TỔNG QUAN VỀ KHU DÂN CƯ- TÁI ĐỊNH CƯ TRÀ LONG – BA NGÒI
Điều kiện địa lý
Vị trí khu đất: Tọa lạc tại khóm Trà Long, phường Ba Ngòi, thành phố Cam Ranh
Khu dân cư mới và tái định cư được xây dựng trên diện tích 359.100 ha, bao gồm một số công trình công cộng được bố trí hợp lý Vị trí của khu đất này mang lại nhiều tiềm năng phát triển cho cộng đồng.
- Phía Bắc giáp : Khu dân cư tổ 3, khóm Trà Long, phường Ba Ngòi
- Phía Đông giáp : Tuyến đường sắt Thống Nhất và Lạch Cầu
- Phía Nam giáp : Tuyến đường sắt Thống Nhất và Quốc lộ 1
- Phía Tây giáp : Núi Sạn
Khu vực nghiên cứu dưới chân núi Sạn có địa hình phức tạp, với độ dốc chủ yếu từ Tây sang Đông, bao gồm nhiều ao trũng, vườn cây và đất trống Điểm cao nhất trong khu vực đạt +25.16m, trong khi điểm thấp nhất là -1.21m.
2.1.3 Điều kiện khí hậu khu vực a Nhiệt độ
Nhiệt độ không khí trung bình năm 26,9 0 C
Nhiệt độ trung bình cao nhất 28,8 0 C
Nhiệt độ không khí trung bình thấp nhất là 24,3 0 C b Nắng
Cam Ranh có tổng số giờ nắng trung bình hàng năm là 2.658 giờ, với tháng 3 có lượng nắng cao nhất đạt 290 giờ và tháng 11 thấp nhất chỉ 166 giờ Trung bình mỗi năm, khu vực này chỉ có khoảng 15,3 ngày không có nắng, chủ yếu rơi vào tháng mùa mưa và tháng 4, với 3,0-3,2 ngày không nắng, trong khi các tháng còn lại hầu như không có ngày nào không nắng.
Mùa mưa kéo dài ngắn, chỉ từ tháng 9 đến tháng 12, chiếm tới 70% tổng lượng mưa hàng năm Trung bình, tổng lượng mưa mỗi năm đạt 1.187mm.
Số ngày mưa trung bình năm là 97 ngày
Lượng mưa ngày lớn nhất trung bình năm là 163,7mm d Lượng bốc hơi
Lượng bốc hơi trung bình hàng năm đạt 1.586mm, gấp 1,34 lần lượng mưa trong năm, với tháng 7 và tháng 8 là thời điểm có lượng bốc hơi cao nhất Độ ẩm tuyệt đối trung bình hàng năm là 219g/m³, trong khi độ ẩm tương đối trung bình đạt 76%, với mức độ ẩm thấp nhất ghi nhận là 28%.
Sông Tà Dục, nằm ở phía Tây Nam thành phố, có dòng chảy liên tục suốt năm với lưu lượng mùa kiệt đạt 1501 m³/s Sông có đặc điểm ngắn và dốc, chịu ảnh hưởng của thủy triều, dẫn đến tình trạng nước bị nhiễm mặn Mặt cắt sông bị lấn chiếm để làm đìa tôm, gây ra tình trạng ngập lụt cho khu vực Ba Ngòi, đặc biệt trong mùa mưa khi gặp triều cường, với mức độ ngập từ 0,4 đến 1,2m, ảnh hưởng nghiêm trọng đến giao thông và sinh hoạt của người dân.
Gần đây cầu Trà Long đã được cải tạo nâng cao ( 3,7÷4,0m) nên mức độ ngập úng đã được cải thiện một phần
Diện tích lưu vực sông: 77km 2
Chế độ triều của vùng biển Khánh Hòa đặc trưng bởi nhật triều không đều, với 22 ngày nhật triều và 18 ngày bán nhật triều Thời gian triều dâng thường kéo dài hơn thời gian triều rút.
Vịnh Cam Ranh là một vịnh nhỏ, kín gió với độ sâu trung bình khoảng 15m Việc trao đổi nước trong vịnh diễn ra chủ yếu qua một cửa hẹp và sâu, tạo điều kiện cho dòng chảy ổn định.
Vịnh Cam Ranh – đầm Thủy Triều có độ chảy trung bình khoảng 30cm/s và đạt độ mặn cực đại 34,30% vào mùa hè Nhiệt độ tại đây tương đối ổn định giữa mùa hè và mùa đông, chịu ảnh hưởng mạnh từ vùng nước trồi Nam Trung Bộ, dẫn đến sự xâm nhập của nước lạnh và nước mặn từ các tầng sâu lên bề mặt.
Mức nước cục đại của thủy triều là 2,0m
Mức nước trung bình của thủy triều là 1,28m
Mức nước thủy triều nhỏ nhất 0,5m
Theo tài liệu địa chất từ các mũi khoan trong khu vực, địa chất nơi thiết kế chủ yếu là đất đỏ vàng trên nền đá Granit Thành phần cơ giới của đất gồm chủ yếu là đất thịt nhẹ và trung bình, với khả năng giữ nước kém.
Điều kiện địa chất khu vực thiết kế tương đối thuận lợi, nhưng cần tiến hành khảo sát cụ thể tại vị trí công trình để đưa ra giải pháp phù hợp cho móng Ngoài ra, cần chú ý đến các vị trí khe tụ thủy để đảm bảo an toàn trong quá trình xây dựng.
Hiện trạng sử dụng đất và xây dựng
Khu vực nghiên cứu chủ yếu sử dụng đất đai cho mục đích sản xuất nông nghiệp, bao gồm các loại đất trồng cây ăn quả, lúa, cây ngắn ngày và đất trống.
- Đất trồng cây ăn quả: 5.48 ha chiếm 15.26%
- Đất trồng hoa màu: 0.14 ha chiếm 0.39%
- Đất trồng bạch đàn: 0.04 ha chiếm 0.11%
- Đất bụi rậm: 3.03 ha chiếm 1.20%
- Đất nghĩa trang: 0.43 ha chiếm 1.20%
- Đường giao thông: 0.91 ha chiếm 2.53%
Hiện trạng hạ tầng xã hội và dân cư
Nhà ở: hiện có 99 căn nhà, trong đó:
Mộ: hiện có 98 ngôi mộ nằm rải rác trong khu vực quy hoạch.
