Hướng dẫn thiết kế hệ thống cấp nước

GIỚI THIỆU CÔNG TRÌNH CẤP NƯỚC

Nguồn nước tự nhiên thường không đảm bảo sạch sẽ, do đó cần có biện pháp xử lý nước để đạt tiêu chuẩn về chất lượng nước theo các chỉ tiêu vật lý, hóa học và sinh học, nhằm bảo vệ sức khỏe cho người tiêu dùng và cộng đồng Các công trình xử lý nước cấp hiện có nhiều hình thức khác nhau Tùy thuộc vào nhu cầu sử dụng nước và nguồn cung cấp, các kỹ sư sẽ lựa chọn phương pháp xử lý phù hợp.

1.2 Một số công nghệ xử lý nước hiện nay

1.2.1 Công nghệ xử lý nước mặt

1.2.2 Công nghệ xử lý nước ngầm r fu

CÁC PHẦN MỀM SỬ DỤNG

- Tính toán mạng lưới thủy lực: Epanet

- Tính toán kết cấu: Sap2000

TÀI LIỆU ĐẦU VÀO

Tài liệu cơ bản

Điều kiện tự nhiên, dân sinh kinh tế, … để tính toán nhu cầu dùng nước.

Kết quả xét nghiệm mẫu nước để đưa ra công nghệ xử lý nước.

Tài liệu địa hình

- Bản đồ quy hoạch giao thông, dân cư.

- Bình đồ vị trí công trình (1/500): trạm bơm cấp 1, giếng thu nước ngầm,

- Bình đồ khu xử lý (1/500).

- Bình đồ bố trí tuyến đường ống (1/1000).

- Trắc dọc và trắc ngang các tuyến công trình: đường ống nước thô, đường ống nước sạch, trạm bơm,

Tài liệu địa chất

- Địa chất thủy văn khu vực công trình.

- Địa tầng khu vực bố trí công trình: khu xử lý, trạm bơm,

- Bảng số liệu 17 chỉ tiêu của các lớp đất.

- Bảng số liệu chỉ tiêu mẫu đầm nện chế bị đất đắp.

TRÌNH TỰ THỰC HIỆN

Giải pháp

Dựa vào nguồn nước, kết quả xét nghiệm mẫu nước, nhu cầu sử dụng nước và phương thức cấp nước thô, chúng ta có thể đề xuất dây chuyền công nghệ xử lý nước hiệu quả.

Tính toán nhu cầu dùng nước

- Lưu lượng tính toán cho nhu cầu sinh hoạt trong ngày trung bình:

Trong đó: N: Dân số trong khu vực r fu q ngay : Tiêu chuẩn dùng nước cho 1 đầu người trong 1 ngày đêm (TCXD 33-2006)

- Lưu lượng tính toán cho nhu cầu sinh hoạt trong ngày nhiều nhất:

Q ngay − max = ngay − tb × ngay − max 3 /

Trong đó: K ngay − max là hệ số dùng nước không điều hòa ngày, chọn K ngay − max = 1 2

- Lưu lượng dự phòng: Q dp = ( 10 % ÷ 20 %) Q ngay − max

- Công suất cấp nước: Q ngay − max = ∑ Q

Tính toán mạng lưới đường ống

6.3.1 Tính toán chọn đường ống

Đường kính ống cần được lựa chọn dựa trên lưu lượng và vận tốc kinh tế, và sẽ được điều chỉnh hợp lý sau khi thực hiện tính toán thủy lực cho mạng đường ống.

Khi lựa chọn vật liệu cho hệ thống ống, cần xem xét mạng lưới ống (chính hay phụ, cấp 1, 2, 3) và yêu cầu của chủ đầu tư để đảm bảo tính hợp lý và kinh tế Hiện nay, trên thị trường phổ biến các loại ống như ống thép, ống gang dẻo, ống HDPE và ống uPVC.

6.3.2 Tính toán thủy lực mạng đường ống

Mạng lưới cấp nước được thiết kế dựa trên các tuyến đường giao thông hiện có và sự phân bố dân cư, đảm bảo không có hiện tượng nước ứ đọng Hệ thống được tính toán để duy trì áp lực đủ mạnh, cho phép nước được cung cấp đến mọi điểm trong mạng lưới ống Đối với khu vực đông dân cư, nước được cung cấp từ hai phía trở lên, giúp phân phối liên tục ngay cả khi xảy ra sự cố hoặc cần sửa chữa đường ống, nhờ vào thiết kế mạng vòng.

- Khi thiết lập hệ thống phân phối nước dựa trên 2 yếu tố chính sau đây:

+ Đáp ứng đủ nước yêu cầu của khu vực.

+ Áp lực phải đảm bảo tối thiểu thỏa cho điểm bất lợi nhất (≥10m).

Bố trí các đường ống với đường kính phù hợp không chỉ giúp giảm thiểu tổn thất mà còn mang lại lợi ích kinh tế cho khu vực xây dựng hệ thống.

- Nước được cung cấp từ trạm cấp nước số 2 qua hệ thống bơm biến tần vào mạng lưới

- Tổn thất đường ống được tính theo công thức Hazen-William.

- Đường kính kinh tế được tính theo công thức: D = Q 0.42 (mm).

- Việc tính toán thủy lực mạng lưới được thực hiện bởi phần mềm được sử dụng rộng rãi trong cấp nước là EPANET

(Xem hướng dẫn sử dụng phần mềm Epanet để tính toán). r fu

Tính toán cụm xử lý nước ngầm

THU NƯỚC NGẦM THÁP OXI HÓA BỂ TRUNG

Hình 1 Sơ đồ dây chuyền công nghệ.

6.4.1 Thiết kế giếng khoan thu nước ngầm

Kết cấu giếng khoan: phụ thuộc vào địa tầng, chiều sâu lấy nước, lưu lượng lấy nước Thông thường gồm các phần như sau:

- Ống lắng PVC φ168: từ 235 - 239m r fu

VAN KIEÅM TRA VAN XẢ KHÍ D25

CAO ĐỘ GHI m CAO ĐỘ NỀN HIỆN HỮU LÀ CAO ĐỘ THIẾT KẾ

DÂY ĐIỆN TỪ TỦ ĐIỀU KHIỂN ĐẾN BƠM CHÌM

DÂY CÁP ĐIỆN ĐỒNG HỒ ÁP LỰC P=0-10kg/cm2 CUÙT INOX D90 BÍCH MIEÄNG GIEÁNG ĐỒNG HỒ ĐO LƯU LƯỢNG ị90

10 11 ĐƯỜNG KÍNH GHI mm ỐNG ĐO MỰC NƯỚC ĐỘNG 9

DÂY CÁP TREO MÁY BƠM D6MM 12

KHAÂU NOÁI PVC D168 ỐNG VÁCH GIẾNG PVC D168 L9m, dày 9mm

OÁNG LAÉNG PVC D168, L=4m, dày 9mm ỐNG LỌC KHE JOHNSON 1mm D168, L! m

OÁNG INOX D90mm dày 3mm, LFm ±0.00 +0.2 +0.4

VAN ÐÁY (VAN BI) ỐNG PVC D34 ĐO MỰC NƯỚC ĐỘNG LEm, dày 3mm BÊTÔNG ĐÁ 1x2 M150 ỐNG VÁCH GIẾNG PVC D280, Lum, dày 13,4mm -1.05

- Từ 0 – 31m và từ 158 – 204: bơm cement

Từ độ sâu 204 – 243m, ống lọc được bọc sạn để ngăn cát chảy vào bên trong Bọc sỏi dày 91mm được sử dụng, và trên thành giếng được trám bêtông nhằm ngăn chặn nước thải bẩn thấm xuống theo vách giếng.

Tính toán bơm chìm: (bơm nước thô từ giếng lên tháp ôxy hóa)

Chọn trước vị trí đặt bơm chìm trong giếng: ví trí đặt bơm phải dưới mực nước động trong giếng.

