Môn Vị trí địa lý, tình hình dân cư Cư xá Bà Điểm nằm cách ngã tư An Sương 400m về phía Tây đến ngã tư Trung Chánh, mặt tiền giáp QL 22. Khu cư xá nằm trong khu vực đông dân cư. Theo Quy hoạch điều chỉnh Khu dân cư Bà Điểm – Hóc Môn năm 2003 – Cty Xây dựng và Phát triển nhà Huyện Hóc Môn (Phụ lục 1): Cư xá được chia thành các khu từ khu A đến khu S (dự kiến xây dựng). Trong cư xá hiện có 217 hộ nằm trong khu 1, khu 2 và khu K (được xây dựng đúng quy hoạch được duyệt) hầu hết với nhà xây dựng kiên cố từ 2 – 4 lầu. Các cơ sở kinh tế mang tính công nghiệp tập trung dọc theo các trục đường chính. Còn lại dân cư sống bằng nghề chăn nuôi, trồng trọt và các nghề phụ khác như: tiểu thủ công nghiệp, buôn bán nhỏ… - Tổng diện tích khu đất: 195794.03 m2 - Tổng số căn: 1540 căn. Trong đó: 30 căn biệt thự vườn; 536 căn phố liên kết; 974 căn hộ chung cư; - Tổng số dân: 6160 người. - Các công trình xây dựng khác: + Ngân hàng; + Bưu cục; + Cty Xây dựng và Phát triển nhà Hóc Môn; + Siêu thị và kho siêu thị; + Bãi đậu xe; + Trạm bơm nước ( Khu K – Khu dân cư Bà Điểm – Hóc Môn); + Trạm y tế. Bảng 1. Bảng cân bằng đất đai STT  LOẠI ĐẤT  DIỆN TÍCH (m2)  TỶ LỆ (%)  BÌNH QUÂN (m2/người)   1  Đất ở: - Nhà phố + Biệt thự - Đất chung cư  66 870.15 58 230.15 8 640.00  34.15  10.8   2  Đất CTCC  13 941.00  7.12  2.3   3  Đất cây xanh công viên + TDTT  27 415.00  14.01  14.2   4  Đất giao thông + sân bãi  87 567.88  44.72  31.8    Tổng cộng  195 794.03  100.00  31.8   Hiện trạng cấp nước Khi quy hoạch cư xá Bà Điểm – Hóc Môn về lâu dài dự kiến cấp nước bằng nguồn nước từ hệ thống cấp nước sông Sài Gòn bằng đường ống D1500mm chạy song song Quốc lộ 22, nhưng do không đủ kinh phí hệ thống này xây dưng dở dang và phải mất một khoảng thời gian lâu nữa mới hoàn tất. Bởi vậy những người dân ở nơi đây và những người dân mới về sinh sống ở cư xá đều phải tự tìm lấy nguồn nước để sử dụng. Một số hộ dân phải mua nước sạch với giá rất là cao. Một số hộ hứng và tích trữ nước mưa để sử dụng nhưng gặp rất nhiều khó khăn trở ngại vì việc hứng nước mưa chỉ thực hiện được đối với các hộ dân ở các nhà thô sơ; mưa có mùa và nước mưa ngày càng ngày bị ô nhiễm, đặc biệt là ở đây là khu vực nằm gần khu công nghiệp Tham Lương và Khu công nghiệp Tân Bình. Bên cạnh đó môt số hộ dân tự khoan giếng tầng nông, các giếng này thường bị ô nhiễm từ trên mặt và do xử lý thông tầng không tốt, nên còn gây ô nhiễm lan sang các tầng chứa nước khác. Nước sinh hoạt đã khó khăn, nước cho các dịch vụ vệ sinh công cộng và phục vụ cho công tác cứu hỏa càng khó khăn hơn. Từ năm 1994, Công ty xây dựng và phát triển nhà Hóc Môn đã đầu tư khoan một giếng công nghiệp công suất 60m3/h, chất lượng nước đạt yêu cầu. Tuy nhiên do những điều kiện cụ thể hệ thống cấp nước cho Khu cư xá Bà Điểm vẫn chưa được xây dựng. Do những yêu cầu bức bách về nước sinh hoạt như đã nói ở trên, cần thiết phải khai thác nước ngầm tại đây, trước hết là phục hồi giếng khoan đã có, xử lý phục vụ cấp nước cho nhân dân. Mục tiêu và tính cấp thiết của đề tài Với những điều kiện đã phân tích ở trên, với tình hình kinh tế - xã hội đang phát triển mạnh mẽ như hiện nay, do đó các dịch vụ tiện ích phải đáp ứng tình hình này. Vì thế việc đề xuất phương án thực hiện đề tài “Tính toán - thiết kế hệ thống cấp nước cho Khu cư xá Bà Điểm – Hóc Môn” là vô cùng cấp thiết, nhằm đáp ứng nhu cầu dùng nước cho sinh hoạt và các nhu cầu dùng nước khác với tiêu chí là cung cấp đủ nước - ổn định và giá thành hợp lý cũng như phù hợp với quy hoạch chung của thành phố và khu vực. Phương pháp thực hiện - Thu thập số liệu. - Dựa trên các tiêu chuẩn quy phạm chuyên ngành cấp nước. - Sử dụng phần mềm chuyên ngành cấp nước. - Vận dụng các kiến thức đã được học và tài liệu tham khảo. - Sự hướng dẫn của Giáo viên hướng dẫn. XÁC ĐỊNH VÙNG CẤP NƯỚC VÀ NHU CẦU SỬ DỤNG NƯỚC Xác định vùng cấp nước Căn cứ vào công suất của giếng hiện có, sự bố cục khu dân cư và khả năng đào băng đường đối với các tuyến giao thông chính, có thể xác định vùng cấp nước như sau: cấp cho toàn bộ số dân trong Khu dân cư là 6160 người, bao gồm các công trình xây dựng khác trong Khu dân cư với diện tích 195794.03 m2. Xác định nhu cầu sử dụng nước Các nhu cầu sử dụng nước bao gồm - Cấp nước cho sinh hoạt; - Cấp nước cho sản xuất nông nghiệp và công nghiệp; - Cấp nước cho các dịch vụ công cộng và dịch vụ thương mại; - Cấp nước cho cứu hỏa. Tính toán cụ thể Do tình hình kinh tế - xã hội thực tế nên thiết kế hệ thống Cấp nước cho khu dân cư trước mắt đến giai đoạn năm 2010. Sau năm 2010 nếu nhu cầu sử dung nước tăng lên thì sẽ tính đến phương án bổ sung nuồn nước. - Nhu cầu nước cấp cho sinh hoạt: + Số người sử dụng nước (TB 4 người/hộ): 4 x 1540 = 6160 người. + Tỷ lệ dân cư được cấp nước sạch (dự kiến): 80% + Tiêu chuẩn dùng nước: 120 l/ng/ngày. Vì vậy, nhu cầu nước sinh hoạt:
