MỤc lụC 1 2 Lựa chọn sơ đồ xử lý nước mặt: 21 1 Bể trộn: 21 2 Ngăn tách khí: 21 3 Bể phản ứng: 21 4 Bể lắng: 22 2 Bể lọc : 24 6 Bể chứa: 25 7 Trạm bơm cấp 2: 25 LỜi giới thiệU

1.2.7 Trạm bơm cấp 2:

Việc đề xuất công nghệ xử lý dựa trên

• 
  Đánh giá chất lượng nước nguồn.
  
• 
  Căn cứ vào TCXD 33 - 2006.
  
• 
  Căn cứ vào tiêu chuẩn nước cấp cho sinh hoạt ăn uống.
  
• 
  Các kết quả tính toán được:
  
  • 
    Hàm lượng cặn trong nước nguồn : C_max = 250 mg/l.
    
  • 
    Độ kiềm của nước sau khi keo tụ : K_i = 0,4 mgđl/l.
    
  • 
    Độ pH của nước sau khi keo tụ : pH_o = 6,75.
    

• 
  Phương án 1
  

Bể phản ứng có lớp cặn lơ lửng thường xây dựng liền trước bể lắng ngang. Nước vào bể qua các máng phân phối đều đặt dọc theo mặt bể (hoặc các ống phân phối đặt dưới đáy bể). Các ống đứng dẫn nước từ máng xuống đáy bể và các bức vách nghiêng phân phối đều dòng đi lên trên toàn bộ bề mặt bể đồng thời làm giảm tốc độ dòng chảy. Đáy bể có cấu tạo giống bể phản ứng xoáy hình côn nên khi qua đến đây nước đã được khuấy trộn sơ bộ và hình thành các bông cặn nhỏ. Các bông cặn đi lên và lớn dần, khi lên đến bề mặt bể sẽ bị cuốn đi theo dòng chảy ngang sang bể lắng. Thời gian lưu nước trong bể phản ứng khoảng 20 phút. Nước trước khi đưa vào bể phản ứng có lớp cặn lơ lửng phải được đưa qua bộ phận tách khí.

Tốc độ nước tràn qua bể lắng không vượt quá 0,05 m/s để tránh làm vỡ các bông cặn. Tại đây các bông cặn sẽ được lắng xuống đáy bể nhờ trọng lực. Nước sau lắng có hàm lượng cặn nhỏ hơn 12 mg/l và sẽ tiếp tục chảy sang bể lọc nhanh.

Tại bể lọc các hạt cặn chưa lắng được ở bể lắng và các vi trùng có trong nước sẽ được giữ lại trên bề mặt hoặc các khe hở của lớp vật liệu lọc (cát thạch anh). Hàm lượng cặn còn lại trong nước sau khi qua bể lọc phải đạt chuẩn cho phép (≤ 3 mg/l). Vì vậy lọc là giai đoạn cuối cùng để làm trong nước triệt để.

Nước sau khi qua bể lọc được dẫn đến bể chứa nước sạch. Tạo đây, Clo sẽ châm vào đủ để khử trùng nước và đảm bảo lượng Clo dư đạt chuẩn cho phép cấp cho ăn uống sinh hoạt.

• 
  Phương án 2
  

• 
  Phương án 1
  

Dễ vận hành, hiệu suất lắng tốt, ít bị ảnh hưởng do biến động của lưu lượng và nhiệt độ.

Xây dựng cùng một khối với ngăn tách khí và bể phản ứng nối liền với bể lắng nên giải pháp kết cấu đơn giản, chiều cao xây dựng thấp.

Nhược điểm

Diện tích bề mặt lớn.

• 
  Phương án 2
  

Các hạt cặn được hình thành có bề mặt tiếp xúc lớn, thúc đẩy quá trình keo tụ. Nước đi lên tại mọi điểm của diện tích bể lắng làm cho chế độ thủy lực tốt hơn.

Hiệu quả xử lý cao hơn các bể lắng khác.

Khối lượng xây dựng nhỏ, ít chiếm diện tích.

Lớp cặn tiếp xúc rất nhạy cảm với bọt khí, các bọt khí lại di chuyển từ dưới lên, nếu không được tách hết có thể sẽ phá vỡ lớp cặn và mang theo cặn vào vùng lắng.

Kết cấu phức tạp, chế độ quản lý chặt chẽ, rất nhạy cảm với sự dao động lưu lượng và nhiệt độ.

Với hàm lượng cặn nhỏ hơn 300 mg/l bể làm việc kém.

