Đồ án Thiết kế trạm xử lý nƣớc cấp xã Bạch Đằng huyện Tân Uyên tỉnh Bình Dương

hàm lượng ban đầu của CO2 trong nước nguồn, mg/l. MpHK K C 10 44 1 0 Trong đó: K : Độ kiệm của nước nguồn (mđlg/l). K = 33,6mg/l = 0,672(mđlg/l). : Lực ion của dung dịch, =22.10-6 x P P : Tổng hàm lượng muối (mg/l) Nếu hàm lượng muối khoáng ≤ 1000 = 0,022 K1 : Hàng số phân ly bậc 1 của axit Cacbonic Bảng 4.5 : Hằng số phân ly bậc 1 của axit Cacbonic t o C 10 20 25 30 K1 3,34.10 -7 4,05.10 -7 4,31.10 -7 4,52.10 -7 ( Nguồn [ 5, tr. 375 ] ) Hàm lượng 2CO có trong nước nguồn : Hàm lượng 2CO còn lại sau làm thoáng : )/().( 20 lmgeCCCC tK SS Trong đó : SC : Hàm lượng 2CO bão hòa nước ở 200C (mg/l). SC = 1 mg/l 0C : Hàm lượng ban đầu trong nước )/(2,10).52,801(1 16,2 2 lmgeCCO Hiệu suất khử 2CO : Giá trị pH của nước sau quá trình làm thoáng: Độ kiềm của nước sau khi làm thoáng: )/(52,805,96,1 1010.05,4 672,044 022,09,572 lmgCCO %87%100 52,80 2,1052,80 2 0 036,0 FeKK TRƯỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHỆ TP HỒ CHÍ MINH ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐỀ TÀI: THIẾT KẾ TRẠM XỬ LÝ NƢỚC CẤP XÃ BẠCH ĐẰNG HUYỆN TÂN UYÊN TỈNH BÌNH DƢƠNG SVTH: TẠ THỊ LÀI 40 GVHD: TS. ĐẶNG VIẾT HÙNG MSSV:09B1080141 Trong đó: 0K : Độ kiềm ban đầu của nước nguồn, 0K = 0,672mđgl/l K = 0,672 – 0,036 x 9,5 = 0,33 mđgl/l Giá trị pH MpHK K C 10 44 1 CK K pH 1 44 lg Trong đó: K: Độ kiềm sau làm thoáng. : Lực ion của dung dịch: =22.10-6 x P P : Tổng hàm lượng muối (mg/l), P = 0,022 K1: Hằng số phân ly bậc một của axit cacbonic, t = 25 o C,K1 = 4,31 .10 -7 C: Nồng độ CO2 trong nước sau quá trình làm thoáng, C = 10,2 mg/l 022,0 2,1010.31,4 33,044 lg 7 pH = 6,4 Sau làm thoáng độ pH của nước phải lớn hơn 7 thì khả năng khử sắt sẽ đạt hiệu quả cao. pH = 6,4 Như vậy cần phải châm một lượng hóa chất như vôi CaO, NaOH, Na2CO3 để nâng pH của nước trước khi đưa vào bể lắng. Chất kiềm hóa sử dụng ở đây là vôi. Khi cho CaO thì sẽ sảy ra quá trình phản ứng sau: 4Fe 2+ + 8HCO3 - + 10H2O + O2 4Fe(OH)3 + 8H + 4CaO + 8CO2 + 4H2O 4Ca 2+ + 8HCO3 - 8HCO3 - + 8 H + 8H2O + 8CO2 Lượng CaO cần bổ sung để nâng pH CaO = 0,8 CO2 + 1,8Fe 2+ Trong đó : CO2 : Lượng CO2 còn lại sau khi làm thoáng (mg/l) Fe2+ : Hàm lượng ion sắt hóa trị II (mg/l) CaO = 0,8 x 10,2 + 1,8 x 9,5 = 25,26 (mg/l) Lượng vôi cần thiết là: Pv = 25,26 x 80 100 = 31,58 (mg/l). Tính toán thiết bị pha chế và định lượng vôi: Ta có lượng vôi cho vào nước hằng ngày là: LVng = 38 1000 200.158,31 (g/ngđ)= 0,4(Kg/ngđ) = 1,2(Kg/tháng)= 438 (Kg/năm) TRƯỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHỆ TP HỒ CHÍ MINH ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐỀ TÀI: THIẾT KẾ TRẠM XỬ LÝ NƢỚC CẤP XÃ BẠCH ĐẰNG HUYỆN TÂN UYÊN TỈNH BÌNH DƢƠNG SVTH: TẠ THỊ LÀI 41 GVHD: TS. ĐẶNG VIẾT HÙNG MSSV:09B1080141 4.2.2.4. Bể pha vôi sữa: Dung tích bể pha vôi dược xác định theo công thức: W = b PnQ 10000 Trong đó: Q : Lưu lượng trạm xử lý; Q = 50 (m³/h). P : Lượng vôi cho vào nước tính theo sản phẩm tinh khiết, P= 31,58 (mg/l). n : Số giờ giữa 2 lần pha trộn; Đối với trạm