Hiện trạng hạ tầng kỹ thuật
- Đường bộ: Hiện trạng khu đất quy hoạch có đường đất đỏ hướng từ phía Nam ( nối với Quốc lộ 1) lên phía Bắc rộng khoảng 5m
- Đường sắt: Hiện trạng có tuyến đường sắt Thống Nhất tiếp giáp phía Đông và Đông Nam khu đất quy hoạch
Hệ thống thoát nước mưa và nước thải sinh hoạt trong khu vực dân cư hiện nay chưa được đầu tư xây dựng, dẫn đến tình trạng nước mưa và nước thải chảy trực tiếp ra kênh rạch.
Khu vực dân cư hiện tại chưa được cung cấp nước máy cho sinh hoạt, do đó người dân phải sử dụng kết hợp hai nguồn nước, bao gồm nước mặt từ kênh rạch và nước ngầm từ giếng khoan để phục vụ nhu cầu sinh hoạt và sản xuất.
Hiện trạng cấp điện trong khu vực quy hoạch gặp khó khăn do có đường dây cao thế chạy cắt ngang, trong khi người dân chủ yếu sử dụng nguồn điện từ hệ thống đường dây trung hạ thế dọc theo Quốc lộ 1.
Vệ sinh môi trường đang gặp khó khăn do thiếu điểm thu gom rác, dẫn đến tình trạng người dân thường đốt hoặc chôn lấp rác thải sinh hoạt ngay tại hộ gia đình Hành động này không chỉ gây ô nhiễm môi trường mà còn ảnh hưởng nghiêm trọng đến nguồn nước mặt.
Định hướng khu dân cư
Quy hoạch Khu dân cư - Tái định cư Trà Long - Ba Ngòi nhằm tạo ra môi trường sống tiện nghi và an lành cho cư dân, mặc dù gặp nhiều thách thức Dự án này sẽ khai thác hiệu quả quỹ đất hiện có, đáp ứng nhu cầu đất ở của người dân và bố trí tái định cư cho các hộ bị giải tỏa Đồng thời, việc đầu tư cơ sở hạ tầng sẽ được thực hiện đồng bộ với các dự án lân cận, hỗ trợ sự phát triển bền vững của đô thị thị xã Cam Ranh trong tương lai.
TỔNG QUAN VỀ NƯỚC NGẦM VÀ CÁC PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ NƯỚC NGẦM
Tổng quan về nước ngầm
Việt Nam sở hữu nguồn nước ngầm phong phú về trữ lượng và chất lượng, tồn tại trong các lỗ hổng và khe nứt của đất đá, hình thành từ quá trình trầm tích và thẩm thấu của nước mặt và nước mưa Nước ngầm có thể nằm cách mặt đất từ vài mét đến hàng trăm mét Đối với các hệ thống cấp nước tập trung quy mô nhỏ và vừa, nước ngầm thường được ưu tiên lựa chọn do thành phần nước không quá xấu, trong khi nước mặt thường bị ô nhiễm và phụ thuộc vào sự biến động theo mùa Nước ngầm ít chịu ảnh hưởng từ các tác động của con người và có chất lượng thường tốt hơn nước mặt về độ đục và vệ sinh.
Nước ngầm thường không chứa rong tảo, nhưng lại có thể bị ô nhiễm bởi các tạp chất hòa tan do điều kiện địa tầng, thời tiết và quá trình phong hóa Ở những khu vực có sinh hóa tốt và lượng mưa lớn, nước ngầm dễ bị nhiễm bẩn từ các chất khoáng, hữu cơ và mùn theo nước mưa thấm vào đất Ngoài ra, tác động của con người như chất thải sinh hoạt, hóa chất và phân bón hóa học cũng góp phần làm ô nhiễm nước ngầm, dẫn đến sự tích tụ của các hợp chất hữu cơ khó phân hủy, vi khuẩn gây bệnh, kim loại nặng và dư lượng thuốc trừ sâu.
Tổng quan về các thông số chất lượng nước
3.2.1 Các thông số đánh giá chất lượng nước
3.2.1.1 Các chỉ tiêu vật lý a Độ đục
Nước nguyên chất là một môi trường trong suốt, có khả năng truyền ánh sáng tốt, nhưng khi có tạp chất, cặn lơ lửng, vi sinh vật và hóa chất hòa tan, khả năng này sẽ bị giảm sút Do đó, độ đục của nước được xác định dựa trên nguyên tắc này.
- Có nhiều đơn vị đo độ đục, thường dùng : mg SiO2/1, NTU,FTU
- Nước cấp cho ăn uống độ đục không vượt quá 5 NTU Nước mặt thường có độ đục 20 – 100 NTU, mùa lũ có khi cao đến 500-600 NTU
Theo tiêu chuẩn Việt Nam, độ đục của nước được xác định qua chiều sâu lớp nước thấy được, gọi là độ trong, và phải đủ lớn để có thể đọc được chữ tiêu chuẩn Đối với nước sinh hoạt, độ sâu này cần lớn hơn 30 cm Bên cạnh đó, mùi và vị của nước cũng là những yếu tố quan trọng cần được kiểm tra.
Nước tự nhiên có thể mang nhiều mùi vị khác nhau do sự hiện diện của các chất khí và chất hòa tan, như mùi đất, mùi tanh, mùi thối, hoặc các hóa chất như clo, ammoniac, và sunfua hydro Vị của nước cũng thay đổi từ mặn, ngọt đến chát, tùy thuộc vào thành phần và hàm lượng muối hòa tan có trong nước.
