Tính toán thiết kế trạm xử lý nước cấp khu dân cư mở rộng, thành phố Ninh Bình, tỉnh Ninh Bình, công suất 15000m3/ngày đêm

ha phèn k1 f4(P ): là hàm số của tổng hàm lượng muối P Dựa vào hình 6-1: Đồ thị để xác định pH của nước đã bão hòa Canxi Cacbonat ta xác định được. t0 =23.50C => f1(t0) = 2.03 [Ca2+] = 83 (mg/l) => f2(Ca2+) = 1.82 k1 = 3.39 (mgđl/l) => f3(k1) = 1.6 P = 237.48 (mg/l) => f4(P ) = 8.785 => pHs = 2.03 - 1.82 - 1,6 + 8,785 = 7.395 => J = 6.85 - 7.395 = - 0.545 J < 0 chứng tỏ nước nguồn có tính xâm thực nên cần phải tạo lớp bảo vệ bằng Cacbonat ở mặt trong thành ống bằng kiềm hóa nước. Ta sẽ dùng vôi để tiến hành kiềm hóa nước. 5.1.4 Lượng vôi (Dv) pha thêm vào để đưa nước về trạng thái ổn định (J=0) Dựa vào bảng 6.20 TCXDVN 33:2006 ta có: J Dv = x k1 : là hệ số xác định theo đồ thị hình 6-4:biểu đồ để xác định hệ số theo nồng độ kiềm TCXDVN 33:2006. Ta có |J| = 0.545 và pHo = 6.85 mg/l. => = 0.15 => Dv = 0.15 x 3.39 = 0.5085 (mgđl/l) Ta chuyển đổi Dv thành đơn vị trọng lượng kỹ thuật D’v (mg/l): (mg/l) Trong đó e: đương lượng của hoạt chất trong kiềm mg/mgđl. Đối với vôi tính theo CaO, e=28. Ck : hàm lượng hoạt chất trong sản phẩm kỹ thuật Ck = 80% 5.1.5 Hàm lượng cặn lớn nhất sau khi đưa hóa chất vào Cmax = C0max + 0.25 . M + Kp . Dp + D’v (mg/l) Trong đó: + C0max: hàm lượng cặn ban đầu trong nước, C0max = 13.18 mg/l. + M : độ màu của nước nguồn, M = 9 Pt-Co. + Kp : là hệ số ứng với từng loại phèn, với phèn nhôm sạch, Kp = 0.55 + Dp : liều lượng phèn đưa vào nước, Dp = 35mg/l + D’v : liều lượng vôi đưa vào nước, D’v = 17.703 (mg/l). Cmax = 13.18 + 0.25 x 9 + 0.55 x 35 + 17.703 = 52.4 (mg/l) 5.2 Tính toán các công trình trong dây chuyền công nghệ 5.2.1 Thiết bị hòa tan, tiêu thụ và định lượng phèn Trước khi cho vào bể trộn đứng, phèn phải được hòa thành dung dịch trong bể hòa tan và bể tiêu thụ nhằm điều chỉnh đến nồng độ thích hợp (5%), rồi được dẫn vào bể trộn đứng hòa trộn đều với nước cần xử lý. 5.2.1.1 . Bể hòa tan phèn Kích thước bể hòa tan : Dung tích bể hòa tan : Trong đó: Q : Lưu lượng nước xử lý (m3/h), Q = 15000 m3/ngày = 625 m3/h. Dp : Liều lượng phèn cần thiết lớn nhất (g/m3), Dp = 35 mg/L = 35g/m3. n : Thời gian giữa hai lần hòa trộn (giờ). Công suất của trạm xử lý Q = 15000 m3/ngày => n = 8 giờ. bh : Nồng độ dung dịch phèn trong thùng hòa tan (%) (qui phạm 10 – 17%). Chọn bh = 10% tính theo sản phẩm không ngậm nước. : Khối lượng riêng của dung dịch phèn (T/m3), . Ta thiết kế 1 bể hòa tan phèn Bể hòa tan có tiết diện hình tròn đường kính D = 1.4 m gồm 2 phần : phần trên hình trụ, bên dưới hình chóp có góc tâm 600, bề rộng đáy a = 0,2m. Đáy bể đặt ống xả cặn D = 150mm. Chiều cao phần hình trụ : Chiều cao phần hình chóp : Chiều cao dự trữ : Hdt = 0,3m (qui phạm 0,3 – 0,4m ). Tổng chiều cao bể hòa tan : H = Ht + Hdt + Hch = 1.2 + 0,3 + 1 = 2.5 (m). Thể tích xây dựng của bể : Các thông số thiết kế bể hòa tan : (chiều cao bảo vệ là 0,3m) STT Thông số Đơn vị Kích thước 1 Số lượng bể 1 2 Chiều cao m 2.5 3 Đường kính m 1,4 4 Thể tích m3 2.1 Khuấy trộn bằng máy trộn cánh quạt Chọn số vòng quay cánh quạt là 30 vòng/phút (TCXDVN 33:2006 qui định 20 – 30 vòng/phút). Chọn chiều dài cánh quạt bằng 0,45 đường kính bể (qui phạm : 0,4 – 0,45). Chiều dài cánh quạt : Chiều dài toàn phần của cánh quạt : Diện tích mỗi cánh quạt thiết kế 0,15 m2 cánh quạt/1m3 vôi sữa trong bể (qui phạm 0,1 – 0,2m2) : Chiều rộng mỗi cánh quạt : . Công suất động cơ để quay cánh quạt : Trong đó : : trọng lượng thể tích của dung dịch được khuấy trộn. . hq : chiều cao cánh quạt, hq = bq = 00107m n : số vòng quay của cánh quạt trong 1 giờ, n = 30 v/phút = 0.5v/s. d : đường kính của vòng tròn do đầu cánh quạt tạo ra khi quay. d = Lq = 1.26 m. z : số cánh quạt trên trục máy khuấy, z = 4. : hệ số hữu ích của cơ cấu truyền động, . Chọn động cơ có công suất 100W. 5.2.1.2 . Bể tiêu thụ phèn Kích thước bể tiêu thụ phèn : Dung tích bể tiêu thụ : Trong đó: Wp1: Dung tích bể hòa trộn Wp1 = 1.8 m3. bh : Nồng độ dung dịch phèn trong thùng hòa tan (%) (qui phạm 10 – 17%). Chọn bh = 10% tính theo sản phẩm không ngậm nước. bt : Nồng độ dung dịch trong bể tiêu thụ bt = 5% (qui phạm 4 – 10%). Số bể tiêu thụ không được nhỏ hơn 2 => ta thiết kế 2 bể, mỗi bể có dung tích Wp2 = 1.8 (m3) Bể tiêu thụ có tiết diện hình tròn đường kính D = 1,4m, gồm 2 phần : phần trên hình trụ, bên dưới hình chóp có góc tâm 600, bề rộng đáy a = 0,2m. Đáy bể đặt ống xả cặn D = 150mm. Chiều cao phần hình trụ : Chiều cao phần hình chóp : Chiều cao dự trữ : Hdt = 0,3m (qui phạm 0,3 – 0,4m ). Tổng chiều cao bể tiêu thụ : H = Ht + Hdt + Hch = 1.2 + 0,3 + 1 = 2.5(m). Thể tích xây dựng của bể : Các thông số thiết kế bể tiê thụ phèn : (chiều cao bảo vệ là 0,3m) STT Thông số Đơn vị Kích thước 1 Số lượng bể 2 2 Chiều cao m 2.2 3 Đường kính m 1,4 4 Thể tích m3 2.1 Khuấy trộn bằng máy trộn cánh quạt : Chọn số vòng quay cánh quạt là 40 vòng/phút (TCXDVN 33:2006 qui định > 40 vòng/phút). Chọn chiều dài cánh quạt bằng 0,45 đường kính bể (qui phạm : 0,4 – 0,45). Chiều dài cánh quạt : Chiều dài toàn phần của cánh quạt: Diện tích mỗi cánh quạt thiết kế 0,15 m2 cánh quạt/1m3 vôi sữa trong bể (qui phạm 0,1 – 0,2m2) : Chiều rộng mỗi cánh quạt : . Công suất động cơ để quay cánh quạt : Trong đó : : trọng lượng thể tích của dung dịch được khuấy trộn. . hq : chiều cao cánh quạt, hq = bq = 0,107m. n : số vòng quay của cánh quạt trong 1 giờ, n = 40 v/phút = (40/60)v/s. d : đường kính của vòng tròn do đầu cánh quạt tạo ra khi quay. d = Lq = 0,126m. z : số cánh quạt trên trục máy khuấy, z = 4. : hệ số hữu ích của cơ cấu truyền động, . Chọn động cơ có công suất 200W. 5.2.1.3 . Chọn bơm định lượng phèn Lưu lượng dung dịch phèn b = 5% cần thiết đưa vào nước trong 1 giờ : Cột áp bơm : H = 100m. Công suất bơm : qb : lưu lượng bơm, qb = 1.22.10-4 m3/s. : khối lượng riêng của dung dịch, g : gia tốc trọng trường, g = 9,81 m/s2. H : cột áp bơm, H = 100m. : hiệu suất chung của bơm = 0,72 – 0,93. Chọn h= 0,8. Chọn máy bơm định lượng kiểu màng, loại chịu