Luận Văn Tính toán thiết kế hệ thống xử lý nước cấp cho nhà máy đá cây tại Vĩnh Lương, Nha Trang

Đồ án tốt nghiệp năm 2012
Đề tài: Tính toán thiết kế hệ thống xử lý nước cấp cho nhà máy đá cây tại Vĩnh Lương, Nha Trang


MỤC LỤC
LỜI CẢM ƠN .i
DANH SÁCH BẢNG vii
DANH SÁCH HÌNH viii
DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT .ix
GIỚI THIỆU ĐỀ TÀI ĐỒ ÁN 1
Chương I: TỔNG QUAN 4
1.1. ĐIỀU KIỆN TỰ NHIÊN: .4
1.1.1. Vị trí địa lý: .4
1.1.2. Địa hình: 4
1.1.3. Đặc điểm khí hậu: .4
1.1.4. Mạng lưới thủy văn: 5
1.2. MỘT SỐ VẤN ĐỀ VỀ NƯỚC DƯỚI ĐẤT 6
1.2.1. Cấu tạo nước dưới đất tại khu vực nghiên cứu: 6
1.2.2. Định nghĩa về sự ô nhiễm nước dưới đất: .7
1.2.3. Các chất ô nhiễm có trong nước: .8
1.2.3.1. Các chất rắn có trong nước: 8
1.2.3.2. Các chất gây mùi vị trong nước: .8
1.2.3.3. Các hợp chất của Canxi, Magiê: .8
1.2.3.4. Các chất phóng xạ trong nước: .9
1.2.3.5. Khí HydroSunfua H
2
S: .9
1.2.3.6. Các hợp chất của nitơ (NH
4
+
, NO
2
-, NO
3
-): 9
1.2.3.7. Sắt và Mangan: .10
1.2.3.8. Các hợp chất của axit cacbonic: 10
1.2.3.9. Các hợp chất có photphat: .11
1.2.3.10. Các hợp chất sunfat: 11
1.2.3.11. Các hợp chất Clorua: 11
1.2.3.12. Các hợp chất Florua: .12
1.2.3.13. Các kim loại nặng: 12
1.2.3.14. Các chỉ tiêu vi sinh: 13
1.3. TỔNG QUAN MỘT SỐ PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ NƯỚC CẤP .14
iii
1.3.1. Công trình thu nước: .14
1.3.2. Công trình vận chuyển nước: 14
1.3.3. Xử lý nước cấp bằng phương pháp cơ học: 15
1.3.3.1. Hồ chứa và lắng sơ bộ: .15
1.3.3.2. Song chắn rác và lưới chắn rác: 15
1.3.3.3. Bể lắng: .15
1.3.3.4. Lọc: .16
1.3.4. Xử lý nước cấp bằng phương pháp hóa lý: .17
1.3.4.1. Làm thoáng: 17
1.3.4.2. Clo hóa sơ bộ: .17
1.3.4.3. Keo tụ - Tạo bông: 18
1.3.4.4. Khử trùng nước: 20
1.3.5. Các phương pháp khử Fe trong nước ngầm: .22
1.3.5.1. Công nghệ khử sắt bằng làm thoáng .22
1.3.5.2. Công nghệ khử sắt bằng hóa chất: 25
1.3.5.3. Công nghệ làm thoáng kết hợp với sử dụng chất oxy hóa mạnh: .25
1.3.6. Các phương pháp khử độ cứng trong nước ngầm: 25
1.3.6.1. Phương pháp dùng hóa chất: .25
1.3.6.2. Phương pháp nhiệt: .26
1.3.6.3. Phương pháp trao đổi ion: .27
1.3.6.4. Phương pháp lọc màng: 27
1.3.6.5. Phương pháp tổng hợp: .28
1.4. MỘT SỐ CÔNG TRÌNH XỬ LÝ NƯỚC NGẦM TRONG THỰC TẾ 29