m3/ngđ Trong đó: N : Dân số Khu dân cư N = 6160 người q : Tiêu chuẩn dùng nước, q = 150 l/người.ngđ kngày max : Hệ số không điều hòa ngày lớn nhất, chọn kngày max = 1,2 ( Theo mục 3.3 TCXDVN 33 – 2006) - Nhu cầu cấp nước cho dịch vụ công cộng (tưới cây, rữa đường và cứu hỏa dự kiến bằng 10% nước sinh hoạt: 709.6 x 10% = 71 m3/ngày. - Nhu cầu cấp nước cho công nghiệp – dịch vụ dự kiến bằng 10% nước sinh hoạt: 709.6 x 10% = 71 m3/ngày. → Tổng công suất mạng lưới cấp nước: 709.6 + 71 + 71 = 852 m3/ngày. Lượng nước thất thoát dự kiến là 10%: 852 x 10% = 85.2 m3/ngày. Lượng nước cần cho yêu cầu riêng của nhà máy xử lý nước dự kiến lấy bằng 7%: 852 x 7% = 59.6 m3/ngày. → Tổng công suất nhà máy cấp nước: 852 + 85.2 + 59.6 = 996.4 m3/ngày Xác định công suất khai thác của giếng là: Q = 1000 m3/ngày; → Chọn Tổng công suất nhà máy cấp nước Qnm = 1000 m3/ngày. NGUỒN NƯỚC Đặc điểm khí hậu - thủy văn Công trình khai thác nước ngầm của Công ty Xây dựng và Phát triển Nhà Hóc Môn nằm trong vùng ảnh hưởng của khí hậu nhiệt đới gió mùa cận xích đạo. Trong năm có 2 mùa rỏ rệt, mùa mưa kéo dài từ tháng năm đến tháng mười. Mùa khô từ tháng mười một đến tháng tư năm sau. - Lượng mưa thay đổi từ 635mm đến 2047mm. - Lượng bốc hơi thay đổi từ 1136mm đến 1223mm. - Độ ẩm thay đổi từ 40% đến 86%. - Nhiệt độ không khí thay đổi từ 220C đến 350C. Đặc điểm địa hình và mạng lưới thủy văn Công trình khai thác nước ngầm của Công ty Xây dựng và Phát triển Nhà Hóc Môn nằm trong vùng ngoại thành Thành phố Hồ Chí Minh đang được đô thị hóa. Dân cư bao gồm nhiều ngành nghề: tiểu thủ công nghiệp, thương nghiệp dịch vụ. Giao thông trong vùng khá thuận lợi nhờ nằm gần các trục giao thông chính gồm các đường: Quốc lộ 1A (xa lộ Đại Hàn), đường xuyên Á và một hệ thống đường nhựa nội bộ khu vực cư xá, đường đất nối giữa các trục đường kể trên. Hệ thống giao thông này có thể đi nhắp các tỉnh như Long An, Tây Ninh, Sông Bé, Đồng Nai…Nói chung hệ thống giao thông thuân lợi cho vùng. Thời điểm thi công và sử dụng giếng khoan Giếng khoan được thi công và hoàn thành vào tháng 05 năm 1994 và nghiệm thu khai thác thử vào cuối năm 1996 cho đến nay theo giấy phép số: 2593/GP – KTCN ngày 09 tháng 10 năm 1996 do UBND Thành Phố Hồ Chí Minh cấp. Vị trí địa lý giếng khoan Giếng nằm trên khu đất thuộc cư xá Khu K – xã Bà Điểm, có tọa độ: X = 12.00.16 và Y= 363.47.91 Thông số kỷ thuật giếng khoan - Đường kính lỗ khoan: 325mm - Đường kính ống lọc: 219mm Giếng trong quá trình khai thác thử có độ ổn định rất tốt về lưu lượng cung cấp cũng như mực nước động và mực nước tĩnh. - Lưu lượng cung cấp: 60.0m3/h - Mực nước tĩnh: 13.5m - Mực nước động: 26.0m Từ việc xác định công suất khai thác của giếng là: 1000 m3/ngày, tương đương 50 m3/h với chế độ làm việc 20h trong ngày như trên là hợp lý. Địa tầng - Cấu trúc giếng * Căn cứ vào mặt cắt giếng khoan (xem Phụ lục 2) thì cấu tạo địa tầng của giếng như sau: - Từ 0.0m đến 8.0m: Lớp đất vàng, phía dưới là sét lẫn sạn Latcrit; - Từ 8.0m đến 11.5m: Lớp bột sét vàng; - Từ 11.5m đến 14.5m: Lớp sét cứng lẫn cát kết; - Từ 14.5m đến 31.0m: Lớp cát vàng trung thô; - Từ 31.0m đến 54.0m: Lớp sét dẻo cứng vàng; - Từ 54.0m đến 70.0m: Lớp cát trung thô có đoạn pha lẫn ít sét vàng; - Từ 70.0m đến 74.0m: Lớp sét cứng lẫn cát kết. * Cấu trúc giếng: - Từ 0.00m đến 38.28m: Ống thép có đường kính ngoài (Dng) là 325mm; - Từ 38.28m đến 56.50m: Ống thép có Dng là 219mm; - Từ 56.50m đến 69.00m: Đoạn ống lọc inox có Dng là 219mm; - Từ 69.00m đến 72.00m: Ống lắng bằng thép có Dng là 219mm có lắp van đáy; - Ống châm sỏi bằng ống PVC có đường kính 90mm. Gia cố giếng - Từ 16.0m đến 70.0m: Được đổ sạn cở 8 – 10mm; - Từ 8.0m đến 16.0m: Được trám bằng sét chống thẩm thấu; - Từ 0.0m đến 8.0m: Đổ bê tông cát; - Bệ giếng có kích thước 1 x 1 x 1m. Tình trạng giếng, thiết bị khai thác và xử lý - Chất lượng nước tốt và cung ứng đủ nước cho nhu cầu của các hộ dân. - Các lần bơm rửa giếng: rửa, bảo dưỡng giếng hàng năm theo quy định và định kỳ của Công ty một năm một lần. - Chế độ kiểm tra bảo dưỡng: + 03 tháng kiểm tra giếng 01 lần; + Hàng ngày kiểm tra hệ thống lọc nước và kiểm tra hệ thống ống bơm. - Máy bơm khai thác: Loại bơm: Máy bơm chìm, công suất 50 m3/h; sử dụng điện 3 pha. Chất lượng nước (Nguồn: Theo xét nghiệm của Trung tâm Y Tế Dự Phòng – Sở Y Tế TP.Hồ Chí Minh 06/2001). Bảng 3. Các chỉ tiêu chất lượng nước STT  CHỈ TIÊU  ĐƠN VỊ  KẾT QUẢ  TCVS 1329 BYT   1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12  pH Độ cứng tổng cộng Cl- NO2- NO3- SO42- NH4+ PO43- Sắt tổng cộng Độ kiềm tổng cộng Chất hữu cơ Phenol  (mg/l) (mg/l) (mg/l) (mg/l) (mg/l) (mg/l) (mg/l) (mg/l) (mg/l) (mg/l) (mg/l)  7.53 18.0 10.63 0.3 0.2 2.0 2.3 0.02 0.77 30.0 0.1 /  6.5 - 8.5 350 300 3 50 250 3 2.5 0.5 / / /   13 14 15  Tổng số vi khuẩn hiếu khí, số khuẩn lạc sau 24h, nhiệt độ 370C Coliforms 370C Coliform faecal  (MPN) (MPN)  / 0/100ml 0/100ml  / 50 0   Kết luận: - Chỉ tiêu cảm quan và thành phần vô cơ: Không đạt tiêu chuẩn về Sắt tổng cộng - Tiêu chuẩn vệ sinh ăn uống 1329 Bộ Y Tế. - Chỉ tiêu vi sinh vật: Đạt tiêu chuẩn vi sinh - Tiêu chuẩn vệ sinh ăn uống 1329 Bộ Y Tế (xem Phụ lục 3). TÍNH TOÁN - THIẾT KẾ TRẠM XỬ LÝ NƯỚC NGẦM Sơ lược về nước ngầm chứa sắt và các phương pháp khử sắt trong nước Trạng thái tồn tại tự nhiên của sắt trong các nguồn nước Trong nước ngầm sắt thường tồn tại ở dạng ion, sắt có hóa trị II (Fe2+) là thành phần của các muối hòa tan như: Fe(HCO3)2; FeSO4… hàm lượng sắt có trong các nguồn nước ngầm thường cao và phân bố không đồng đều trong các lớp trầm tích dưới đất sâu. Nước ngầm có hàm lượng sắt cao, làm cho nước có mùi tanh và có màu vàng, gây ảnh hưởng không tốt đến chất lượng ăn uống sinh hoạt và sản xuất. Do đó, khi mà nước có hàm lượng sắt cao hơn giới hạn cho phép theo tiêu chuẩn thì chúng ta phải tiến hành khử sắt. Các hợp chất vô cơ của ion sắt: - Các hợp chất vô cơ của ion sắt hóa trị II: FeS, Fe(OH)2, FeCO3, Fe(HCO3)2, FeSO4,… - Các hợp chất vô cơ của ion sắt hóa trị III: Fe(OH)3, FeCl3 ,… trong đó Fe(OH)3 là chất keo tụ, dễ dàng lắng đọng trong các bể lắng và bể lọc. Vì thế các hợp chất vô cơ của sắt hòa tan trong nước hòan tòan có thể xử lý bằng phương pháp lý học: làm thoáng lấy oxy của không khí để oxy hóa sắt hóa trị II thành sắt hóa trị III và cho quá trình thủy phân, keo tụ Fe(OH)3 xảy ra hòan tòan trong các bể lắng, bể lọc tiếp xúc và các bể lọc trong. - Các phức chất vô cơ của ion sắt với silicat, photphat (FeSiO(OH)3+3): + Các phức chất hữu cơ của ion sắt với axit humic, funvic,… + Các ion sắt hòa tan Fe(OH)+, Fe(OH)3 tồn tại tùy thuộc vào giá trị thể oxy hóa khử và PH của môi trường. + Các loại phức chất và hỗn hợp các ion hòa tan của sắt không thể khử bằng phương pháp lý học thông thường, mà phải kết hợp với phương pháp hóa học. Muốn khử sắt ở các dạng này phải cho thêm vào nước các chất oxy hóa như: Cl-, KMNO4, Ozone, để phá vỡ liên kết và oxy hóa ion sắt thành ion hóa trị III hoặc cho nước vào các chất keo tụ FeCl3, Al(SO4)3 và kiềm hóa để có giá trị pH thích hợp cho quá trình đồng keo tụ các loại keo sắt và phèn xảy ra triệt để trong các bể lắng, bể lọc tiếp xúc và bể lọc trong. Các phương pháp khử sắt trong xử lý nước - Phương pháp oxy hóa sắt: Nguyên lý của phương pháp này là oxy hóa sắt (II) thành sắt (III) và tách chúng ra khỏi nước dưới dạng hyđroxyt sắt (III). Trong nước ngầm, sắt (II) bicacbonat là một muối không bền, nó dễ dàng thủy phân thành sắt (II) hyđroxyt theo phản ướng: Fe(HCO3)2 + 2H2O → Fe(OH)2 + 2H2CO3 Nếu trong nước có oxy hòa tan, sắt (II) hyđroxyt sẽ bị oxy hóa thành sắt (III) hyđroxyt theo phản ứng: 4Fe(OH)2 + 2H2O + O2 → 4Fe(OH)3↓ Sắt (III) hyđrôxyt trong nước kết tủa thành bông cặn màu vàng và có thể tách ra khỏi nước một cách dể dàng qua quá trình lắng lọc. Kết hợp các phản ứng trên ta có được phản ứng của các quá trình ôxy hóa sắt như sau: 4Fe2+ + 8HCCO3- + O2 + H2O → 4Fe(OH)3 + 8H+ + 8HCO3- Nước ngầm thường không chứa các chất ôxy hòa tan hoặc có hàm lượng rất thấp. Để tăng nồng độ ôxy hòa tan trong nước ngầm, biện pháp đơn giản nhất là làm thoáng. Hiệu quả cảu bước làm thoáng được xác định theo nhu cầu oxy cho quá trình khử sắt. - Phương pháp khử sắt bằng hóa trình ôxy hóa: + Làm thoáng đơn giản bằng bề mặt lọc: Nước cần khử sắt được làm thoáng bằng giàn phun mưa ngay trên bề mặt lọc. Chiều cao giàn phun mưa thường lấy khoảng 0.7m, lỗ phun có đường kính 5 – 7mm, lưư lượng tưới vào khoảng 10m3/m2.h. Lưư lượng ôxy hòa tan trong nước sau làm thoáng ở 250C lấy bằng 40% lượng ôxy hòa tan bỏa hòa (ở 250C lượng ôxy hào tan bảo hòa bằng 8.1mg/l). + Làm thoáng bằng giàn mưa tự nhiên: Nước cần được làm thoáng được tưới lên giàn làm thoáng một bậc hay nhiều bậc với các sàn rải xỉ hoặc tre gỗ. Lưu kượng và chiếu cao tháp cũng tương tự như trên. Lượng ôxy hòa tan sau lam thoáng bằng 55% lượng ôxy hòa tan bảo hòa. Hàm lượng CO2 sau làm thoáng