xử lý có công suất 1.200 m³/ngày chọn n =24h. b : Nồng độ vôi sữa tính theo CaO, b = 5%. : khối lượng riêng của dung dịch vôi sữa; = 1(T/m³). Suy ra: W = 1510000 58,312450 = 0,8 (m 3 ). Bể pha vôi sữa có tiết diện hình trụ tròn, đáy hình nón. Dùng máy khuấy trộn để pha vôi tôi thành vôi sữa và giữ cho dung vôi sữa không bị lắng cặn trong bể; Máy khuấy đặt trên nắp bể. Trục khuấy đặt theo phương thẳng đứng. Dùng bơm định lượng để đưa vôi sữa vào nước. Công thức xác định bơm định lượng là: Qb = n W (m 3 /h). Trong đó: W : Dung tích bể pha, W = 0,8 (m³). n : Số giờ giữa 2 lần pha trộn. Theo [ 1, tr. 42 ] đối với trạm xử lý có công suất 1.200 m³/ngđ thì n = 24h. Suy ra: Qb = 24 8,0 = 0,03 (m 3 /h). Bảng 4.6 : Tóm tắt các thông số tháp oxy hóa STT Tháp oxy hóa 1 Số lƣợng 2 cái 2 Đƣờng kính 0,6 m 3 Chiều cao 2,5 m STT Hàm lƣợng Đơn vị Trƣớc làm thoáng Sau làm thoáng 1 O2 mg/l 0 6 2 CO2 mg/l 80,52 10,25 3 pH 5,9 6,3 TRƯỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHỆ TP HỒ CHÍ MINH ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐỀ TÀI: THIẾT KẾ TRẠM XỬ LÝ NƢỚC CẤP XÃ BẠCH ĐẰNG HUYỆN TÂN UYÊN TỈNH BÌNH DƢƠNG SVTH: TẠ THỊ LÀI 42 GVHD: TS. ĐẶNG VIẾT HÙNG MSSV:09B1080141 4.2.3. Thiết kế bể lắng 4.2.3.1. Tính toán bể Chọn kiểu bể lắng đứng, do công suất trạm xử lý nhỏ (dưới 3000 m3/ngàyđêm) nên ta thiết kế theo kiểu Bể phản ứng xoáy. Bể này thiết kế nằm dưới tháp oxy hóa. Số lượng là 2 bể tương ứng cho 2 tháp oxy hóa. Vật liệu chế tạo thép CT3, dày 6mm. Dung tích bể tiếp xúc W = 60 tQ , m Trong đó: t: Thời gian lưu nước trong bể, theo quy phạm thì t = 15 phút. H: Chiều cao bể, lấy bằng 0,9 chiều cao vùng lắng của các bể lắng thông thường. Theo quy phạm chiều cao vùng lắng 1,5 – 3,5m, chọn H = 2,0 m Q: Công suất xử lý, Q = 25 m³/h Bảng 4.7 : Thời gian lưu nước trong bể lắng ( Nguồn [ 1, Điều 247] ) pH 6,5 6,6 6,7 6,8 6,9 7 7,5 8 Thời gian tiếp xúc cần thiết (phút ) 60 45 30 25 20 15 10 5 Thay vào ta có W = 60 1525 = 6,25 m 3 Tốc độ nước dâng trong bể v = t H l 1000 , mm/s Trong đó: Hl: chiều cao vùng lắng, theo quy phạm 1,5 – 3,5m lấy Hl = 2,0 m t: Thời gian lưu nước tại bể, t = 15 phút Thay vào v = 6015 10002 = 2,2 mm/s Diện tích toàn phần của bể lắng TRƯỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHỆ TP HỒ CHÍ MINH ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐỀ TÀI: THIẾT KẾ TRẠM XỬ LÝ NƢỚC CẤP XÃ BẠCH ĐẰNG HUYỆN TÂN UYÊN TỈNH BÌNH DƢƠNG SVTH: TẠ THỊ LÀI 43 GVHD: TS. ĐẶNG VIẾT HÙNG MSSV:09B1080141 F = lH W = 2 25,6 = 3,13 m 2 Tốc độ nước chảy qua ống trung tâm là 1,01 l/s thì đường kính ống trung tâm d = 400 mm Tổng diện tích mỗi bể kể cả ống trung tâm S = 4 2 ttdF = 4 4,014,3 13,3 2 = 3,3 m 2 Đường kính bể : D = S4 = 14,3 3,34 = 2,05 m Chọn đường kính bể D = 2 m Chiều cao vùng lắng bằng 0,8 chiều cao phần hình trụ, chiều cao phần hình trụ của bể là Htr = 8,0 lH = 8,0 2 = 2,5 m Chiều cao phần hình nón hn = 2 50)2,02( otg = 1 m Trong đó 2m là đường kính bể, 0.2m là đường kính ống thu cặn ở dưới đáy bể Lấy chiều cao bảo vệ là Hbv = 0,5 m Kiểm tra tổng chiều cao