1.4.1. Công nghệ xử lý nước ngầm nhiễm sắt cao ( 40– 60 mg/l) tại xã Phước
Kiểng, huyện Nhà Bè, Thành phố Hồ Chí Minh .29
1.4.2. Công nghệ xử lý nước ngầm tại Hóc Môn, Thànhphố Hồ Chí Minh công
suất 65.000 m
3
/ngày đêm 30
1.5. TIÊU CHUẨN THIẾT KẾ .30
Chương II: LỰA CHỌN CÔNG NGHỆ XỬ LÝ 32
2.1. HIỆN TRẠNG CUNG CẤP SỬ DỤNG NƯỚC TẠI NHÀ MÁY VÀ TRONG
KHU VỰC .32
2.1.1 Hiện trạng cung cấp và sử dụng nước tại Vĩnh Lương – Nha Trang: 32
iv
2.1.2. Hiện trạng cung cấp và sử dụng nước ở nhà máy sản xuất đá cây tại Vĩnh
Lương – Nha Trang .34
2.2. ẢNH HƯỞNG CỦA TẠP CHẤT ĐẾN CHẤT LƯỢNG NƯỚC ĐÁ CÔNG
NGHIỆP: .34
2.3. LỰA CHỌN NGUỒN NƯỚC CHO NHÀ MÁY 36
2.4. ĐẶC ĐIỂM NGUỒN NƯỚC NGẦM TẠI LƯƠNG SƠN – NHA TRANG 37
2.5. ĐỀ XUẤT CÔNG NGHỆ XỬ LÝ NƯỚC NGẦM CHO NHÀ MÁY SẢN
XUẤT ĐÁ CÂY VĨNH LƯƠNG – NHA TRANG 39
2.5.1. Lựa chọn công nghệ: .39
2.5.1.1. Quá trình làm thoáng: .39
2.5.1.2. Bể trộn: .39
2.5.1.3. Bể lắng: .39
2.5.1.4. Bể lọc: .39
2.5.1.5. Bể chứa: 40
2.5.1.6. Cụm xử lý bùn: .40
2.5.2. Công nghệ được đề xuất: 40
Chương III: TÍNH TOÁN QUẢN LÝ VÀ VẬN HÀNH HỆ THỐNG 42
3.1. THIẾT KẾ GIẾNG KHOAN: 42
3.1.1. Lưu lượng thiết kế: 42
3.1.2. Tính toán thiết kế giếng khoan: .42
3.1.2.1. Tính toán công suất giếng: 42
3.1.2.2. Thiết kế giếng khoan: .42
3.1.2.3. Chọn bơm cấp 1: .43
3.2. THIẾT KẾ GIÀN MƯA: 43
3.2.1. Xác định kích thước giàn mưa: .44
3.2.2. Sàn tung mưa: .44
3.2.3. Hệ thống phân phối nước: .45
3.2.4. Hệ thống thu, thoát khí và ngăn nước: 49
3.2.5. Sàn và ống thu nước: .49
3.2.6. Hệ thống xả cặn và ống dẫn nước sạch cọ rửa giàn mưa: .50
3.2.7. Hàm lượng CO
2, O
2
và pH sau làm thoáng bằng giàn mưa: .50
3.2.7.1. Hàm lượng CO
2
sau làm thoáng: 50
v
3.2.7.2. Hàm lượng O
2
sau làm thoáng: .51
3.2.7.3. Xác định pH sau làm thoáng: 51
3.3. THIẾT KẾ BỂ TRỘN: .52
3.4. THIẾT KẾ BỂ LẮNG ĐỨNG .54
3.4.1. Hàm lượng cặn trong nước khi đưa vào bể lắngđứng: .55
3.4.2. Xác định kích thước bể lắng đứng: .56
3.4.3. Máng thu nước: .60
3.4.4. Ống dẫn nước vào bể lắng: .62
3.5. THIẾT KẾ NGĂN CHỨA TRUNG GIAN .63
3.5.1. Thể tích ngăn chứa trung gian: 63
3.5.2. Kích thước của bể chứa trung gian: 63
3.6. THIẾT KẾ BỒN LỌC ÁP LỰC: .63
3.6.1. Xác định kích thước bồn lọc áp lực: .65
3.6.2. Rửa lọc: .67
3.6.3. Hệ thống thu nước và phân phối nước: .71
3.6.4.Hệ thống phân phối nước: 72