Trong xử lý nước, chất rắn được chia thành hai loại chính: chất rắn vô cơ, bao gồm các muối hòa tan và chất rắn không tan như huyền phù đất và cát; và chất rắn hữu cơ, bao gồm vi sinh vật, vi khuẩn, động vật nguyên sinh, tảo, cùng với các chất rắn hữu cơ vô sinh như phân rác và chất thải công nghiệp Khi nói đến hàm lượng chất rắn trong nước, các khái niệm liên quan rất quan trọng để hiểu rõ hơn về quá trình xử lý.
Tổng hàm lượng lơ lửng (TSS - Total Suspended Solid) được xác định bằng trọng lượng khô tính bằng miligam của phần còn lại sau khi bay hơi 1 lít mẫu nước Quá trình này bao gồm việc đun mẫu nước trên nồi cách thủy và sau đó sấy khô ở nhiệt độ 103°C cho đến khi đạt trọng lượng không đổi Kết quả được biểu thị bằng đơn vị mg/l.
-Cặn lơ lửng SS( Suspended Solid), phần trọng lượng khô tính bằng miligam của phần còn lại trên giấy lọc khi 1 lít mẩu nước qua phễu, sấy khô ở
103 0 C-105 0 C tới khi có trọng lượng không đổi, đơn vị là mg/l
-Chất rắn hòa tan DS( Disolved Solid) bằng hiệu giữa tổng lượng cặn lơ lửng TSS và cặn lửng SS
DS = TSS – SS Chất rắn bay hơi (VS) là phần chất rắn mất đi khi nung ở nhiệt độ 550 độ C trong một khoảng thời gian nhất định Phần còn lại sau quá trình nung là chất rắn không bay hơi.
3.2.1.2 Các chỉ tiêu hóa học a Độ pH pH là chỉ số đặc trưng cho nồng độ ion H + có trong dung dịch, thường được dùng để biểu thị tính axit và tính kiềm của nước Độ pH của nước có liên quan dạng tồn tại của kim loại và khí hòa tan trong nước, pH có ảnh hưởng đến hiệu quả tất cả các quá trình xử lý nước Do vậy rất có ý nghĩa về khía cạnh sinh thái môi trường b Độ kiềm Độ kiềm toàn phần là tổng hàm lượng của các ion dicacbonat, cacbonat, hydroxyl và các anion của các muối axit yếu Do hàm lượng các muối này rất nhỏ nên có thể bỏ qua Ở nhiệt độ nhất định, độ kiềm phụ thuộc vào độ pH và hàm lượng khí CO2 tự do có trong nước Độ kiềm chỉ tiêu quan trọng trong công nghệ xử lý nước Để xác định độ kiềm dùng phương pháp chuẩn độ mẫu nước thử bằng axit clohydric c Độ cứng của nước
Là đại lượng biểu thị hàm lượng các ion Ca 2+ và Mg 2+ có trong nước Trong xử lý nước thường phân biệt ba loại độ cứng:
-Độ cứng toàn phần biểu thị tổng hàm lượng các ion canxi,magie có trong nước
-Độ cứng tạm thời: biểu thị tổng hàm lượng các ion canxi, magie có trong các muối cacbonat ( hydrocacbonat canxi, hydrocacbonat magie) có trong nước
-Độ cứng vĩnh cửu: biểu thị tổng hàm lượng các ion canxi, magie trong các muối axit mạnh của canxi và magie
Nước có độ cứng cao trong sinh hoạt gây lãng phí xà phòng do canxi và magie phản ứng với axit béo, tạo ra các hợp chất khó tan Trong sản xuất, nước cứng có thể hình thành lớp cáu cặn trong lò hơi và gây kết tủa, ảnh hưởng đến chất lượng sản phẩm.
Quá trình phân hủy các hợp chất hữu cơ trong tự nhiên và sự tác động của con người vào nguồn nước dẫn đến sự hiện diện của các chất thải và phân bón, tạo ra các hợp chất như ammoniac (NH3), nitrit (NO2), nitrat (NO3) và nitơ nguyên tố (N2) Mức độ ô nhiễm của nguồn nước có thể được xác định qua sự hiện diện của các hợp chất nitơ; khi nước bị ô nhiễm bởi phân bón hoặc nước thải, NH3 và NO2 sẽ xuất hiện Sau một thời gian, NH3 và NO2 sẽ bị oxy hóa thành NO3, cho thấy quá trình ô nhiễm đã diễn ra Nếu nước chứa chủ yếu là NO3, quá trình oxy hóa đã hoàn tất, trong khi ở điều kiện yếm khí, NO3 có thể bị khử thành N2 Amoniac là một chất độc hại nghiêm trọng đối với nước và có thể gây hại cho các loài cá.
Việc sử dụng phân bón hóa học phổ biến đã làm tăng hàm lượng amoniac trong nguồn nước tự nhiên Nước ngầm và nước đầm lầy thường có nồng độ cao NO3 và amoniac Nếu nước uống chứa hàm lượng NO3 cao, có thể gây ra bệnh xanh xao ở trẻ nhỏ, thậm chí dẫn đến tử vong.
Cl- tồn tại trong nước với nồng độ cho phép không gây độc hại, nhưng khi nồng độ vượt quá 250 mg/l, nước sẽ có vị mặn Nguồn nước ngầm có thể chứa hàm lượng clo cao, ảnh hưởng đến chất lượng nước.
Nước có hàm lượng clo từ 500 đến 1000 mg/l có thể gây hại cho thận Ngoài ra, ion Cl- trong nước có tính xâm thực đối với bê tông, thường xuất phát từ sự hòa tan muối khoáng và quá trình phân hủy các chất hữu cơ Các hợp chất của axit silic cũng cần được xem xét trong bối cảnh này.
Trong thiên nhiên, axit silic tồn tại với các hợp chất khác nhau, tùy thuộc vào độ pH của nước Khi pH dưới 8-11, silic chuyển hóa thành dạng HSiO3, và các hợp chất này có thể tồn tại dưới dạng keo hoặc ion hòa tan.
Sự hiện diện của các hợp chất như sunfat SO4 2- dẫn đến việc lắng đọng cặn silicat trên bề mặt ống và nồi hơi, gây cản trở khả năng vận chuyển và làm giảm hiệu suất truyền nhiệt.