được axit có lưu lượng thay đổi từ 10 – 30l/h, công suất bơm 0.15kW. Trong trạm bố trí 2 máy, một làm việc 1 dự phòng. Bể hòa trộn thiết kế có tường đáy nghiêng so với mặt phẳng ngang 450. Đường kính ống xả cặn của bể hòa phèn là D = 150 (mm). Sàn đỡ phèn trong bẻ hòa trộn phải đặt ghi để có thể tháo gỡ được. Khe hở giữa các ghi là 15 (mm). Bể tiêu thụ thiết kế đáy có độ dốc 0.005 về phía ống xã. Đường kính của ống xã cặn của bể tiêu thụ D = 100(mm) Mặt trong bể hòa trộn và tiêu thụ phải được phủ một lớp xi măng chống axit hoặc ốp gạch men chịu axit. Bơm dung dịch phèn phải dùng bơm chịu được axit hoặc Ejectơ Các đường ống dẫn phèn làm bằng vật liệu chịu axit. Bể hòa tan và tiêu thụ phèn phải đặt ở trong một phòng riêng có thông hơi tốt. 5.2.2 Thiết bị vôi tôi, pha chế sữa vôi và dung dịch vôi bão hòa Ta sử dụng vôi ở dạng vôi sữa, hòa vôi vào nước để dung dịch vôi sữa. Với liều lượng vôi cần đưa vào D’v = 17.703 (mg/l) = 17.703 (g/m3) => liều lượng vôi dùng trong một ngày: Mv = 17.703 x 15000 / 1000 = 266 kg/ngày. 5.2.2.1 Bể hòa trộn vôi Kích thước bể vôi sữa: Dung tích bể pha vôi : Trong đó : Q : lưu lượng nước tính toán, Q = 15000 ( m3/ngày) = 625 (m3/h) n : số giờ giữa 2 lần pha vôi, n = 8h D : liều lượng vôi cho vào nước, D = 17.703 mg/l. b2 : nồng độ vôi sữa, b2 = 5%. : khối lượng riêng của vôi sữa, . Ta thiết kế 1 thùng đựng vôi sữa. Bể pha vôi sữa có tiết diện hình tròn đường kính D = 1.8m, gồm 2 phần : phần trên hình trụ, bên dưới hình chóp có góc tâm 600, bề rộng đáy a = 0,2m. Đáy bể đặt ống xả cặn D = 150mm. Chiều cao phần hình trụ : Chiều cao phần hình chóp : Chiều cao dự trữ : Hdt = 0,3m (qui phạm 0,3 – 0,4m ). Tổng chiều cao bể pha vôi sữa:H = Ht + Hdt + Hch = 0.7 + 0.3 + 1.4 = 2.4 m Thể tích xây dựng của bể : Khuấy trộn bằng máy trộn cánh quạt: Chọn số vòng quay cánh quạt là 40 vòng/phút (TCXDVN 33:2006 qui định > 40 vòng/phút). Chọn chiều dài cánh quạt bằng 0.45 đường kính bể (qui phạm : 0.4 – 0.45). Chiều dài cánh quạt : Chiều dài toàn phần của cánh quạt : Diện tích mỗi cánh quạt thiết kế 0,15 m2 cánh quạt/1m3 vôi sữa trong bể (qui phạm 0,1 – 0,2m2) : Chiều rộng mỗi cánh quạt : . Công suất động cơ để quay cánh quạt : Trong đó : : trọng lượng thể tích của dung dịch được khuấy trộn. . hq : chiều cao cánh quạt, hq = bq = 0,083m. n : số vòng quay của cánh quạt trong 1 giờ, n = 40 v/phút = (40/60)v/s. d : đường kính của vòng tròn do đầu cánh quạt tạo ra khi quay. d = Lq = 1.62m. z: số cánh quạt trên trục máy khuấy, z = 4. : hệ số hữu ích của cơ cấu truyền động, . Chọn động cơ có công suất 500W. 5.2.2.2 Bể tiêu thụ vôi Kích thước bể tiêu thụ vôi : Dung tích bể tiêu thụ : Trong đó: Wv1: Dung tích bể hòa trộn Wp1 = 1.8 m3. bh : Nồng độ dung dịch vôi trong thùng hòa tan (%) (qui phạm 10 – 17%). Chọn bh =10% bt : Nồng độ dung dịch trong bể tiêu thụ bt = 5% (qui phạm 4 – 10%). Số bể tiêu thụ 2 bể. Bể tiêu thụ có tiết diện hình tròn đường kính D = 1,6m, gồm 2 phần : phần trên hình trụ, bên dưới hình chóp có góc tâm 600, bề rộng đáy a = 0,2m. Đáy bể đặt ống xả cặn D = 150mm. Chiều cao phần hình trụ : Chiều cao phần hình chóp : Chiều cao dự trữ : Hdt = 0,3m (qui phạm 0,3 – 0,4m ). Tổng chiều cao bể tiêu thụ : H = Ht + Hdt + Hch = 0,9 + 1.2 + 0,3 = 2.4(m). Thể tích xây dựng của bể : Các thông số thiết kế bể tiê thụ vôi : (chiều cao bảo vệ là 0,3m) STT Thông số Đơn vị Kích thước 1 Số lượng bể 2 2 Chiều cao m 2.4 3 Đường kính m 1,6 4 Thể tích m3 1.81 Khuấy trộn bằng máy trộn cánh quạt: Chọn số vòng quay cánh quạt là 40 vòng/phút (TCXDVN 33:2006 qui định > 40 vòng/phút). Chọn chiều dài cánh quạt bằng 0,45 đường kính bể (qui phạm : 0,4 – 0,45). Chiều dài cánh quạt : Chiều dài toàn phần của cánh quạt : Diện tích mỗi cánh quạt thiết kế 0,15 m2 cánh quạt/1m3 vôi sữa trong bể (qui phạm 0,1 – 0,2m2) : Chiều rộng mỗi cánh quạt : . Công suất động cơ để quay cánh quạt : Trong đó : : trọng lượng thể tích của dung dịch được khuấy trộn. . hq : chiều cao cánh quạt, hq = bq = 0.094m. n : số vòng quay của cánh quạt trong 1 giờ, n = 40 v/phút = (40/60)v/s. d : đường kính của vòng tròn do đầu cánh quạt tạo ra khi quay. d = Lq = 1.44 m. z: số cánh quạt trên trục máy khuấy, z = 4. : hệ số hữu ích của cơ cấu truyền động, . Chọn động cơ có công suất 375W. 5.2.2.3 Chọn bơm định lượng Lưu lượng dung dịch vôi sữa 5% cần thiết đưa vào nước trong 1 giờ : Cột áp bơm : H = 100 m. Công suất bơm : qb : lưu lượng bơm, qb = 6.15.10-5m3/s. : khối lượng riêng của dung dịch, g : gia tốc trọng trường, g = 9,81 m/s2. H : cột áp bơm, H = 100 m. : hiệu suất chung của bơm = 0,72 – 0,93. Chọn h= 0,8. Chọn bơm định lượng kiểu màng lưu lượng 10 – 40 l/h, công suất 1KW. Trong trạm đặt 2 bơm, 1 làm việc và 1 dự phòng. 5.3 Công trình thu và trạm bơm cấp 1 Hình 5.1:Sơ đồ cấu tạo công trình thu và trạm bơm cấp I I Ngăn thu. II Ngăn hút. III Trạm bơm cấp I. IV Nhà quản lý. 1 Cửa thu nước. 2 Cửa thông bể thu và bể hút. 3 Bơm cấp I. 4 Phễu hút. 5 ống đẩy 5.3.1 Song chắn rác. Song chắn rác gồm các thanh thép có tiết diện tròn đường kính d = 10mm đặt song song nhau tại cửa thu nước của bể thu, cách nhau một khoảng a= 40 mm. Song chắn rác được nâng lên hạ xuống nhờ ròng rọc máy. Hai bên song có thanh trượt để thuận tiện cho quản lý và sử dụng. Diện tích công tác của song chắn rác xác định theo công thức: (m2) Trong đó: Q: lưu lượng tính toán. Q=15.000 (m3/ngđ) =625 (m3/h)= 0,1736(m3/s). v: vận tốc nước qua song chắn rác,theo TCXDVN 33- 2006, vận tốc này trong khoảng từ 0,4 đến 0,8 m/s ; khi sông đục nên lấy vận tốc nhỏ. Chọn v = 0,4(m/s). K : hệ số co hẹp do các thanh thép. K : là hệ số co hẹp do rác bám vào song, K = 1,25 K :hệ số kể ảnh hưởng của hình dạng thanh thép tiết diện tròn, K = 1,1 = 0.746 (m2) Chọn 1 bể thu, 1 song chắn rác, diện tích mỗi song chắn rác = 0.746(m2). Kích thước song chắn rác : Chọn chiều cao song chắn rác có H = 0.9 m => L =0.746 / 0.9 = 0.8 m 5.3.2 Lưới chắn rác. Chọn lưới chắn rác kiểu lưới chắn phẳng đặt giữa bể thu và bể hút. Lưới được đan bằng thép không rỉ có đường kính dây thép đan d= 1 mm, kích thước mắt lưới: a x a = 4 x 4 (mm). Mặt ngoài của lưới đặt thêm một tấm lưới bảo vệ có kích thước mắt lưới 25 x 58 (mm), đường kính dây thép đan d = 3 mm để tăng khả năng chịu lực cho lưới. Lưới được căng lên khung thép, năng hạ bằng ròng rọc máy. Diện tích công tác của lưới chắn rác xác định theo công thức: Trong đó: Q: lưu lượng tính toán, Q= 0,1736 (m3/s). v: vận tốc nước qua lưới quy phạm từ 0,2 dến 0,4m/s ; chọn v = 0,4 m/s . k1: hệ số co hẹp do các thanh thép: Với: p là 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. k2: hệ số co hẹp do rác bám vào lưới, k = 1,25. k3: hệ số kể đến ảnh hưởng của hình dạng, k = 1,15. (m2) Chọn 1 bể hút, 1 lưới chắn rác diện tích = 1.023 (m2). Kích thước lưới chắn rác: B x H= 1 x 1(m). 