Trọng lượng riêng của nước γ = 9810 N/m³

Cột áp cần bơm H = h1+h2+h3 Độ sâu đặt bơm h1

Chênh cao từ miệng giếng đến tháp ôxy hóa h2 r fu

Tổn thất từ giếng đến tháp ôxy hóa h3

6.4.2 Thiết bị làm thoáng tải trọng cao (Tháp Oxy hóa)

Tính toán nhu cầu Oxy cho xử lý sắt:

Nhu cầu O2 (mg/l) = Độ oxy hoá + 0,15 Fe 2+

Hàm lượng CO2 trong nước thô: = Co + 1,6 Fe 2+

Khi sắt Fe²⁺ bị thủy phân, nó sẽ tạo ra 1,6 mg CO2 cho mỗi 1 mg sắt Quá trình này không chỉ làm gia tăng lượng CO2 mà còn giảm độ kiềm trong nước, cụ thể là giảm 0,036 mđlg/l.

Co: hàm lượng ban đầu của CO2 trong nước nguồn tính theo công thức:

K: độ kiềm của nước nguồn mđlg/l à: lực ion của dung dịch à=0,000022P

P: tụ̉ng hàm lượng muụ́i (mg/l) ≤1000 → à=0,022

Để cải thiện chất lượng nước ngầm, cần thực hiện quá trình làm thoáng nhằm giải phóng CO2 và bổ sung O2, giúp oxy hóa Fe 2+ thành Fe 3+ để tạo kết tủa và tách ra khỏi nước Phương án làm thoáng sẽ được xác định dựa trên chất lượng nước ngầm và quy mô công suất.

Làm thoáng cưỡng bức bằng thùng quạt gió có cấu tạo thùng kín, với nước chảy từ trên xuống và gió được cung cấp từ quạt gió đi từ dưới lên, giúp giải phóng CO2 và thu O2 hiệu quả cao Thiết kế nhỏ gọn, dễ cấu tạo và thẩm mỹ, phù hợp với mỹ quan công trình Hơn nữa, hiệu suất làm thoáng ổn định và có thể điều chỉnh theo chất lượng nguồn nước ngầm.

Phương án: Làm thoáng cưỡng bức bằng thùng quạt gió:

+ Hàm lượng CO2 sau thùng quạt gió:

Cs: hàm lượng CO2 bảo hoà = 1 mg/l.

Co: hàm lượng CO2 có trong nước thô

KD: hệ số đối với khí CO2 = 0,942

K2: hệ số tách khí kỹ thuật 2.10 -2 t: thời gian lưu nước trong thùng quạt gió. r fu r fu q q t h 3

+ Hàm lượng oxy thu được trong quá trình làm thoáng:

Trong đó: Os, O0: hàm lượng oxy bão hòa và hàm lượng oxy có trong nước nguồn Tra bảng Os = 9,2 mg/l

KD: hệ số đối với khí O2 = 0,0337

+ Tính pH sau khi làm thoáng:

C: Hàm lượng CO2 sau khi làm thoáng

K: Độ kiềm sau khi làm thoáng =2,1-0,036 Fe 2+

K1: hằng số phân ly bậc 1 của axit cacbonic (K1 =4,05.10 -7 khi t 0 , K1 =4,31.10 -7 khi t% 0 )

- Thời gian lưu nước trong tháp là t=h/q (h: chìu cao tháp làm thoáng, cường độ tưới qP÷100 m³/m²h)

- Công suất xử lý là: Q (m3/h)

- Tốc độ tiếp xúc chọn 5 m/h

- Kích thước và tiết diện tiếp xúc: S = Q/q

- Chọn kích thước tháp làm thoáng cưỡng bức ≥ S

- Chiều cao tháp chọn H = 3m chia thành 04 tầng tiếp xúc.

- Lượng oxy cần dùng để chuyển Fe 2+ thành Fe 3+ theo tính toán: mg/l.

- Chọn quạt gió cung cấp đủ lượng oxy cho Q (m3/h)

- Công suất cung cấp oxy từ quạt gió đạt khoảng 20% lượng không khí cấp vào Tính tóan được lưu lượng gió (không khí).

- Áp suất của quạt thổi cao hơn 3,3m (tởn thất áp lực gió lấy 100mm cho 1m chiều cao của dàn). r fu

6.4.3 Tháp làm thoáng dạng bậc thang

Diện tích mặt bằng: F = Q/qm

- Q: Lưu lượng nước xử lý, m3/h

Tính nồng độ oxy trong nước sau qtrình làm thoáng

Tính hệ số hiệu quả của qtrình trao đổi khí

- T: Nhiệt độ của nước, oC

- H: Tổng chiều cao của các bậc làm thoáng, m

- n: Số bậc của tháp làm thoáng

- h: Chiều cao mỗi bậc của tháp làm thoáng, m

Nồng độ oxy trong nước sau quá trình làm thoáng

- Cs: Nồng độ oxy bão hòa, mg/l

- Co: Nồng độ oxy ban đầu có trong nước nguồn, mg/l

Nhu cầu oxy cần thiết

- H2S: Hàm lượng H2S có trong nước nguồn, mg/l

- Fe 2+ : Hàm lượng sắt có trong nước nguồn, mg/l

6.4.4 Thiết bị làm thoáng tự nhiên (dàn mưa)

Cường độ tưới (phun mưa) q÷15m³/m²h

Diện tích dàn mưa F = Q/q (m²) r fu

Có thể tính hàm lượng CO2 còn lại sau dàn mưa theo công thức:

Cs: hàm lượng CO2 bảo hòa = 1 mg/l.

Co: hàm lượng CO2 có trong nước thô Đối với dàn ống phun tia cách sàn tung thứ nhất: K=0,3 tính được C1

Sau lớp sàn tung thứ nhất: K=0,35, thay C0 = C1 tính được C2

Bằng cách tính như thế để chọn số lớp sàn tung cho dàn mưa

- Tốc độ lọc cát thạch anh: 10 – 15 m/h chọn 10 m/h.

- Đường kính bồn lọc là: m (chọn số bồn =n+1, n là bồn hoạt động thường xuyên, bồn còn lại để thay thế khi rửa lọc)

- Chiều cao lớp vật liệu lọc: 1,8m

- Chọn chiều cao của bồn lọc là 2,5m (bằng chiều cao lớp vật liệu + 0.7÷1.0m).

- Áp lực kiểm tra: 5 kg/cm 2 cát lọc thạch anh d=0,9-1,2mm VAN

6.4.6 Đường ống kỹ thuật a Ống dẫn nước thô vào cụm xử lý: r fu

- Diện tích tiết diện ống: f = Q/(v*n*3600)

Chọn đường kính ống: d b Ống phân phối nước vào từng bồn lọc:

Chọn đường kính ống: d c Ống thu nước sạch từng bồn lọc:

Bơm nước thô từ bể trung gian đi qua thiết bị lọc.

Chênh lệch cao độ giữa máy bơm đến nắp bể trung gian h1

Tổn thất áp lực qua hệ thống lọc h2

Lưu lượng thiết kế giếng Q = (m³/h) = (l/s)

Hiệu suất máy bơm η= 0,6 r fu

Chênh lệch cao độ giữa mép máng thu nước đến máy bơm h1

Tổn thất áp lực qua hệ thống phân phối nước rửa lọc h2

Tổn thất áp lực qua lớp vật liệu lọc h3

Lưu lượng máy bơm rửa lọc Q = W x F

Dung tích bể chứa: gồm dung tích điều hòa và dung tích nước dự trữ cho chữa cháy. Dung tích bể chứa lấy theo tiêu chuẩn cấp nước TCN 33-2006:

Hệ số dùng nước không điều hòa K giờ trung bình:

2 2 min min max min max

Lưu lượng giờ trung bình:

tb ngay tb gio tb gio

Lưu lượng giờ lớn nhất:

Lưu lượng giờ phát nước lớn nhất:

Dung tích điều hòa của bể chứa được xác định theo công thức:

Chọn bể có kích thước Wbể = dài x rộng x cao ≥ Wp

Tính toán ổn định và kết cấu bể chứa.