Chiều cao bể lớn, khó xây dựng hợp khối với công trình khác.

• 
  Kết luận Từ những nhận xét trên ta chọn thiết kế và xây dựng trạm theo phương án 1 vì nó kinh tế và phù hợp với trình độ quản lý của địa phương.
  

Vị trí công trình thu nước mặt được đặt ở Sông La Ngà nhằm đảm bảo lấy đủ lượng nước có chất lượng tốt theo yêu cầu cho nước mắt và tương lai, đồng thời đảm bảo điều kiện vệ sinh cho nguồn nước.

Căn cứ vào lưu lượng, điều kiện địa chất thủy văn, địa chất công trình, giao thông,...đặc biệt là mực nước dao động giữa hai mùa khá lớn nên Ta chọn công trình thu nước loại ven bờ và xa bờ kết hợp

Vì nhà máy có công suất 15000 m³/ngđ = 625 m³/h = 0,173 m³/s  chọn hai ngăn thu và hai ngăn hút (một làm việc, một dự phòng). Song chắn rác đặt ở cửa ngăn thu, lưới chắn rác đặt ở cửa thông giữa ngăn thu và ngăn hút.do địa hình bờ sông ổn định nên họng thu nước đặt xa bờ dùng ống tự chảy vào ngăn thu.

Trong đó

• 
  Q : Lưu lượng tính toán của công trình (m³/s).
  
• 
  v : Vận tốc nước chảy qua song chắn (m/s), chọn v = 0,2 m/s (lấy trong khoảng 0,2 ÷ 0,6 m/s theo TCXD 33 – 2006)
  
• 
  n : Số cửa thu nước; n = 2.
  
• 
  K₂ : Hệ số co hẹp do rác bám vào song; K₂ = 1,25
  
• 
  K₃ : Hệ số kể đến ảnh hưởng hình dạng của thanh thép, đối với tiết diện chữ nhật; K₃ = 1,25
  
• 
  K₁ : Hệ số co hẹp do các thanh thép, được tính theo công thức:
  

với a : Khoảng cách giữa các thanh thép, a = 4 ÷ 5 cm; chọn a = 4 cm.

d : Đường kính thanh thép; chọn d =0,6 cm.

Vậy (m²)

Song chắn rác được bố trí móc kéo để dễ dàng nâng hạ khi sửa chữa.

Tổn thất áp lực qua song chắn

(m)

Trong đó

• 
  ξ : Hệ số tổn thất cục bộ qua song chắn, được xác định bởi công thức:
  

với β : Hệ số hình dạng, đối với thanh thép hình chữ nhật β = 1,25

k : Hệ số dự trữ; k = 3.

Vậy (m)

Lưới được làm bằng sợi thép không rỉ có đường kính 1 ÷ 1,5 mm; mắt lưới 2 × 2 ÷ 5 × 5 mm.

Trong đó

• 
  Q : Lưu lượng tính toán của công trình (m³/s)
  
• 
  v : Vận tốc nước chảy qua lưới (m/s); chọn v = 0,2 m/s (lấy trong khoảng 0,2 ÷ 0,4 m/s theo TCXD 33 – 2006).
  
• 
  n : Số lượng cửa đặt lưới.
  
• 
  K₂ : Hệ số co hẹp do ảnh hưởng của rác bám vào lưới; K₂ = 1,5
  
• 
  K₃ : Hệ số ảnh hưởng của hình dạng; K₃ = 1,15 ÷ 1,5
  
• 
  K₁ : Hệ số co hẹp, được xác định theo công thức:
  

với a : Kích thước mắt lưới; a = 5 mm

d : Đường kính dây đan lưới; d = 1 mm

Vậy (m²)

Trong đó

• 
  ξ : Hệ số tổn thất cục bộ qua lưới chắn, được xác định bởi công thức:
  

với β : Hệ số hình dạng; β = 1,15.

k : Hệ số dự trữ; k = 3.

Vậy (m)

Theo TCXD 33 - 2006, vận tốc cho phép trong ống hút có đường kính D = 300 ÷ 800 mm là v = 1 ÷ 1,3 m/s; chọn v = 1,2 m/s.