3.6.5. Hệ thống sàn chụp lọc: 72
3.6.6. Tính Bơm: .73
3.6.7. Tính cơ khí: .82
3.7. HÓA CHẤT DÙNG ĐỂ KHỬ CỨNG .88
3.8. TÍNH TOÁN KHỬ TRÙNG 88
3.8.1. Liều lượng Clo hoạt tính cần thiết sử dụng trong một giờ được xác định
theo công thức sau: 89
3.8.2. Liều lượng Clo cần thiết trong một ngày: .89
3.9. THIẾT KẾ BỂ CHỨA 89
3.9.1. Dung tích điều hòa của bể chứa: .90
3.9.2. Một số bộ phận của bể chứa: .91
3.10. THIẾT KẾ BỂ CHỨA CẶN 92
3.11. KẾT QUẢ KHẢO NGHIỆM MÔ HÌNH .93
3.11.1. Mô hình khảo nghiệm: 93
3.11.2. Kết quả khảo nghiệm mô hình: .94
3.12. BỐ TRÍ MẶT BẰNG .94
vi
3.13. TÍNH TOÁN GIÁ THÀNH XỬ LÝ 95
3.13.1. Tính toán bê tông sử dụng cho các công trình 95
3.13.1.1. Giàn mưa .95
3.13.1.2. Bể trộn .95
3.13.1.3. Bể lắng đứng .96
3.13.1.4. Bể chứa trung gian 97
3.13.1.5. Bể chứa nước sạch 97
3.13.1.6. Bể chứa cặn .98
3.13.2. Khai toán kinh phí xây dựng các công trình .98
3.13.3. Chi phí vận hành .100
3.13.3.1. Suất đầu tư cho 1m
3
nước cấp: .100
3.13.3.2. Chi phí xử lý 1m
3
nước cấp: .101
3.13.3.3. Phân tích lợi ích kinh tế: .102
3.13.3.4. Thời gian hoàn vốn xây dựng hệ thống: .102
3.14. QUẢN LÝ VÀ VẬN HÀNH HỆ THỐNG 102
3.14.1. Công tác chuẩn bị trước khi vận hành .102
3.14.2. Các thao tác vận hành hằng ngày và công tácbảo dưỡng .103
3.14.2.1. Trình tự vận hành 103
3.14.2.2. Thao tác vận hành và bảo dưỡng 104
3.14.2.3. Thao tác vận hành và bảo dưỡng 110
3.14.3. SỰ CỐ VÀ BIỆN PHÁP KHẮC PHỤC .110
NHẬN XÉT VÀ KẾT LUẬN .114
TÀI LIỆU THAM KHẢO .116


GIỚI THIỆU ĐỀ TÀI ĐỒ ÁN
∗ ĐẶT VẤN ĐỀ:
Cùng với sự phát triển của kinh tế thế giới nền kinh tế Việt Nam cũng ngày
càng tăng lên đáng kể, Việt Nam đã trở thành một thành viên của WTO trong năm
2007. Khi nền kinh tế phát triển, đời sống của người dân được nâng cao thì nhu cầu
dùng nước sạch càng mạnh mẽ. Do đó, vấn đề nước sạch đang là nỗi bức xúc của
người dân là một việc làm cần thiết và cấp bách. Nókhông chỉ đáp ứng nhu cầu
dùng nước hằng ngày nhằm nâng cao chất lượng cuộc sống của người dân mà còn
góp phần tạo điều kiện thuận lợi để đưa nền kinh tếcủa Việt Nam vươn xa hơn nữa.
Thiếu nước sạch hiện nay là tình trạng nghiêm trọngkhông chỉ ở nước ta mà cả toàn
cầu, khi mà những vấn đề ô nhiễm môi trường, biến đổi khí hậu ngày càng nhận
được sự quan tâm hàng đầu trên thế giới thì vấn đề này càng trở nên nóng bỏng.