Ion sunfat có thể xuất phát từ nguồn khoáng chất hoặc hữu cơ Nước có hàm lượng sunfat vượt quá 250mg/l có thể gây độc hại cho sức khỏe người tiêu dùng Ngoài ra, sắt và mangan cũng là những yếu tố cần được chú ý trong nguồn nước.
Trong nước ngầm sắt tồn tại ở dạng Fe 2+ , kết hợp với gốc SO4
LỰA CHỌN, ĐỀ XUẤT DÂY CHUYỀN CÔNG NGHỆ PHÙ HỢP CHO KHU DÂN CƯ – TÁI ĐỊNH CƯ TRÀ LONG – PHƯỜNG
Thành phần, tính chất nước ngầm tại phường Ba Ngòi
Các chỉ tiêu Kết quả phân tích QCVN 01:2009/BYT pH 6,25 6,5 – 8,5 Độ ôxy hóa (mg O 2 /l) 1 2
Sắt tổng (mg/l) 5,59 0,5 Độ kiềm tổng (mg CaCO 3 /l) 126 KQĐ Độ cứng tổng (mg CaCO3/l) 118 300
Chất hữu cơ (mg/l) 0,96 KQĐ
Coliform tổng (Khuẩn lạc/100ml) 0 KPH
Bảng 4.1 Một số chỉ tiêu chất lượng nước ngầm của một giếng khoan tại phường Ba Ngòi
(Nguồn: Phòng tài nguyên môi trường TP.Cam Ranh)
Đề xuất công nghệ
Bể lọc nhanh Dàn mưa
Thùng quạt gió Lắng tiếp xúc
Hố thu cặn Nước ngầm
STT Các chỉ tiêu so sánh Phương án 1 Phương án 2
1 Hàm lượng sắt của nguồn < 25 mg/l < 25 mg/l
2 Khả năng lắng Tốt Tốt
3 Chi phí xây dựng Thấp Tương đối
4 Khả năng vận hành Đơn giản Đơn giản
5 Độ bền của công trình Cao Cao
6 Diện tích mặt bằng trạm Nhỏ Tương đối
Bảng 4.2 so sánh ưu nhược điểm của hai công nghệ xử lý
Sau khi xem xét ưu và nhược điểm của hai dây chuyền công nghệ khử sắt, phương án 1 được xác định là lựa chọn tối ưu cho trạm xử lý, do hàm lượng sắt trong nguồn nước không cao Phương án này cũng giúp giảm thiểu chi phí xây dựng và diện tích mặt bằng cần thiết.
TÍNH TOÁN CÁC CÔNG TRÌNH ĐƠN VỊ TRONG HỆ THỐNG XỬ LÝ
Tính toán công suất thiết kế cho hệ thống cấp nước
Trong đó: q n : tiêu chuẩn cấp nước sinh hoạt (lấy theo bảng 3.1/5 TCXD 33:2006)
N n : số dân tính toán ứng với tiêu chuẩn cấp nước q n fn: tỷ lệ dân được cấp nước (lấy theo bảng 3.1/5 TCXD 33:2006)
D: lượng nước phục vụ công cộng, dịch vụ, công nghiệp, thấp thoát, nước cho trạm xử lý nước và lượng nước dự phòng( lấy 5-10% tổng lượng nước phục vụ ăn uống)
Bảng 5.1 lượng nước phục vụ cho khu dân cư Tiêu chuẩn nước sinh hoạt (a)
Tỷ lệ dân được cấp nước (a’)
Nước công trình công cộng (b)
Nước tưới cây, rửa đường (c)
- Nước dự trữ phòng cháy, chữa cháy cho 2 đám cháy xảy ra trong 3h với lưu lượng 20l/s = 216 m 3
- Nước dung ăn uống sinh hoạt: = ∗ ∗ = 408 à
- Nước công trình công cộng: = 0.25 ∗ = 0.25 ∗ 408 = 102 à
- Nước tưới cây rửa đường: = 0.1 ∗ = 0.1 ∗ 408 = 40,8 à
Chọn công suất trạm xử lý là 800 m 3 /ngày.đêm
Thiết kế các bộ phận của giàn mưa
v Diện tích mặt bằng giàn mưa Diện tích mặt bằng giàn mưa được tính theo công thức:
Q - Lưu lượng nước xử lý (m 3 /h), Q = 33.33 (m 3 /h) qm - Cường độ phun mưa theo mục 6.246 TCXD 33-2006 nằm trong khoảng 10 -
Chọn kích thước giàn mưa a×b = 3.17×1(m) v Hệ thống phân phối nước của giàn mưa
Dùng hệ thống phân phối bằng ống dạng xương cá gồm: ü Ống phân phối chính
- Chọn vận tốc nước chảy trong ống theo mục 6.246 TCXD 33-2006 lấy từ 0,8 - 1,2 (m/s), chọn vc= 1(m/s)
- Đường kính ống phân phối chính:
Vậy chọn đường kính ống là D= 110mm và ống bằng nhựa PVC Kiểm tra lại vận tốc nước chảy trong ống: v = 4 × Q π× D = 4 × 33.33(m ⁄h) π× 0.11 × 3600 (s h⁄ )= 0,974 (m s)⁄
Nằm trong giới hạn cho phép (0,8-1,2m/s) ü Ống nhánh
- Trên các ống phân phối chính có các ống nhánh nối với ống phân phối chính theo hình xương cá
- Khoảng cách giữa các ống nhánh lấy theo mục 6.111 TCXD 33-2006 (250 -350 mm), chọn 250mm
- Số ống nhánh cần thiết:
- Lưu lượng nước chảy trong ống nhánh: q á = Q s nhánh3.33
- Chọn tốc độ chảy trong ống nhánh theo mục 6.111 TCXD 33-2006 (từ 1,6-
- Chọn D = 27 mm và ống được làm bằng nhựa PVC Tính lại vận tốc nước chảy trong ống:
Nằm trong giới hạn cho phép (1,6-2m/s)
-Tiết diện ngang của ống chính là:
- Được lấy từ 30 – 35% diện tích tiết diện ngang của ống (sách XLNC trang 141- Nguyễn Ngọc Dung ), chọn 35%
- Như vậy, tổng diện tích lỗ:
- Đường kính lỗ phun mưa được lấy từ 5- 10mm (sách XLNC trang 170 – Nguyễn Ngọc Dung), chọn lỗ có đường kính 5 mm
- Diện tích mỗi lỗ phun là:
- Tổng số lỗ phun mưa là:
- Số lỗ trên mỗi ống nhánh:
Số lỗ trên mỗi nhánh = Tổng số lỗ
Trên mỗi nhánh, có 2 hàng lỗ được khoan so le nhau, hướng ra 2 bên và tạo với phương ngang một góc 45 độ Mỗi lỗ có đường kính 5mm, và tổng số lỗ trên một hàng của mỗi ống nhánh là 11 lỗ.