6.4.10 Thiết kế trạm bơm nước sạch

Do nhu cầu sử dụng nước của các nhà máy thường tăng gấp 1.5-2 lần vào giờ cao điểm, việc điều chỉnh lưu lượng và áp lực nước trở nên cần thiết Trước đây, người ta sử dụng đài nước để điều hòa lưu lượng và áp lực, nhưng hiện nay, công nghệ đã phát triển với việc sử dụng thiết bị bơm có hệ thống biến tần Hệ thống này cho phép tự động điều chỉnh lưu lượng và áp lực bơm, đảm bảo cung cấp nước đầy đủ cho từng nhà máy và xí nghiệp, đồng thời tiết kiệm điện năng cho trạm cấp nước.

Nhà trạm bơm 2 được thiết kế với diện tích rộng rãi, đủ để lắp đặt bơm nước sạch và các tủ điều khiển điện cho hệ thống máy bơm Công trình có kết cấu khung chịu lực vững chắc, mái lợp tôn và tường xây bằng gạch, được quét vôi cả bên trong lẫn bên ngoài để đảm bảo tính thẩm mỹ và độ bền.

6.4.11 Thiết kế nhà hóa chất

Để cải thiện khả năng oxy hóa sắt và điều chỉnh độ pH, nên sử dụng dung dịch xút Dung dịch này được châm vào đường ống nước thô trước khi đi qua trụ oxy hóa.

Hệ thống định lượng hóa chất gồm:

- 02 thùng chứa dung dịch xút có dung tích khoảng 500 lít, bằng thép inox Một thùng làm việc, một thùng chuẩn bị.

- 02 bơm định lượng hóa chất có giải điều chỉnh 0-50 l/h, một bơm làm việc và một bơm dự phòng.

- 01 Thùng dự trữ xút bằng nhựa cứng có dung tích 2m3

Tất cả các thiết bị định lượng hóa chất được bố trí trong gian nhà hóa chất.

Khử trùng nước là bước quan trọng để đảm bảo chất lượng nước đạt tiêu chuẩn cấp nước sinh hoạt Sau khi xử lý, nước cần được châm Clo để khử trùng, và dung dịch Clo được đề xuất trong dự án là giải pháp phổ biến cho các trạm xử lý nước Phương pháp này đã được áp dụng rộng rãi tại nhiều công trình cấp nước và mang lại hiệu quả cao Thiết bị khử trùng bằng Clo hiện có sẵn trên thị trường.

Sử dụng Clo lỏng nén trong bình áp lực, 1 bình làm việc, 1 bình dự phòng.

Clo được đưa vào nước trên đường ống nước sạch từ bể lọc sang bể chứa với liều lượng 0.8 mg/l bằng thiết bị Clorator.

Thiết bị khử trùng đã có sẵn, được sử dụng lại và bố trí vào nhà hoá chất xây dựng mới. r fu

Nhà hóa chất được thiết kế với kết cấu khung chịu lực bằng bê tông cốt thép, có diện tích 3.8m x 3.7m² Công trình này được sử dụng để chứa các thiết bị hóa chất, bao gồm thiết bị Clorator và các bình định lượng clo.

Tính toán cụm xử lý nước mặt

6.5.1 Sơ đồ công nghệ xử lý nước

Nước được bơm về trạm xử lý bằng ống thép D200, lắp đặt 2 ống trộn D200 (một làm việc, một dự phòng).

- Tính toán tổn thất qua vành ngăn của ống trộn xác định theo công thức: g

+ V1=0.73(m/s): vận tốc nước chảy trước vách ngăn + V2=2.8(m/s): vận tốc nước chảy qua vách ngăn

Ta có tổn thất qua ống trộn là h=0.5m

Tiết diện vành chắn xác định theo công thức:

Rvành = 0,064(m) Vậy đường kính lỗ vành chắn là: d0mm

Dung dịch phèn được cho vào trước vành chắn 30cm bằng ống PVC 15mm nhờ máy bơm định lượng.

6.5.3 Bể phản ứng cơ khí

TBCI BỂ TRỘN CƠ KHÍ BỂ LẮNG LAMEN BỂ LỌC BỂ CHỨA

Thời gian khuấy trộn: 20 phút = 1200 s

Thể tích bể trộn là: V= t × Q

Chiều cao xây dựng một bể trộn cơ khí là: Hxd = h +hbv (m)

Diện tích bản cánh khuấy: fc = a*f/n f: Tiết diện ngang 1 ngăn phản ứng, m2 a: % giữa diện tích bản cánh khuấy & mặt cắt ngang bể.

Tính toán thiết kế bể lắng nghiêng cho nhà máy nước công suất 2000 m³/ngày

Bài viết đề cập đến việc bố trí hai bể lắng có diện tích F = 2x(5x2.5) m² Các ống lắng hình trụ được đặt cạnh w với chiều dài ống lắng l = 0.8m và nghiêng 60 độ Chiều cao hình khối trụ lắng được tính toán là H = lxsinα = 0.8 x 0.867 = 0.693m Vận tốc lắng uo là 0.14 mm/s, tương đương với 0.14x10 -3 m/s.

Công suất nước đi vào bể lắng:

Tính diện tích mặt bằng cần thiết của bể lắng: = + = α α 2

Vậy chọn đường kính ống lắng w = (m)

Vận tốc nước chảy trong ống lắng: 1 12 10 ( / )

Nước trong ống lắng chuyển động theo chế độ chảy tầng:

Dòng chảy trong ống lắng là dòng chảy ổn định.

Tính chiều cao bể lắng: r fu

+ Chiều cao phần nước trong trên các ống lắng h1

+ Chiều cao đặt trong ống lắng nghiêng h2

+ Chiều cao phần không gian phân phối nước dưới các ống nghiêng h3

Bể chứa cặn có chiều rộng 2.5m và chiều dài 5m, được thiết kế với hai hình chóp cụt thu cặn Mỗi hình chóp có đáy kích thước 0.5x0.5m và chiều cao h4 là 0.5m, giúp tối ưu hóa quá trình thu gom cặn ở đáy bể.

Tổng chiều cao bể lắng: H=h1+h2+h3+h4 (m)

Xả cặn bằng thủy lực theo hai ống tháo từ mỗi chóp chứa cặn.

CẮT DỌC BỂ LẮNG LỌC HỢP KHỐI Q = 5 m 3 /h

PHỤ LỤC 1 TÍNH TOÁN THIẾT KẾ TRẠM XỬ LÝ VÀ CẤP NƯỚC NGẦM

Công trình nâng cấp và mở rộng trạm cấp nước Hưng Long 2 sẽ cung cấp nước sinh hoạt hợp vệ sinh cho khoảng 5.681 người dân tại các ấp 1, 2, 3 và 6 thuộc xã Hưng Long, với tiêu chuẩn 120 lít/người/ngày Tuyến đường ống được lắp đặt ngầm ngoài phạm vi lộ giới, và hệ thống xử lý nước được xây dựng trên khu đất trống 360m² bên cạnh trạm cấp nước hiện hữu, đảm bảo không ảnh hưởng đến quy hoạch phát triển đô thị khu vực.

Giải pháp thiết kế

Tính toán nhu cầu dùng nước

- Lưu lượng tính toán cho nhu cầu sinh hoạt trong ngày trung bình:

Trong đó: N : Dân số trong khu vực (N = 5681 người). q ngay : Tiêu chuẩn dùng nước cho 1 đầu người trong 1 ngày đêm

Theo TCXD 33-2006 chọn qngay = 120 ( lít/người.ngày ).