5.3.3 .Ngăn thu. Chiều rộng bể thu xác định theo công thức: Bt = BL + 2.e (m) Trong đó: BL : chiều rộng lưới chắn rác, B = 1230mm = 1,23 m. e : khoảng cách từ mép lưới đến tường bể thu, lấy e = 0,5 m. => Bt = 1,23 + 2.0,5 = 2,23 (m) => Bt = 2.5 (m) Chọn chiều dài bể thu Lt= 2,5m, Ttrong bể thu bố trí song chắn rác, thang lên xuống, thiết bị tẩy rửa. 5.3.4. Ngăn hút. Chiều rộng bể hút xác định theo công thức, B3D Df : đường kính phễu thu, D= (1,3 1,5)D , lấy D= 1,3D Dh: đường kính ống hút. Ta có Q = 0.1736 (m3/s) Tiêu chuẩn: Dh = 300 ¸ 800; vh = 1,0 ¸ 1,3 m/s. Chọn Dh = 450mm, ống thép tương ứng ta có vh = 1,09 m/s. => Df = 1,3 . 0,45 = 0,585m . Chọn đường kính phễu Df = 0.6 m. => Bh 3. 0.6 = 1.8 (m). Chọn B = 2 m. Do Bh ,Bt tính toán chênh lệch nhau không nhiều, để đảm bảo chế độ dòng chảy và thuận tiện cho thi công ta lấy: Bh = Bt = B =2.5 (m) Chiều dài bể hút: Lh = Lt = 2,5(m). Khoảng cách từ mép dưới cửa thu nước đến đáy sông: h = 0,7m. Khoảng cách từ mép dưới đặt lưới đến đáy công trình thu: h = 0,5m. Khoảng cách từ mực nước thấp nhất đến mép trên cửa thu: h = 0,5m. Khoảng cách từ mực nước thấp nhất đến miệng phễu hút: h1,5. D= 1,5 . 0.6 = 0.9 m h > 0.5 => chọn h = 0.9 m Khoảng cách từ đáy bể hút đến miệng phễu hút: h0,8 D= 0,8 . 0.6 = 0.45 h chọn h = 0.5m. Khoảng cách từ mực nước cao nhất đến sàn công tác:h = 0,5m. Đáy công trình thu có độ dốc về phía hố thu cặn. Hố thu cặn kích thước: a x b x h = 0,3 x 0,3 x 0,25m. Chiều cao gian quản lý: H = 3m. 5.3.5 . Tính toán cao trình mặt nước trong ngăn thu và ngăn hút. Cao trình mặt nước của sông: MNCN = 7,4m. MNTN = 5m. Sơ bộ lấy: Tổn thất qua song chắn rác: h = 0,1m. Tổn thất qua lưới chắn rác: h = 0,2m. Cao trình mặt nước trong bể thu: MNCNnt = MNCN - h = 7,4 – 0,1= 7,3(m) MNTNnt = MNTN - h = 5 – 0,1= 4,9(m) Cao trình mặt nước trong bể hút: MNCNnh = MNCN - h = 7,3 – 0,2 = 7,1 m MNTN nh = MNTN - h = 4,9– 0,2 = 4,7 m 5.3.6 Trạm bơm cấp 1 Lưu lượng trạm Công suất trạm xử lý: Q = 15000 m3/ngđ = 173.6 (l/s), do đó trạm bơm cấp I phải cung cấp nước điều hoà để bảo đảm cho trạm vận hành liên tục và hiệu quả. Vậy với lưu lượng trên ta chọn 1 bơm làm việc, 1 bơm dự trữ. Lưu lượng một bơm là: 173.6 l/s. Cột áp của máy bơm Chiều dài đường ống từ trạm bơm cấp I đến trạm xử lý L =7.146 m. Sơ đồ tính toán: Cột áp bơm cấp I xác định theo công thức: (m) Trong đó: Hhh :độ chênh hình học giữa cao trình mực nước cao nhất trên trạm xử lý (mực nước trong bể trộn) và mực nước thấp nhất trong bể hút. (m) :tổng tổn thất trong ống hút tính từ miệng phễu hút đến máy bơm, (m). Trong đó: lh: chiều dài ống hút lh = 0.9 + 0.65 + 1.9 + 2.5 + 1.05 = 7 m Với lưu lượng nước qua ống hút, Q = 173.6 (l/s) : tổng hệ số tổn thất qua các thiết bị : 1 côn thu ; 2 khóa ; 1 phễu thu ; 3 tê ; 2 cút 90o . (m). : tổng tổn thất trong ống đẩy tính từ máy bơm đến trạm xử lý. (m) Ld: chiều dài ống đẩy, ld = 7.146 m ( khoảng cách từ trạm bơm cấp 1 đến bể trộn của trạm xử lý). Lưu lượng nước qua ống đẩy: Q = 173.6 (l/s) Chọn đường kính ống đẩy Dd =400 mm => V = 1.38 m /s : tổng hệ số tổn thất qua các thiết bị:1côn mở ;1 van 1 chiều ; 2 khóa , ; 3 tê, ; 3 cút 90o, . (m) Htd: áp lực tự do lấy Htd =0.5 m. m. Chọn bơm với thông số: Qb = 173.6 (l/s); Hb = 37,66 m . 5.4 Bể trộn đứng 5.4.1 .Sơ đồ cấu tạo 1- Ống dẫn nước vào 2-Ống đưa nước sang bể phản ứng 3- Ống dẫn hoá chất 4- Máng thu nước 5- Ống xả. 5.4.2.Các thông số tính toán Dung tích bể W = (m3) Trong đó: Q: là lưu lượng trạm, Q= 15000 (m3/ngđ) = 625 (m3/h). t: là thời gian nước lưu lại trong bể, t= 2 phút. W = Ta chọn 2 bể trộn hoạt động đồng thời, dung tích mỗi bể là:W1b = 21/2 =10.5 (m3). Đường kính ống dẫn nước vào bể: Lưu lượng nước vào mỗi bể: Q1 = Q/2 = 625/2 =312.5 m3/h = 0.087 m3/s. Chọn đường kính dẫn nước vào bể D300mm => vtt = 1.23 m/s. Theo TCXDVN 33-2006 quy định vận tốc trong ống dẫn vào bể là v = 1 ¸ 1.5 (m/s) Đường kính ngoài của ống dẫn vào bể là 327mm Diện tích đáy nhỏ là: chọn mặt bằng đáy bể có dạng hình vuông Chọn đường kính ngoài của ống dẫn là cạnh của đáy nhỏ: bđ = 0.327 (m) Diện tích đáy nhỏ Fd = bd2 = 0.327 2 = 0.107 m2 Diện tích đáy lớn: ft = Trong đó: +Q1: là lưu lượng nước vào 1 bể, Q1= 312.5 (m3/h) = 0.087 m3/s +Vd: vận tốc nước dâng . Vd = 0.025 m/s Chọn mặt bằng phần trên của bể trộn dạng hình vuông. Chiều dài cạnh . bt = Chọn bt=2m à ft=4m2 Chiều cao phần hình chóp Chọn góc nón = 40o hd = Dung tích hình chóp phía dưới W1 = ´ hd ´ (ft + fd + ) (m3) =´2.3´ (4.0 + 0.107 +) =3.65(m3) Dung tích phần hình hộp bên trên Wt = W – Wd = 10.5 –3.65=6.85(m3) Chiều cao phần trên (hình hộp) là ht =(m) Chieu cao xây dựng bể là H = ht + hd + hbv =1.72+2.3+0.43=4.45m Lấy chiều cao bảo vệ bể là: hbv = 0.43m. Tính toán máng thu Nước chảy trong máng đến chỗ ống dẫn nước ra khỏi bể theo hai hướng ngược chiều nhau, vận nước chảy cuối máng là Vm = 0,6 (m/s) (TCXDVN 33-2006). Lưu lượng nước tính toán của máng qm = Q/4 = 625 /4 = 156.25 (m3/h) Diện tích tiết diện của máng. Fm = (m2) Fm = Chiều cao máng: Chọn khoảng cách bảo vệ từ mực nước đến mép trên máng thu là 0,1m. Khoảng cách từ mực nước đến mép trên lỗ ngập là 0.1m. Đường kính lỗ ngập D= 50 mm = 0.05m Khoảng cách từ mép dưới lỗ ngập đến đáy máng thu là 0.1m Vậy chiều cao xây dựng máng: hm = 0.1 + 0.1 + 0.05 + 