của bể H = Htr + hn + Hbv = 2,5 + 1 + 0,5 = 4 m 4.2.3.2. Ống trung tâm Ống này thiết kế bên trên có miệng phễu để tạo xoáy nước Miệng ống đặt cách thành miệng phễu là 0,2 x Db = 0,2 x 2 = 0,4 m = 400 mm Trong đó: Db: Đường kính bể, Db = 2m Đường kính miệng phễu là TRƯỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHỆ TP HỒ CHÍ MINH ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐỀ TÀI: THIẾT KẾ TRẠM XỬ LÝ NƢỚC CẤP XÃ BẠCH ĐẰNG HUYỆN TÂN UYÊN TỈNH BÌNH DƢƠNG SVTH: TẠ THỊ LÀI 44 GVHD: TS. ĐẶNG VIẾT HÙNG MSSV:09B1080141 df = f b v Q 13,1 , m Trong đó: Qb: Lưu lượng xử lý, Qb = 25 m³/s = 0,007 m³/s : Hệ số lưu lượng với miệng phễu hình nón nghiêng với 250 thì = 0,908 vf = 2,5 m/s (theo quy phạm vf = 2 – 3 m/s) Vậy suy ra df = 5,2908,0 007,0 13,1 = 0,062 m Chọn df = 65 mm Chiều dài ống trung tâm L = 2 25 cot 2 0 g d f = 2 25 cot 2 65 0 g = 2,8 m Thời gian giữa 2 lần xã cặn : )( mCQ NW T c Trong đó: Wc : Dung tích phần chứa cặn của bể bằng: 4 )( 3 22 dDdDh W nc 3 22 2,1 4 )2,022,02( 3 114,3 mWc hn : Chiều cao phần hình nón, hn = 1m N : Số bể lắng, N = 2 bể. : Nồng độ trung bình của cặn đã nén chặt, và thời gian chứa cặn trong bể lấy 24h thì =15.000 (g/m3) ( Nguồn [ 1, tr. 54, bảng 6.8 ] ). Q : Công suất tính toán,Q = 50 (m³/h); m : Hàm lượng cặn sau khi lắng, m = 10 (mg/l) (Theo [ 1 ] lấy 10 – 12 mg/l); C : Nồng độ cặn trong nước đưa vào bể lắng tính theo công thức: VCCC Fen (mg/l); Với: Cn : Hàm lượng cặn nước nguồn, Cn = 0 (mg/l). TRƯỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHỆ TP HỒ CHÍ MINH ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐỀ TÀI: THIẾT KẾ TRẠM XỬ LÝ NƢỚC CẤP XÃ BẠCH ĐẰNG HUYỆN TÂN UYÊN TỈNH BÌNH DƢƠNG SVTH: TẠ THỊ LÀI 45 GVHD: TS. ĐẶNG VIẾT HÙNG MSSV:09B1080141 V : Liều lượng vôi cho vào nước, (mg/l). CFe : Hàm lượng cặn sắt (mg/l). Hàm lượng cặn sắt sinh ra do 3)(OHFe tạo thành : 4Fe 2+ + 8HCO3 - + 10H2O + O2 4Fe(OH)3 + 8H + 4 x 56 (mg/l) 4 x 107 (mg/l) 9,5(mg/l) a (mg/l) Trong thực tế do ảnh hưởng của nhiều chất không xác định được trong nước thô, nên hàm lượng cặn sau khi qua tháp và dd vôi có thể tăng từ 20 – 60% . Giả thuyết lượng cặn tăng lên 49% lượng cặn được tính. )/(27)49,01(15,18 lmgC )(85 )1027(25 000.1522,1 hT = 3,5 (ngày) Vậy chọn thời gian xả cặn là 4 (ngày) Lượng nước dùng cho việc xả cặn lắng xác định theo công thức: %100 TQ NWK P cp Trong đó: Kp : Hệ số pha loãng cặn, Kp = 1,2(Theo TC lấy 1,2 – 1,15) Wc : Thể tích phần chứa cặn của bể, Wc = 1,2m³ Q : Lưu lượng tính toán , Q = 50m³/h T : Thời gian giữa 2 lần xả cặn, T = 4 (ngày) = 96(h) Suy ra: QP %06,0%100 9650 22,12,1 Vậy lượng nước xả cặn ra khỏi bể là: V = 72,0 100 120006,0 (m 3 ) Theo tiêu chuẩn, đường kính ống xả cặn của bể lắng là 150 – 200mm . Chọn đường kính ống xả cặn là 150mm. Bùn được đưa ra khỏi bể lắng bằng phương pháp tự chảy. Ống xả cặn có đặt van điều chỉnh vận tốc và lưu lượng. Chọn vận tốc xả là 0,8m/s ( Theo quy chuẩn không được phép thấp hơn 0,7m/s) Lưu lượng xả cặn : )/(014,0 4 8,015,014,3 4 3 22 sm vd Qx Thời gian xả cặn : )(3,2)(137 014,0 72,02,1 phuts