- Lưu lượng tính toán cho nhu cầu sinh hoạt trong ngày nhiều nhất:

Q ngay − max = ngay − tb × ngay − max 3 /

Trong đó: K ngay − max là hệ số dùng nước không điều hòa ngày, chọn K ngay − max = 1 2

- Lưu lượng dự phòng: Q dp = 10 % Q ngay − max = 0 1 × 818 06 = 81 81 ( m 3 / ngày )

- Công suất cấp nước: Q ngay − max = 818 06 + 81 81 = 899 87 ≅ 900 00 ( m 3 / ngày )

Tính toán thủy lực mạng

1.2.1 Giải pháp bố trí và tính toán thuỷ lực mạng lưới

Mạng lưới được thiết kế dựa trên các tuyến đường giao thông hiện có và kết nối với hệ thống cũ, đảm bảo không xảy ra hiện tượng nước ứ đọng Thiết kế này đảm bảo đủ áp lực để cung cấp nước đến mọi điểm trong mạng lưới Đối với các khu vực đông dân cư, nước được cung cấp từ hai phía trở lên, giúp duy trì phân phối liên tục ngay cả khi có sự cố hoặc cần sửa chữa trên bất kỳ đường ống nào.

- Khi thiết lập hệ thống phân phối nước dựa trên 2 yếu tố chính sau đây:

+ Đáp ứng đủ nước yêu cầu của khu vực. r fu

+ Áp lực phải đảm bảo tối thiểu thỏa cho điểm bất lợi nhất

Bố trí các đường ống với đường kính phù hợp giúp giảm thiểu tổn thất và tối ưu hóa chi phí cho khu vực xây dựng hệ thống.

- Nước được cung cấp từ trạm cấp nước số 2 qua hệ thống bơm biến tần vào mạng lưới

- Tổn thất đường ống được tính theo công thức Hazen-William.

- Đường kính kinh tế được tính theo công thức: D = Q 0.42 (mm)

- Đường ống được chọn là ống nhựa uPVC với hệ số nhám C = 140.

- Việc tính toán thủy lực mạng lưới được thực hiện bởi phần mềm được sử dụng rộng rãi trong cấp nước là EPANET.

EPANET is a water distribution system modeling software developed by the Water Supply and Water Resources Division of the U.S Environmental Protection Agency (EPA).

Phương pháp tính toán trong chương trình mô phỏng:

- Trong phương pháp tính toán ta chọn LPS cho flow units (đơn vị lưu lượng) với hệ đơn vị:

+ Lưu lượng được tính theo đơn vị l/s.

+ Chiều dài được tính theo đơn vị m.

+ Đường kính ống đựoc tính theo đơn vị mm.

+ Áp suất được tính theo đơn vị mét cột nước.

Ta sử dụng công thức Hazen-Williams (H-W) để tính toán tổn thất cột nước thủy lực trong đường ống do ma sát với thành ống Công thức này là phương pháp phổ biến nhất trong việc tính toán hệ thống cấp nước ngoài trời.

+ J : tổn thất theo chiều dài (m/Km)

+ V: Vận tốc trung bình tại mặt cắt đang nghiên cứu (m/s)

+ C: hệ số tổn thát trong công thức Hazen-Williams.

Tổn thất cục bộ trong hệ thống ống dẫn xảy ra tại các vị trí cong hoặc mối nối, và được xác định thông qua việc gán cho nhánh ống một hệ số tổn thất cục bộ Công thức tính toán tổn thất này là: g = hc v.

+hc: tổn thất cục bộ.

Hệ số tổn thất cục bộξ đối với một số loại liên kết

Liên kết Hệ số tổn thất

Van cầu mở hoàn toàn 10,0

Van góc mở hoàn toàn 5,0

Van phẳng mở hoàn toàn 0,2

Khủy cong bán kính nhỏ 0,9

Khủy cong bán kính trung bình 0,8

Khủy cong bán kính lớn 0,6

T tiêu chuẩn –dòng chảy qua ống chính 0,6

T tiêu chuẩn –dòng chảy qua ống nhánh 1,8

Hệ số Pattern dùng nước: Nhu cầu dùng nước các giờ trong ngày được mô tả bằng hệ số Pattern. r fu

Hệ số Pattern mô tả hoạt động của hệ thống bơm biến tần với 3 bơm, bao gồm 1 bơm dự trữ và 2 bơm đang hoạt động Hệ thống này hoạt động theo nguyên tắc luân phiên, đáp ứng nhu cầu sử dụng nước của khu dân cư Tính toán mạng lưới cho thấy cần duy trì 1 bơm hoạt động liên tục và 1 bơm tăng cường trong giờ cao điểm Sự hoạt động của bơm tăng cường được thể hiện qua hệ số Pattern với đường cong bơm cho 3 bơm tương đương.

Sơ đồ bố trí nút tại mạng lưới

Sơ đồ bố trí tuyến ống mạng lưới r fu

1.2.3 Kết quả tính toán: a Kết quả tính toán thủy lực mạng lưới vào giờ dùng nước thấp điểm (1h)

Bảng 3.1 Bảng kết quả thủy lực nút

HUNG LONG Network Table - Nodes at 1:00 Hrs

Elevation Base Demand Head Pressure

Bảng 3.2 Bảng kết quả thủy lực đường ống

Network Table - Links at 1:00 Hrs

Length Diameter Roughness Flow Velocity Unit Headloss

Link ID m mm LPS m/s m/km

Biểu đồ phân bố áp lực b Kết quả tính toán thủy lực mạng lưới vào giờ dùng nước trung bình (7h):

HUNG LONG Network Table - Nodes at 7:00 Hrs Elevation Base Demand Head Pressure

Link ID m mm LPS m/s m/km r fu

Biểu đồ phân bố áp lực c Kết quả tính toán thủy lực mạng lưới vào giờ dùng nước cao điểm (18h):

HUNG LONG Network Table - Nodes at 12:00 Hrs Elevation Base Demand Head Pressure

Link ID m mm LPS m/s m/km

Thiết kế trạm bơm giếng

Kết quả thăm dò tại giếng khoan TDHL2 cho thấy chất lượng nước đạt tiêu chuẩn phục vụ ăn uống và sinh hoạt, mặc dù hàm lượng sắt cần được xử lý Trữ lượng nước dồi dào đáp ứng yêu cầu 900m3/ng.đ, với một giếng khai thác và sử dụng.

- Ống thành PVC φ280: từ 0 - 75m r fu

- Từ 0 – 31m và từ 158 – 204: bơm cement

Từ độ sâu 204 – 243m, ống lọc được bọc sạn nhằm ngăn chặn cát chảy vào bên trong Bọc sỏi dày 91mm được sử dụng, cùng với việc trám bêtông trên thành giếng để ngăn nước thải bẩn thấm xuống theo vách giếng.

Tính tóan bơm chìm: (bơm nước thô từ giếng lên tháp ôxy hóa)

Cột áp cần bơm H = h1+h2+h3 = 52m Độ sâu đặt bơm h1 Em

Chênh cao từ miệng giếng đến dàn mưa h2 = 5.5m

Tổn thất từ giếng đến tháp ôxy hóa: h3 = 1.5m

Chọn bơm giếng có thông số kỹ thuật như sau:

Kiểu bơm: bơm chìm Điện thế: 3 x 380V

Tiêu chuẩn cách điện: cấp F

Tiêu chuẩn bao bọc: IP68

Vỏ động cơ: Inox 301SS

Phốt làm kín động cơ bạc đỡ trục động cơ: Ceramic

Guồng bơm: Inox 316SS r fu

Bánh xe công tác: Inox 316SS Đường kính bơm: Dmax = 150mm

Lưu lượng: Q = 16,67 (l/s ) tại cột áp H = 52m

Hàng nhập khẩu nguyên đai nguyên kiện

Xuất xứ EU, Mỹ, Nhật

Chế độ vận hành của bơm giếng sẽ được điều khiển thông qua các tủ điện điều khiển đặt trong trạm bơm giếng.

Xây dựng tuyến ống truyền tải nước thô về trạm xử lý: sử dụng ống PVC đường kính từ 150mm.

Tính toán cụm xử lý

1.4.1 Thiết bị làm thoáng tải trọng cao (Tháp Oxy hóa)

Tính toán nhu cầu Oxy cho xử lý sắt:

Nhu cầu O2 (mg/l) = Độ oxy hoá + 0,15 Fe 2+

= 0,44 + 0,15 x 10,79 = 2.06 mg/l Hàm lượng CO2 trong nước thô :

Co = CO2 tự do + 1,6 Fe 2+ = 60 + 1,6 x 10.79 = 77.44 mg/l

Làm thoáng nước ngầm giúp giải phóng CO2 và bổ sung O2, từ đó oxy hóa Fe 2+ thành Fe 3+ để tách ra khỏi nước Phương án làm thoáng sẽ được xác định dựa trên chất lượng nước ngầm và quy mô công suất.