giảm 50%. + Làm thoáng cưỡng bức: Cũng có thể dùng dàn làm thoáng cưỡng bức với lưu lượng nước từ 30 – 40 m3/h. Lượng không khí tiếp súc lấy từ 4 – 6m3 cho 1m3 nước. lượng ôxy hòa tan sau làm thoáng bằng 70% lượng ôxy hòa tan bảo hòa. Hàm lượng CO2 sau làm thoáng giảm 75%. - Khử sắt bằng hóa chất: Khi trong nước nguồn có hàm hàm lượng chất hữu cơ cao, các chất hữu cơ sẽ tạo ra dạng keo bảo vệ các ion sắt, như vậy muốn khử sắt phải phá vở được màng hữu cơ bảo vệ bằng tác dụng của các chất ôxy háo mạnh. Với nước ngầm, khi hàm lượng sắt quá cao đồng thời tồn tài cả H2S thì lượng ôxy thu được nhờ làm thoáng không đủ để ôxy hóa hết H2S và sắt, trong trường hợp này cần phải dùng đến háo chất để khử sắt. + Biện pháp khử sắt bằng vôi: Khi cho vôi vào nước, độ pH của nước tăng lên. Ở điều kiện giàu ion OH-, các ion Fe2+ thủy phân nhanh chóng bằng Fe(OH)2 và lắng xuống một phần, thế ôxy hóa khử tiêu chuẩn của hệ Fe(OH)2/Fe(OH)3 giảm xuống, do đó sắt (II) dể dàng chuyển hóa thành sắt (III). Sắt (III) hyđrôxyt kết tụ thành bông cặn, lắng trong bể lắng và có thể dể dàng tách ra khỏi nước. Phương pháp này có thể áp dụng cho cả nước mặt và nước ngầm. Nhược điểm của phương pháp này là phải dùng đến các thiết bị pha chế cồng kềnh, quản lý phức tạp, cho nên thường kết hợp khử sắt với quá trình xử lý khác như xử lý ổn định nước bằng kiềm, làm mềm nước bằng vôi kết hợp với sôđa. + Biện pháp khử sắt bằng Clo: Quá trình khử sắt bằng clo được thực hiện nhờ phản ứng sau: Fe(HCO3)2 + Cl2 + Ca(HCO3)2 + 6H2O → 2Fe(OH)3 + CaCl2 + 6H+ + 6HCO3- + Biện pháp khử sắt bằng kali Permanganat (KMnO4): Khi dùng KMnO4 để khử sắt, quá trình xảy ra rất nhanh vì cặn mangan (IV) hyđroxyt vừa được tạo thành sẽ là nhân tố xúc tác cho quá trình khử. Phản ứng khử xảy ra theo phương trình sau: 5Fe2+ + MnO4- + 8H+ → 5Fe3+ + Mn2+ + 4H2O + Biện pháp khử sát bằng cách lọc qua lớp vật liệu đặc biệt: Các vật liệu đặc biệt có khả năng xúc tác, đẩy nhanh quá trình oxy hóa khử Fe2+ thành Fe3+ và giữ lại trong tầng lọc. Quá trình này diễn ra rất nhanh chóng và có hiệu quả cao. Cát đen là một trong những chất có đặc tính như thế. + Biện pháp khử sắt bằng phương pháp trao đổi ion: Phương pháp trao đổi ion được sử dụng khi kết hợp với quá trình khử cứng. Khi sử dụng thiết bị trao đổi ion để khử sắt, nước ngầm không được tiếp xúc với không khí vì Fe3+ sẽ làm giảm khả năng trao đổi của các ionic. Chỉ có hiệu quả khi khử nước ngầm có hàm lượng sắt thấp. + Biện pháp khử sắt bằng phương pháp vi sinh: Một số loại vi sinh có khả năng oxy hóa sắt trong điều kiện mà quá trình oxy hóa hóa học xảy ra rất khó khăn. Chúng ta cấy các mầm khuẩn sắt trong lớp cát lọc của bể lọc, thông qua hoạt động của các vi khuẩn sắt được loại ra khỏi nước. Thường được sử dụng thiết bị bể lọc chậm để khử sắt. Lựa chọn công nghệ xử lý Xác định công suất trạm 1000m3/ngày tương đương 50 m3/h với chế độ làm việc 20h trong ngày. Theo kết luận phân tích, do nguồn nước ngầm bị nhiễm sắt nhẹ, hàm lượng sắt tổng cộng là 0.77mg/l so với tiêu chuẩn 1329 Bộ Y Tế là 0.5mg/l. Trong khi đó pH bằng 7.53 là rất tốt không cần dùng hóa chất để nâng pH, hơn nữa trong quá trình làm thoáng có quá trình khử CO2 trong nước cũng góp phần nâng pH. Vì vậy, phương pháp xử lý nước ngầm Khu cư xá Bà Điểm – Hóc Môn cơ bản là sử dụng phương pháp làm thoáng - lắng - lọc - khử trùng, phương pháp này phù hợp với TCVN 33 – 2006. Diện tích mặt bằng trạm xử lý 20 x 14.3 = 286 m2. Dây chuyền công nghệ I (Phương án 1) Sơ đồ dây chuyền công nghệ: Phương án chọn Phạm vi áp dụng của dây chuyền 1: + Nguồn nước có hàm lượng sắt < 5mg/l + pH > 7 + Công suất bất kỳ. Dây chuyền công nghệ II (Phương án 2) Sơ đồ dây chuyền công nghệ: Phạm vi áp dụng của dây chuyền 2: + Nguồn nước có hàm lượng sắt < 10mg/l + pH ≥ 6.8 + Công suất bất kỳ. Sơ lược công nghệ Ezector thu khí qua lọc áp lực (Phương án bổ sung) Tính toán trạm bơm cấp I * Sơ lược giếng khoan: Giếng khoan là một công trình thu nước ngầm mạch sâu. Độ sâu khoan giếng phụ thuộc vào độ sâu tầng chứa nước, thường nằm trong khoảng từ 20 – 300 m, đôi khi có thể lớn hơn. Đường kính giếng 150 – 600 mm. Giếng khoan được sử dụng rộng rãi cho mọi loại trạm cấp nước. - Phân loại: Có 4 loại giếng khoan đang được sử dụng: + Giếng khoan hoàn chỉnh khai thác nước ngầm không áp, đáy giếng được khoan đến tầng cản nước đầu tiên (Tầng cản nước còn gọi là tầng cách nước thường được cấu tạo bởi sỏi, sét, cát kết, cuội kết…, nước không di chuyển qua được các tầøng cản nước). + Giếng khoan không hoàn chỉnh khai thác nước ngầm không áp, đáy giếng nằm