Q V T x x )/(15,18 564 10745,9 lmga TRƯỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHỆ TP HỒ CHÍ MINH ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐỀ TÀI: THIẾT KẾ TRẠM XỬ LÝ NƢỚC CẤP XÃ BẠCH ĐẰNG HUYỆN TÂN UYÊN TỈNH BÌNH DƢƠNG SVTH: TẠ THỊ LÀI 46 GVHD: TS. ĐẶNG VIẾT HÙNG MSSV:09B1080141 Chiều dài máng thu nước : Dùng hệ thống máng thu bố trí xung quanh theo chu vi và nằm trong bể để thu nước đã lắng. Chọn máng thu nước có : Bề rộng của máng thu nước : bm = 0,2m. Chiều cao của máng thu nước : hm = 0,2m. Chiều dài máng thu nước : DLm = 3,14 x 2 = 6,3m Vận tốc nước chảy trong máng : )/( sm fN Q v m Trong đó : N : Số bể lắng, N = 2 bể. Q: Công suất xử lý, Q = 25 m³/h mf : Diện tích mặt cắt ngang của máng thu nước : mmm hbf = 0,2 x 0,2 =0,04m² )/(17,0 600.304,02 50 smv Để đảm bảo cho việc thu nước trên toàn bộ chiều dài máng, phía ngoài thành bố trí thêm tấm điều chỉnh chiều cao mép máng đượ làm từ thép không rỉ. Tấm điều chỉnh được xẻ khe hình chữ V ( máng răng cưa) Chọn máng răng cưa có : Khe tạo góc :900. Bề rộng khe : 100mm. Bề rộng răng : 100mm. Chiều cao khe : hkhe = 50mm. Chiều dài máng răng cưa : lr = Lm= 6,3m Tải trọng thu nước trên 1m dài máng: 1,1 3,6 7 rl Q q (l/s.m) Số răng trên 1m dài máng thu nước : 5 2,0 11 a n Trong đó: a : Khoảng cách giữa các tim răng. a = 0,2m. Lưu lượng nước qua một khe chữ V góc đáy 900. )/( 30 sm n q q TRƯỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHỆ TP HỒ CHÍ MINH ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐỀ TÀI: THIẾT KẾ TRẠM XỬ LÝ NƢỚC CẤP XÃ BẠCH ĐẰNG HUYỆN TÂN UYÊN TỈNH BÌNH DƢƠNG SVTH: TẠ THỊ LÀI 47 GVHD: TS. ĐẶNG VIẾT HÙNG MSSV:09B1080141 Trong đó : q : Tải trọng thu nước trên 1m chiều dài mép máng . q = 1,1.10-3(m³/s) )/(10.2,2 5 10.1,1 34 3 0 smq Chiều cao nướ trong khe chữ V: 5 2 0 4,1 q h 5 2 3 4,1 10.1,1 =0,06 (m) Ống dẫn nước ra : Chọn v = 1,5m/s v Q D 4 )(08,0 5,114,3 007,04 m Vậy ống dẫn nước ra D = 80mm Vận tốc nước ra khỏi bể lắng thực : )/(11,0 08,014,3 007,044 22 sm D Q v Ống chung dẫn nước ra : Chọn v = 1,5m/s v Q D 4 )(1,0 5,114,3 014,04 m Vậy ống dẫn nước ra D = 100mm Bảng 4.8 : Tóm tắt các thông số của bể lắng STT Bể lắng 1 Số lƣợng 2 cái 2 Đƣờng kính 2 m 3 Chiều cao 4 m 4 Thời gian lƣu nƣớc 15 phút 5 Chu kỳ xả cặn 4 ngày 2 5 0 4,1 hq TRƯỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHỆ TP HỒ CHÍ MINH ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐỀ TÀI: THIẾT KẾ TRẠM XỬ LÝ NƢỚC CẤP XÃ BẠCH ĐẰNG HUYỆN TÂN UYÊN TỈNH BÌNH DƢƠNG SVTH: TẠ THỊ LÀI 48 GVHD: TS. ĐẶNG VIẾT HÙNG MSSV:09B1080141 4.2.4. Thiết kế bể lọc nhanh Nhiệm vụ - Cấu tạo : Nhiệm vụ Là quá trình làm sạch nước dưới áp lực lớn thông qua lớp vật liệu lọc nhằm tách các hạt cặn lơ lửng còn sót lại sau quá trình lắng. Cấu tạo của bồn lọc : Vật liệu chế tạo : thép CT3 Vật liệu lọc : Sử dụng bể lọc nhanh một lớp vật liệu là cát thạch anh. (Nguồn [ 1, bảng 6.11] ). Chọn đường kính hiệu dụng của cát lọc là: dtd = 0.6 ÷ 0.65 (mm). Đường kính nhỏ nhất của cát dmin = 0.5mm, lớn nhất dmax = 1.25mm. Suy ra: hệ số không đồng