Làm thoáng cưỡng bức bằng thùng quạt gió có cấu tạo thùng kín, với nước chảy từ trên xuống và gió được quạt gió cung cấp từ dưới lên, giúp giải phóng CO2 và thu O2 hiệu quả Thiết kế nhỏ gọn, dễ lắp đặt và thẩm mỹ, phù hợp với mỹ quan chung của công trình Hệ thống này cũng đảm bảo hiệu suất làm thoáng ổn định và có khả năng điều chỉnh khi chất lượng nguồn nước ngầm thay đổi.

Phương án: Làm thoáng cưỡng bức bằng thùng quạt gió:

+ Hàm lượng CO2 sau thùng quạt gió:

R : tỉ lệ gió – nước : R r fu

Cs : hàm lượng CO2 bảo hoà = 1 mg/l.

Co : hàm lượng CO2 có trong nước thô (77,44 mg/l)

KD : hệ số đối với khí CO2 = 0,942

K2 : hệ số tách khí kỹ thuật 2.10 -2 t : thời gian lưu nước trong thùng quạt gió t = q h = 70 3 = 154 giây

+ Hàm lượng oxy thu được trong quá trình làm thoáng:

Trong đó: Os, O0: hàm lượng oxy bão hòa và hàm lượng oxy có trong nước nguồn Tra bảng Os = 9,2 mg/l

+ Tính pH sau khi làm thoáng:

C : Hàm lượng CO2 sau khi làm thoáng = 5,278 mg/l

K : Độ kiềm sau khi làm thoáng = 0,57 mgđ/l

- Thời gian lưu nước trong tháp là 154 giây = 2,5 phút chọn 3 phút

- Công suất xử lý là: 60 m3/h

- Tốc độ tiếp xúc chọn 5 m/h

- Kích thước và tiết diện tiếp xúc: S = 60/100 = 0,6 m 2

- Chọn kích thước tháp làm thoáng cưỡng bức: 0,8 m x 0,8m = 0,64 m 2

- Chiều cao tháp chọn H = 3m chia thành 04 tầng tiếp xúc.

- Lượng oxy cần dùng để chuyển Fe 2+ thành Fe 3+ theo tính toán: 8,637 mg/l.

- Chọn quạt gió cung cấp đủ lượng oxy cho 60m3/h

- Công suất cung cấp oxy từ quạt gió đạt khoảng 20% lượng không khí cấp vào Tính tóan được lưu lượng gió (không khí) là 1500m³/h.

- Áp suất của quạt thổi cao hơn 3m (30 mmH2O).

- Dùng Quạt ly tâm để cấp gió có đặc tính kỹ thuật: tốc độ 1460vòng/phút, lưu lượng 1600÷2100m³/h, áp suất 75÷85 mmH2O, công suất 0,75Kw

- Đường kính bồn lọc là: 2m (chọn 3 bồn, 2 bồn hoạt động thường xuyên, bồn còn lại để thay thế khi rửa lọc)

- Chiều cao lớp vật liệu lọc: 1,8m

- Chọn chiều cao của bồn lọc là 2,5m.

- Áp lực lọc: 1,5 kg/cm 2

- Áp lực kiểm tra: 5 kg/cm 2

- Chiều dày bồn lọc: S = 6mm dùng thép CT3.

1.4.3 Đường ống kỹ thuật a/ Ống dẫn nước thô vào cụm xử lý:

- Diện tích tiết diện ống: f = Q/(v*n*3600) = 60/(1.2x1x3600) = 0,0139m²

Chọn đường kính ống: d = 160mm. b/ Ống phân phối nước vào từng bồn lọc:

Chọn đường kính ống: d = 110mm. c/ Ống thu nước sạch từng bồn lọc:

Chọn đường kính ống: d = 110mm.

1.4.4 Bể phản ứng lắng tiếp xúc:

Sau khi nước được xử lý tại tháp ôxy hóa, nó được lưu trữ nhằm giúp sắt kết tủa Nước sau đó sẽ được bơm qua các bể lọc áp lực Bể trung gian có dung tích 80m³, cho phép trạm tiếp tục hoạt động thêm 1 giờ trong trường hợp xảy ra sự cố về thiết bị.

Bơm nước thô từ bể trung gian đi qua thiết bị lọc.

Chênh lệch cao độ giữa máy bơm đến nắp bể chứa h1 =4m r fu

Tổn thất áp lực qua hệ thống lọc h2 = 7m

Lưu lượng thiết kế giếng Q = 60 (m³/h) = 16,67 (l/s)

Chọn bơm cấp I gồm 2 bơm, hoạt động theo chế độ luân phiên, có thông số kỹ thuật như sau :

Kiểu bơm: là loại bơm ly tâm trục đứng (1 tầng cnh)

Lưu lượng: Q = 60 m³/h tại cột áp H = 15 m

Công suất động cơ: N = 5,5 Kw (7,5 HP) Điện thế: 3 x 380V

Phốt làm việc : Bằng phối cơ khí

Hiệu suất > 60% Áp suất lm việc: 16 bar

Hàng nhập khẩu nguyên đai nguyên kiện Đầu bơm:

Guồng bơm: bằng gang dẻo

Trục bơm: bằng thép không rỉ

Bánh xe công tác: bằng đồng thau hoặc thép không rỉ 304 Động cơ: Động cơ hoàn toàn kín, dạng lồng sóc, giải nhiệt bằng quạt.

Tiêu chuẩn các điện: Cấp F

Tiêu chuẩn bao bọc: IP 55

Vỏ động cơ: bằng gang

Xuất xứ : Châu Âu, Mỹ, Nhật.

Chênh lệch cao độ giữa mép máng thu nước đến máy bơm h1 = 4m

Tổn thất áp lực qua hệ thống phân phối nước rửa lọc h2 = 1m

Tổn thất áp lực qua lớp vật liệu lọc h3 = 1,8m

Lưu lượng máy bơm rửa lọc Q = W x F = 10 x 3,0 = 30,0 (l/s) = 108 (m³/h)

Chọn bơm rửa lọc bao gồm 1 bơm ly tâm trục đứng (1 tầng cánh)

Thông số kỹ thuật như sau:

Công suất động cơ: N = 4 Kw (5.5 HP) Điện thế: 3 x 380V

Phốt làm việc : Bằng phối cơ khí

Hiệu suất > 70% Áp suất lm việc: 16 bar

Hàng nhập khẩu nguyên đai nguyên kiện Đầu bơm:

Xuất xứ: Châu Âu, Mỹ, Nhật. r fu

Thiết kế bể chứa

Dung tích bể chứa: gồm dung tích điều hòa và dung tích nước dự trữ cho chữa cháy. Dung tích bể chứa lấy theo tiêu chuẩn cấp nước TCN 33-2006:

Hệ số dùng nước không điều hòa K giờ trung bình:

2 min min max min max

Lưu lượng giờ trung bình:

K Q q gio tb gio tb ngay tb 29 12 /

Lưu lượng giờ lớn nhất:

Lưu lượng giờ phát nước lớn nhất:

Dung tích điều hòa của bể chứa được xác định theo công thức:

Chọn bể có kích thước Wbể = dài x rộng x cao = 7x7x4 = 196.00 (m³) r fu

1.6 Thiết kế trạm bơm nước sạch:

Do nhu cầu sử dụng nước của các nhà máy xí nghiệp thường tăng cao vào giờ cao điểm, với lưu lượng có thể lớn gấp 1.5-2 lần so với mức trung bình, việc lựa chọn bơm nước sạch hoạt động theo 2-3 cấp là cần thiết để đáp ứng kịp thời Quá trình quản lý cần dựa trên thực tế sử dụng nước để điều chỉnh chế độ bơm cho phù hợp.