cao hơn tầng cản nước. + Giếng khoan hoàn chỉnh khai thác nước ngầm có áp. + Giếng khoan không hoàn chỉnh khai thác nước ngầm có áp. - Cấu tạo giếng khoan gồm có 4 bộ phận chính: + Cửa giếng hay còn gọi là miệng giếng: Miệng giếng đặt cao hơn sàn nhà tốt nhất là 0,3 m. Phần cổ giếng bên ngoài thường được chèn xi măng để tránh nước từ phía trên thấm theo cổ giếng xuống. Miệng giếng được đậy kín khi khai thác. + Ống vách: Dùng để gia cố, bảo vệ giếng, tránh sạt lỡ thành giếng trong quá trình khai thác và ngăn không cho nước chất lượng xấu từ phía trên chảy vào trong giếng. Phần ống vách cũng là nơi để lắp đặt máy bơm. Ống vách thường dùng vật liệu thép đen. Ống gồm nhiều đoạn ống nối với nhau. Chiều dày thành ống từ 7 – 12 mm. Ống có thể có một hoặc nhiều cỡ đường kính khác nhau. Khi chiều sâu khoan dưới 100 m, ống vách có thể dùng một cỡ đường kính. Chiều sâu khoan lớn, càng xuống phía dưới đường kính ống vách càng thu nhỏ lại. Lúc đó ống vách có thể có 2 – 3 cỡ đường kính. Ứng với một cỡ đường kính như vậy thường có chiều dài 25 – 50 m. Đường kính cuối cùng của ống vách được chọn phụ thuộc vào đường kính của ống lọc. Ở chỗ nối với ống lọc, đường kính trong của ống vách phải lớn hơn đường kính ngoài của ống lọc tối thiểu 50 mm, nếu là loại ống lọc bọc sỏi thì phải lớn hơn tối thiểu là 100 m. Các cỡ đường kính ống vách và đường kính ống lọc cần được lựu chọn phù hợp với kết cấu giếng và phương pháp khoan giếng. Ở phần có đặt bơm, đường kính ống vách cần lớn hơn đường kính ngoài của khối bơm ít nhất 50 mm. + Ống lọc: của tầng chứa nước để thu nước từ tầng chứa nước vào trong giếng, đãm bảo cho nước chảy vào giếng với trở lực nhỏ và không mang theo các phần tử đất cát của tầng chứa nước. + Ống lắng: Nằm kế tiếp ống lọc, có đường kính bằng đường kính ống lọc. Cấu tạo của nó là một đoạn ống thép trơn, đầu dưới được bịt kín. Chiều dài ống lắng 2 – 10 m. Giếng càng sâu chiều dài ống lắng càng chọn dài hơn. Ống lắng là bộ phận cuối cùng giếng để giữ lại cặn, cát trôi lọt theo nước vào trong giếng. Trong 4 bộ phận chính của giếng khoan đã được nêu ở trên thì ống lọc là bộ phận quan trọng nhất của giếng khoan. Kết cấu ống có ảnh hưởng quyết định đến chất lượng làm việc của giếng. - Các yêu cầu đối với ống lọc: + Có tỉ lệ diện tích lọc lớn. + Ngăn không cho cát từ tầng chứa nước và sỏi chèn trôi lọt vào trong giếng. Tổn thát áp lực của dòng chảy vào giếng nhỏ. + Đủ yêu cầu về cơ học. + Đủ trống để làm công tác bảo dưởng địng kỳ. + Chống lại sự ăn mòn và bám cặn… - Phân loai ống lọc: Gồm có các loại ống lọc: ống khoan lỗ, ống cắt khe, ống lọc quấn dây, ống bọc lưới, ống khung xương, ống lọc bọc sỏi. Traïm bôm caáp I laøm vieäc ñieàu hoøa trong ngaøy, löu löôïng traïm bôm caáp moät laø löu löôïng trung bình ngaøy. Căn cứ vào mặt cắt địa tầng của giếng khoan ta thấy khai thác nước ở tầng, chiều dày tầng chứa nước dao động từ 56 – 72m trung bình là 64m. Căn cứ vào kích thước hạt sơ bộ ta chọn hệ số thấm K = 10m/ng ( theo tài liệu công trình thu nước ngầm của Lê Dung ). Tra bảng: đối với cát hạt trung có bán kính ảnh hưởng từ 100-200m (sơ bộ chọn R=200m). Giải pháp thiết kế giếng khoan hoàn chỉnh có áp để khai thác: Chọn kiểu ống lọc: Dựa vào địa chất của tầng khai thác nước là các hạt mịn và trung có đường kính d= 0,1 – 0,25 mm ta chọn loại ống lọc bọc sỏi hai lớp sỏi. * Thuyết minh tính toán: Trên cơ sở giếng khoan khai thác hiện hữu. Lưu lượng nước cần khai thác cho trạm xử lý: Qtr= 1000m3/ng Công suất của giếng là : 1000m3/ngd tương đương 50m3/h Từ 0.00m đến 38.28m: Ống thép có đường kính ngoài (Dng) là 325mm Từ 38.28m đến 56.50m: Ống thép có Dng là 219mm Từ 56.50m đến 69.00m: Đoạn ống lọc inox có Dng là 219mm Từ 69.00m đến 72.00m: Ống lắng bằng thép có Dng là 219mm có lắp van đáy Ống châm sỏi bằng ống PVC có đường kính 90mm. * Xác định thông số bơm và chọn bơm: - Lưu lượng cần thiết là : Q = 50 m3/h - Cột áp bơm: Hbơm = Hđộng + Hmưa + Hdư + ( Hvan + Hống ) Trong đó: Hđộng = 26 m Hmưa (chồng lên bể lọc nhanh) = 4.2 +0.7 = 4.9 m Hdư = 2 – 3 m → chọn Hdư = 3 m ( Hvan + Hống ) = 2 – 2.5 m → Chọn ( Hvan + Hống ) = 2.5 m Vậy Hbơm = 26 + 4.9 + 3 + 2.5 = 36.2 m → Chọn Hbơm = 40 m Chọn máy bơm: Bơm chìm Grundfos SP 46 – 6 (50Hz – Motor : MS 6000, 9.2 kW). Tính toán dây chuyền công nghệ 1 (Phương án 1) Tính toán giàn phun mưa trực tiếp trên bề mặt bể lọc * Tính toán ống phân phối nước đến giàn mưa: Tính một giàn mưa cung cấp cho một bể lọc để khi vận hành, sửa chữa cho thuận tiện và đơn giản .Vậy ta có 2 bể lọc thì có 2 giàn mưa giống nhau:
l/s Trong đó: Qtr : Công suất của trạm =50m3/h =14 l/s N : Giàn mưa (N=2 giàn mưa) Vận tốc cho phép trong ống phân phối chính từ 1.5 - 2 m/s (TXDVN 33 : 2006)
mm
Dphân phối chính = 110 mm vc = 1,5 m/s * Tính ống nhánh và diện tích lỗ của một giàn mưa: - Tính số ống nhánh (n):
ống n = 14 ống cho một giàn mưa Tổng số ống nhánh cho 2 giàn : 14 x 2 = 28 ống b : chiều dài của 1giàn cũng là chiều rộng của toàn khối bể (b=2m) - Lưu lượng qua một ống nhánh:
l/s
Dnhánh = 20 mm , v = 1,8 m/s * Tính số lỗ khoan trên ống nhánh (một ống nhánh): - Diện tích tiết diện trên ống phân phối chính (
)
m2 - Tổng diện tích các lỗ trên ống phân phối lấy bằng 35% diện tích tiết diện của ống phân phối chính (
)
m2 - Diện tích một lỗ: Chọn đường kính một lỗ 6mm
m2 - Tổng số lỗ của một giàn mưa
lỗ - Chiều dài của một ống nhánh:
m - Số lỗ khoan trên một ống nhánh:
lỗ Trong đó:
: Tổng số lỗ trên giàn mưa n : Số nhánh trên 1 giàn mưa - Khoảng cách giữa hai tim lỗ kề nhau:
m Trong đó:
: Khoảng cách giữa tim hai lỗ kề nhau
: Chiều dài của một ống nhánh (
=1.1 m) * Tính tổn thất áp lực của một giàn ống:
Trong đó:
: Hệ sức căng
W: Thương số giữa tổng diện tích các lỗ trên ống và diện tích tiết diện ngang của ống

vch : Vận tốc trong ống phân phối chính (vch =1.5 m/s) vnh : Vận tốc trong ống nhánh (vnh = 1,8 m/s) → Vậy:
m * Tính ống chính cấp nước từ các giếng về giàn mưa của bể lọc - Lưu lượng của ống chính qch = Qtr = 14 l/s Vận tốc cho phép <2m/s (TCXDVN 33: 2006 ) Tra bảng thủy lực ta có: D = 140 mm, v = 1,1 m/s , 1000i = 8.14 * Chiều cao của giàn mưa: h
0,7m (TCXDVN 33: 2006) * Kiểm tra điều kiện lượng oxi hóa sắt: - Giàn ống phun mưa đặt trên cao hơn mực nước trong bể lọc là 0.8m (tính từ tim lỗ phun) - Giàn mưa được đặt trực tiếp trên mặt bể lọc - Chiều cao giàn phun mưa H = 0,7 m (tính từ lỗ phun đến mực nước max của bể lọc) - Cường độ tưới a = 6 m3/m2h - Lượng O2 hòa tan trong nước sau khi làm thoáng ở nhiệt độ 28oC đạt khoảng 40% lượng O2 hòa tan bão hòa (lượng O2 hòa tan bão hòa bằng 8,1 mg/l) Như vậy lượng O2 hòa tan sẽ là:
- Tính lượng O2 hòa tan còn lại trong nước sau khi làm thoáng thủy phân sắt (áp dụng công thức X – 25 – Xử lý nước cấp cho sinh hoạt và công nghiệp của Trịnh Xuân Lai và Đồng Minh Thu) là:
các chất hữu cơ] Trong đó:
: Hàm lượng chất H2S trong nước nguồn
: Hàm lượng Fe2+ có trong nước nguồn Mà trong nước nguồn không có các chất H2S và các chất hữu cơ, do vậy:
Thế oxy hóa khử yêu cầu sau khi khử sắt:
(vol)
(Áp dụng công thức X – 16 – Xử lý nước cấp cho sinh hoạt và công nghiệp của Trịnh Xuân Lai và Đồng Minh Thu)
So sánh các gái trị
yêu cầu và
theo tính toán
>
0,79 v > 3 x 0,0715 0,79 v > 0,215 V Trong đó: 3 : là hệ số được áp dụng để đáp ứng tốc độ oxy hóa khử khi khử sắt → Như vậy theo dây chuyền công nghệ làm toán đơn giản bằng giàn phun mưa trực tiếp lên bề mặt bể lọc thõa mãn điều kiện lượng oxi hóa sắt. Bể lọc nhanh (vật liệu lọc cát thạch anh với các cỡ hạt khác nhau) * Trong bể lọc, chọn vật liệu lọc là cát thạch anh có: - dmin = 0,5 mm - dmax = 1,25 mm - dtd = 0,6 – 0,65 mm, chọn dtd = 0.65 mm - Hệ số không đồng nhất K = 1,5 ÷ 1,7, chọn K = 1,7 - Chiều dày lớp cát lọc chọn L = 800 mm - Tốc độ lọc ở chế độ làm việc bình thường Vtb = 5 ÷ 6 (m/h), chọn Vtb = 6 (m/h) - Tốc độ lọc ở chế độ làm việc tăng cường Vtc = 6 ÷ 7,5 (m/h), chọn Vtc = 7,5 (m/h) (Lấy theo bảng 6.11, điều 6.103, TCXDVN 33: 2006) * Tổng diện tích của bể xác định theo công thức 6 – 20 TCXDVN 33: 2006: F =
(m2) Trong đó: T: Thời gian làm việc của bể lọc trong ngày, T = 20h Vtb: Vận tốc lọc tính toán ở chế độ làm bình thường, chọn Vtb =6 m/h (theo bảng 6.11, điều 6.103,TCXDVN 33: 2006 ). a: Số lần rửa mỗi bể lọc trong ngày đêm ở chế độ làm việc bình thường,chọn a = 1 lần W: Cường độ nước rửa (l/s.m2 ) chọn W = 14 l/s.m2 (theo bảng 6.13,điều 6.115 TCXDVN 33: 2006 ) t1: Thời gian rửa chọn t1 = 5 phút (theo bảng 6.13,điều 6.115 TCXDVN 33: 2006) t2: Thời gian ngừng bể lọc trong ngày để rửa, t2 = 0,35 h (Điều 6.102, TCXDVN 33: 2006 ) F =
m2 * Số bể lọc cần thiết xác định theo công thức: N =
(bể) → Ta chọn số bể lọc là: N = 2 bể. * Diện tích một bể lọc là: f =
m2 * Chọn kích thước một bể là: L
B = 2.5