nhất K = 1.5 ÷ 1.7, chọn K = 1.6. Tổng diện tích của bể lọc của trạm xử lý xác định theo công thức ( Nguồn [ 1, tr. 64] ). F = tbtb VtatWaVT Q 216.3 (m³) . Trong đó: Q : Là công suất trạm xử lý, Q = 1.200 (m³/ngđ). T : Thời gian làm việc của trong 1 ngày đêm, T = 24h. Vtb: Tốc độ lọc tính toán ở chế độ làm việc bình thường, Chọn Vtb = 6 ( Nguồn [ 1, tr. 65, bảng 6.11 ] ) . a : Là số lần rửa bể lọc trong 1 ngày đêm lấy ở chế độ làm việc bình thường, chọn a = 1 lần. W : Cường độ nước rửa, W = 13 (l/s.m2) ( Nguồn [ 1, tr. 69, bảng 6.13 ] ) . t1 : Thời gian rửa lọc, t1 = 6 phút = 0,1 giờ (Theo [ 1, tr. 69, bảng 6.13 ] thì t = 6 - 5 phút). t2 : Thời gian ngưng bể lọc để rửa, t2 = 0,35giờ ( Nguồn [ 1, tr. 64] ) . Suy ra: F = 535,011,01316,3524 200.1 = 10,6(m²). Số bể lọc cần thiết ( Nguồn [ 6, tr. 175, ct. 12-2 ] ) . N=0,5 F = 0,5 6,10 = 1,6 (bể). Chọn số bể lọc là N = 2 bể. Kiểm tra lại tốc độ lọc ở chế độ làm việc tăng cường ( Nguồn [1, tr.66, ct.6-21 ]) Vtc = 1NN N Vtb (m/h). Trong đó: N : Số bể lọc cần thiết, N = 2 bể. TRƯỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHỆ TP HỒ CHÍ MINH ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐỀ TÀI: THIẾT KẾ TRẠM XỬ LÝ NƢỚC CẤP XÃ BẠCH ĐẰNG HUYỆN TÂN UYÊN TỈNH BÌNH DƢƠNG SVTH: TẠ THỊ LÀI 49 GVHD: TS. ĐẶNG VIẾT HÙNG MSSV:09B1080141 N1 : Số bể lọc dự tính ngừng lại để rửa hoặc sửa chữa N1 = 1. Suy ra: Vtc = 10 12 2 5 (m/h). Vtc = 10 (m/h) thuộc khoảng tốc độ lọc cho phép từ 6 ÷ 7.5 m/h. (Không thỏa). Chọn số bể lọc là 4 bể. Kiểm tra lại tốc độ lọc ở chế độ làm việc tăng cường ( Nguồn [1, tr.66, ct.6-21 ]) Vtc = 1NN N Vtb (m/h). Trong đó: N : Số bể lọc cần thiết, N = 4 bể. N1 : Số bể lọc dự tính ngừng lại để rửa hoặc sửa chữa N1 = 1. Suy ra: Vtc = 7,6 14 4 5 (m/h). Vtc = 6,7 (m/h) thuộc khoảng tốc độ lọc cho phép từ 6 ÷ 7.5 m/h. (thỏa). Diện tích mỗi bể là: 65,2 4 6,10 4 1 F F b (m 2 ). Đường kính bồn lọc : F D 4 )(8,1 14,3 65,24 m Diện tích bề mặt bồn áp lực: 4 2D F 2 2 54,2 4 8,114,3 m Vận tốc lọc nước của bồn: )/(5 48,114,3 5044 3 22 hm nD Q v Trong đó: Q : Công suất của trạm, Q = 50(m³/h) n: Số bể lọc, n = 4(bể). D : Đường kính bể lọc. D =1,8 (m). Chiều cao toàn phần của bể lọc nhanh: H = h + hđ + htđ + hv + hn + hbv (m); Trong đó: h : Khoảng trống từ đáy đến tấm đan, thường lấy từ 0,6 – 1m tùy thuộc vào lượng nước được lọc qua và để khi cần có thể chui vào kiểm tra, chọn h = 0,8 m. hđ - Chiều cao lớp sỏi đỡ lấy theo ( [ 1, tr. 67] ) TRƯỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHỆ TP HỒ CHÍ MINH ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐỀ TÀI: THIẾT KẾ TRẠM XỬ LÝ NƢỚC CẤP XÃ BẠCH ĐẰNG HUYỆN TÂN UYÊN TỈNH BÌNH DƢƠNG SVTH: TẠ THỊ LÀI 50 GVHD: TS. ĐẶNG VIẾT HÙNG MSSV:09B1080141 Bảng 4.9 : Cỡ hạt và chiều dày của lớp đỡ Cỡ hạt lớp đỡ (mm) Chiều dày các lớp đỡ (mm) 40-20 20-10 10-5 5-2 Mặt trên lớp này cao bằng mặt trên của ống phân phối nhưng phải cao hơn lỗ phân phối ít nhất là 100mm 100-150 100-150 50-100 Dựa vào bảng chọn: cấu tạo lớp sỏi đỡ (từ trên xuống dưới )như sau: d = 10 5 mm, dày 100 (mm) d = 5 2 