Sử dụng bơm trục đứng từ các nước công nghiệp phát triển như bơm của Đức, Đan Mạch, Ý…

Lắp đặt ba bơm trục đứng, trong đó hai bơm hoạt động trong giờ cao điểm và một bơm dự phòng, trong khi giờ thấp điểm chỉ cần một bơm hoạt động Việc điều chỉnh lưu lượng và áp lực bơm được thực hiện qua bộ biến tần, giúp cung cấp nước máy đầy đủ cho từng nhà máy, xí nghiệp, đồng thời tiết kiệm điện năng cho trạm cấp nước.

Giờ cao điểm sử dụng 2 bơm trục đứng có thông số như sau:

Nhà trạm bơm 2 có kích thước 3.8x3.7m2, được thiết kế để lắp đặt bơm nước sạch và các tủ điều khiển điện cho hệ thống máy bơm Công trình này có kết cấu khung chịu lực, mái tôn và tường xây bằng gạch, được quét vôi cả bên trong lẫn bên ngoài.

Chọn bơm nước sạch là bơm ly tâm trục đứng (1 tầng cánh)

Thông số kỹ thuật như sau:

Công suất động cơ: N = 7.5 Kw (10 HP) Điện thế: 3 x 380V

Phốt làm việc: Bằng phối cơ khí

Hiệu suất > 75% Áp suất lm việc : 16 bar

Hàng nhập khẩu nguyên đai nguyên kiện Đầu bơm: r fu

Xuất xứ : Châu Âu, Mỹ, Nhật.

1.7 Thiết kế nhà hóa chất:

Để cải thiện khả năng oxy hóa sắt và điều chỉnh độ pH, khuyến nghị sử dụng dung dịch xút Dung dịch này cần được châm vào đường ống nước thô trước khi qua trụ oxy hóa, nhằm đạt được giá trị pH phù hợp cho quá trình xử lý nước.

- 02 thùng chứa dung dịch xút có dung tích 500 lít, bằng thép inox Một thùng làm việc, một thùng chuẩn bị.

Khử trùng nước là bước quan trọng để đảm bảo chất lượng nước đạt tiêu chuẩn cấp nước sinh hoạt Sau khi xử lý, nước cần được châm Clo để khử trùng, với dung dịch Clo được đề xuất trong dự án Giải pháp này rất phổ biến tại các trạm xử lý nước và đã được áp dụng rộng rãi, mang lại hiệu quả cao Thiết bị khử trùng bằng Clo hiện có sẵn trên thị trường.

Sử dụng Clo lỏng nén trong bình áp lực có sức chứa 65 kg, 1 bình làm việc, 1 bình dự phòng.

Thiết bị khử trùng đã có sẵn, được sử dụng lại và bố trí vào nhà hoá chất xây dựng mới.

Nhà hóa chất được thiết kế với kết cấu khung chịu lực bằng bê tông cốt thép, có diện tích 3.8m x 3.7m2 Công trình này phục vụ cho việc chứa đựng các thiết bị hóa chất, bao gồm cả thiết bị Clorator và các bình định lượng clo.

PHỤ LỤC 2 TÍNH TOÁN THIẾT KẾ TRẠM XỬ LÝ VÀ CẤP NƯỚC MẶT

2.1 Hố thu nước kết hợp trạm bơm cấp 1

- Bơm nước trực tiếp từ lòng hồ lên trạm xử lý nước nên không cần làm hố thu nước.

Chênh lệch mực nước giữa MNC (+18.55m) và MNDGC (+31.11m) lên tới gần 13m, do đó cần thiết phải thiết kế trạm bơm với máy bơm di động theo mực nước Thiết kế bơm chìm sẽ được thực hiện để trượt trên hệ thanh ray (xem bản vẽ thiết kế).

- Lưu lượng trạm bơm cấp 1: Q = 2000(m 3 /ng.đ) = 125(m 3 /h) = 34.7(l/s)

- Xác định cột áp bơm: H = Hđh + Hđ + Hcb + Hdp

+ Hđh: Chiều cao địa hình từ mực nước thấp nhất trong hồ và mực nước trong ngăn trộn phèn

Cao độ mực nước thấp nhất: +18.55

Cao độ mực nước ở ngăn trộn: +45.90

+ Hđ: Tổn thất trên đường ống đẩy

+ Hcb: Tổn thất cục bộ tại trạm bơm, van khoá và phụ tùng, Hcb = 2(m)

+ Hdp: áp lực dự phòng Hdp = 3(m)

Chọn 3 máy bơm chìm có đặc tính sau:

Lắp đặt 1 tuyến ống nước thơ dẫn nước từ trạm bơm cấp 1 về trạm xử lý bằng ống thép nối bích.

Tính tốn chọn ống đẩy: Lưu lượng Q5(m³/h) Chọn ống đẩy D200, V=1.1 (m/s).

Nước được bơm về trạm xử lý bằng ống thép D200, lắp đặt 2 ống trộn D200 (một làm việc, một dự phòng).

- Tính tốn tổn thất qua vành ngăn của ống trộn xác định theo công thức: r fu g

+ V1=0.73(m/s): vận tốc nước chảy trước vách ngăn

+ V2=2.8(m/s): vận tốc nước chảy qua vách ngăn

Ta có tổn thất qua ống trộn l h=0.5m

Tiết diện vành chắn xác định theo công thức:

Vậy đường kính lỗ vành chắn l: d0mm

Dung dịch phèn được cho vào trước vành chắn 30cm bằng ống PVC 15mm nhờ máy bơm định lượng.

2.4 Bể phản ứng cơ khí

Thời gian khuấy trộn: 20 phút = 1200 s

Chiều cao xây dựng một bể trộn cơ khí là: Hxd = h +hbv = 3,0 + 0,3 = 3,3 (m)

Tính tốn thiết kế bể lắng nghiêng cho nhà máy nước cơng suất 2000 m³/ngày

Bài viết đề cập đến việc bố trí hai bể lắng có diện tích F = 2x(5x2.5) m², sử dụng các ống lắng hình trụ với chiều dài ống lắng l = 0.8m và được đặt nghiêng 60 độ Chiều cao của hình khối trụ lắng được tính toán là H = l x sin(α) = 0.8 x 0.867 = 0.693m Vận tốc lắng uo được xác định là 0.14 mm/s, tương đương với 0.14 x 10^-3 m/s.

Tính diện tích mặt bằng cần thiết của bể lắng: =

Vậy chọn đường kính ống lắng w = 0.05(m)

Dòng chảy trong ống lắng là dòng chảy ổn định.

Tính chiều cao bể lắng:

+ Chiều cao phần nước trong trong các ống lắng h1 = 0.6m

+ Chiều cao đặt trong ống lắng nghiêng h2 = 0.693m.

+ Chiều cao phần không gian phân phối nước dưới các ống nghiêng h3 = 0.9m

Bể chứa cặn có kích thước chiều rộng 2.5m và chiều dài 5m, được thiết kế với hai hình chóp cụt để thu cặn Đáy của mỗi hình chóp có kích thước 0.5x0.5m và chiều cao của hình chóp là 0.5m.

Tổng chiều cao bể lắng: H=h1+h2+h3+h4 = 0.6+0.7+0.9+0.5=2.7(m)

Xả cặn bằng thủy lực theo hai ống tháo từ mỗi chóp chứa cặn.

Tổng chiều dài của máng thu nước được thiết kế dọc theo toàn bộ chiều dài của bể lắng, với lưu lượng thu nước đạt q 1(l/s.m) dọc theo mép máng Máng thu nước có khả năng thu nước từ cả hai phía, đảm bảo hiệu quả thu gom tối ưu.

L = x = Trong bể đặt 2 máng, khoảng cách tim máng a1=1.0m (tim máng đến dọc tường a2=0.75m) r fu

CẮT DỌC BỂ LẮNG LAMEN

MẶT BẰNG BỂ LẮNG LAMEN

Chọn bể lọc hình trụ tròn theo modul của Tổng Công ty cấp nước Tp Hồ Chí Minh (SAWACO) với kích thước D = 1,8m và h = 3,3m, mỗi bể đáp ứng công suất 500 m³/ngđ Để đạt công suất 2000 m³/ngđ, cần lựa chọn 4 bể lọc.