0.1 = 0.35 m. Chiều cao máng làm việc: hlv = 0.1 + 0.05 + 0,1 = 0.25m. Chiều rộng máng bm = Fm/hm = 0.0723/0.35 = 0.168m => bm =0.21mm Thiết kế máng có độ dốc 0,005 về phía lỗ thu nước. Tính toán lỗ ngập: Tổng diện tích lỗ thu trong bể, với vận tốc nước chảy qua lỗ là 1m/s = Đường kính lỗ d = 50mm thì diện tích lỗ sẽ là: fl = 0,00196 (m2). Tổng số lỗ trên máng sẽ là: n = = lỗ. => chọn n=44 lỗ. Tổng số lỗ trên mỗi thành máng: n1 = 44/4 = 11 lỗ. Chiều dài mỗi thành máng: lm = bt = 1.87 m. Khoảng cách giữa các tâm lỗ: e= lm /(n1+1) = 1.87/11+1 = 0,156m. Tính toán mương tập trung: Ftt = Vận nước chảy cuối máng là Vm = 0,6 (m/s) Chiều dài rộng Bm = 0.6 m Chiều cao máng rm = Ftt / lm = 0.145/ 0.6 = 0.245m Đường kính ống dẫn nước ra khỏi 1 bể. Lưu lượng của một bể Q1b = 312.5 m3/h = 0.087 m3/s. Chọn đường kính dẫn nước ra bể D350mm => vtt = 09m/s. Theo TCXDVN 33-2006 quy định vận tốc trong ống dẫn vào bể là v = 0.8 ¸ 1 (m/s). Đường kính ống dẫn nước tập trung Lưu lượng của một bể Q1b = 625 m3/h = 0.1736 m3/s. Chọn đường kính dẫn nước vào bể D450mm => vtt = 1.09m/s 5.5 .Bể phản ứng có lớp cặn lơ lửng. Công suất trạm xử lý Q = 15000m3/ngđ = 625 m3/h = 0,1736m/s. Bể lắng ngang thu nước bề mặt hợp khối cùng bể phản ứng được chia làm 2 bể, N = 2. Bề rộng bể phản ứng bằng chiều rộng bể lắng B = 5.2 + 0.2 = 0.54 m Diện tích mặt bằng của bể phản ứng F = = = 72.3 (m2) Trong đó: v: tốc độ đi lên của dòng nước trong bể phản ứng ở phần trên, với hàm lượng cặn 52.4mg/l => v = 1.2mm/s. N: Số bể phản ứng lấy bằng số bể lắng ngang. N = 2. Lấy chiều rộng của bể phán ứng bằng chiều rộng của bể lắng ngang,B = 5.4 m. Chiều dài của bể phản ứng L = = => Chọn L = 14 m. Thể tích bể phản ứng với thời gian lưu nước trong bể W = = = 104.17m3 t: thời gian phản ứng, t = 20 phút. Chiều cao tổng cộng bể phản ứng lấy bằng chiều cao bể lắng H = 3.2 m, với 0,3m chiều cao bảo vệ, độ dốc 2%, công trình được hợp khối cùng bể lắng. Trong bể phản ứng đặt 3 tấm chắn hướng dòng Khoảng cách giữa các tấm chắn e = L/4 = 1/4 = 3.5m Đáy bể phản ứng đặt ống khoan lỗ để phân phối nước. Mỗi bể đặt 2 ống. Tốc độ nước chảy trong ống theo TCXDVN 33-2006 : v = 0,5 - 0,6m/s. Lấy v = 0,6 m/s. Tiết diện ống nhánh phân phối nước vào 1 bể Fn = = = 0,0134 m2 Chọn D => chọn D = 150mm. Tổng diện tích lỗ Lấy tổng diện tích lỗ phân phối bằng 30% tiết diện ống. = 0,00402 m2 Diện tích mỗi lỗ. Ống khoan lỗ d = 25mm => fl = 0,00049 m2 Tổng số lỗ n = = 8.2 lỗ => Chọn n = 9 lỗ Khoảng cách giữa các tim lỗ e = a: khoảng cách từ tâm lỗ đến mép tường, a = 0,6m. Tốc độ nước từ ngăn phản ứng sang bể lắng vt = 0,05 m/s Chiều cao lớp nước trên vách tràn. ht = 0,334m 5.6 Bể lắng ngang thu nước bề mặt 5.6.1 .Sơ đồ cấu tạo 5.6.2 .Tính toán Ta sử dụng loại bể lắng ngang thu nước bề mặt với hệ thống xả cặn bằng thuỷ lực. Công suất Q= 15000 m3/ngđ = 625 m3/h. Hàm lượng cặn sau khi đưa hoá chất vào Cmax= 52.4 mg/l. Tổng diện tích bể: Trong đó: Q: là lưu lượng tính toán, Q= 625 m3/h Uo: là tốc độ rơi của cặn, Uo= 0,6 mm/s (do hàm lượng căn nằm trong 50-250 mg/l). Và vận tốc nước trung bình của dòng chảy trong bể: vtb= 6mm/s. ( theo TCXDVN 33-2006 là 6-8 mm/s) a :hệ số kể đến sự ảnh hưởng của thành phần vận tốc rối của dòng nước theo phương thẳng đứng. => L/Ho = 1.5 => F = Chọn chiều cao vùng lắng Ho = 2,8m Số bể lắng N = 2 bể Chiều rộng mỗi bể lắng: B == Mỗi bể lắng chia làm n = 2 ngăn, chiều rộng mỗi ngăn là: b= 5.2/2 = 2.6m. Chiều dài bể: L = = Kiểm tra ảnh hưởng của dòng chảy rối Trong đó Q: Lưu lượng mỗi ngăn bể lắng Q = 625 / 4 = 312.5 m3/h = 0.043 m3/s B: Chiều rộng bể, B = 5.2 m H : Chiều cao bể, H = 2.8 m : Độ nhớt động học của nước. Nhiệt độ của nước nguồn t = 20oC => = 1.003 x 10-6 m2/s nước chảy tầng => lắng tốt. Lưu lượng nước qua một ngăn qn = 156.25(m3/h) = 0,0434(m3/s) Chiều cao nước trên thành tràn(phần bể phản ứng) (m). Trong đó: qn: là lưu lượng nước qua một ngăn, qn = 0,0434(m3/s) b: là chiều rộng một ngăn, b = 2.6m v: là vận tốc nước qua thành tràn, v = 0,05m/s (m). Phần thu nước sau bể lắng dùng hệ thống máng đục lỗ chảy ngập trên mặt nước. Chiều dài máng Lm = L = Cứ mỗi ngăn bố trí 1 máng thu Vận tốc nước trong máng thu: vm = 0.6 m/s. (TCXDVN 33-2006 vm = 0.6-0.8 m/s ) Chiều dài máng Kiểm tra tải trọng thu nước trên 1m dài mép máng. l/s.mdài thõa mãn điều kiện thu nước. Tiết diện của máng thu Ft = = = 0,0723(m2) Chiều rộng máng Chọn bm = 0,25m Chiều sâu máng hm = Ft / bm= 0,0723 / 0,25 = 0,2892 m => Chọn hm = 0.300 m Tốc độ nước chảy qua lỗ vl = 1(m/s) Diện tích lỗ trên một máng thu = = 0,0434 m2 Đường kính lỗ chọn dl= 25mm ( TCXDVN 33-2006 dl25mm ) (m2) Số lỗ trên máng n = = = 88 lỗ Mỗi bên bố trí n = 44 lỗ. Các lỗ thường nằm ngang hai bên máng, lỗ của máng phải đặt cao hơn đáy máng 50 – 80mm. Khoảng cách giữa các tâm lỗ e = Lm / n = 28 / 44 = 0.7 m. Mép trên của máng, cao hơn mức nước cao nhất trong bể 0,1m. Tính toán mương thu nước tập trung Diện tích mương vm : vận tốc cuối mương vm =0.5 m/s Chọn chiều rộng mương Btt = 0.6 Chiều cao mương Htt = Ftt /Btt = 0.3472 / 0.6 = 0.5787 m Chọn Htt = 0.6 m. Đường kính ống dẫn nước sang bể lọc Lưu lượng của một bể Q = 625 m3/h = 0.1736 m3/s. Vận tốc nước chảy trong ống: v = 1m/s Chọn đường kính dẫn nước vào bể D500mm Thể tích vùng chứa nén cặn của 1 bể lắng (m3) Trong đó: T : Thời gian làm việc giữa hai lần xả cặn, T = 24h. : Hàm lượng cặn trong nước đưa vào bể lắng, Cmax = 52.4 mg/l. C : Hàm lượng cặn còn lại trong nước sau khi lắng, C = 10 mg/l. : Nồng độ trung bình của cặn đã nén chặt, = 8000 mg/m3. N : Số bể lắng, N = 2. Wc Diện tích mặt bằng một bể lắng là (m2) Chiều cao trung bình của vùng chứa nén cặn => chọn Hc = 0.2 m Chiều cao dự trữ là 0.2 Tổng chiều cao của vùng chứa cặn là Hc = 0.4m. Chiều cao trung bình của bể lắng Hb= Ho + Hc = 2,8 + 0,4 = 3.2 (m). Chiều cao xây dựng của bể Chiều cao bảo vệ (0,3 – 0,5m) => Hbv = 0.3m Hxd = Hb + Hbv = 3.2 + 0.3 = 3.5 m Thể tích của một bể lắng là Wb = Lb.Hb.B = 42 x 3.2 x 5.2 = 698.88 (m3) Hệ thống xả cặn làm bằng ống đục lỗ và đặt dọc theo