- Chiều dài mỗi ống nhánh: l = Chiều dài giàn mưa −Đường kính ống phân phối chính
- Các lỗ được khoan sao cho tâm lỗ thứ nhất cách đầu ống nhánh 1 khoảng là 11mm, khoảng cách giữa 2 tim lỗ kề nhau trên mỗi hàng là: d =l − (2 × 11)
Nằm trong giới hạn cho phép (từ 150-200mm) v Hệ thống các sàn tung nước
- Hệ thống sàn tung nước gồm có 3 sàn tung đặt cách nhau 0,9m và cách hệ thống phân phối nước 0,9m (theo mục 6.246 TCXD 33-2006)
- Mỗi sàn tung bao gồm một tấm inox có kích thước dài × rộng × cao = 3,17m × 1m × 0,02m và lớp vật liệu tiếp xúc bằng than cốc dày 0,3m
Khi chọn đường kính lỗ trên các tấm inox, cần lưu ý rằng đường kính lỗ nhỏ sẽ tăng số lượng lỗ và hiệu quả làm thoáng Tuy nhiên, nếu số lỗ quá dày sẽ gây khó khăn cho không khí khuếch tán vào trung tâm giàn mưa, ảnh hưởng đến hiệu quả xử lý Do đó, đường kính mỗi lỗ nên được chọn là 20mm, với khoảng cách giữa các lỗ là 61mm và khoảng cách từ mép biên đến tâm lỗ thứ nhất là 55mm.
- Số lỗ theo chiều dài 3,17m của tấm inox:
Số lỗ theo chiều dài =3,17 − (2 × 0,055)
-Số lỗ theo chiều rộng 1m của tấm inox: Khoảng cách từ mép biên đến tâm lỗ thứ nhất là 50mm
Số lỗ theo chiều rộng =1m − (2 × 0,05m)
-Tổng số lỗ trên mỗi sàn là 51 × 16 = 512 (lỗ)
Hệ thống ngăn nước và thu khí được thiết kế để thu oxy từ không khí và loại bỏ khí CO2 ra khỏi giàn mưa, đồng thời đảm bảo nước không bị văng ra ngoài.
Theo sách Xử lý nước cấp của TS.Nguyễn Ngọc Dung trang 171 thì hệ thống ngăn nước thu khí được thiết kế như sau:
- Các cửa chớp bê tông cốt thép
- Góc nghiêng của cửa chớp với mặt phẳng khoảng 45 o
Khoảng cách giữa hai cửa chớp là 250mm, với chiều rộng mỗi cửa là 300mm Các cửa chớp được thiết kế bao quanh toàn bộ giàn mưa, kết hợp với hệ thống thu nước và sàn thu nước hiệu quả.
Sàn thu nước được lắp đặt dưới đáy giàn mưa với độ dốc 0,05 hướng về ống xả cặn, giúp hứng nước hiệu quả sau quá trình làm thoáng Sàn được thiết kế bằng bê tông cốt thép với chiều dày 200 mm Để ngăn cặn bẩn theo dòng nước vào các công trình phía sau, một ống thu nước được bố trí dưới đáy sàn thu, với tâm ống cao hơn mặt đáy sàn 0,2 m.
- Bố trí ống dẫn nước đưa nước từ sàn tung xuống bể lọc với tốc độ là 0,8 – 1,2 m/s(theo mục 6.120 TCXD 33-2006) Chọn v = 1 m/s
- Đường kính ống dẫn nước xuống bể lọc, chọn ống bằng nhựa PVC:
Chọn đường kính là 110 mm
Kiểm tra lại vận tốc:
(Nằm trong giới hạn cho phép 0,8-1,2 m/s) v Chiều cao dàn mưa
Chiều cao giàn mưa được tính theo công thức:
Khoảng cách giữa hai sàn tung kế tiếp nhau là 0,9 mét, trong khi khoảng cách từ hệ thống phân phối nước đến sàn tung đầu tiên cũng là 0,9 mét Bề dày của sàn tung là 0,02 mét, và bề dày của máng thu nước bằng bê tông cốt thép là 0,2 mét.
Tính toán bể lọc nhanh
Bể lọc có nhiệm vụ giữ lại các cặn sắt Fe(OH) 3 được tạo nên do Fe 2+ bị oxy hóa bởi O2 sau làm thoáng
Chọn bể lọc nhanh với 2 lớp vật liệu lọc giúp tăng cường hiệu quả lọc Lớp vật liệu lọc trên có kích cỡ hạt lớn hơn, tạo độ rỗng lớn hơn, từ đó tăng sức chứa cặn bẩn lên 2 – 2,5 lần so với bể lọc nhanh một lớp Điều này cho phép tăng tốc độ lọc và kéo dài chu kỳ lọc của bể.
Theo Xử lý nước cấp cho sinh hoạt và công nghiệp của Trịnh Xuân Lai trang ta chọn lớp vật liệu lọc như sau :
Bảng 5.2 Chọn lớp vật liệu lọc
Bể lọc Đường kính hạt vật liệu lọc (mm)
Hệ số không đồng nhất K
Chiều cao lớp vật liệu lọc (m)
Tốc độ tính toán (m/h) trong chế độ làm việc
Tối thiểu Tối đa Tương đương
Bể lọc 2 lớp cát và antraxit
( Nguồn: xử lý nước cấp sinh hoạt và công nghiệp, Trịnh Xuân Lai )
Lớp cát thạch anh dưới cùng có đường kính từ 0,5 đến 1,2 mm, với đường kính trung bình là 0,8 mm và hệ số không đồng nhất K là 2 Chiều dày của lớp cát lọc được xác định bằng L1P0 (mm), trong khi độ rỗng của lớp cát này đạt 50%.