2 = 5 (m2) * Chiều cao xây dựng bể: Chiều cao toàn phần của bể là Hb = hp + hs + hd + hv + hn + hbv Trong đó: hp: chiều cao từ sàn lọc đến đáy bể, hp =0,7 m hs : chiều dày lớp sàn, hs = 0,1 m hd : chiều cao lớp sỏi đỡ, hd = 0,3 m, là tổng của 3 chiều dày vật liệu sau: Đường kính d = 2 – 4 mm, chiều dày d = 0,1 m. Đường kính d = 4 – 8 mm, chiều dày d = 0,1 m. Đường kính d = 8 – 16 mm, chiều dày d = 0,1 m. hv : chiều cao lớp vật liệu lọc, hv = 0,8 m hn : chiều cao lớp nước trên bề mặt, hn = 2 m hbv : chiều cao bảo vệ., hbv = 0,3 m → Vậy :Hb = 0,7 +0,1 + 0,3 + 0,8 + 2 + 0,3 = 4,2 m. Tính toán hệ thống dẫn nước, gió rửa lọc: * Tính toán hệ thống dẫn nước: Chọn biện pháp rửa bể bằng gió, nước kết hợp. Cường độ nước rửa lọc Wn = 12 l/s.m2. Quy phạm là 12 ÷ 14 l/s.m2, (theo bảng 6.13,điều 6.115 TCXDVN 33: 2006 ), ứng với độ nở tương đối của lớp vật liệu lọc là e = 45%. Lưu lượng nước rửa lọc của một bể lọc là: qrn =
m3/s Đường kính ống chính của hệ thống phân phối : Tốc độ nước chảy trong ống chính vn = 1,5 – 2 m/s, chọn vn = 2 m/s (Điều 6.120, TCXDVN 33: 2006 ) Đường kính tiết diện ống: F =
m2 Đường kính ống: D =
m Chọn đường kính ống D = 200 mm, ta có: F =
m2 v =
m/s Vậy chọn ống D = 200 mm là phù hợp. Lấy khoảng cách giữa các ống nhánh là 0.28 m ( Theo quy phạm cho phép 0.25 – 0.3 m) thì số ống nhánh của 1 bể lọc sẽ là:
Lưu lượng nước rửa lọc trong mỗi ống nhánh là:
l/s Chọn đường kính ống nhánh dn = 60 mm bằng thép, thì tốc độ nước chảy trong ống nhánh là:
m/s ( Nằm trong giới hạn cho phép 1.8 – 2.0 m/s ) Tổng diện tích lỗ lấy bằng 35% diện tích tiết diên ngang của ống ( Quy phạm cho phép 30 – 35%), tổng diện tích lỗ:
m2 Chọn lỗ có đường kính 12mm (Quy phạm 10 – 12mm), diện tích 1 lỗ sẽ là:
m2 Tổng số lỗ sẽ là:
lỗ Số lỗ trên mỗi nhánh sẽ là:
lỗ * Tính toán hệ thống dẫn gió rửa lọc: Cường độ gió rửa lọc Wg = 15 – 20 l/s.m2, chọn Wg = 20 l/s.m2 (Điều 6.123, TCXDVN 33: 2006 ) Tốc độ gió rửa lọc vg = 15 – 20 m/s, chọn vg = 20 m/s (Điều 6.122, TCXDVN 33: 2006 ). Lưu lượng gió của 1 bể: qrg = Wg x f = 20 x 5 = 100 l/s - Tính toán đường kính ống dẫn gió rửa lọc: Diện tích mặt cắt ống dẫn gió rửa lọc:
m2
Chọn ống D = 90 mm theo (TCXDVN 33: 2006 ) Với đường kính ống D = 90 mm:
m2
15m/s < vg < 20m/s Vậy chọn ống D = 90 mm là phù hợp. Số ống nhánh lấy bằng số ống nhánh của ống dẫn nước rửa lọc = 14 ống Lượng gió trong một nhánh :
Đường kính ống gió nhánh là:
m = 20 mm * Hệ thống phân phối chụp lọc ( loại có khe hở): Hệ thống này được thiết kế do áp dụng biện pháp rửa bằng nước kết hợp với khí Số lượng chụp lọc bằng 40 cái cho 1m2 diện tích công tác của bể (Điều 6.112, TCXDVN 33: 2006) Với diện tích 1 bể : F1 = 5 m2 Số chụp lọc của 1 bể là : 5 x 36 = 180 cái Tổng số chụp lọc theo phân bố trên là : 12 x 15 = 180 chiếc Cấu tạo khe hở của chụp lọc gồm: Mỗi chụp lọc có 24 khe hở với kích thước 1 khe hở (15 x 0,5) mm Diện tích khe hở của 1 chụp lọc là: 24 x 15 x 0,5 = 180 mm2 = 0,00018 m2 Vận tốc hổn hợp gió , nước qua khe hở:
m/s Với :
l/s.m2 = 0,028 m3/s.m2 Vận tốc của nước rửa lọc qua khe hở:
m/s Vậy tốc độ chuyển động của nước hoặc hỗn hợp gió và nước qua khe hở của chụp lọc đều không nhỏ hơn 1,5 m/s (Điều 6.112, TCXDVN 33: 2006 ) Tính tóan máng thu nước rửa lọc: Chọn hai máng thu nước rửa có đáy hình tam giác: - Khoảng cách giữa hai máng:
(theo quy phạm không được quá 2,2m) - Lưu lượng nước vào mổi máng: Qm = W x d x l = 12 x 1,25 x 2 = 30 l/s.m = 0,03 m3/s.m Trong đó: W : cường độ nước rửa lọc, W = 12 l/s.m2 d : khoảng cách giữa các tâm máng, d = 1.25 m l : chiều dài máng. L = 2m - Chiều rộng máng:
m Trong đó: a : tỉ số giữa chiều cao hình chữ nhật với nửa chiều rộng của máng, theo quy phạm a = 1 – 1,5, chọn a = 1.5 K = 2,1 đối với tiết diện máng hình tam giác. - Chiều cao phần máng hình chữ nhật:
→
m - Lấy chiều cao phần đáy tam giác là hd = 0,15 m. Độ dốc đáy máng lấy về phía cuối bể là i = 0,01. Chiều dày thành máng là : (m = 0,08 m - Chiều cao toàn phần đầu máng thu nước rửa: Hd = hCN + hd + (m = 0,21 + 0,15 + 0,08 = 0,44 m - Chiều cao cuối máng: Hc = Hd + L x i = 0,46 + 2 x 0,05 = 0,54 Khoảng cách tối thiểu từ bề mặt lớp vật liệu lọc đến mép trên máng thu nước tối thiểu là:
Trong đó: L : chiều dày lớp vật liệu lọc, L = 0,8 m e : độ giãn nở tương đối, tra theo bảng 7 (TCXDVN 33: 2006) e = 30% Khoảng cách giữa đáy dưới cùng của máng nằm cao hơn lớp vật liệu lọc 0,25m. Vậy khoảng cách từ bề mặt lớp vật liệu lọc đến mép thu nước phải là:
= 0.54 + 0.25 = 0.81 m Tính tổn thất áp lực khi rửa bể lọc nhanh: - Tổn thất áp lực trong hệ thống phân phối bằng giàn ống khoan lỗ:
Trong đó: v0 : tốc độ chảy ở đầu ống chính; v0 = 1.9 m/s vn : tốc độ chảy ở đầu ống nhánh; vn = 1.52 m/s g : gia tốc trọng trường; g = 9.81 m/s2
: Hệ số sức cản;
→