Nước sạch là nước không màu, không mùi, không vị vàkhông có các mầm
bệnh, chất độc hại, có các thành phần hóa lý phù hợp với tiêu chuẩn quy định.
Trong sinh hoạt, nước cấp dùng cho nhu cầu ăn uống,vệ sinh, các hoạt động
giải trí, các hoạt động công cộng như: cứu hỏa, phun nước, tưới cây, rửa đường,
Trong các hoạt động công nghiệp nước cấp được dùng cho quá trình làm lạnh, sản
xuất thực phẩm như: đồ hộp, nước giải khát, bia rượu, Hầu hết mọi nghành công
nghiệp đều sử dụng nước cấp như một nguồn nguyên liệu không gì thay thế trong
sản xuất.
Nước sạch cấp cho hoạt động sinh hoạt và công nghiệp là nhu cầu không thể
thiếu trong cuộc sống hôm nay. Theo Cục Thủy Lợi (Bộ Nông nghiệp và Phát triển
nông thôn) nhu cầu dùng nước tại Việt Nam ngày càngtăng trong khi nguồn cung
cấp thì có hạn, khiến cho Việt Nam đang bị đẩy vào nguy cơ xếp hạn là một trong
những quốc gia thiếu nước trên thế giới. Tại nhiều vùng trong cả nước nguồn nước
cấp cho sinh hoạt và sản xuất đang bị thiếu trầm trọng, được sử dụng nước sạch là
niềm khao khát của người dân.
2
Cấp nước sạch và đầy đủ là những điều kiện tiên quyết để cải thiện sức khỏe
cộng đồng và phát triển kinh tế xã hội. Ngày nay, với sự phát triển công nghiệp, đô
thị và sự bùng nổ dân số đã làm cho nguồn nước tự nhiên bị hao kiệt và ô nhiễm
dần. Vì thế con người phải biết khám phá và xử lý các nguồn nước mới để có thể
đáp ứng đủ nước sạch cho cộng đồng và cuộc sống ngày càng cao của người dân.
∗ TÍNH CẤP THIẾT:
Nước là nhu cầu thiết yếu cho cuộc sống của con người và sinh vật. Nước
sạch xem như là hàng hóa đặc biệt trong đời sống của con người. Việc quy hoạch và
xây dựng mô hình xử lý nước phù hợp không những giải quyết được tình trạng khan
hiếm nước sạch hiện nay mà còn tạo điều kiện cho người dân có thu nhập thấp cũng
có thể sử dụng nước sạch. Ngoài ra nó còn cải thiệnđược chất lượng cuộc sống của
người dân giảm bệnh tật, đảm bảo sự bình đẳng giữa các thành phần sử dụng nước,
giảm cách biệt giữa thành phố và nông thôn.
Trong xử lý nước cấp, tùy thuộc vào chất lượng nguồn nước và yêu cầu về
chất lượng nước cấp mà người ta quyết định quá trình xử lý để có được chất lượng
nước cấp đảm bảo các chỉ tiêu và ổn định nước cấp cho nhu cầu sử dụng.
Mỗi quốc gia đều có những tiêu chuẩn riêng về chất lượng nước cấp, trong
đó có thể có các chỉ tiêu cao thấp khác nhau, nhưngnhìn chung các chỉ tiêu này
phải đạt các tiêu chuẩn an toàn vệ sinh về số vi sinh có trong nước, không có chất
độc hại ảnh hưởng đến sức khỏe con người và nhất làphải đạt được các tiêu chuẩn
của tổ chức sức khỏe thế giới hoặc cộng đồng Châu Âu. Thông thường, nước cấp
sinh hoạt phải đạt các chỉ tiêu về độ pH, nồng độ oxy hòa tan, độ đục, màu sắc,
hàm lượng sắt, mangan, độ cứng, mùi vị, Ngoài ra nước cấp sinh hoạt cần phải ổn
định về mặt lý học, hóa học cũng như các chỉ tiêu vệ sinh an toàn khác như vi trùng
trong nước.