mm, dày 100 (mm) Suy ra: hđ = 200 (mm) = 0,2m. hv : Chiều dày lớp vật liệu lọc, hv = 0,7m ( Nguồn [ 1, tr. 65, bảng 6.11 ] lấy 700 800 mm đối với đường kính hạt 0,6mm). hn : Chiều cao lớp nước trên vật liệu lọc (Khỏang cách từ bề mặt lớp vật liệu lọc đến máng thu nước), lấy hn = 2 m ( Nguồn [ 1, điều 6.106 ] ). hbv : Chiều cao xây dựng tính từ mực nước cao nhất trong bể, hbv = 0,3m Suy ra: H = 0,8 + 0,2 + 0,7 + 2 + 0,3 = 4 (m); Tính toán chu kỳ lọc : Khi lọc nước qua lớp vật liệu lọc nước sẽ chảy qua ác khe rỗng và cặn sẽ bám vào bề mặt hạt dần dần thu hẹp kích thước của các khe rỗng làm cho vận tốc nước qua các khe rỗng tăng lên và sẽ kéo theo các hạt cặn đạ bám dính từ trước đi xuống lớp hạt nằm bên dưới cứ như thế đến chu kỳ lọc cặn có thể kéo ra ngoài làm xấu chất lượng nước lọc. Phương pháp rửa lọc : Rửa ngược bằng gió nước kết hợp. Tính toán sơ bộ thời gian của chu kỳ lọc theo khả năng chứa cặn của lớp vật liệu lọc: Bảng 4.10 : Độ đặc của cặn Loại cặn Độ ẩm (%) Cặn nước hồ chứa nhiều chất hữu cơ nhẹ 98 Cặn nước sông độ đục cao 96 Cặn sắt vôi làm mềm nước 94 ( Nguồn [ 5, tr. 270] ) TRƯỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHỆ TP HỒ CHÍ MINH ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐỀ TÀI: THIẾT KẾ TRẠM XỬ LÝ NƢỚC CẤP XÃ BẠCH ĐẰNG HUYỆN TÂN UYÊN TỈNH BÌNH DƢƠNG SVTH: TẠ THỊ LÀI 51 GVHD: TS. ĐẶNG VIẾT HÙNG MSSV:09B1080141 Bảng 4.12 : Đặc tính vật liệu lọc Vật liệu lọc Hình dạng Hệ số hình học Tỉ trọng tương đối Độ rỗng e (%) Đường kính (mm) Cát thạch anh Tròn 0,82 2,65 42 0,4-1,0 Góc cạnh 0,73 2,65 53 0,4-1,0 Cát Ottawa Cầu 0,95 2,65 40 0,4-1,0 Anthracite nghiền Góc cạnh 0,72 1,5-1,75 55 0,4-1,4 ( Nguồn [ 10, Chapter 14 : Filtration)] Hàm lượng cặn của nước trước khi vào vào bồn lọc C = 10mg/l. Độ ẩm cặn = 94% trọng lượng cặn = 6%. Lọc qua lớp cát lọc : Chiều dày lớp cát = 0,7m. Đường kính hiệu quả d10 = 0,6 mm. Độ rỗng e = 0,53. Tốc độ lọc : 5m/h thể tích cặn chiếm chỗ trong lỗ rỗng = 1/3. Thể tích chứa cặn của lớp cát lọc: )(315,07,0 4 8,1 53,0 3 1 3 2 mV Lượng cặn lớp cát lọc có thể giữ lại được: Trọng lượng cặn 6% G = 60(kg/m³) x 0,315 = 18,9(kg) Lượng cặn mà lớp cát lọc giữ lại trong 1 giờ: m = C x Q (kg/h) Trong đó : Q : Lưu lượng nước chảy qua bể lọc, Q = 12,5 m³/h C : Hàm lượng cặn của nước trước khi vào bồn lọc, C = 10(mg/l) = 10 (g/m³). m = 10 x 12,5 = 125(g/h) = 0,125 (Kg/h). Bảng 4.11 : Thể tích cặn chiếm chỗ trong lỗ rỗng hạt vật liệu lọc Vận tốc lọc (m/h) Thể tích cặn chiếm chỗ trong lỗ rỗng <5 1/3 5,5 - 7,5 1/4 >8 1/6-1/5 ( Nguồn [ 5, tr. 270 ] ) TRƯỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHỆ TP HỒ CHÍ MINH ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐỀ TÀI: THIẾT KẾ TRẠM XỬ LÝ NƢỚC CẤP XÃ BẠCH ĐẰNG HUYỆN TÂN UYÊN TỈNH BÌNH DƢƠNG SVTH: TẠ THỊ LÀI 52 GVHD: TS. ĐẶNG VIẾT HÙNG MSSV:09B1080141 Chu kỳ lọc của bồn lọc: )(3,6)(2,151 125,0 9,18 ngàyh m G T cát Vậy chu kỳ lọc của bồn là 6,3 ngày. Nếu quá thời gian trên thì nước sau lọc không đạt chất lượng. Có 4 bồn lọc nên chu kỳ rửa lọc sẽ xen kẽ nhau, cách nhau 1,6 ngày. Thực