D = _ = 0.428 (m)

Với lưu lượng Q = 0,173m³/s = 173 l/s. Chọn 2 bơm, một làm việc, một dự phòng, ống hút bằng thép. Do đó lưu lượng của mỗi ống thu là

q_t = _ = 0,0865 (m³/s)

Đường kính ống hút riêng là

D = _0.302 (m)

Vậy D = 350 mm

5.1.4 Ống tự chảy và họng thu

Đường kính ống tự xác định theo công thức

D = _

Với vận tốc ta chọn là 1m/s (theo quy phạm 0,7- 1,5 m/s).Lưu lượng là Q =0,173 m/s

D_tc = _ = 0,469 (m)

Chọn D_tc= 500 mm

Ở đây ta bố trí nhóm họng thu nước thường xuyên ngập (thích hợp cho công trình thu cỡ vừa) cửa thu của họng là hình vuông.Với vận tốc qua miệng hông thu qua song chắn rác là 0,2-0,6 m/s

Chọn v = 0,4 m/s vậy diện tích miệng thu là F_mt= _ = _ =0,423 (m)

Với tiết diện hình vuông,chiều dài mỗi cạnh là B =_ = 0,650 (m)

Vì đáy sông hay bị bồi lắp nhiều nên Ta bố trí các cọc gỗ làm bộ phận cố định họng thu.chiều cao của các cọc gỗ tính từ đáy sông đến đáy của ống là h > 0,5 (m)

Với ống hút có đường kính D_h = 450 mm  đường kính phễu bằng (1,3 ÷ 1,5)D_h theo sách cấp nước đô thị của TS. Nguyễn Ngọc Dung  chọn D_p = 700 mm.

Với D_h = 450 mm, tra sách Công trình thu nước - trạm bơm cấp thoát nước của ThS. Lê Dung ta xác định được các kích thước ngăn thu, ngăn hút và các kích thước đường ống như sau

• 
  Kích thước mặt bằng ngăn thu có thể xác định
  

• 
  Chiều dài A_h =2 m (lấy trong khoảng 1,5 ÷ 3 m).
  
• 
  Chiều rộng B_h=3.D_p = 3.700 = 2100 mm.
  
• 
  Chiều rộng B_h=B_t = 2100 mm.
  
• 
  Khoảng cách từ mép dưới đáy cửa thu đến đáy sông
  

• 
  Khoảng cách từ mép dưới cửa đặt lưới đến đáy công trình thu
  

• 
  Khoảng cách từ mực nước thấp nhất đến mép trên cửa thu
  

• 
  Khoảng cách từ mực nước cao nhất đến sàn công tác:
  

• 
  Khoảng cách từ mực nước thấp nhất đến miệng vào phểu hút
  

• 
  Khoảng cách từ đáy ngăn hút đến miệng vào phễu hút
  

Chọn cốt mặt đất tại nơi xây dựng bể chứa nước sạch của trạm xử lý là Z_tr = 0,00.

Trong đó

• 
  H_min : Cốt mực nước thấp nhất trong hồ (m) tính từ mặt đất, H_min = -0,5 m.
  
• 
  h_sc : Tổn thất áp lực qua song chắn (m), h_SC = 0,002 m.
  

Trong đó

• 
  H_max : Cốt mực nước cao nhất trong sông(m), H_max = -0,1 m.
  
• 
  0,5m : Cao độ an toàn.
  

Trong đó

• 
  Z_n.t: cao độ mực nước trong ngăn thu (m).
  
• 
  0,7m: cao độ an toàn.
  

Trạm bơm cấp I được đặt gần công trình thu và cách trạm xử lý 100 m. Với lưu lượng Q = 0,173 m³/s = 173 l/s. Theo TCXD 33 – 2006, vận tốc cho phép trong ống đẩy có đường kính D = 300 ÷ 800 mm là v = 1,2 ÷ 1,8 m/s; chọn v = 1,5 m/s.

D = _ = _ =0,383 (m)

Vậy D_đc = 400 mm

5.2.1.2 Ống đẩy riêng (từ trạm bơm cấp I đến bể trộn)

Nhằm đảm bảo an toàn cho hệ thống nên dùng 2 đường ống dẫn song song làm việc. Vậy lưu lượng mỗi ống là q_đ = 0,173/2 = 0,0865m³/s.

D_dr = _ = 0,270 (m)

Vậy D_dr = 300 mm

5.2.2 Áp lực toàn phần của bơm

Trong đó

• 
  Z_XL : Cốt mực nước cao nhất của công trình xử lý đầu tiên (m), thường là bể trộn, Z_XL = 5,24 m.
  
• 
  Z_m : Cốt mực nước thấp nhất ở công trình thu nước (m), thường là cốt mực nước thấp nhất ở sông hồ, Z_m = -0,5 m.
  
• 
  h_h : Tổn thất áp lực trên đường ống hút của máy bơm, tính từ công trình thu đến trạm bơm cấp I, h_h = l*i = 100 * 4,09/1000 = 0,409 m (đối với 100 m chiều dài).
  