Nước cấp cho công nghiệp ngoài các chỉ tiêu chung về chất lượng thì còn
phụ thuộc vào mục đích sử dụng mà đặt ra những yêu cầu riêng. Xuất phát từ nhu
cầu cấp thiết của nhà máy sản xuất đá cây là cần cónguồn nước cấp là nước ngầm
3
để sản xuất đá cây tại Vĩnh Lương – Nha Trang nên em thực hiện đề tài: “Tính toán
thiết kế hệ thống xử lý nước cấp cho nhà máy đá câytại Vĩnh Lương – Nha Trang”.
∗ NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN:
Tính toán thiết kế hệ thống xử lý nước cấp cho nhà máy đá cây tại Vĩnh
Lương – Nha Trang.
∗ NỘI DUNG ĐỒ ÁN:
1. Tìm hiểu tổng quan về hiện trạng cung cấp nước tại nhà máy và khu vực
thiết kế tại Vĩnh Lương – Nha Trang.
2. Lựa chọn và đề xuất công nghệ xử lý cho nhà máy đá cây tại Vĩnh Lương
– Nha Trang.
3. Tính toán thiết kế các công trình xử lý nước ngầm cho nhà máy đá cây tại
Vĩnh Lương – Nha Trang.
4. Thực hiện bản vẽ:
a. Mặt bằng trạm xử lý nước
b. Mặt cắt các công trình theo cao trình
c. Chi tiết các công trình đơn vị
5. Tính toán kinh tế.


Chương I: TỔNG QUAN
1.1. ĐIỀU KIỆN TỰ NHIÊN:
1.1.1. Vị trí địa lý:
Thôn Lương Sơn thuộc xã Vĩnh Lương nằm về phía Bắc Thành phố Nha
Trang cách trung tâm thành phố 12km.
- Phía Đông: Giáp biển Đông
- Phía Tây: Giáp Quốc lộ 1A
- Phía Nam: Giáp đèo Rù Rì
- Phía Tây: Giáp đèo Rọ Tượng
1.1.2. Địa hình:
Lương Sơn – Vĩnh Lương – Nha Trang tuy giáp nhiều đèo dốc nhưng địa
hình có độ dốc không cao, thấp dần từ Tây sang Đông. Có 2 loại đất chính là đất
xám và đất phèn. Khu vực cấp nước có địa hình tươngđối bằng phẳng, cách Quốc
lộ 1A khoảng 250m về phía Tây và biển Đông 400m về phía Đông.
1.1.3. Đặc điểm khí hậu:
Xã Vĩnh Lương thuộc địa phận Nha Trang nằm trong khu vực chịu sự chi
phối của khí hậu nhiệt đới gió mùa, vừa mang tính chất của khí hậu đại dương nên
tương đối ôn hòa.
Thường có 2 mùa rõ rệt là mùa mưa và mùa nắng :
- Mùa mưa ngắn, từ khoảng giữa tháng 9 đến giữa tháng 12 dương lịch,
lượng mưa thường chiếm trên 50% lượng mưa trong năm.
- Những tháng còn lại là mùa nắng, trung bình hàng năm có tới 2.600 giờ nắng.
Nhiệt độ trung bình hàng năm cao khoảng 26,7
0
C. Từ tháng 1 đến tháng 8,
có thể coi là mùa khô, thời tiết thay đổi dần. Những tháng đầu mùa, trời mát, nhiệt
độ từ 17-25°C, nhưng từ tháng 5 đến tháng 8 trời nóng nực, nhiệt độ có thể lên tới
34°C. Từ tháng 9 đến tháng 12, được xem như mùa mưa, nhiệt độ thay đổi từ 20-27°C.
Nha Trang là vùng ít gió bão, tần số bão đổ bộ vào Nha Trang thấp chỉ có
khoảng 0,82 cơn bão/năm so với 3,74 cơn bão/năm đổ bộ vào bờ biển Việt Nam,
5
các trận bão được dự đoán sẽ đổ bộ vào Nha Trang trong những năm gần đây
thường lệch hướng vào Nam hoặc tan ngay khi gần vàobờ. Tuy vậy, do địa hình
sông suối có độ dốc cao nên khi có bão kèm theo mưa lớn, làm nước dâng cao
nhanh chóng, trong khi đó sóng bão và triều dâng lại cản đường nước rút ra biển,
nên thường gây ra lũ lụt.