trục mỗi bể,thời gian xả cặn quy định t = 8 – 10 phút lấy t= 10 phút. Tốc độ nước chảy ở cuối máng không nhỏ hơn 1m/s. Lưu lượng cặn ở một bể qc = (m3/s) Đường kính ống xã cặn của 1 bể chọn D =300mm Tốc độ nước chảy trong ống v = 1.2 m/s Đường kính ống xã cặn chung dẫn về hồ lắng bn chọn D =400mm Tốc độ nước chảy trong ống v = 1.2 m/s Dung tích chứa cặn của một ngăn là Wc-n = (m3) Lưu lượng cặn ở một ngăn qc-n= (m3/s) Đường kính ống xã cặn của 1 ngăn Tổng diện tích lỗ trên ống xã cặn của 1 ngăn Tốc độ nước qua lỗ bằng 1,5m/s chọn dl = 25mm (TCXDVN 33-2006 dl 25mm) => fl = 0,000491m2 = 0,022 m2 Số lỗ trên ống xã cặn của 1 ngăn n = lỗ Khoảng cách giữa các lỗ l = L/n = 42 / 45 = 0.933 m 5.7 Tính Toán Bể Lọc Nhanh Hai Lớp Tính kích thước bể Diện tích các bể lọc nhanh hai lớp được tính theo công thức: Trong đó, Q: Công suất trạm xử lý, Q = 15000 m3/ ngày. T: Thời gian làm việc của trạm xử lý, T = 24h. vbt : Tốc độ lọc tính toán ở chế độ làm việc bình thường. vbt= 6 m/h a: Số lần rửa một bể trong một ngày, chọn a =1 W: Cường độ rửa lọc, W = 16 l/sm2. : Thời gian rửa bể lọc , =6 phút. : Thời gian ngừng bể lọc để sữa chửa hoặc để rửa, => Số bể lọc cần thiết Chọn N = 6 bể Kiểm tra tốc độ lọc khi làm việc tăng cường, với điều kiện ngừng một bể để rửa: m/h. Đạt yêu cầu qui phạm (6 – 7,5) Diện tích mỗi bể: Chọn kích thước mỗi bể lọc:L x B = 5,7 x 3,3 = 18.81 m2. Tính toán mương phân phối nước lọc tập trung: Diện tích máng vm : vận tốc cuối máng vm =0.5 m/s Chọn chiều rộng máng Btt = 0.6 Chiều cao máng Htt = Ftt /Btt = 0.3472 / 0.6 = 0.5787 m Chọn Htt = 0.6 m. Chiều cao của bể lọc nhanh hai lớp vật liệu: . Trong đó, : Chiều cao lớp sỏi đỡ lớp vật liệu, : Chiều cao lớp vật liệu, vật liệu lọc gồm 2 lớp. Lớp phía trên là lớp vật liệu lọc than ăngtraxit nghiền nhỏ có cở hạt dtđ = 0.6 ¸ 0.65 mm, chiều dày lớp than Lớp phía dưới là lớp vật liệu lọc cát thạch anh có dtđ = 0,9 ¸ 1.1 mm, chiều dày lớp cát : Chiều cao lớp nước trên lớp vật liệu lọc hs : chiều cao sàn đỡ chụp lọc, hs = 0.11m hd : chiều cao dầm đỡ sàn chụp lọc, hd = 0.2m hh : chiều cao hầm phân phối gió và nước rửa lọc, hh = 0.9 m hp: chiều cao phụ, hp = 0.5m hbv : chiều cao bảo vệ, hbv = 0.34 m . Tính hệ thống ống phân phối nước rửa lọc Lưu lượng nước rửa lọc của 1 bể lọc( dùng hệ thống ông phân phối trở lực lớn). Vận tốc chảy trong ống chính cho phép , chọn Đường kính ống dẫn nước rửa lọc chính: Chọn ống chính bằng thép không rỉ, có đường kính Dc-n = 450mm Để phân phối nước rửa lọc ta dùng hệ thống chụp lọc loại K1, có đường kính phía trên 48mm, và tổng chiều dài 280mm. Chọn phương pháp phân phối khí và nước bằng chụp lọc. Số chụp lọc lấy n = 40 cái/1 m2 diện tích lọc ( 33-2006TCXDVN) Tổng số chụp lọc trên toàn bộ bể là: N= F x n = 18.81 x 40 = 753 (chụp). Ta bố trí 15 hàng ngang khoảng cách giữa các tim chụp lọc là a : khoảng cách giữa tim chụp lọc đến tường, a =0.25m Và bố trí 49 hàng dọc khoảng cách giữa các tim chụp lọc là Tính toán máng phân phối thu nước rửa lọc Chiều rộng mỗi bể 3.3 m, ta đặt trong mỗi bể 1 máng thu nước rửa lọc có đáy hình tam giác. Khoảng cách giữa các máng d = 3.3 / 1 = 3.3 m Lưu lượng nước rửa thu vào mỗi máng: Trong đó, W: Cường độ rửa lọc, W = 16 l/s.m2. d: khoảng cách giữa các tâm máng, d = 3.3 m lm: Chiều dài của máng, lm = B = 5.7 m qm =16 x 3.3 x 5.7 = 300 l/s = 0.3 m3/s. Chiều rộng của máng Trong đó, a: Tỉ số giữa chiều cao phần hình chữ nhật (hcn) với nửa chiều rộng của máng a = 1 ¸ 1,5. Chọn a = 1,3 K: Hệ số đối với tiết diện máng tam giác, K = 2,1 => Chọn Bm = 880mm Chiều cao phần hình chữ nhật: Chiều cao phần hình tam giác Chọn hd = 0,2. Tổng chiều cao của máng thu nước: Khoảng cách từ bề mặt vật liệu đến mép trên mang thu: Trong đó, Lvl: Chiều dày lớp vật liệu lọc, L = 0.15 + 0.5 + 0.8 = 1.45 m e: Độ giản nỡ tương đối của lớp vật liệu lọc, e =50% . Theo quy phạm, khoảng cách giữa đáy dưới cùng của máng dẫn nước rửa phải nằm cao hơn lớp vật liệu lọc tối thiểu là 0.07m Chiều cao toàn phần của máng thu nước rửa là Hm = 0.64m, vì máng dốc về phía máng tập trung i=0.01, máng dài 5.7m. Máng thu nước rửa lọc tập trung của 1 bể Khoảng cách từ đáy máng thu đến đáy máng tập trung hM = 1,75 ´ + 0,2 (m). Trong đó: qtt: lưu lượng nước chảy vào máng tập trung, qtt = 0.1505 x 2 = 0.3(m3/s). Btt : chiều rộng máng tập trung. Chọn Btt = 0.7m g: gia tốc trọng trường bằng 9,81 m/s2 Vậy. Chọn hm=0.5 (m) Tổng chiều cao của máng thu nước rửa lọc tập trung Hm = 0.5 + 0.65 = 1.15 m Đáy mương tạo độ dốc i= 0,01 về phía ống xả nước rửa lọc về hệ thống thoát nước mưa trạm xử lý Với qtt = 0.3(m3/s). Chọn đường kính dẫn sang hồ chứa cặn D500 mm => vtt =1.55 m/s ( quy phạm v =1.5-2m/s). Tính hệ thống rửa lọc Chọn biện pháp rửa bể bằng gió, nước kết hợp. Bơm khí với cường độ 20l/s.m2 trong thời gian 2 phút. Sau đó bơm khí với cường độ khí 15 l/s.m2 kết hợp với nước với cường độ nước 4 l/s.m2 sao cho cát lọc không bị trôi vào máng trong thời gian 5 phút. Cuối cùng ngừng bơm khí và tiếp tục bơm nước thuần tuý với cường độ 12 l/s.m2 trong thời gian 5 phút. Tổn thất qua hệ thống phân phối bằng chụp: h = Trong đó: Vk: là vận tốc nước qua khe chụp lọc, = 2m/s : là hệ số lưu lưọng của chup lọc, loại có xẻ khe = 0,5 => h = = 0,41m. Tính toán ống dẫn nước rửa 1 bể lọc: Lưu lượng nước rửa bể, qr = 0,3 (m3/s). Theo quy phạm vận tốc trong ống rửa lọc cho phép từ: 1- 1,5m/s Ta chọn vr = 1,5m/s. Đường kính ống tính theo công thức sau: dr = (m). => Chọn đường kính ống là: dr = 500 (mm) => vtt = 1.55 m/s Tính toán hệ thống cấp khí rửa lọc: Cương độ rửa gió thuần tuý là: Wg = 20 l/s.m2 Chọn vận tốc gió trong ống gió là Vg = 20m/s. Lưu lượng gió cung cấp là: qg = Wg ´ f = 20 ´ 18.81 = 376.2 (l/s) = 0.3762 (m3/s) Đường kính ống dẫn gió là: dg = (m) => dg = 150mm => vtt =21.3 m/s Chọn đường kính ống xả kiệt D = 100mm. Đáy bể lọc tạo độ dốc i= 0,005 về phía ống xả kiệt, đầu ống lắp khoá. Mỗi bể ta bố trí một cửa thăm D600 để tiện cho việc kiểm tra bể. Đường kính ống dẫn nước đã lọc ra khỏi một bể lọc => D1 = 200mm v: vận tốc nước