Lớp than antraxit có đường kính từ 0,8 đến 1,8 mm, với đường kính tương đương là 1,1 mm và hệ số không đồng nhất K là 2 Chiều dày của lớp than antraxit đạt 500 mm, trong khi độ rỗng của lớp này là 50%.
Vậy tổng chiều dày lớp vật liệu lọc là:
Vật liệu lọc bao gồm hai lớp, do đó trong quá trình rửa lọc cát và than, rất dễ xảy ra tình trạng xáo trộn giữa chúng Vì vậy, chỉ nên sử dụng phương pháp rửa bằng nước thuần túy cho hai lớp vật liệu lọc này.
Bảng 5.3: Chiều cao lớp đỡ
Cỡ hạt lớp đỡ (mm) Chiều dày các lớp đỡ( mm)
Mặt trên lớp này cao bằng mặt trên của ống phân phối nhưng phải cao hơn lỗ phân phối ít nhất là 100(mm)
(Nguồn xử lý nước cấp của Nguyễn Ngọc Dung )
Chọn tổng chiều dày lớp sỏi đỡ dày 400 (mm) Lớp sỏi đỡ gồm 2 lớp:
- Lớp trên là lớp sỏi đỡ nhỏ đường kính 4,5 (mm), kích thước trung bình là 4,5 (mm), chiều dày là 100 (mm), độ rỗng là 45%
- Lớp dưới đáy có đường kính 15,5 (mm), kích thước trung bình là 15,5 (mm), chiều dày là 300 (mm), độ rỗng là 45%
→ Như vậy tổng chiều dày của lớp sỏi đỡ là 400 (mm) =0,4(m)
Khi thi công lớp sỏi đỡ dưới cùng có đường kính từ 16 – 32 mm, cần xếp bằng tay để đảm bảo các hạt sỏi lớn nằm sát lỗ mà không che lấp diện tích lỗ Diện tích tổng của bể lọc trong trạm xử lý được tính theo công thức cụ thể.
Q - Công suất trạm xử lý (m 3 / ngày đêm), Q = (800 m 3 / ngày đêm)
T - Thời gian làm việc của trạm trong một ngày đêm (giờ) T (h)
Vbt - Tốc độ lọc tính toán ở chế độ làm việc bình thường (m/h) lấy V = 7,5 (m/h) a - Số lần rửa mỗi bể trong một ngày đêm ở chế độ làm việc bình thường chọn a
W - Cường độ nước rửa lọc (l/sm 2 ) lấy W ( l/sm 2 ) t1 - Thời gian rửa lọc (giờ) lấy t1 = 6(ph) = 0,1giờ t 2 - Thời gian ngừng bể lọc để rửa (giờ) t 2 =0,35 (giờ)
- Số bể lọc cần thiết theo công thức thực nghiệm:
Chọn kích thước mỗi bể là: dài × rộng = 2,3(m) × 2(m) = 4,6 (m 2 )
Chiều cao bể lọc nhanh được xác định theo công thức:
H = Hd + Hv + Hn + Hp (m) Trong đó:
Hd: chiều cao lớp sỏi đỡ; Hd = 0,4 (m)
Hv: chiều dày lớp vật liệu lọc; Hv = 1 (m)
Hn: Chiều cao lớp nước trên lớp vật liệu lọc; Hn= 2 (m)
H p : Chiều cao kể đến việc dâng nước khi đóng bể để rửa H p = 0,6 (m)
_ v Đường kính ống dẫn nước từ giàn mưa xuống bể lọc:
Q: lưu lượng xử lý.Q = 33.33 m 3 /h N: số bể lọc N=2 v: vận tốc nước chảy trong ống v= 1m/s
Đường kính ống dẫn nước vào và ra bể lọc được chọn là D = 90mm Chiều cao của khe phân phối nước vào bể lọc được xác định, với vận tốc nước chảy vào khe phân phối là 1m/s.
Khe phân phối nước vào bể lọc có chiều cao 2.3 cm và chiều dài bằng chiều rộng của bể lọc là 2m Để đảm bảo hiệu quả, cần xác định lưu lượng nước cần thiết để rửa lọc một cách hợp lý.
- Lưu lượng nước cần thiết để rửa lọc được tính theo công thức 4-55, trang 141, sách Xử lý nước cấp của TS.Nguyễn Ngọc Dung:
Trong đó: f- Diện tích 1 bể lọc (m 2 ), f = 4,6(m 2 )
W- cường độ nước rửa lọc (l/s-m 2 ), lấy W =7(l/s-m 2 )
1000 = 0,032 (m ⁄s) v Hệ thống phân phối nước rửa lọc
Sử dụng nước để rửa lọc cho bể lọc là rất quan trọng Hệ thống phân phối nước rửa lọc được thiết kế theo dạng ống xương cá, với các ống làm bằng nhựa PVC Các ống này bao gồm ống dẫn nước rửa lọc, giúp tối ưu hóa hiệu quả làm sạch.