tế chu kỳ lọc do chịu nhiều yếu tố khác nhau nên phụ thuộc nhiều vào kinh nghiệm của người vận hành nên có thể thời gian lọc có thể khác so với tính toán. Hệ thống phân phối nước và thu nước: Nước được dẫn vào bồn bằng ống dẫn nước rồi được phân phối đều trên bề mặt bồn lọc bằng máng bố trí xung quanh theo chu vi và nằm trong bể. Nước sau lọc được thu bằng hệ thống sàn chụp lọc rồi được dẫn ra khỏi bồn lọc bằng ống dẫn nước. Nước rửa lọc được dẫn vào bồn lọc bằng ống dẫn rồi được phân phối đều qua hệ thống sàn chụp lọc sau đó tràn vào máng thu nước và được dẫn ra ngoài. Hệ thống phân phối nước : Chọn máng phân phối nước có : Bề rộng của máng : bm = 0,2m. Chiều cao của máng : hm = 0,2m. Chiều dài máng : DLm = 3,14 x 1,8 = 5,7m Vận tốc nước chảy trong máng : )/( sm fN Q v m Trong đó : N : Số bể lọc, N = 4 bể. Q: Công suất xử lý, Q = 50 m³/h mf : Diện tích mặt cắt ngang của máng thu nước : mmm hbf = 0,2 x 0,2 =0,04m² )/(09,0 600.304,04 50 smv Để đảm bảo cho việc phân phối nước trên toàn bộ chiều dài máng, phía ngoài thành bố trí thêm tấm điều chỉnh chiều cao mép máng được làm từ thép không rỉ. Tấm điều chỉnh được xẻ khe hình chữ V ( máng răng cưa) Chọn máng răng cưa có : Khe tạo góc :900. Bề rộng khe : 100mm. Bề rộng răng : 100mm. Chiều cao khe : hkhe = 50mm. Chiều dài máng răng cưa : lr = Lm= 5,7m TRƯỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHỆ TP HỒ CHÍ MINH ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐỀ TÀI: THIẾT KẾ TRẠM XỬ LÝ NƢỚC CẤP XÃ BẠCH ĐẰNG HUYỆN TÂN UYÊN TỈNH BÌNH DƢƠNG SVTH: TẠ THỊ LÀI 53 GVHD: TS. ĐẶNG VIẾT HÙNG MSSV:09B1080141 Tải trọng thu nước trên 1m dài máng: 61,0 7,5600.34 1050 3 rl Q q (l/s.m) Số răng trên 1m dài máng thu nước : 5 2,0 11 a n Trong đó: a : Khoảng cách giữa các tim răng. a = 0,2m. Lưu lượng nước qua một khe chữ V góc đáy 900. )/( 30 sm n q q Trong đó : q : Tải trọng thu nước trên 1m chiều dài mép máng . q = 0,61.10-3(m³/s) )/(10.122,0 5 10.61,0 33 3 0 smq Chiều cao nước trong khe chữ V: 5 2 0 4,1 q h 5 2 3 4,1 10.122,0 =0,025 (m) Ống dẫn nước vào bồn lọc : v Q D 4 Trong đó: Q : Lưu lượng nước chảy qua bể lọc, Q = 12,5 m³/h v : Vận tốc nước chảy trong ống, v = 1 – 1,5 m/s. Chọn v = 1,2(m/s) Chọn ống dẫn nước vào bồn lọc là ống DN 80mm. Ống dẫn nước sau khi lọc : v Q D 4 Trong đó: Q : Lưu lượng nước chảy qua bể lọc, Q = 12,5 m³/h v : Vận tốc nước chảy trong ống, v = 1 – 1,5 m/s. Chọn v = 1,2(m/s) )(06,0 36002,114,3 5,124 1 mD b 2 5 0 4,1 hq TRƯỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHỆ TP HỒ CHÍ MINH ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐỀ TÀI: THIẾT KẾ TRẠM XỬ LÝ NƢỚC CẤP XÃ BẠCH ĐẰNG HUYỆN TÂN UYÊN TỈNH BÌNH DƢƠNG SVTH: TẠ THỊ LÀI 54 GVHD: TS. ĐẶNG VIẾT HÙNG MSSV:09B1080141 )(06,0 36002,114,3 5,124 mD Chọn ống dẫn nước ra là ống DN 80mm. Đường kính ống dẫn nước chung cho 2 bể. Chọn ống dẫn nước ra là ống DN 100mm. Đường kính ống dẫn nước chung cho 4 bể. Hệ thống xả kiệt bể: Việc xả kiệt bể lọc được thực hiện qua ống xả đường kính D = 150mm và có lắp khóa. Đáy bể lọc phải có độ dốc 0.005 về phía