chảy trong ống: v = 1m/s. Đường kính ống dẫn nước đã lọc tập trung sang bể chứa => D = 500mm Tính công suất bơm Bơm rửa lọc có các thông số sau: Diện tích bể lọc: 5.7 x 3.3 = 18.81 (m2) Lưu lượng nước dùng để rửa lọc:Qr = 0.3 (m³/s) = 1080(m3/h) Vận tốc nước chảy trong ống (lấy bằng vận tốc nước chảy trong ống dẫn nước rửa) và bằng 2 (m/s). Chiều dài đoạn ống tính từ vị trí đặt bơm đến bể lọc 50 (m) Dường kính ống dẫn nước : 400 mm Khối lượng riêng của nước ở nhiệt độ làm việc, r = 998 (kg/m3) Tính cột áp cần thiết của bơm: Cột áp của bơm được xác định theo công thức: Hbơm = H1 + H2 + H3 Trong đó: H1 - cột áp để khắc phục chiều cao hình học tính từ cốt mực nước thấp nhất trong bể chứa đến mép máng thu nước rửa. H2 - là cột áp để khắc phục tổn thất trong bể lọc bao gồm tổn thất qua lớp sỏi đỡ, tổn thất qua lớp vật liệu lọc và tổn thất áp lực khi phá vỡ kết cấu ban đầu của lớp cát lọc. H3 - cột áp để khắc phục tổn thất trên đường ống. Ta có : H1 = 4 + 0.5 + 2,5 = 7 (m) Trong đó: 4 - là chiều sâu lớp nước thấp nhất trong bể chứa - là độ cao từ lớp nước trên cùng của bể chứa đến đáy bể lọc. 2,5 - là chiều cao tính từ đáy bể lọc đến mép máng tràn. Ta có: H3 = (i x l) + 5%(i x l) Trong đó: l - là đoạn ống dẫn nước rứa lọc tính từ vị trí đặt bơm đến bể lọc, l =50 (m) i - là độ dốc thuỷ lực. Ta có lưu lượng nước cần dùng để rửa lọc là: 242 (l/s), và với đường kính ống dẫn nước rửa lọc D = 400mm ta tra bảng thuỷ lực suy ra: i = 0.00268 Do vậy : H3 = 0.00268 x 50 + 5%(0.00268 x 50) = 0.141 (m) Ta có: H2 = hđ + hđáy + hVL Trong đó: hđáy - tổn thất áp lực qua hệ thống phân phối bằng chụp lọc hđáy = 0.41m. Ta có : hđ = 0.22 x LS x W LS - chiều dày lớp thạch anh và cát, LS = 0.8m W - cường độ rửa lọc, W = 16 (l/s.m2). Do đó: hđ = 0.02 x 0.8 x 16 = 0.256(m) Ta có: hVL = ( a + b x W).L.e Trong đó: a,b - là hệ số với kích thước hạt là 0.5-1mm. ta chọn a = 0.7, b = 0.017 e - là độ giản nở lớp vật liệu lọc, e = 50% = 0.50 L - chiều dày lớp vật liệu lọc, L = 1.3 m Do vậy: hVL = (0.7 + 0.9 x 16) x 1.3 x 0.50 = 10.06 (m) Suy ra : H2 = 0.256 + 0.41 + 10.06 = 10.726 (m) Do đó ta có: H = H1 + H2 + H3 = 7 + 10.726 + 0.141 = 17.867 (m) Chọn H = 18m Công suất bơm: Ta có công suất bơm nước rửa lọc được xác định theo công thức sau: N = Trong đó: Q - lưu lượng nước bơm, Q = 0,3 (m3/s) H - là cột áp của bơm, H = 18 m r - là khối lượng riêng của nước ở nhiệt độ làm việc. r = 998 (kg/m3) g = 9.81(m/s2) h - là hiệu suất của bơm, chọn h = 80% = 0.8 suy ra: N = Vậy ta chọn 2 bơm nước rửa lọc có các thông số sau: Qb = 600 (m3/h), N = 35 (kw), cột áp H = 20 5.8 Tính toán dung tích bể chứa Qua kiểm tra ta xác định được dung tích điều hòa của bể chứa (tính toán ở phần cấp nước) là : 20% Qngđ Thể tích bể chứa được tính theo công thức : WBC = WĐH + WCC + WBT Trong đó : WĐH : thể tích điều hòa của bể chứa (m3) WĐH = 20% Qngđ = 20% 15000 = 3000 (m3) WCC : dung tích dự trữ cho chữa cháy trong vòng 3 giờ liền (m3) WCC = n qcc 3h = = 108 (m3) WBT : lượng nước dự trữ cho bản thân trạm xử lý WBT = (4 ÷ 6) % Qngđ chọn WBT = 6% Qngđ WBT = 6% 15000 = 900 (m3) Vậy thể tích bể chứa : WBC = 3000 + 108 +900 = 4000 (m3) Bố trí hai bể chứa, mỗi bể có dung tích: W = 2000 m3. Chọn chiều sâu của bể chứa: h = 5 m. Diện tích mặt cắt ngang của bể chứa: Fbc = 2000/5 = 400 m2. Kích thước bể chứa: Chọn chiều dài: l = 16 m. Chọn chiều rộng: b = 400/16 = 25 m. Chiều cao từ mực nước đến thành bể: 0,5 m. Chiều cao tổng cộng của bể chứa: Hbc = 5 + 0,5 = 5.5 m Trong bể ta bố trí 2 vách ngăn chắn dòng chiều dài mỗi vách 16m chiều cao 5m dày 200mm. Mỗi v ách ngăn cách tường 5m, hai vách cách nhau 5.6m. Tính toán lượng Clo để khử trùng Lượng Clo đưa vào để khử trùng Lcl = 3mg/l. (TCXDVN 33 -2006 từ 2-3 mg/l) Liều lượng Clo dùng trong 1 giờ: Q= (kg/h). Thể tích Clo : Vclo = = 3,06 (l/h). Với trọng lượng riêng của Clo là: 1,47 (kg/l). Lượng nước tính toán cho Cloratơ làm việc lấy bằng 0,6 (m3/kgClo). Lưu lượng nước cấp cho trạm clo Q = 0,6. Q= 0,6´1.875 = 1.125 (m3/h) =3.125.10(m3/s) = 0.3125 (l/s). Đường kính ống D = = 0,026 (m) = 26 (mm)=> D=32mm Vận tốc nước chảy trong ống dẫn: Vn = 0,6 (m/s) Lượng Clo dùng cho 1 ngày: Q= Q´ 24 = 1.875 ´ 24 = 45 (kg/ng®). Lượng Clo tiêu thụ trong ngày Với trọng lượng riêng Clo bằng 1,47 (kg/l). Vcl =45 / 1,47 = 30.61 (l) Chọn số bình Clo dự trữ trong trạm đủ dùng tối thiểu là 30 ngày. Lượng Clo dùng trong 30 ngày: Vcl30 = 30.61 x 30 =981.3 (l/tháng). Chọn 5 bình loại 250(l), 4 bình hoạt động và 1 bình dự trữ. 5.10 Trạm bơm cấp 2 5.10.1.Bơm sinh hoạt: Bơm sinh hoạt gồm có 4 bơm , có 1 bơm dự phòng. Ống hút chung của tổ máy Lưu lượng Q = 625 m3/h = 0.1736m3/s. Chiều dài Lh= 72(m) Chọn đường kính D500 => vh = 0,884 (m/s) Ống đẩy chung của tổ máy Lưu lượng Q = 625 m3/h = 0.1736m3/s. Đường kính D400 => vđ = 1.38 (m/s), Ống hút và ống đẩy chung của một máy bơm Lưu lượng của một máy bơm: Q1 = Q / 3 = 0.1736 / 3 = 0.058 (m3/s) Chọn ống hút bằng thép D300 => vh1 = 0.82(m/s), Chọn ống đẩy bằng thép D250 => vd1 = 1.18 (m/s), 5.10.2 .Bơm rửa lọc Bơm rửa lọc có Q = 410 (l/s); H = 12m. Lắp thêm 1 bơm dự phòng. Đường kính ống hút D = 600mm vh = 1,34(m/s). Đường kính ống đẩy D = 550mm ; vd = 1,718m/s. 5.11 Hồ chứa bùn Lưu lượng cặn của bể lắng đưa vào hồ chứa bùn: Qbl = qc-n x 4 = 0.033 x 4 = 0.132 m3/s = 475.2 m3/h = 11404,8 m3/ngđ Diện tích mặt bằng hồ chứa bùn (m2) Trong đó: Q : lưu lượng nước đưa vào hồ chứa Q = 475.2( m3/h). Uo : tốc độ rơi của cặn trong hồ chứa (mm/s). Chọn Uo = 0,6 (mm/s). a : hệ số kể đến ảnh hưởng do thành phần thẳng đứng của vận tốc nước dâng vtb : tốc độ ngang trung bình của nước chảy trong hồ chứa, vtb = K x Uo (mm/s) K : hệ số kể đến tỷ lệ giữa chiều dài và chiều sâu trung bình của vùng lắng, chọn tỷ số L / Ho = 15 => K = 10. (m2) Chiều rộng hồ chứa bùn B xác định theo côngthức: (m2) Trong đó: vtb : tốc độ trung bình của dòng chảy trong hồ chứa(mm/s), vtb = K ´ Uo = 10 ´ 0,6 = 6 (mm/s) Ho : chiều cao trung bình của vùng lắng (m), Ho = 1.8 (m) N : số bể lắng bùn, N = 2. (m) Chiều dài hồ chứa (m). 