Bể chứa nước sạch tính theo phần trăm công suất trạm (theo TCVN 33-2006) ta có:

Chọ kích thước bể chứa là: L x B x H = 14m x 14m x 2,7m.

Kiểm tra dung tích bể:

Giờ trong Chế độ Chế độ tiêu Nước vào Nước ra Nước còn r fu ngày bơm trạm cấp I %Qngđ thụ nước

Ta thấy max %Qng đ = 15,67% < 25% => thoả mãn. r fu

PHỤ LỤC 3 TÍNH TOÁN TRẠM XỬ LÝ NƯỚC MẶT

3.1 Bồn lọc nhanh sử dụng hạt vật liệu nổi

Chọn: Bồn lọc kết cấu bằng thép CT3 có:

+ Chiều dày bồn lọc: S = 6mm dùng thép CT3.

3.2.1 Tính tóan kích thước thước

+ Chiều cao lớp vật liệu lọc: 1,8m

+ Chọn chiều cao của bồn lọc là 2,5m.

3.2.2 Tính toán máng phân phối và máng thu nước rửa lọc

- Lưu lượng nước rửa một bồn lọc là: qr = f×W = 2,78x 14/1000 = 0,039 (m3/s) = 140 (m3/h)

Trong đó: f: Diện tích một bồn, f = 2,78 (m2)

W: Cường độ nước rửa lọc, W = 14 (l/sm2). r fu

- Việc phân phối nước vào bồn lọc và thu nước bẩn sau khi rửa lọc được thực hiện bằng các phểu có đường kính D= 100mm

- Khoảng cách từ mép của phễu tới lớp vật liệu lọc 0,40m

Tất cả các ống trong bồn lọc được thiết kế theo tiêu chuẩn ASTM và được nối với nhau bằng phương pháp dán keo Đặc biệt, tại vị trí nối với các bồn, phương pháp nối bằng mặt bích là bắt buộc.

3.3.1 Ống dẫn nước thô vào cụm xử lý

- Diện tích tiết diện ống:f = Q/(v*n*3600) = 100/(1.2x1x3600) = 0,0232m²

3.3.2 Ống phân phối nước vào từng bồn lọc nổi

3.3.3 Ống thu nước sạch từng bồn lọc nổi

3.3.4 Ống dẫn nước sau lọc nổi về hệ thống bồn lọc áp lực

3.3.5 Ống phân phối nước vào từng bồn lọc áp lực

3.3.6 Ống thu nước sạch từng bồn lọc áp lực

3.3.7 Ống thu và dẫn nước sạch về bể chứa

3.3.8 Ống dẫn nước rửa lọc

Trong quá trình hoạt động, các vật liệu lọc sẽ bị tắc nghẽn bởi cặn lơ lửng, dẫn đến mực nước dâng lên đến một mức giới hạn nhất định để kích hoạt chế độ rửa lọc Lưu lượng và áp lực trong quá trình rửa lọc được điều chỉnh bởi bể chứa.

- Áp lực rửa lọc yêu cầu: 10÷12m (độ chênh cao hình học giữa bể chứa và bồn lọc là 16m nên đảm bảo yêu cầu).

- Thời gian rửa lọc: 7÷10 phút

Chọn đường kính ống: d = 160mm. Ống xả nước lọc đầu chọn d = 110mm.

Sau khi nước được làm sạch qua hệ thống bồn lọc, nó sẽ được dẫn về bể chứa để khử trùng bằng dung dịch clo Dung tích bể chứa được tính toán để đáp ứng lưu lượng nước điều hòa và lưu lượng nước rửa lọc, với lựa chọn là Wb = 250m3.

Để làm trong nước, nên sử dụng dung dịch phèn nhôm Al2(SO4)3 với tỷ lệ pha trộn từ 8 đến 10%, đạt nồng độ 20mg/l Dung dịch này được đưa vào đường ống nước thô trước khi qua hệ thống bồn lọc vật liệu nổi.

Thiết kế nhà hóa chất

Để cải thiện khả năng oxy hóa sắt và điều chỉnh độ pH, nên sử dụng dung dịch xút Dung dịch này được châm vào đường ống nước thô trước khi đi qua trụ oxy hóa.

- 02 thùng chứa dung dịch xút có dung tích 500 lít, bằng thép inox Một thùng làm việc, một thùng chuẩn bị.

Để đảm bảo chất lượng nước đạt tiêu chuẩn sinh hoạt, quá trình khử trùng là cần thiết, trong đó việc bổ sung dung dịch Clo là giải pháp được đề xuất Phương pháp này đã được áp dụng rộng rãi tại các trạm xử lý nước và mang lại hiệu quả cao Thiết bị khử trùng bằng Clo hiện có sẵn trên thị trường, đáp ứng nhu cầu cho các công trình cấp nước.

Nhà hóa chất được thiết kế với kết cấu khung chịu lực bằng bê tông cốt thép, có diện tích 3.8m x 3.7m2 Công trình này phục vụ cho việc chứa đựng các thiết bị hóa chất, bao gồm cả thiết bị Clorator và các bình định lượng clo.

PHỤ LỤC 2 TÍNH TOÁN THIẾT KẾ TRẠM XỬ LÝ VÀ CẤP NƯỚC MẶT

Hố thu nước kết hợp trạm bơm cấp 1

- Bơm nước trực tiếp từ lòng hồ lên trạm xử lý nước nên không cần làm hố thu nước.

Chênh lệch mực nước giữa MNC (+18.55m) và MNDGC (+31.11m) lên tới gần 13m, do đó, việc thiết kế trạm bơm cần đảm bảo máy bơm di động theo mực nước Thiết kế bơm chìm nên được thực hiện để có thể trượt trên hệ thanh ray, như thể hiện trong bản vẽ thiết kế.

- Lưu lượng trạm bơm cấp 1: Q = 2000(m 3 /ng.đ) = 125(m 3 /h) = 34.7(l/s)

- Xác định cột áp bơm: H = Hđh + Hđ + Hcb + Hdp

+ Hđh: Chiều cao địa hình từ mực nước thấp nhất trong hồ và mực nước trong ngăn trộn phèn

Cao độ mực nước thấp nhất: +18.55

Cao độ mực nước ở ngăn trộn: +45.90

+ Hđ: Tổn thất trên đường ống đẩy

+ Hcb: Tổn thất cục bộ tại trạm bơm, van khoá và phụ tùng, Hcb = 2(m)

+ Hdp: áp lực dự phòng Hdp = 3(m)

Chọn 3 máy bơm chìm có đặc tính sau:

Tuyến ống nước thô

Lắp đặt 1 tuyến ống nước thơ dẫn nước từ trạm bơm cấp 1 về trạm xử lý bằng ống thép nối bích.

Tính tốn chọn ống đẩy: Lưu lượng Q5(m³/h) Chọn ống đẩy D200, V=1.1 (m/s).

Ống trộn

Nước được bơm về trạm xử lý bằng ống thép D200, lắp đặt 2 ống trộn D200 (một làm việc, một dự phòng).

- Tính tốn tổn thất qua vành ngăn của ống trộn xác định theo công thức: r fu g

+ V1=0.73(m/s): vận tốc nước chảy trước vách ngăn

+ V2=2.8(m/s): vận tốc nước chảy qua vách ngăn

Ta có tổn thất qua ống trộn l h=0.5m

Tiết diện vành chắn xác định theo công thức:

Vậy đường kính lỗ vành chắn l: d0mm

Dung dịch phèn được cho vào trước vành chắn 30cm bằng ống PVC 15mm nhờ máy bơm định lượng.