ống xả này. Các ống xả vào một mương chạy dọc chiều rộng của 3 bể. Sau đó nước bẩn được dẫn đi xử lý bùn. Hệ thống ống xả nước lọc đầu: Ống này có nhiệm vụ xả nước sau khi bể mới rửa lọc bởi vì sau khi rửa bể nước lọc ra chất lượng không ổn định. Ống này được nối trực tiếp với ống dẫn nước rửa lọc và nằm dưới đáy ống , gồm 1 ống D150mm được lắp van để đóng mở. Ống này đưa nước về máng thu nước rửa lọc và được bơm ngược về bể trộn. Đầu dò sóng siêu âm: Khi nước trong bể lọc dâng cao do cặn bám vào cát nhiều đầu dò sẽ phát tín hiệu về hệ thống điều khiển trung tâm để điều chỉnh tốc độ lọc và tiến hành rửa lọc . Hệ thống sàn chụp lọc: Thu nước lọc bằng chụp lọc. Chụp lọc: Số lượng chụp lọc 36 – 50 cái cho 1m² diện tích công tác. Theo điều 6.122, TCXD 33 : 2006. Chọn số chụp lọc trên 1m² là 36 cái. Khoảng cách giữa các chụp lọc là từ 140 – 180mm. Số chụp lọc trong bồn: )(92 4 8,114,3 3636 2 cáiFN Trong đó: D : Đường kính của bồn lọc, D = 1,8m F : Diện tích bề mặt bồn lọc. )(09,0 36002,114,3 25,124 2 mD b )(15,0 36002,114,3 504 4 mD b TRƯỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHỆ TP HỒ CHÍ MINH ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐỀ TÀI: THIẾT KẾ TRẠM XỬ LÝ NƢỚC CẤP XÃ BẠCH ĐẰNG HUYỆN TÂN UYÊN TỈNH BÌNH DƢƠNG SVTH: TẠ THỊ LÀI 55 GVHD: TS. ĐẶNG VIẾT HÙNG MSSV:09B1080141 1 1 0 48 2 7 7 8 6 5 17 LOÃ THU KHÍ KHE PHAÂN PHOÁI GIOÙ VAØ KHÍ 2 KHE THU KHÍ VAØ NÖÔÙC CUOÁI ÑUOÂI CHUÏP LOÏC 2 8 0 Hình 4.2 : Chi tiết chụp lọc đuôi dài Sàn gắn chụp lọc: Vật liệu : Thép không rỉ dạng tấm. Đường kính : 1,8m. Trên sàn có 92 lỗ để gắn chụp lọc. Tính toán hệ thống rửa lọc: Phương pháp rửa lọc là rửa gió nước kết hợp để khôi phục khả năng lọc của lớp vật liệu lọc. Tính hệ thống nước rửa lọc: Lưu lượng nước rửa của 1 bể lọc là: Qnr = fn x W Trong đó: fn : Là diện tích của 1 bể lọc, (m²). W : Cường độ nước rửa lọc, chọn W = 8 (l/s.m²). Suy ra: 4 8,114,3 8 2 nrQ = 20,3 (l/s) = 0,0203 (m³/s). Lưu lượng nước rửa qua 1 chụp lọc là: QCL = 310.22,0 92 0203,0 c nr n Q (m³/s) = 0,22 (l/s). Đường kính ống dẫn nước rửa lọc vào mỗi bể lọc là: Dnr = V Qnr4 (m). TRƯỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHỆ TP HỒ CHÍ MINH ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐỀ TÀI: THIẾT KẾ TRẠM XỬ LÝ NƢỚC CẤP XÃ BẠCH ĐẰNG HUYỆN TÂN UYÊN TỈNH BÌNH DƢƠNG SVTH: TẠ THỊ LÀI 56 GVHD: TS. ĐẶNG VIẾT HÙNG MSSV:09B1080141 Trong đó: Qnr : Lưu lượng nước rửa của 1 bể lọc, Qnr = 0,0203(m³/s); V : Vận tốc nước chảy trong ống dẫn nước rửa, V = 2 (m/s) ( Nguồn [1, tr.71, lấy 1,5 – 2 m/s ] ). Suy ra: Dnr = 5,114,3 0203,04 = 0.131(m). Ta chọn Dnr = 150(mm). Ống được đặt ở giữa suốt theo chiều dài bể. Trên ống đục lỗ để nước được phân phối đều trên toàn tiết diện bể. Tiết diện ngang của ống DN150 là: 02,0 4 15,014,3 4 22 nrDF (m²). Tổng diện tích lỗ lấy bằng 35% diện tích tiết diện ngang của ống ( Quy phạm 30% ÷ 35% ). Tổng diện tích lỗ tính được là: fl = 35% x 0,02 = 7.10 -3 (m²). Chọn lỗ có đường kính có d = 12 mm (Quy phạm 10÷12mm). Diện tích một lỗ là: 4 22 1013,1 4 012,014,3 4 l l d f (m²