5.12 Sân phơi bùn Lượng cặn khô xả ra hằng ngày, được tính theo công thức: kg/ngày Trong đó, Q: Lưu lượng trạm xử lý, Q = 15000 m3/ngày.đêm C1: Hàm lượng cặn lớn nhất cho vào bể, C1 = 52.4 mg/l C2: Hàm lượng cặn sau khi nước qua bể lắng, C2 = 10 mg/l. Lượng bùn cần nén trong 1,5 tháng: Gt = 30 x 1,5 x 636 = 28620 kg Diện tích hồ cần thiết: Chia hồ ra 5 ngăn nhỏ, diện tích mỗi ngăn 6 x 8. Bùn chứa trong hồ 1,5 tháng, sau đó rút nước ra và bùn được phơi, nồng độ bùn khô đạt 25%, tỷ trọng = 1,2 T/m3. Thể tích bùn khô trong hồ: Chiều cao bùn khô trong bể: Trong lượng cặn xả ra hằng ngày có nồng độ cặn 0,4%, tỷ trọng 1,011 T/m3 Trọng lượng dung dịch cặn xả ra ngoài, kg/ngày Thể tích bùn loãng xả ra trong một ngày, Chiều cao bùn loãng Tổng chiều cao của hồ: H = hđ + hcặn + hbv = 0,5+ 0,710 + 0,3 = 1,51m. Tính hệ thống ống phân phối nước vào sân phơi bùn Lưu lượng xả cặn: Q =2 x 0,033 = 0.066m3/s, nước từ hồ chứa bùn lên sân phơi bùn với vận tốc vc = 2,1 m/s. Đường kính ống chính dẫn nước từ bể thu cặn đến sân phơi bùn. chọn D = 200mm Tính hệ thống ống thu nước bùn. Để thu nước bùn ta dùng hệ thống ống có cấu tạo hình xương cá và trên các ống nhánh ta khoan các lỗ để thu nước bùn. Lưu lượng nước trong mỗi ngăn, q = 0,0132 m/s,vận tốc chảy trong ống chính cho phép , chọn ® Đường kính ống chính: Chọn ống chính bằng nhựa uPVC, có đường kính Dc = 90mm, Số ống nhánh của ngăn phơi bùn : ống Trong đó, B: Chiều rộng của một sân phơi bùn, B = 6 m l: Khoảng cách giữa các ông nhánh, l = (0,25 – 0,35) m. Chọn l = 0,35m Chiều dài một ông nhánh: Lưu lượng nước bùn qua mỗi ống nhánh: Vận tốc chảy trong ông nhánh cho phép , chọn ® Đường kính ống nhánh: Chọn ống nhánh bằng nhựa uPVC, có đường kính dn = 21mm, Để có thể thu nước trên khắp diện tích của mỗi ngăn thu bùn, trên các ống nhánh ta khoan các lỗ có đường kính dl = 5mm( quy phạm 5 – 10 mm). Tổng diện tích các lỗ này lấy bằng (30 – 35 %) diện tích tiết diện ngang của ống chính. Chọn 35 %, tổng diện tích lỗ: Số lỗ cần thiết: Số lổ trên mỗi ống nhánh: , Trên mỗi ống nhánh ta khoan 2 lỗ, 4 lỗ này xếp thành 2 hàng so le nhau hướng lên trên và nghiên một góc 45o so với phương nằm ngang. Vì khoảng các lỗ qúa lớn, nên ta khoan thêm lỗ, trên mỗi hàng của ống nhánh ta khooan thêm 22 lỗ, tổng số lỗ trên mỗi hàng là 24. Khoảng cách giữa các lỗ: Chương 6 : KHAI TOÁN CÔNG TRÌNH 6.1 Chi phí xây dựng 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 GXDCTT-TBI = Q´ g Q: công suất trạm, Q = 15000 m3. g: đơn giá xây dựng cho 1 m3 công suất, g = 150.000 (đồng/ m3). GXDCTT-TBI = 15000 ´ 150000 GXDCTT-TBI = 2250 (triệu đồng). Ta chỉ lắp đặt thiết bị GTBCTT-TBI = GXDCTT-TBI ´ 80%/20% GTBCTT-TBI = 2250´ 8/ 2 = 9000 (triệu đồng). Tổng giá thành xây dựng và thiết bị cho công trình thu trạm bơm cấp I: GCTT-TBI = GXDCTT-TBI + GTBCTT-TBI GCTT-TBI = 2250+ 9000= 11250 (triệu đồng). 6.2 Chi phí xây dựng trạm xử lý 6.2.1 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: GXDBT = VBT ´ gBT VBT: tổng dung tích 2 bể trộn, VBT = 21 m3. gBT: đơn giá xây dựng bể trộn, gBT = 2000.000 (đồng/m3) GXDBT = 21 ´ 2000.000 = 42 (triệu đồng) Chi phí thiết bị cho bể trộn. GTBBT = GXDBT ´ 60% / 40% = 42 ´ 6 / 4 = 63(triệu đồng). Tổng giá thành xây dựng và thiết bị bể trộn. GBT = GXDBT + GTBBT= 42 + 63= 105 (triệu đồng). 6.2.2 Chi phí xây dựng bể phản ứng có tầng cặn lơ lửng. Với bể phản ứng có tầng cặn lơ lửng chi phí xây dựng chiếm 40%, chi phí thiết bị chiếm 60%. Chi phí xây dựng bể phản ứng có tầng cặn lở lửng: GXDBể pư = VBểpư ´ gBể pư VBểpư: tổng dung tích 2 bể phản ứng, VBể pư = 104.17 ´ 2 = 208.34 m3. gBể pư: đơn giá xây dựng bể phản ứng, gBpư= 2.000.000 (đồng/m3). GXDBpư = 208.34 ´ 2000.000 = 426.68 (triệu đồng). Chi phí thiết bị cho bể phản ứng. GTBBpư = GXDBpư´ 60% /40%= 426.68 ´ 6 / 4= 625.02 (triệu đồng). Tổng giá thành xây dựng và thiết bị bể phản ứng. GBpư = GXDBpư + GTBBpư= 426.68 + 625.02 = 1041.7triệu đồng). 6.23. Chi phí xây dựng bể lắng ngang thu nước bề mặt. Chi phí xây dựng chiếm 80%, thiết bị chiếm 20% Chi phí xây dựng bể lắng: GXDBLắng = VBlắng´ gBlắng VBlắng: tổng dung tích bể lắng, VBlắng = F ´ Ho =434´ 2,8 = 1215..2( m3). gBlắng: đơn giá xây dựng bể lắng, gBlắng= 2000.000 (đồng/m3). GXDBlắng = 1215.2 ´ 2000.000 = 2430.4 (triệu đồng). Chi phí thiết bị cho bể lắng. GTBBlắng = GXDBlắng ´ 20% / 80% = 2430.4 ´ 2 / 8 GTBBlắng = 607.6(triệu đồng). Tổng giá thành xây dựng và thiết bị bể lắng. GBlắng = GXDBlắng + GTBBlắng= 2430.4 + 607.6=3038 (triệu đồng). 6.2.4 .Chi phí xây dựng khối bể lọc. Với bể lọc nhanh chi phí xây dựng chiếm 30%, chi phí thiết bị chiếm 70%. Chi phí xây dựng bể lọc nhanh: GXDBLọc = VBlọc ´ gBlọc VBlọc: tổng dung tích 6 bể lọc, VBlọc = 5.73.3 ´ 5,2´ 6 =586.872 (m3) gBlọc: đơn giá xây dựng bể lọc nhanh, gBlọc= 3.500.000 (đồng/m3). GXDBlọc = 586.872 ´ 3.500.000 = 2054.052(triệu đồng). Chi phí thiết bị cho bể lọc. GTBBlọc = GXDBlọc ´ 70% / 30% GTBBlọc =2054.052´ 7 / 3 = 4792.788 (triệu đồng). Tổng giá thành xây dựng và thiết bể lọc nhanh. GBlọc= GXDBlọc + GTBBlọc = 2054.052+ 4792.788 = 6846.84 (triệu đồng). 6.2.5 .Chi phí xây dựng 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 2 chứa 2´ a ´ b ´ h = 2´ 35355,5m VBC = 2000 m3. gBC: đơn giá xây dựng bể chứa, gBC= 2000.000 (đồng/m3). GBC = 2000´ 2000.000 = 4000(triệu đồng). 