Bể phản ứng cơ khí

Thời gian khuấy trộn: 20 phút = 1200 s

Chiều cao xây dựng một bể trộn cơ khí là: Hxd = h +hbv = 3,0 + 0,3 = 3,3 (m)

Bể lắng lamen

Tính tốn thiết kế bể lắng nghiêng cho nhà máy nước cơng suất 2000 m³/ngày

Bài viết mô tả việc bố trí hai bể lắng với diện tích F = 2x(5x2.5) m² Các ống lắng hình trụ có cạnh w và chiều dài ống lắng l = 0.8m, được đặt nghiêng 60 độ Chiều cao hình khối trụ lắng được tính là H = l x sin(α) = 0.8 x 0.867 = 0.693m Vận tốc lắng uo được xác định là 0.14 mm/s, tương đương 0.14x10^-3 m/s.

Tính diện tích mặt bằng cần thiết của bể lắng: =

Vậy chọn đường kính ống lắng w = 0.05(m)

Dòng chảy trong ống lắng là dòng chảy ổn định.

Tính chiều cao bể lắng:

+ Chiều cao phần nước trong trong các ống lắng h1 = 0.6m

+ Chiều cao đặt trong ống lắng nghiêng h2 = 0.693m.

+ Chiều cao phần không gian phân phối nước dưới các ống nghiêng h3 = 0.9m

Bể chứa cặn có kích thước chiều rộng 2.5m và chiều dài 5m, được thiết kế với hai hình chóp cụt để thu cặn Đáy của mỗi hình chóp có kích thước 0.5m x 0.5m và chiều cao của hình chóp là 0.5m.

Tổng chiều cao bể lắng: H=h1+h2+h3+h4 = 0.6+0.7+0.9+0.5=2.7(m)

Xả cặn bằng thủy lực theo hai ống tháo từ mỗi chóp chứa cặn.

Tổng chiều dài của máng thu nước được thiết kế suốt chiều dài bể lắng, với lưu lượng thu q 1(l/s.m) trên mỗi mét dài của máng Máng thu nước được bố trí ở cả hai phía, đảm bảo hiệu quả thu gom nước tối ưu.

L = x = Trong bể đặt 2 máng, khoảng cách tim máng a1=1.0m (tim máng đến dọc tường a2=0.75m) r fu

CẮT DỌC BỂ LẮNG LAMEN

MẶT BẰNG BỂ LẮNG LAMEN

Bể lọc

Chọn bể lọc hình trụ tròn theo modul của Tổng Công ty cấp nước TP Hồ Chí Minh (SAWACO) với kích thước D = 1,8m và h = 3,3m, mỗi bể đáp ứng công suất 500 m³/ngđ Để đạt công suất 2000 m³/ngđ, cần lựa chọn 4 bể lọc.

Bể chứa nước sạch

Bể chứa nước sạch tính theo phần trăm công suất trạm (theo TCVN 33-2006) ta có:

Chọ kích thước bể chứa là: L x B x H = 14m x 14m x 2,7m.

Kiểm tra dung tích bể:

Giờ trong Chế độ Chế độ tiêu Nước vào Nước ra Nước còn r fu ngày bơm trạm cấp I %Qngđ thụ nước

Ta thấy max %Qng đ = 15,67% < 25% => thoả mãn. r fu

PHỤ LỤC 3 TÍNH TOÁN TRẠM XỬ LÝ NƯỚC MẶT

Bồn lọc nhanh sử dụng hạt vật liệu nổi

3.2.1 Tính tóan kích thước thước

+ Chiều cao lớp vật liệu lọc: 1,8m

+ Chọn chiều cao của bồn lọc là 2,5m.

3.2.2 Tính toán máng phân phối và máng thu nước rửa lọc

- Lưu lượng nước rửa một bồn lọc là: qr = f×W = 2,78x 14/1000 = 0,039 (m3/s) = 140 (m3/h)

Trong đó: f: Diện tích một bồn, f = 2,78 (m2)

W: Cường độ nước rửa lọc, W = 14 (l/sm2). r fu

- Việc phân phối nước vào bồn lọc và thu nước bẩn sau khi rửa lọc được thực hiện bằng các phểu có đường kính D= 100mm

- Khoảng cách từ mép của phễu tới lớp vật liệu lọc 0,40m

Đường ống kỹ thuật

Tất cả các đường ống trong bồn lọc đều tuân thủ tiêu chuẩn ASTM và được kết nối bằng phương pháp dán keo Tuy nhiên, tại vị trí nối với các bồn, cần sử dụng phương pháp nối bằng mặt bích.

3.3.1 Ống dẫn nước thô vào cụm xử lý

3.3.2 Ống phân phối nước vào từng bồn lọc nổi

3.3.3 Ống thu nước sạch từng bồn lọc nổi

3.3.4 Ống dẫn nước sau lọc nổi về hệ thống bồn lọc áp lực

3.3.5 Ống phân phối nước vào từng bồn lọc áp lực

3.3.6 Ống thu nước sạch từng bồn lọc áp lực

3.3.7 Ống thu và dẫn nước sạch về bể chứa

3.3.8 Ống dẫn nước rửa lọc

Trong quá trình hoạt động, các vật liệu lọc sẽ bị tắc nghẽn bởi cặn lơ lửng, dẫn đến việc mực nước tăng lên đến một mức độ nhất định để kích hoạt quá trình rửa lọc Lưu lượng và áp lực rửa lọc được kiểm soát bởi bể chứa.

- Áp lực rửa lọc yêu cầu: 10÷12m (độ chênh cao hình học giữa bể chứa và bồn lọc là 16m nên đảm bảo yêu cầu).

- Thời gian rửa lọc: 7÷10 phút

Chọn đường kính ống: d = 160mm. Ống xả nước lọc đầu chọn d = 110mm.

Bể chứa

Sau khi trải qua quá trình lọc qua các bồn, nước sẽ được chuyển đến bể chứa, nơi diễn ra quá trình khử trùng bằng dung dịch clo Dung tích của bể chứa được thiết kế để đáp ứng đủ lưu lượng nước điều hòa và nước rửa lọc, với dung tích được chọn là Wb = 250m3.

Nhà hóa chất

Để làm trong nước, khuyến nghị sử dụng dung dịch phèn nhôm Al2(SO4)3 với tỷ lệ pha trộn từ 8 đến 10%, tương đương nồng độ 20mg/l Dung dịch phèn này nên được đưa vào đường ống nước thô trước khi nước đi qua hệ thống bồn lọc vật liệu nổi.

Làm việc trong nước chỉ cần thiết vào những ngày mưa, khi nước mưa mang theo nhiều bùn và cát, dẫn đến độ đục cao và màu sắc của nước thay đổi.

- 01 thùng trộn phèn bằng inox trên có gắn máy khuấy.

- 01 thùng tiêu thụ phèn bằng inox trên có gắn máy khuấy.

- 01 bơm định lượng hóa chất có giải điều chỉnh 0-60 l/h, h = 30m.

Khử trùng nước là bước quan trọng để đảm bảo chất lượng nước đạt tiêu chuẩn cấp nước sinh hoạt Sau khi xử lý, nước cần được bổ sung dung dịch Clo để khử trùng Giải pháp này được đề xuất trong dự án và đã được ứng dụng rộng rãi tại các trạm xử lý nước, mang lại hiệu quả cao Thiết bị khử trùng bằng Clo hiện có sẵn trên thị trường.

Clo được đưa vào nước trên đường ống nước sạch từ bể lọc sang bể chứa với liều lượng 0.8 mg/l bằng thiết bị Clorator. r fu

Nhà hóa chất được thiết kế với kết cấu khung chịu lực bằng bê tông cốt thép, có diện tích 4.2m x 7.4m Không gian bên trong nhà hóa chất được sử dụng để chứa các thiết bị hóa chất, bao gồm thiết bị Clorator và các bình định lượng clo.

Tiêu đề	Hướng Dẫn Thiết Kế Hệ Thống Cấp Nước
Trường học	Trường Đại Học Kỹ Thuật
Chuyên ngành	Kỹ Thuật Cấp Nước
Thể loại	báo cáo
Thành phố	Hà Nội

Định dạng
Số trang	55
Dung lượng	2,83 MB