Bảng 1.1: Nhiệt độ và lượng mưa trung bình các tháng đo tạitrạm Nha
Trang năm 2010[14]


TÀI LIỆU THAM KHẢO
∗ Tài liệu tiếng việt:
1. Nguyễn Văn Cang - Giám đốc nhà máy, 2012, Tổng quan về nhà máy
sản xuất đá cây,Nha Trang .
2. Trần Đức Ba – Chủ biên, Trần Thu Hà, Nguyễn Văn Tài, Đỗ Hữu
Hoàng, Lê Quang Liêm, 1994, Kỹ thuật lạnh đại cương, Nhà xuất bản
đại học quốc gia TP. Hồ Chí Minh.
3. Trịnh Xuân Lai, 1988, Xử lý nước cấp cho sinh hoạt và công nghiệp,
Nhà xuất bản Khoa học và Kỹ thuật, Hà Nội.
4. Trịnh Xuân Lai, 2003, Tính toán thiết kế các công trình trong hệ thống
cấp nước sạch, Nhà xuất bản Khoa học và Kỹ Thuật, Hà Nội.
5. Phạm Thị Vân, 2012, Tối ưu hóa quá trình xử lý nước ngầm cho nhà
máy sản xuất đá cây tại Vĩnh Lương – Nha Trang, Luận văn tốt nghiệp
Viện CNSH&MT, Trường Đại Học Nha Trang, Nha Trang.
6. Lê Thị Ánh Tuyết, 2010, Thiết kế trạm cấp nước tập trung công suất
750m
3
/ngày đêm tại Huyện Bình Chánh – TP. Hồ Chí Minh, Luận văn
tốt nghiệp Khoa CNSH&MT, Trường Đại Học KTCN TP. HồChí
Minh, TP. Hồ Chí Minh.
7. TCXDVN 33:2006, 2006, Cấp nước – Mạng lưới đường ống và công
trình tiêu chuẩn thiết kế, Hà Nội.
8. Hoang Văn Quý, Nguyễn Cảnh Cầm, 2005, Bài tập thủy lực – Tập 1,
Nhà xuất bản xây dựng, Hà Nội.
9. Ngô Phương Linh, 2011, Bài giảng kỹ thuật xử lý nước cấp, Viện
CNSH&MT, Trường Đại Học Nha Trang, Nha Trang.
117
10. Trần Xoa, Nguyễn Trọng Khuôn, Phạm Xuân Toản, 1978, Sổ tay quá
trình và thiết bị công nghệ hóa chất – Tập 2, Nhà xuất bản khoa học và
Kỹ thuật, Hà Nội.
11. Hoàng Văn Huệ - Chủ biên, 2010, Công nghệ môi trường, Tập 1 – Xử
lý nước, Nhà xuất bản xây dựng, Hà Nội.
12. Đinh Hải Hà, 2009, Phương pháp phân tích các chỉ tiêu môi trường,
Viện KHCN&QLMT, Đại Học Công Nghiệp TP. Hồ Chí Minh, TP. Hồ
Chí Minh.
∗ Tài liệu tiếng anh:
13. Ronald L.Droste – Theory and practice of water and wastewater
treatment – Chapter 14: Filtration, 1997.
∗ Các trang wed:
14. http://vi.wikipedia.org/wiki/Nha_Trang
15. http://www.thanhnien.com.vn
16. http://ctnkh.com.vn/Page.aspx/QTHinhThanhPhatTrien
17. http://maylocnuocro.info/vn/news-124-255/hieu-xuat-loai-bo-tap-chat-cuamang-ro-cua-day-chuyen-san-xuat-nuoc-tinh-khiet.htm
18. http://www.metalhcm.com.vn/vn/bang-gia-thep/
19. http://bomcongnghiep.vn/TD11/99/bao-gia.html