6.2.6 Chi phí xây dựng các công trình khác lấy bằng 30% tổng giá thành xây dựng các công trình chính của trạm xử lý. GK = 30%´ ( GBT + GBlắng + GBlọc + GBC) = 0.3 ( 105 + 3038 + 6846.8 + 4000) GK = 6197.499 (triệu đồng). Tổng giá thành xây dựng và thiết bị cho trạm xử lý: GTR = GBT + GBểpư + GBlắng + GBlọc + GBC + GK GTR = 105 +1041.7+ 3038 + 6846.8 + 4000+6197.499 GTR = 21229.039(triệu đồng) 6.3 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%. Chi phí xây dựng trạm: GXDTBII = Q ´ g Q: công suất trạm, Q = 15.000 m3. - g: đơn giá xây dựng cho 1 m3công suất, g = 150.000 (đồng / m3). GXDTBII = 15.000 ´ 1500.000 GXDTBII = 2250 ( triệu đồng). Chi phí thiết bị GTBTBII = GXDTBII´ 8/ 2 GTBTBII = 2250´ 8/ 2 = 9000 (triệu đồng). Tổng giá thành xây dựng và thiết bị trạm bơm cấpII: GTBII = GXDTBII + GTBTBII GTBII = 2250 + 9000= 11250(triệu đồng). => Vậy tổng giá thành xây dựng và thiết bị ban đầu toàn bộ hệ thống cấp nước: GXD-TB = GTXL+ GCTT-TBI + GTBII GXD-TB = 21229.039+ 11250 + 11250 GXD-TB = 43729.039 (triệu đồng) 6.4. Chi phí xây dựng quản lý hệ thống cấp nước của nhà máy 6.4.1 Chi phí điện năng. Chi phí điện năng trong 1 năm tính theo công thức: GĐ = Trong đó: Qb: lưu lượng bơm trong 1 ngày đêm. Hb: cột áp bơm (ta tính cho cột áp tại điểm làm việc của bơm cấp I trên 1 đường ống. gd: đơn giá 1kw điện, gd = 1.500( đồng). dc: hiệu suất động cơ điện. b: hiệu suất bơm. Chi phí điện sản xuất cho trạm bơm cấp I trong 1 năm là: GĐTBI= = GĐTBI = 944 (triệu đồng). .Chi phí điện sản xuất cho trạm bơm cấp II trong 1năm (bao gồm cả bơm hoá chất, bơm nước rửa lọc, bơm xử lý nước tửa lọc): GĐTBII=(triệu) a Là hệ số kể đến các loại bơm khác bơm sinh hoạt Chi phí điện cho sản xuất: GSX = GĐTBI + GĐTBII=944 + 1186 = 2130 (triệu đồng) Chi phí điện năng thắp sáng và mục đích khác: GK =1%´ GSX = 0,01´ 2130= 21.3 (triệu đồng). => Vậy tổng chi phí điện năng: GĐI = GSX + GK = 2130 + 21.3 = 2151.3 (triệu đồng). 6.4.2 Chi phí hoá chất. Chi phí Clo: Lượng Clo dùng trong 1 ngày theo tính toán ở trên là QClongđ = 45 (kg/ ngày) Đơn giá Clo: 50.000 (đồng / kg) Chi phí Clo trong 1 năm: GCL = 50.000 ´ 45 ´ 365 = 821.25 (triệu đồng). Chi phí phèn: Lượng phèn dùng trong 1 ngày P = LP ´ Qngđ = 35´ 15000´ 103/106 = 525 (kg/ngày) Đơn giá phèn nhôm: 10.000 (đồng/ kg). Chi phí phèn trong 1 năm: GP = 10.000 ´ 525 ´ 365= 1916.25 (triệu đồng). Chi phí vôi. - Lượng vôi dùng trong 1 ngày V = 17.703´ 15000´ 103/106 = 265.545 (kg/ngày) - Đơn giá vôi: 7000 (đồng/ kg). Chi phí vôi trong 1 năm: GV = 7000 ´ 265.545 ´ 365 =678.235 (triệu đồng). => Vậy tổng chi phí hoá chất: GHC= GCL+GP +GV =821.25 + 1916.25 +678.235 = 3415.73(triệu đồng) 6.4.3 .Chi phí lương và bảo hiểm xã hội cho công nhân. Với công suất trạm Q = 15000 m3/ ngày, số công nhân và cán bộ cần thiết cho trạm là 30 người. Lương trung bình : 2200.000 (đồng/người . tháng). Chi phí trả lương trong 1 năm: GL = 30 ´2200.000 ´ 12= 792 (triệu đồng). Chi phí bảo hiểm xã hội bằng 20% lương. GBH = 20%´ GL = 0,2´ 792 = 182.4 (triệu đồng) Tổng chi phí lương và bảo hiểm: G L-BH= GBH + GL = 792 + 182.4 = 950.4 (triệu đồng). 6.4.4 Chi phí khấu hao tài sản cố định Tổng chi phí khấu hao cơ bản và chi phí sửa chữa lớn. Loại tài sản cố định Giá trị (triệu đồng) KH cơ bản KH Sửa chữa lớn Tổng cộng (triệu đồng) % Thành tiền % Thành tiền Thiết bị 15088.408 20 3017.68 15 2263.261 5280.94 Nhà,vỏ 17390.63 10 1739.063 7.5 1304.3 3043.36 Tổng : 4756.44 3567.558 GKH = 8324.303 6.4.5 Tổng các chi phí khác. Chi phí quản lý xí nghiệp : bằng 0,85% khấu hao cơ bản và sửa chữa lớn 8324.303 x 0,85% = 7075.65 (triệu.đồng) Chi phí phân xưởng : bằng 30% chi phí quản lý xí nghiệp 7075.65 x 30% = 2122.7(triệu. đồng) Vậy tổng các chi phí khác: GK= 7075.65 + 2122.7= 9198.35 (triệu). 6.4.6 Tổng chi phí quản lý trong một năm. GQL = GĐ + GHC + GL-BH+ GKH + GCPK GQL = 2151.3 + 3415.73+ 950.4 + 8324.303+ 9198.35 GQL = 15606.58 (triệu đồng) 6.4.7 Tính giá thành 1m3 nước. Giá thành xây dựng 1m3 nước. gXD = GXDI / QI gXD = 43729.039 ´106/15.000 =2.915.269 (đồng/m3) Sau 20 năm công trình sẽ được hoàn vốn giá thành xây dựng 1m3 nước là: gXD1 = gXD / 365´20 = 43729.039 /( 365´20) gXD1= 399.35 (đồng/ m3). Giá thành quản lý 1m3 nước. gQL = GQL / Q = 43729.039 ´106/ 40.000´365 gQL = 1068.944 (đồng/ m3). Giá thành 1m3 nước: g = gXD1 + gQL= 1068.944 + 399.35 = 1468.3(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 = 1468.3 ´ ( 1 + 0,05 + 0,05) gb = 1615.13 (đồng/ m3). Vậy giá bán 1 m3 nước có thuế là 1615.3 (đồng /m3) Chương 7 : KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 7.1 Kết luận Đề tài “ Tính toán thiết kế trạm xử lý nước cấp khu dân cư mở rộng thành phố Ninh Bình, tỉnh Ninh Bình, công suất 15000 m3/ ngày đêm” đã thực hiện được các nội dung sau: Khảo sát được hiện trạng sử dụng nước sinh hoạt tại thành phố Ninh Bình: Hiện tại thành phố đang sử dụng nguồn nước từ nhà máy xử lý nước Ninh Bình hiện hữu với công suất 20.000 m3/ngày đêm nhưng lượng thất thoát hằng năm khoảng 25% do vậy thành phố đã có kế hoạch xây dựng thêm một trạm xử lý nước cấp bổ sung vào lượng nước sinh hoạt còn thiểu của người dân. Thu thập và khảo sát chất lượng nước nguồn: nước sông Đáy có chất lượng khá tốt, lưu lượng ổn định thích hợp để sử dụng là làm nước nguồn. Từ chất lượng nước nguồn đã đánh giá các chỉ tiêu cần xử lý và đưa ra dây chuyền xử lý phù hợp về mặt kỹ thuật và kinh tế. Tính toán và thiết kế chi tiết các công trình đơn vị trong dây chuyền xử lý đề xuất. Khái toán giá thành xây dựng trạm xử lý và giá thành xử lý 1 m3 nước. 7.2 Kiến nghị Để trạm xử lý khi đi vào vận hành đạt chất lượng cao, nên lưu ý một số vấn đề sau: Sau khi xây dựng hoàn tất, nước phải được kiểm nghiệm đạt tiêu chuẩn mới được đưa vào sử dụng. Nhân viên vận hành nhà máy phải được đào tạo về mặt chuyên môn. Công ty cần tuân thủ nghiêm ngặt các quy định vận hành của hệ thống xử lý như: thời gian chu kỳ lọc, thời gian rửa lọc, tốc độ lọc, để chất lượng nước luôn ổn định và đảm bảo tuổi thọ của vật liệu. Trồng thêm cây xanh tạo cảnh môi trường tại khu vực hệ thống xử lý nước cấp. Cần kiểm tra chất lượng nước định kỳ nhằm đảm bảo chất lượng nước cấp cho mạng lưới. Thường xuyên kiểm tra quá trình làm việc của hệ thống để có sự cố kịp thời khắc phục. Ngoài ra, trên khía cạnh quản lý một số biện pháp cũng cần được lưu tâm: Nhà nước và các ngân hàng cần quan tâm hơn đến trình trạng thiếu nước sạch và vấn đề khai thác nước đối với các danh nghiệp, cụm dân cư, khu dân cư… Hoặc ít nhất là hỗ trợ về mặt kỹ thuật để có thể tự đứng ra xử lý nước. Cần đầu tư nghiên cứu để có các phương án cung cấp nước cho từng địa phương, từng khu vực cụ thể. Tuyên truyền giáo giáo dục người dân trong việc bảo vệ tài nguyên môi trường nhất là tài nguyên nước.