Chọn vận tốc trong ống dẫn nước rửa lọc là 1,5 – 2 (m/s) theo mục 6.111 TCXD
Chọn D = 150 (mm), tính lại vận tốc nước rửa lọc: v = 4 × Q π × D =4 × 0,032(m ⁄s) π × 0,22 = 1,81 (m s) ⁄
Nằm trong giới hạn cho phép (1,5 – 2 m/s) v Ống phân phối nước rửa lọc chính
- Chọn vận tốc nước chảy trong ống lấy từ 1 - 2 (m/s) theo mục 6.111 TCXD 33-
- Đường kính ống phân phối chính:
Chọn D = 150 (mm), tính lại vận tốc nước chảy trong ống: v = 4 × Q π× D =4 × 0,032(m ⁄s) π× 0,22 = 1,81 (m s) ⁄
Nằm trong giới hạn cho phép (1 -2m/s) v Ống nhánh
- Khoảng cách giữa các ống nhánh (250-350 mm) theo mục 6.111 TCXD 33-
- Số ống nhánh cần thiết:
- Khoảng cách từ mép trong của thành bê tông đến tim lỗ đầu tiên của ống nhánh là 60 (mm)
- Khoảng cách bảo vệ của ống nhánh khi lắp đặt là 20 (mm)
- Lưu lượng nước chảy trong ống nhánh: q á = Q s nhánh= 0,032
- Chọn tốc độ chảy trong ống nhánh (từ 1,6 - 2m/s) theo mục 6.111 TCXD 33-
- Chọn D = 34 mm, tính lại vận tốc nước chảy trong ống v = 4 × q π × D = 4 × 1,3 × 10 π × (0,034 ) = 1,62(m s)⁄
Nằm trong giới hạn cho phép (1,6-2m/s)
-Tiết diện ngang của ống chính là:
- Tổng diện tích các lỗ lấy theo sách Xử lý nước cấp của TS.Nguyễn Ngọc Dung trang 141, được lấy từ 30 – 35% diện tích tiết diện ngang của ống, chọn 30%
- Như vậy, tổng diện tích lỗ:
- Theo Xử lý nước cấp của TS.Nguyễn Ngọc Dung, đường kính lỗ phun mưa được lấy từ 5- 10mm, chọn lỗ có đường kính 7 mm
- Diện tích mỗi lỗ là:
- Số lỗ trên mỗi ống nhánh:
Số lỗ trên mỗi nhánh = Tổng số lỗ
Trên mỗi nhánh, khoan 2 hàng lỗ so le nhau, hướng xuống dưới và nghiêng một góc 45 độ so với mặt phẳng ngang Mỗi ống nhánh có 4 lỗ trên một hàng, tương ứng với tỷ lệ 8/2.
- Chiều dài mỗi ống nhánh: l = Chiều rộng bể lọc −Đường kính ống phân phối chính
- Ta sẽ khoan lỗ sao cho khoảng lỗ thứ nhất cách đầu ống nhánh 1 khoảng là 32,5mm, khoảng cách giữa 2 tim lỗ kề nhau trên mỗi hàng là:
8 − 1 = 118 (mm) = 0.118 (m) v Máng phân phối nước lọc và thu nước rửa lọc
-Bể có chiều dài 2,3 m, chọn bể lọc bố trí 1 máng thu nước rửa lọc có đáy hình tam giác
-Lượng nước rửa thu vào máng thu nước bằng lượng nước rửa lọc:
- Chiều rộng máng B được tính theo công thức
Qm: Lưu lượng nước rửa tháo theo máng (m 3 /s) a: Tỷ số giữa chiều cao của phần hình chữ nhật với nửa chiều rộng của máng, lấy bằng 1-1,5 Chọn a = 1,5
K: Hệ số lấy bằng 2 đối với máng có thiết diện nửa tròn, bằng 2,1 đối với máng có tiết diện cạnh K = 2,1
Vậy chiều rộng của máng:
Chiều cao của phần máng hình chữ nhật được xác định là hCN = 0,203 m, trong khi chiều cao đáy tam giác là hđ = 0,2 m Độ dốc đáy máng về phía phải để tập trung nước là i = 0,01 Ngoài ra, chiều dày của thành máng được chọn là δ m = 0,08 m.
- Chiều cao toàn phần của máng thu nước rửa là:
- Khoảng cách từ bề mặt lớp vật liệu lọc đến mép máng thu nước xác định theo công thức h = H × e
H: Chiều cao lớp vật liệu lọc (m), H = 1 (m) e: Độ nở tương đối của lớp vật liệu lọc lấy e = 50%
- 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 0,48 m, với độ dốc i = 0,01 và chiều dài 2,3 m Do đó, chiều cao của máng ở phía máng tập trung là 0,503 m.
Khoảng cách từ bề mặt vât liệu lọc đến đáy máng thu nước:0,8 – 0,503 = 0,297 (m)
- Theo Xử lý nước cấp của Nguyễn Ngọc Dung , khoảng cách từ đáy máng thu đến đáy máng tập trung được tính theo công thức:
Qm: Lưu lượng nước chảy vào máng tập trung nước (m 3 /s),
A: Chiều rộng của máng tập trung Chọn A = 0,75 (m) g: gia tốc trọng trường bằng 9,81(m/s 2 )
9,81 × 0,75 + 0,2 = 0,30(m) = 300 (mm) v Tổn thất áp lực khi rửa bể lọc nhanh
- Tổn thất áp lực h p (m) trong hệ thống phân phối bằng ống khoan lỗ của bể lọc được tính theo công thức: h = ξV
V c : Tốc độ nước chảy ở đầu ống chính; V c = 1,5 m/s
V n : Tốc độ nước chảy ở đầu ống nhánh; V n = 1,8 m/s g: Gia tốc trọng trường; g = 9,81 m/s 2 ξ: Hệ số sức cản : ξ= , +
K W : Tỉ số giữa tổng diện tích các lỗ trên ống hoặc máng và diện tích tiết diện ngang của ống hoặc máng chính
Biết : Tổng diện tích các lỗ trên ống là 0,0054 (m 2 )
Diện tích tiết diện ngang của ống chính là 0,018 (m 2 )
Vậy tổn thất áp lực: h = 23,1 × 1,5 (m/s)
-Theo Xử lý nước cấp của Nguyễn Ngọc Dung, tổn thất áp lực qua sỏi đỡ h đ được tính bằng công thức: h đ = 0,22 × L × W (m)
L S : Chiều dày lớp sỏi đỡ; L S = 0,4 (m)
- Tổn thất áp lực trong lớp vật liệu lọc được tính theo công thức : hvl = (a + b×W) × L×e (m) Trong đó: a, b: Hệ số phụ thuộc vào kích thước hạt
-Tổn thất áp lực trong lớp cát thạch anh:
Kích thước hạt cát thạch anh là dtd = 0,8 mm, nằm trong khoảng 0,5 – 1 mm, do đó chọn a = 0,76 và b = 0,017 theo nghiên cứu của Nguyễn Ngọc Dung Tính toán chiều cao lớp cát thạch anh h vlC = (0,76 + 0,017× 14 l/m² s) × 0,5(m) × 0,5 = 0,249(m) Đối với tổn thất áp lực trong lớp than antraxit, công thức được sử dụng là hvlT = (a + b×W) × L × e (m).
Kích thước hạt than antraxit là dtd = 1,1 mm, nằm trong khoảng 1 – 2 mm, vì vậy ta chọn a = 0,85 và b = 0,004 Từ công thức hvlC = (0,85 + 0,004× 14 l/m² s) × 0,5 (m) × 0,5, ta tính được hvlC = 0,226 (m) Tổng tổn thất trong lớp vật liệu lọc được tính bằng hvl = hvlC + hvlT, kết quả là hvl = 0,249 (m) + 0,226 (m) = 0,475 (m).
-Áp lực để phá vỡ kết cấu ban đầu của lớp cát lọc lấy bằng h bm = 2 (m)
Vậy tổn thất áp lực trong nội bộ bể lọc sẽ là: h t = h p + h đ + h vl + h bm = 1,86 + 1,232 + 0,475 + 2 = 5,567 (m) v Chọn máy bơm rửa lọc: Áp lực công tác cần thiết của máy bơm:
Hr = Hhh + Hô + Ht + Hcb (m) Trong đó:
Hhh : độ cao hình học từ cốt mực nước thấp nhất trong bể chứa đến mép máng thu nước rửa (m)
Hô :Tổn thất áp lực trên đường ống dẫn nước từ trạm bơm nước rửa đến bể lọc (m)
Ht : Tổn thất áp lực trong nội bộ bể lọc (m) Ht =6,357 (m)
Hcb : Tổn thất áp lực cục bộ ở các bộ phận nối ống và van khóa (m)
H 1 : Chiều sâu mực nước trong bể chứa, H 1 = 3 (m)
H 2 : Độ chênh mực nước giữa bể lọc và bể chứa: H 2 = 2,5 (m)
H3 : Chiều cao lớp nước trong bể lọc: H3 = 2 (m)
H4 : Khoảng cách từ lớp vật liệu lọc đến mép máng : H4 = 0,8 (m)
Theo sách Tính toán thiết kế các công trình trong hệ thống cấp nước sạch của TS Trịnh Xuân Lai trang 81 có công thức sau:
2 × g (m) λ: Hệ số ma sát trên đường ống
L: chiều dài đoạn ống Chọn L = 10 (m)
D: Đường kính ống dẫn nước rửa lọc D = 0,22 (m) g = 9,81 m/s 2
V: vận tốc nước rửa lọc V = 1,71 (m/s)
Chế độ chảy nước rửa trong ống được đặc trưng bởi chuẩn số Reynold:
Tính tổn thất áp lực cục bộ ở các bộ phận nối ống và van khóa H cb
Giả sử trên đường ống dẫn rửa lọc có các thiết bị phụ tùng như sau:
2 × 9,81= 1,29(m) Như vậy áp lực công tác cần thiết của máy bơm rửa lọc:
Hr = Hhh + Hô + Ht + Hcb (m)
Hr =4,3 + 0,1132 + 6,357 + 1,29 = 12,06 (m) v Công suất máy bơm:
Q: Lưu lượng bơm rửa lọc Q= 0,065 m 3 /s
H: Cột áp của bơm H,06 m ρ: Khối lượng riêng của nước ρ = 998 Kg/m 3 g: Gia tốc trọng trường g = 9,81 m/s 2 η : hiệu suất chung của bơm η=0,7
Chọn bơm rửa lọc có công suất 12 KW, với lưu lượng 234 m 3 /h và cột áp là 12m
_ v Kích thước đường ống xả cặn của bể lọc Chọn vận tốc xả cặn là 2,5 m/s Để việc xả cặn được nhanh chóng
Lưu lượng xả cặn chính bằng lưu lượng rửa lọc Q r =0,032(m 3 /s)
Chọn đường kính ống xả cặn nhựa PVC là 150mm
5.4 Bể chứa Để tính toán tương đối chính xác dung tích của bể chứa nước sạch,phải có nhu cầu dùng nước theo giờ của đối tượng sử dụng Vì hệ thống xử lý nước trong khóa luận này để cung cấp cho khu dân cư, do vậy lưu lượng giờ trung bình để tính dung tích bể chứa nước sạch được tham khảo từ một số tài liệu về mạng lưới cấp thoát nước, được trình bày trong bảng 5.4 như sau:
Bảng 5.4 bảng tổng hợp nhu cầu dung nước
Lưu lượng nước sinh hoạt
Lưu lượng nước tổng cộng
Trạm bơm cấp I hoạt động liên tục 24/24h, trong khi trạm bơm cấp II hoạt động không đều theo nhu cầu sử dụng nước trong ngày Do đó, bể chứa nước có vai trò điều hòa lưu lượng giữa hai trạm bơm, đồng thời dự trữ nước phục vụ cho công tác chữa cháy và các công trình công cộng, cũng như trong thời gian bể lọc tạm ngừng để rửa lọc.
_ Để tìm dung tích bể ta xác định bằng phương pháp lập bảng
Bảng 5.5 Bảng tính toán dung tích bể chứa nước sạch
Chế độ bơm của trạm cấp I
Chế độ bơm của trạm cấp
Lưu lượng nước vào bể
Lưu lượng nước ra bể
Lưu lượng còn lại trong bể
Từ bảng 5.5 kết quả là:
- Lưu lượng còn lại trong bể lớn nhất là 14,65%Q ngđ
- Lưu lượng còn lại trong bể ít nhất là 0%Qngđ
Từ bang 5.5 xác định dung tích điều hòa của bể chứa = 14,65% đ
Dung tích thiết kế của bể:
Trong đó là lưu lượng cần dập tắt 1 đám cháy trong 3 giờ
Chọn kích thước bể như sau 10x6x4m