• 
  h_đ : Tổn thất áp lực trên đường ống đẩy, tính từ trạm bơm cấp I đến công trình làm sạch đầu tiên, h_đ = l*i = 100 * 4,09/1000 = 0,409 m (đối với 100 m chiều dài).
  

Trạm bơm cấp I làm việc theo chế độ điều hòa suốt ngày đêm với lưu lượng 4,17% Q_ngđ. Công suất trạm xử lý Q_ngđ = 15000 m³/ngđ.

 Q = 15000 × 4,17% = 6255 m³/ngd. Vậy chọn 2 bơm, một làm việc, một dự phòng.

Q1 = 625/2 = 312.5(m³/h)

Với q₁ = 312.5 m³/h, = 6,558 m ta tra bảng chọn loại bơm thích hợp cho công trình.

3. 
   TÍNH TOÁN CÁC CÔNG TRÌNH PHỤ TRỢ
   
   1. 
      Tính thiết bị trộn phèn
      

Hình 1.1: Bể pha phèn sục bằng không khí nén

Như ở trên đã tính được công suất trạm xử lý: Q =15000 m³/ngđ = 625 m³/h = 0,173 m³/s = 173 l/s.

Lượng phèn dự trữ cần dùng cho 1 ngày

Trong đó:

• 
  Q : Công suất trạm xử lý (m³/ngđ)
  
• 
  a : Liều lượng phèn cần thiết (mg/l); a = 45 mg/l
  
• 
  P = 35% Al₂(SO₄)₃ tính theo sản phẩm không ngậm nước.
  

G₂ = 15 × 1,928 = 28,92 (tấn)

Ta dùng luôn kho chứa dự trữ phèn ướt làm bể hòa tan phèn đến nồng độ bão hòa, kho chia làm 2 ngăn bằng tường chịu lực ở giữa.

Kích thước 1 ngăn: rộng 2 m; dài 3,5m; cao 2m tính từ sàn đỡ đến mép bể.

Sàn đỡ làm bằng xà gỗ 25 × 50 mm đặt cách nhau 15 mm, chiều dài xà gỗ

l = 2000/2 = 1000 mm; hai đầu gắn chặt vào mấu và dầm đỡ. Mặt dưới của sàn đỡ cách đáy bể 15 cm. Đáy bể được thiết kế với độ dốc dọc 1% về phía đặt ống xả cặn và độ dốc ngang 2%.

Chiều sâu bể phía đặt bơm và ống xả

H₁ = 2 + 0,3 + 3,5(1%) = 2,7 (m)

H₂ = 2 + 0,2 + 0,35= 2,6 (m)

Dung tích bể tiêu thụ:

Trong đó:

• 
  Q : Công suất trạm xử lý (m³/h)
  
• 
  n : Số giờ giữa 2 lần hòa tan đối với công suất 10000 – 50000 (m³/h) là 8 ÷ 10h; chọn n = 8h.
  
• 
  a : Liều lượng phèn cho vào nước (g/m³); a = 40 (g/m³).
  
• 
  b_t : Nồng độ dung dịch phèn trong thùng tiêu thụ (%).
  
• 
  α : Khối lượng riêng của dung dịch phèn (= 1T/m³).
  

 = 4 (m³)

Trong trạm đặt 2 bể, 1 làm việc, 1 dự phòng. Kích thước mỗi bể: 2 × 2 × 1,5m (lấy chiều cao an toàn bể hòa trộn và tiêu thụ là 0,3 ÷ 0,5 m),chọn 0,5m. Dung dịch phèn 5% ở bể tiêu thụ được định lượng đều với liều lượng không đổi bằng bơm định lượng để đưa vào bể trộn.

5.3.2.1 Chọn bơm định lượng

Lưu lượng dung dịch phèn 5% cần thiết đưa vào nước trong 1 h:

• 
  Chọn máy quạt gió và tính toán ống dẫn khí nén:
  

F = 2 × 3,5 = 7 (m²)

Trong đó

• 
  W : Cường độ sục khí trong bể (l/sm²)
  
• 
  F : Diện tích bề mặt bể (m²).
  

F = 2 × 2 = 4 (m²)

Q _gió =Q _gió + Q _gió = 3,36 + 0,96 = 4,32 (m³/ph) = 0,072 (m³/s)

Theo TCXD 33 – 2006 tốc độ không khí trong ống v = 10 ÷ 15 m/s; chọn v = 12 m/s.