m - Tổn thất áp lực qua lớp sỏi đở: Hđ = 0.22xLsxW Trong đó: Ls : chiều dài lớp sỏi đở; Ls = 0.8m W : cường độ rửa lọc; W = 12 l/s.m2 → Hđ = 0.22x0.8x12=2.11m - Tổn thất áo lực trong vật liệu lọc: hvl= (a + b x W) x L x e = (0.76 + 0.017 x 12) x 0.8 x 0.3 = 0.2m Với kích thước hạt d = 0.5 – 1mm; chọn a = 0.76, b = 0.017 Áp lực để phá vỡ kết cấu ban đầu của lớp cát lọc lấy bằng hbm = 2m → Vậy tổng tổn thất áp lực trong nội bộ bể lọc là: ht = 3.42 + 2.11 + 0.2 + 2.0 = 7.83m Chọn máy bơm rửa lọc và bơm gió rửa lọc: - Chọn máy bơm rửa lọc Áp lực công tác cần thiết của máy bơm: Hr = hhh + hô + hp + hđ + hbm + hcb (m) Trong đó: hhh : là độ cao hình học từ cốt mực nước trong bể chứa đến mép máng thu nước rửa (m) hhh = 3.7 + 4.0 – 2.0 +0.71 = 6.41 m ht = hô + hp + hđ + hbm = 7.83 m hcb = 2 – 2.5 m; chọn 2 m → Hr = 6.41 + 7.83 + 2 = 16.24 m Với: qrn = 0.06 m3/s = 216 m3/h Hr = 16.24 m → Chọn bơm Grundfos SP 215-1-A; Motor: MS 6000 – 15kW. - Chọn bơm gió rửa lọc: Với: qrg = 100 l/s = 6 m3/phút Hg = 3m → Chọn bơm gió Anlet * Đường ống xả kiệt: Lấy đường kính ống là D150 mm (quy phạm lấy từ 100 ( 200 mm) * Ống xã rửa lọc: Lấy đường kính D 200mm. Tính toán dây chuyền công nghệ 2 (Phương án 2) Giàn làm thoáng dùng máng răng cưa (chồng lên bể lắng tiếp xúc) * Diện tích mặt bằng của giàn làm thoáng:
Trong đó: Q: lưu lượng cần xử lí = 50m3/h a : cường độ tưới (a = 8 – 10 m3/m2h) chọn 8m3/m2h → Chọn 2 giàn làm thoáng hình chữ nhật, diện tích một giàn mưa:
m2 Mỗi giàn có kích thước 1.6 x 2 = 3.2m2. * Kiểm tra điều kiện lượng oxi hóa sắt: Thế oxy hóa khử yêu cầu sau khi khử sắt:
(vol)
(Áp dụng công thức X – 16 – Xử lý nước cấp cho sinh hoạt và công nghiệp của Trịnh Xuân Lai và Đồng Minh Thu)
So sánh các gái trị
yêu cầu và
theo tính toán:
>
0,79 v > 3 x 0,0715 0,79 v > 0,215 V
Thỏa điều kiện oxy hóa sắt. * Cấu tạo giàn làm thoáng: - Hướng của giàn đặt vuông góc với hướng gió chính. - Hệ thống phân phối nước làm thoáng bằng máng răng cưa để: + Tiện lợi trong việc tháo rửa. + Tăng khả năng tiếp xúc giữa nước và không khí. Đặt 1 máng chính ở chính giữa giàn mưa, có tiết diện chữ u và chiều rộng của máng là:
→ Chọn B= 0,3m Trong đó: qm: lưu lượng xử lí của 1 giàn thoáng qm= 0,0139m3/s a : tỉ sốgiữa chiều cao và chiều rộng của máng (a= 1,5) K: hệ số phụ thuộc vào tiết diện máng (K=2) - Từ máng chính nước được đưa vào trong các máng nhánh, nối liền và vuông góc với máng chính. Máng nhánh có tiết diện hình chữ V: + Chiều dài mỗi nhánh là: 1,25m + Chiều rộng mỗi nhánh là: 0,2m + Máng nhánh có hệ thống răng cưa, tim 2 răng cưa cách nhau 35mm, cao 25mm. + Tim các máng cách nhau 0,4m. + Tim máng cách tường 0,3m. - Giàn làm thoáng có 2 sàn tung và có ngăn thu nước. + Khoảng cách 2 giàn tung là 0,7m. + Ngăn thu nước cao 0,7m. + Tỉ lệ lỗ sàn chiếm 35% diện tích măt sàn. Sàn tung được đặt cách với máng phân phối là 0,6m, sàn tung được làm bằng tre (Nữa cây tre đứng xếp cách mép nhau 5cm) Để có thể thu Oxy của khí trời, kết hợp với thoát khí CO2 ra khỏi giàn mưa, đồng thời đảm bảo nước không bị bắn ra ngoài, thiết kế hệ thống làm thông gió. Góc nghiêng của cửa chóp và mặt phẳng nằm ngang là 450, khoảng cách giữa hai lam là 0,2m. Sàn thu nước được đặt dưới đáy giàn mưa có độ dốc 0,04 về phía ống dẫn nước xuống bể lắng tiếp xúc. Bể lắng đứng tiếp xúc * Dung tích bể:
Trong đó: Q: Công suất trạm xử lý Q = 1000 m3/ngđ = 50 m3/h t: Thời gian nước lưu lại trong bể t = 30 – 45 phút (chọn t = 45 phút)
* Chọn chiều cao vùng lắng của bể là 2,7 m Tốc độ nước dâng lên trong bể sẽ là:
* Diện tích toàn phần của bể lắng tiếp xúc
* Chọn 2 bể để tương ứng với số giàn mưa: F1bể
* Chọn diện tích mỗi bể là 7m2, 2 bể sẽ là: 2 x 7 = 14 m2 * Lưu lượng nước của một bể lắng là: q1bể
Tốc độ nước chảy qua ống trung tâm theo (TCXDVN 33: 2006 ) v = 0,5 – 0,7 m/s Chọn v = 0,5 m/s * Đường kính ống trung tâm là:
→ Chọn đường kính ống trung tâm 140 mm. * Tổng diện tích của mỗi bể có cả ống trung tâm F1=F1bể +
→ Chọn bể lắng tiếp xúc hình vuông kích thước 2.65 x 2.65 = 7.02 m2 * Chiều cao phần vùng lắng bằng 0,8 chiều cao phần hình trụ:

Chọn chiều cao vùng lắng bằng 2,2 m Chiều cao phần hình nón: → Chọn Hn = 1.5m Trong đó: B: chiều rộng bể lắng (B = 2.65 m) D: đường kính ống trung tâm (D = 0,13 m)
: góc nghiêng phần nón so với mặt phẳng nằm ngang
= 50o * Tổng chiều cao của bể lắng
* Nước dâng từ bể lắng tiếp xúc sang bể lọc bằng ống có đường kính D = 200 mm * Chiều cao xây dựng của cụm giàn mưa và bể lắng đứng tiếp xúc:
Bể lọc nhanh tương tự Phương án 1 Tính toán sơ lược Phương án bổ sung: Ezector thu khí Lượng oxy hòa tan được vào nước theo sơ đồ gió nước đi cùng chiều tính theo công thức:
Trong đó: - C0: hàm lượng oxy có sẵn trong nước trước khi làm thoáng ≈ 0 - Cs: hàm lượng oxy bão hòa trong nước phụ thuộc vào nhiệt độ và tổng hàm lượng muối chọn theo bảng: