Luận văn Thiết kế trạm xử lý nước cấp xã Ninh Sim, huyện Ninh Hòa, tỉnh Khánh Hòa, công suất 2.000m 3 /ngày.đêm

= 1,3 Pk: ðộ tinh khiết của phèn, Pk = 70% h: Chiều cao cho phép của hoá chất, ñối với phèn nhôm cục, h = 2m G0: Khối lượng riêng của hoá chất, G0 = 1,1 tấn/m3 => 2 2.000*30*35*1,3 1,8 10.000*70*2*1,1 F m= = Kho chứa phèn cần diện tích : 1m×2m = 2m2 Khu ñiều chế phèn cần diện tích 10m2 = 2m×5m ñặt cạnh kho chứa phèn và có cửa thông với kho chứa phèn. ðATN: Thiết kế trạm xử lý nước cấp xã Ninh Sim, huyện Ninh Hòa, tỉnh Khánh Hòa. Công suất 2.000(m3/ngày.ñêm) SVTH: Trà Thị Bích Hạnh 33 4.1.2 .Vôi 4.1.2.1. Hàm lượng vôi cần thiết. Liều lượng vôi (tính theo CaO) cần thiết ñể kiềm hoá xác ñịnh như sau: Pv = e1 ( 2 pP e – Kt +1) (mg/l) Trong ñó : Pv : Hàm lượng vôi dùng ñể kiềm hoá (mg/l) Pp : Hàm lượng phèn cần dùng ñể keo tụ (mg/l), Pp = 30mg/l e1, e2 : Trọng lượng ñương lượng của vôi và của phèn (mg/mgñl) + e1 = 28 mg/mgñl (CaO) + e2 = 57 mg/mgñl (Al2(SO4)3) Kt : ðộ kiềm nhỏ nhất của nước nguồn (mgñl/l), Kt=1,2 Pv = 28*(30* 157 - 1,2 +1) = 9,1mg/l Kiểm tra pH của nước sau khi kiềm hoá: ðộ kiềm của nước sau khi pha phèn và kiềm hoá vôi ở trên : 12 0 e P e P KK kpt +−= Trong ñó : Kt : ðộ kiểm của nước sau khi kiềm hoá Ko : ðộ kiềm của nước nguồn Ko = 1, 2 /meq l= => 30 9,11,2 0,67 57 28t K = − + = mgñl/l Lượng axít cacbonic tự do trong nước sau khi pha phèn: 2 2 0 2 1 ( ) ( ) 44 p kP PCO CO e e   = + −    (CO2)0: nồng ñộ axit cacbonic tự do trong nước nguồn trước khi pha phèn tra theo hình 6-2 ñiều 6.209 TCVN –33 –2006 => (CO2)0 = 8 mg/l 2 30 9,1( ) 8 44 16,8 / 57 28 CO mg l = + − =    Với giá trị này CO2 và ñộ kiềm Kt =0,67mgñl/l tra ngược lại giá trị pH = 6,5 ðATN: Thiết kế trạm xử lý nước cấp xã Ninh Sim, huyện Ninh Hòa, tỉnh Khánh Hòa. Công suất 2.000(m3/ngày.ñêm) SVTH: Trà Thị Bích Hạnh 34 Tính toán ñộ ổn ñịnh của nước: ðộ ổn ñịnh nước ñựơc ñánh giá theo chỉ số bão hoà I : I = pHo - pHs Trong ñó :
pHo : ðộ pH của nước pH = 6,5
pHs : ðộ pH của nước sau khi ñã bão hoà cacbonnat ñến trạng thái cân bằng và ñược tính theo công thức : pHs = f1(t) – f2(Ca2+) – f3(K) + f4(P) Trong ñó: f1(t ): Hàm số phụ thuộc nhiệt ñộ, với t = 200C thì f1(t) =2,1 f2(Ca2+): Hàm số phụ thuộc hàm lượng ion Ca2+ trong nước, với Ca2+ = 9,1mg/l thì f2(Ca2+) = 0,95mg/l f3(K): Hàm số ñộ kiềm của nước, với Kt =0,67mg/l thì f3(K) = 0,77 f4(P): Hàm số tổng hàm lượng muối, với P = 150mg/l thì f4(P) = 8,75 => pHs = 2,1 – 0,95 – 0,77 + 8,75 = 9,03 Ta thấy: pH0 =6,5 < pHs = 9,03 ⇒ nước có tính xâm thực, cần thêm vào một lượng vôi ñể kiềm hóa nước. Ứng với I < 0 và pHo < 8,4 <pHs thì liều lượng vôi thêm vào ñược xác ñịnh theo công thức sau: ( )a e X X Kξ ξ= + + Trong ñó: X và ξ : hệ số phụ thuộc vào pH0 và pHs , tra biểu ñồ Hình 15.6_Cấp nước_Trịnh Xuân Lai, ta có χ = 0,7 và ξ = 0,025 K: ñộ kiềm toàn phần của nước K=0,67mg/l => ( )28* 0,7 0,025 0,7*0,025 *0,67 13,9 /a mg l= + + = Vậy tổng lượng vôi cần thiết là: Lv =9,1 + 13,9= 23 mgCaO/l 4.1.2.2. Kích thước bể hoà trộn vôi. Xác ñịnh dung tích bể hoà trộn vôi: ðATN: Thiết kế trạm xử lý nước cấp xã Ninh Sim, huyện Ninh Hòa, tỉnh Khánh Hòa. Công suất 2.000(m3/ngày.ñêm) SVTH: Trà Thị Bích Hạnh 35 Whv = 3 . . 1000. . pQ n P bγ Trong ñó : Q: Lưu lượng nước xử lý (m3/h), Q = 2.000 m3/nñ = 83m3/h n: Thời gian giữa 2 lần hòa tan vôi, chọn n = 12h Pp: Liều lượng hóa chất cho vào nước, Pp= 23 mgCaO/l b3: Nồng ñộ dung dịch vôi cho vào thùng hoà trộn, b3= 5% γ : Khối lượng riêng của dung dịch, γ = 1T/m3 =>W = 83*12*23 10.000*1*5 = 0,46 m3 Chọn ñường kính thùng dt = 1m thì: Ft = 4 2 tdpi = 2 .1 4 pi = 0,785m2 Chọn ñường kính ñáy dd = 0,2m thì Fd = 0,0314m2 Chiều cao phần ñáy: hd = 2 dt dd − = 1 0,2 2 − = 0,4m Thể tích phần ñáy: Wd = Fd.hd = 0,0314*0,4 = 0.01256m3 Chiều cao phần trên: ht= t dt F WW − = 0,46 0.01256 0,6 0,785 − = m Góc nghiêng " so với mặt phẳng nằm ngang: " = arctg (1 0, 2) / 2 45 0, 4 o− = Chiều cao tòan phần bể hòa tan l,3m trong ñó chiều cao bảo vệ = 0,3m ðáy chóp lắp ống D = 100mm ñể xả cặn. Tính hệ thống cánh khuấy của thùng hòa trộn Dùng máy khuấy có gắn cánh khuấy bản 2 cánh (mái chèo) ñể khuấy trộn ðường kính máy khuấy D ≤ ½ ñường kính bể 1 *1 0,5 2m D m→ = = ðATN: Thiết kế trạm xử lý nước cấp xã Ninh Sim, huyện Ninh Hòa, tỉnh Khánh Hòa. Công suất 2.000(m3/ngày.ñêm) SVTH: Trà Thị Bích Hạnh 36 Chiều rộng bản cánh khuấy = 1 5 Dm = 1 5 * 0,5 = 0,1m. Chiều dài bản cánh khuấy = 1 4 Dm = 1 4 *0,5 = 0,125m Năng lượng cần truyền vào nước: P = G2.V.µ Trong ñó: G: Cường ñộ cánh khuấy, chọn G = 1000s-1 V: Dung tích bể hòa trộn, V = 0,46 m3 µ: ðộ nhớt ñộng học của nước, ở 20oC , µ =1,01*10-3Ns/m2 => P = 10002 *0,46 *1,01*10-3 = 465 J/s = 0,465kw Hiệu suất ñộng cơ l ç = 0,8, vậy công suất ñộng cơ: P = 0,46 0,58 0.8 kw= , chọn P = 1kw Xác ñịnh số vòng quay của máy khuấy: n n = 1 3 5( ) . .N k P K dρ Chọn cánh khuấy máy cho bản 2 cánh, KN = 1 1 3 3 5 465( ) 1*10 *0,5 n⇒ = = 2,46 v/s = 148 v/ pht Kiểm tra số Reynold: NR = 2 2 3 5 3 0,5 *2,46*10 6,0*10 1,01.10 kd nρ µ − = = > 104 Vậy ñường kính v số vòng quay chọn ñạt chế ñộ chảy rối. Tính cơ khí : Xác ñịnh bề dày thân thùng hoà trộn : Chọn vật liệu làm thùng hoà trộn bằng thép CT3 . Xác ñịnh áp suất tính toán ở phần dưới của thân ñược tính theo công thức sau: P = g.ñ.H Trong ñó : ñ: Khối lượng của nước, ñ = 1000kg/m3 ðATN: Thiết kế trạm xử lý nước cấp xã Ninh Sim, huyện Ninh Hòa, tỉnh Khánh Hòa. Công suất 2.000(m3/ngày.ñêm) SVTH: Trà Thị Bích Hạnh 37 g: Gia tốc trọng trường, g = 9,81 m/s2 H : Chiều cao cột nước trong thùng hòa trộn, H = 1,1m Vậy : P = 9,81×1000×1,1 = 10791N/m2 = 0,011N/mm2 Tính ứng suất cho phép tiêu chuẩn của thép CT3, thép CT3 có ứng suất cho phép tiêu chuẩn [ĩ* ] = 140 N/mm2, hệ số bền mối hàn ưh = 0,95 Xác ñịnh ứng suất cho phép theo công thức : [ĩ ] = ç [ĩ* ] = 1. 140 = 140 N/mm2 [ ] hp б φ = 140 .0,95 0,011 = 12090 N/mm2 >25 Vậy bề dày thân thiết bị tối thiểu ñuợc tính theo công thức: [ ] 3 , 1*10 *0,011 2 2*140*0,95 t h D pS = = σ φ = 0,04mm Chiều dày thực thân thiết bị tính theo công thức : S = ,S + C (C: Hệ số chọn thêm, C = Ca + Cb + Cc + Co ) Ca: hệ số bổ sung do ăn mòn hóa học, Ca = 15 năm * 0,06 mm/năm = 0,9 mm (niên hạn sử dụng 10 năm, tốc ñộ ăn mòn = 0,06mm/năm), chọn Ca = 1mm. Cc: hệ số bổ sung do sai lệch khi chế tạo Cc = 0 Co: hệ số bồ sung quy tròn kích thước Co = 1,95 Vậy S = 3mm Kiểm tra lại ñiều kiện bền: 3 1 0,002 1000 S Ca D − − = = < 0,1 (thỏa) Xác ñịnh áp suất cho phép bên trong thiết bị theo công thức: [ ] [ ] ( )2 2*140 *0,95*(3 1)( ) 1000 (3 1) h S Cap D S Ca − − = = + − + − σ φ = 0,53N/mm2 >p =0,012N/mm2 Vậy bề dày thiết bị S = 3mm như ñã chọn như trên là thoả mãn. 4.1.2.3. Bể tiêu thụ vôi. Dung tích bể tiêu thụ vôi: ðATN: Thiết kế trạm xử lý nước cấp xã Ninh Sim, huyện Ninh Hòa, tỉnh Khánh Hòa. Công suất 2.000(m3/ngày.ñêm) SVTH: Trà Thị Bích Hạnh 38 Wtv = 4 * * 10.000 * * PQ n P b g = 3 4 *hvW b b Trong ñó: Q: Lưu lượng nước xử lý (m3/h), Q = 83 m3/h n: Thời gian giữa 2 lần hoà trộn phèn, chọn n = 12giờ b4: Nồng ñộ dung dịch phèn trong bể tiêu thụ , bh = (1 ÷ 5)%, lấy b1 = 5% g : Khối lượng riêng của dung dịch :1 tấn/m3 Pp: Liều lượng phèn cho vào nước, Pp = 30mg/l => Wtv = 0,46*5 5 =0,46m3 = 2Whv Chọn 2 bơm vôi có ñặc tính kỹ thuật : Q = 100l/h, H = 20m Diện tích khu pha vôi cần diện tích như khu pha chế phèn: 10m2 = 2m ×5m 4.1.2.4. Kho chứa vôi. Lượng vôi thị trường với ñộ tinh khiết 70% cần dùng 1 ngày là: L = . 23*2.000 .100 66 1.000. 1.000*70 a Q kg P = = (a: liều lượng vôi dùng ñể kiềm hóa, a = 23 mg/l) Lượng vôi dự trữ trong 30 ngày: G = 30×66 = 1980 kg Vôi mua về l vôi sữa ñóng thành bao có sẵn trên thị trường, có tỷ trọng khi xếp ñống l = 1,2 Vậy thể tích vôi chốn chỗ trong kho l: W = 1,98 1,65 1, 2 = m 3 Thiết kế kho dự trữ vôi cạnh kho dự trữ phèn và có kích thước: B×L×H = 1×1,5×1,5m 4.1.3. Chất khử trùng nước. Dùng clo ñể khử trùng nước Liều lượng clo châm vào nước ñã làm sạch ñể khử trùng là: 3mg/l = 3g/m3 Công suất nhà máy: 2.000 = 83m3/h Lượng Clo dùng trong một giờ: m = a×Q = 0,003×83 = 0,25kg/h ðATN: Thiết kế trạm xử lý nước cấp xã Ninh Sim, huyện Ninh Hòa, tỉnh Khánh Hòa. Công suất 2.000(m3/ngày.ñêm) SVTH: Trà Thị Bích Hạnh 39 Dùng Cloratơ ñể châm Clo. Chọn máy châm clo loại 1 kg/h. Dự trữ lượng clo cho 1 tháng là: 2.000m3/ngày×30ngày/tháng×0,003kg/m3 = 180kg/tháng ðặt 2 bình clo loại 90kg, 1 cân bàn loại 0 ÷ 200kg Gian ñặt clo cạnh kho phèn kích thước 2m×4m =8m2 4.2. HỒ CHỨA NƯỚC THÔ. Hồ chứa nước thô dự trữ nước cho trạm bơm cấp 1 trong thời gian 3 ngày Lượng khai thác trong một ngày là: Q = 2.000m3/ngày Dung tích hồ chứa: Wh = 7Q = 3× 2.000 = 6.000m3 Lấy chiều sâu chứa nước H = 3,5m Mặt bằng của hồ chứa là : F = 6.000 3,5 hW H = =1.714m2 chọn F=1.720 m2 Chiều sâu bảo vệ: hbv = 0,5m Kích thước ñào hồ: B×L×H = 20m×25m×4m Bơm cấp 1 làm việc ñiều hòa trong ngày, lưu lượng bơm cấp 1 1à lưu lượng trung bình ngày: Qh = 32000 83 /24 m= h. Áp lực bơm cấp 1 ñược tính căn cứ vào mực nước trên bể trộn ở trạm xử lý và mực nước thấp nhất tại miệng hút của bơm chìm ñặt trong hồ chứa nước thô: Hb = Ztr – Zh + h∑ + Htñ Trong ñó : Ztr : cao ñộ mực nước tại bể trộn : Ztr = 4,7 m Zh : Cao ñộ mực nước thấp nhất tại miệng hút nước tại hồ chứa, Zh = 0,5m h∑ : Tổn thất áp lực trên ống ñẩy-h1, tổn thất cục bộ qua bơm, phụ kiện-h2 h∑ = h1 + h2 h1: Tổn thấp áp lực dọc ñường: q = 23 l/s, chọn ống gang dẻo D = 150, có v = 1,2m/s, i = 5,67, chiều dài ống dẫn nước thô: 0,05 km: ðATN: Thiết kế trạm xử lý nước cấp xã Ninh Sim, huyện Ninh Hòa, tỉnh Khánh Hòa. Công suất 2.000(m3/ngày.ñêm) SVTH: Trà Thị Bích Hạnh 40 h1 = 5,67×0,05 = 0,3 m Áp lực qua bơm và các phụ tùng lấy h2 = 3m. h∑ = 0,3 + 3 = 3,3m. Áp lực tự do ra khỏi ống vào bể trộn: htñ = 1m hb = 4,7 – 0,3 + 3,3 + 1 = 8,7m Chọn trạm bơm cấp 1 có 2 máy bơm cùng công suất, thông số kỹ thuật của bơm là: Qb = 83m3/h , Hb = 10m, 1 bơm làm việc, 1 bơm dự phòng. 4.3. BỂ TRỘN ðỨNG. Công suất của trạm xử lý là Q = 2.000 m3/ngày ñêm = 83 m3/h = 23l/s. Diện tích tiết diện ngang ở phần trên của bể trộn tính với vận tốc nước dân vd = 25 mm/s = 0,025m/s là: ft = 2 0,023 1 0,025t Q m v = = (vt: vận tốc nước ở phần thân trên, vt = 25 ÷ 28 mm/s. Chọn vt = 25mm/s) Bể trộn phần trên có dạng hình vuông, thì chiều dài mỗi cạnh là: bt = 1 1tf m= = Ống dẫn nước nguồn vào bể trộn với q = 23l/s, Ống dẫn nước thô từ nguồn vào có ñường kính D = 150 mm Vận tốc V trong ống dẫn nước thô: V = 2 2 4 4*0,023 3,14*0,15 q dpi = = 1,3m/s (tiêu chuẩn v = 1 ÷ 1,5 m/s) Diện tích ñáy bể chỗ nối với ống sẽ là: fd = 0,168m×0,168m = 0,028m2 Chọn góc hình nón 400, (30÷ 400), thì chiều cao phần hình tháp là (phần dưới ñáy bể) sẽ là : hd = ( ) ( ) 747,2168,012 1 2 40 cot 2 1 0 −=− gbb dt = 1,44m Thể tích phần hình tháp của bể trộn bằng: Wd = 1 ( ) 3 d t d t d h f f f f+ + 31 *1,44*(1 0,028 1*0,028) 0,53 3 m= + + = ðATN: Thiết kế trạm xử lý nước cấp xã Ninh Sim, huyện Ninh Hòa, tỉnh Khánh Hòa. Công suất 2.000(m3/ngày.ñêm) SVTH: Trà Thị Bích Hạnh 41 Thể tích toàn phần của bể với thời gian lưu lại của nước trong bể là 1,5 phút (thời gian lưu nước trong bể trộn không quá 2 phút) sẽ là: W = * 83*1,5 60 60 Q t = = 2,0 m3 Thể tích phần trên hình hộp của bể sẽ là: Wt = W – Wd = 2,0– 0,53 = 1,56 m3 Chiều cao phần trên của bể là: ht = 1,56 1,56 1*1 t t W mf = = Chiều cao toàn phần của bể sẽ là: H = ht + hd + hbv = 1,57 + 1,44 + 0,4= 3,4 m Trong ñó chiều cao bảo vệ hbv = 0,4m Dự kiến thu nước bằng máng vòng có lỗ ngập nước. Nước chảy trong máng ñến chỗ ống dẫn nước ra khỏi bể theo hai hướng ngược nhau. Vì vậy, lưu lượng nước tính toán của mỗi máng sẽ là: qm = 3 83 41,5 / 2 2 Q m h= = Diện tích tiết diện máng với tốc ñộ nước chảy trong máng vm = 0,6m/s sẽ là: 41,5 0,019 0,6*3600 m m m qf v = = = m 2 Chọn chiều rộng máng: bm = 0,2m thì chiều cao lớp nước tính toán trong máng sẽ là: 0,019 0, 2 0,1 m m m fh m b = = = ðộ dốc của máng về phía tháo nước ra lấy bắng 0,02 tổng diện tích các lỗ ngập thu nước ở thành máng với tốc ñộ nước chảy qua lỗ vl = 1 m/s sẽ là: 283 0,023 1*3600l l Qf m v = = =∑ Chọn ñường kính lỗ dl = 30 mm Diện tích của mỗi lỗ: fl = 2 23,14 *0,03 4 4 ldpi = = 0,0007 m2 ðATN: Thiết kế trạm xử lý nước cấp xã Ninh Sim, huyện Ninh Hòa, tỉnh Khánh Hòa. Công suất 2.000(m3/ngày.ñêm) SVTH: Trà Thị Bích Hạnh 42 Tổng số lỗ trên thành máng sẽ là: 0,023 32,85 0,0007 l l f n f= = = ∑ lỗ, lấy 33 lỗ Các lỗ ñược bố trí ngập trong nước 70 mm (tính ñến tâm lỗ), chu vi phía trong của máng là : 4 4*1 4m lP b m= = = Khoảng cách giữa các tâm lỗ: e = 4 0,12 33 m P m n = = Khoảng cách giữa các lỗ: e – dl = 0,12 – 0,03 = 0,09 ðường kính ống dẫn sang bể phản ứng D = 200 mm, Vận tốc nước trong ống dẫn sang bể phản ứng: v = 2 2 4 4*0,023 * 3,14*0, 2 q Dpi = = 0,8m/s (quy phạm v = 0,8 ÷ 1 m/s) 4.4. BỂ PHẢN ỨNG TẦNG CẶN LƠ LỬNG. Nước sau khi ñược hoà trộn hóa chất trong bể trộn ñứng ñược ñưa sang bể phản ứng ñể hạt cặn có ñủ thời gian hình thành bông cặn lớn và ñược tách ra ở bể lắng ngang và vào bể lọc phía sau: 4.4.1. Ngăn tách khí. Dung tích ngăn tách khí sẽ là : 383*1,5 * 2,1 60 W Q t m= = = Trong ñó: t: Thời gian lưu nước, theo quy phạm t =1-2 phút, lấy t =1,5 phút Q: Lưu lượng nước cần xử lý, Q = 83m3/h Diện tích ngăn tách khí: 283 0,77 0,03*3600 QF m v = = = (v: vận tốc dòng nước trong ngăn tách khí, v ≤ 0,05m/s, lấy v = 0,03m/s) Chiều dài ngăn tách khí lấy bằng L = 5m ðATN: Thiết kế trạm xử lý nước cấp xã Ninh Sim, huyện Ninh Hòa, tỉnh Khánh Hòa. Công suất 2.000(m3/ngày.ñêm) SVTH: Trà Thị Bích Hạnh 43 Vậy chiều rộng ngăn tách khí là: 0,77 0,15 5 FB m L = = = Chiều cao mực nước trong ngăn tách khí: 2,1 2,72 0.77 Wh m F = = = 4.4.2. Bể phản ứng có lớp cặn lơ lửng. 4.4.2.1. Kích thước bể. Diện tích mặt bằng của bể phản ứng: 283 19,2 1, 2*3,6 qF m v = = = Trong ñó: Q: Lưu lượng nước cần xử lý : Q = 83m3/h v: vận tốc ñi lên của dòng nước trong bể phản ứng, phụ thuộc hàm lượng cặn của nước nguồn, lấy theo Bảng 4.2 Bảng 4.2. Vận tốc nước tương ứng hàm lượng cặn. Tính chất nước nguồn Hàm lượng cặn (mg/l) Vận tốc v (mm/s) Nước có ñộ ñục thấp Nước có ñộ ñục trung bình Nước có ñộ ñục lớn <20 20-50 50-250 250-2500 0,9 1,2 1,6 2,2 Với hàm lượng cặn là 40 mg/l thì v=1,2m/s. Lấy tổng chiều rộng bể phản ứng bằng chiều dài ngăn tách khí B = 5m. Bể phản ứng chia làm 2 ngăn (n =2). Chiều rộng mỗi ngăn: Bn = 5 2 2 B = = 2,5m Chiều dài ngăn phản ứng: ðATN: Thiết kế trạm xử lý nước cấp xã Ninh Sim, huyện Ninh Hòa, tỉnh Khánh Hòa. Công suất 2.000(m3/ngày.ñêm) SVTH: Trà Thị Bích Hạnh 44 19,2 7,7 2,5 FL m B = = = Lấy chiều cao bể phản ứng bằng: H = 3,2m Thể tích bể phản ứng là: 3 * * 2,5*7,7*3, 2 61,6W B L H m= = = Thời gian lưu nước trong bể, chọn t = 35 t = 3 3 61,6 *2*60 / 83 / W m phut h Q m h= = 90 phút (tiêu chuẩn t ≥ 20 phút) Chiều cao của ngăn phản ứng: H = 3,2m Trong ngăn phản ứng ñặt 1 tấm chắn hướng dòng, khoảng cách giữa tấm chắn và thành bể : 7,7 3,85 2 m= ( theo quy phạm 3-4m ) 4.4.2.2. Hệ thống phân phối nước. Phân phối nước bằng ống ñục lỗ ñặt ở ñáy ngăn phản ứng. Mỗi ngăn ñặt 1 ống. Tốc ñộ nước trong ống theo quy phạm v = 0,5 ÷ 0,6 m/s. Lấy v = 0,6m/s Tiết diện ống phân phối : F = 283 0,019 2*0,6*3600 Q m v = = ðường kính ống phân phối : D = 4 4*0,019 3,14 F pi = = 0,16m =160mm. Chọn D = 200mm Lấy tổng diện tích lỗ phân phối bằng 30% diện tích ống: Tổng diện tích lỗ trên ống phân phối là : lâf∑ = 20,019*30 0,0057100 m= Chọn ñường kính lỗ phân phối dlỗ = 25mm Diện tích mỗi lỗ: Flỗ = 2 2 23,14 *0,025 0,0004 4 4 lâd mpi = = Tổng số lỗ : n = 0,00057 0,0004 lâ lâ f f = ∑ = 16 lỗ Mỗi bên bố trí 8 lỗ thành 2 hàng so le hai bên thành ống, lỗ hướng xuống phía dưới làm với phương thẳng ñứng một góc 45o ðATN: Thiết kế trạm xử lý nước cấp xã Ninh Sim, huyện Ninh Hòa, tỉnh Khánh Hòa. Công suất 2.000(m3/ngày.ñêm) SVTH: Trà Thị Bích Hạnh 45 Khoảng cách giữa các lỗ: e = 6250 400 418 14 mm − = Tổn thất áp lực qua giàn phân phối: h = ( 2 2 2, 2 1) 2 v gK + = 2 2 2,2 0,6( 1) * 0,47 2 *9,810,3 m+ = (K: tỷ số tất cả các lỗ của ống phân phối trên tiết diện ngang của ống phân phối, 30% = 0,03) Tốc ñộ nước từ ngăn phản ứng sang bể lắng lấy vl = 0,05m/s. Chiều cao lớp nước trên vách tràn: Ht = 83 0,09 . 5*0,05*3600t Q m B v = = 4.5. BỂ LẮNG NGANG. 4.5.1. Kích thước bể lắng. Tổng diện tích mặt bằng của bể lắng ngang thu nước bề mặt: 0 * 3,6 * QF u α = Trong ñó : α : Hệ số kể ñến sự ảnh hưởng của thành phần vận tốc rối của dòng nước theo phương thẳng ñứng, phụ thuộc vào tỷ số L/H0, tra theo Bảng 4.3, ứng với L/Ho = 10 =>α = 1,33 và K = 7,5 L: chiều dài vùng lắng cặn H0: chiều cao vùng lắng u0 : Tốc ñộ lắng tự do của hạt cặn nhỏ nhất cần giữ lại, ñược lấy theo bảng 4.4, ứng với hàm lượng cặn của nước nguồn Cn = 40mg/l, ñộ màu M = 20o => chọn uo = 0,45m/s F = 21,33*83 68,1 3,6*0, 45 m= Lấy theo bảng 6.9 TCXDVN 33-2006 Bảng 4.3 L/H0 10 15 20 25 K 7,5 10 12 13,5 α 1,33 1,5 1,67 1,82 ðATN: Thiết kế trạm xử lý nước cấp xã Ninh Sim, huyện Ninh Hòa, tỉnh Khánh Hòa. Công suất 2.000(m3/ngày.ñêm) SVTH: Trà Thị Bích Hạnh 46 Lấy theo bảng 6.9 TCXDVN 33-2006 Bảng 4.4 ðặc ñiểm nước nguồn và phương pháp xử lý Tốc ñộ rơi của cặn u0 (mm/s) Xử lý nước có dùng phèn: - Nước ít ñục (hàm lượng cặn < 50 mg/l) - Nước ñục vừa (hàm lượng cặn 50-250 mg/l) - Nước ñục (hàm lượng cặn 250-2500 mg/l) Xử lý nước không dùng phèn, nước ñục: 0,35-0,45 0,45-0,5 0,5-0,6 0,08-0,15 Chiều cao vùng lắng theo quy phạm H0 = 2,5-3,5m. Lấy H0= 2,5m, Số bể lắng N =1 Chiều rộng bể là: 3,6* * *tb o QB v H N = Trong ñó: vtb: Tốc ñộ dòng chảy trong bể lắng, vtb = K*u0 = 7,5*0,45 = 3,4 mm/s => B 83 2,7 3,6*3,4*2,5*1 m= = (tiêu chuẩn cho phép chiều rộng mỗi ngăn không quá 6m) Chiều dài bể: * FL n b = 83 31 1*2,7 m= = Nếu chiều rộng mỗi ngăn b = 2,7m , hàng lỗ cuối cùng nằm cao hơn mức cặn tính toán là 0,3m (Quy phạm 0,3 ÷ 0,5m) thì diện tích công tác (Fn) của mỗi ngăn phân phối nước vào bể ñặt cách ñầu bể 1,5m (Quy phạm 1 ÷ 12m): Fn = b(Ho – 0,3 ) = 2,7(2,5 – 0,3) = 5,9 m2 Lưu lượng nước tính toán qua bể: qn = 3 83 83 / 1 1 Q m h= = = 0,023m3/s 4.5.2. Phân phối nước vào bể lắng ngang. Diện tích cần thiết của các lỗ ở vách ngăn phân phối nước vào là : ðATN: Thiết kế trạm xử lý nước cấp xã Ninh Sim, huyện Ninh Hòa, tỉnh Khánh Hòa. Công suất 2.000(m3/ngày.ñêm) SVTH: Trà Thị Bích Hạnh 47 lâ lâ lâ qf v =∑ Trong ñó: vlỗ: vận tốc nước qua các lỗ, vlỗ = 0,2 ÷ 0,3 m/s. Chọn vlỗ = 0,2m/s 20,023 0,012 0,2lâ f m= =∑ Lấy ñường kính lỗ ở vách ngăn phân phối nước d = 0,06m (Quy phạm d = 0,05 ÷0,15m). Diện tích mỗi lỗ flỗ = 0,00285 m2, tổng số lỗ ở vách ngăn phân phối nước: 0,012 4, 2 0,00285 lâ lâ lâ f n f= = = ∑ lỗ, chọn nlỗ = 5 lỗ Thể tích phần lắng: W = F*H0 = 68,1*2,5 = 170,2m3 Thời gian nước lưu trong bể: 170, 2 2,1 83 WT hQ= = = 4.5.3. Thu nước sau bể lắng ngang. Phần thu nước sau bể lắng dùng hệ thống máng ñục lỗ chảy ngập trên mặt nước ñặt ở cuối bể. Chiều dài máng: Lm = 2 2 *31 21 3 3 L m= = Mỗi nhánh bố trí 2 máng thu, khoảng cách giữa các tâm máng : a = 2,7 1,35 2 m= Tốc ñộ máng thu lấy vm = 0,6m/s (Tiêu chuẩn vm = 0,6 ÷ 0,8 m/s) Tiết diện máng thu: 283 0,019 * 2*0,6*3600t m QF m N v = = = Chiều rộng máng: lấy bm = 0,2m Chiều sâu máng: ðATN: Thiết kế trạm xử lý nước cấp xã Ninh Sim, huyện Ninh Hòa, tỉnh Khánh Hòa. Công suất 2.000(m3/ngày.ñêm) SVTH: Trà Thị Bích Hạnh 48 0,019 0,0095 0, 2 t m m Fh m b = = = Máng dốc 0,01 về phía cuối bể Chiều cao ñầu máng: h1 = 0,4m Chiều cao cuối máng: h2 = h1+L*i = 0,4 + 20*0,01 = 0,6m Tốc ñộ qua lỗ : vlỗ = 1m/s. Tổng diện tích lỗ trên 1 máng thu: 2 * n lâ lâ qf v =∑ (qn: lưu lượng nước trong một ngăn, qn = 3 383 83 / 0,023 /3 1 Q m ngay m s= = = ) => 2 0,023 0,011 2*1lâ f m= =∑ ðường kính lỗ chọn dlỗ = 25mm (quy phạm d ≥ 25mm) Số lỗ trên máng: n = 0,011 22 0,00049 lâ lâ f f = = ∑ lỗ Mỗi bên bố trí 11 lỗ Các lỗ nằm ngang 2 bên máng, lỗ của máng ñặt cao hơn ñáy máng 0,05m (tiêu chuẩn là 0,05 ÷ 0,08m) Khoảng cách giữa các tâm lỗ: e = 22 1,05 21 m= Mép trên của máng, cao hơn mức nước cao nhất trong bể 0,1 m. Thu nước trong bể lắng bằng máng inox hình chữ nhật. Mỗi bể bố trí 2 máng thu. Khoảng cách giữa 2 máng: 2 5 2*0,4 2,1 2 2 m B b a m − − = = = (bm: Chiều rộng máng thu nước, chọn bm = 0,4m) Chiều dài máng: 2 2 *21 14 3 3 l L m= = = ðATN: Thiết kế trạm xử lý nước cấp xã Ninh Sim, huyện Ninh Hòa, tỉnh Khánh Hòa. Công suất 2.000(m3/ngày.ñêm) SVTH: Trà Thị Bích Hạnh 49 Tiết diện máng thu: 283 0,019 * 2*0,6*3600t m QF m N v = = = vm: tốc ñộ trong máng thu (theo quy phạm vm= 0,6 ÷ 0,8 m/s) Chiều sâu máng: 0,019 0,05 0, 4 t m m Fh m b = = = Máng dốc 0,01 về phía cuối bể Chiều cao ñầu máng: h1 = 0,4m Chiều cao cuối máng: h2 = h1+L*i = 0,4 + 14*0,01 = 0,54m Nước ñược thu vào máng qua tấm răng cưa inox ñặt dọc theo thành máng 4.5.4. Xả cặn bể lắng ngang. Xả cặn theo chu kì với thời gian giữa hai lần xả cặn là T=24h Thể tích vùng chứa nén cặn của lắng là: max* ( ) * c T Q C C W N δ − = Trong ñó : Wc: Thể tích vùng nén cặn T: Thời gian làm việc giữa 2 lần xả cặn, T = 24h (khi xả cặn bể vẫn làm việc bình thường). Q: Lưu lượng nước ñưa vào bể, Q = 83 m3/h. N: Số bể lắng ngang, N = 1 C: Hàm lượng cặn còn lại sau lắng, C = 10 ÷ 12mg/l, lấy C = 10mg/l Cmax : Hàm lượng cặn lớn nhất ñi vào bể, Cmax = 85mg/l δ : Nồng ñộ trung bình của cặn ñã nén chặt lấy theo bảng 4.5, ứng với Cmax = 85 mg/l => δ = 20.000g/m3 Wc = 3 24*83*(85 10) 7.5 1*20.000 m − = = ðATN: Thiết kế trạm xử lý nước cấp xã Ninh Sim, huyện Ninh Hòa, tỉnh Khánh Hòa. Công suất 2.000(m3/ngày.ñêm) SVTH: Trà Thị Bích Hạnh 50 Bảng 4.5. Nồng ñộ trung bình của cặn ñã nén Nồng ñộ trung bình của cặn ñã nén tính bằng g/m3 sau khoảng thời gian Hàm lượng cặn có trong nước nguồn (mg/l) 6h 12h 24h 1) Khi xử lý có dùng phèn ñến 50 trên 50 ñến 100 trên 100 ñến 400 trên 400 ñến 1.000 trên 1.000 ñến 2.500 2) Khi xử lý không dùng phèn 9.000 12.000 20.000 35.000 80.000 28.000 12.000 16.000 32.000 50.000 100.000 250.000 15.000 20.000 40.000 60.000 120.000 300.000 Chiều cao trung bình vùng chứa nén cặn: 7,5 0,11 68,1 c c bâ WH mf= = = Chiều cao trung bình của bể lắng : Hb = Ho + Hc = 2,5 + 0,11 = 2,6m Chiều cao trung bình xây dựng bể có kể chiều cao bảo vệ (0,3 ÷ 0,5m) : Hxd = Hb + Hbv = 2,6 + 0,5 = 3,1m : Thể tích bể lắng là : Wb = F×Hb = 68,1×2,6 = 177 m3 Lượng nước tính bằng phần trăm mất ñi khi xả cặn : *100% . p cK Wp Q t= Trong ñó: Kp: Hệ số pha loãng khi xả cặn bằng thuỷ lực, Kp =1,5 t : Thời gian xả cặn, t = 8 ÷10 phút chọn t = 10 phút => p 1,5*7,5 .100% 1,9% 10*60 = = ðATN: Thiết kế trạm xử lý nước cấp xã Ninh Sim, huyện Ninh Hòa, tỉnh Khánh Hòa. Công suất 2.000(m3/ngày.ñêm) SVTH: Trà Thị Bích Hạnh 51 Hệ thống xả cặn làm bằng máng ñục lỗ ở 2 bên và ñặt dọc theo trục mỗi ngăn. Thời gian xả cặn quy ñịnh t = 8 ÷10 phút lấy t = 8 phút. Tốc ñộ nước chảy ở cuối máng không nhỏ hơn 1 m/s. Lưu lượng cặn ở 1 ngăn : qc-n = 3 7,5 0,016 / 8*60 c nW m s t − = = Diện tích của máng xả cặn : vm = 1m/s Fm = 2 0.016 0,016 1 c n m q m v − = = (vm : Tốc ñộ nước chảy trong máng, lấy vm = 1m/s) Kích thước máng. Nếu a = 0,1m thì b = 0,3m. Tốc ñộ nước qua lỗ bằng 1m/s. Chọn ñường kính lỗ dlỗ = 25mm (Quy phạm dlỗ ≥ 25mm) Diện tích mỗi lỗ: Flỗ = 2 4 lâdpi = 23,14*0,025 4 0,00049m2 Tổng diện tích lỗ trên một máng xả cặn: 20,016 0,016 1 c n lâ lâ qf m v − = = =∑ (Với vlỗ : Vận tốc nước qua lỗ, vlỗ = 1m/s) n = 0,016 16 2. 2*0,00049 lâ lâ f f = = ∑ lỗ Bố trí mỗi bên 8 lỗ dọc hai bên thành máng Khoảng cách giữa các lỗ: e = 15 0,54 28 m= ðường kính ống xả cặn: Lấy Dc = 150mm Vận tốc trong ống xả cặn : Vc = 2 2 4* 4*0,016 0,91 / * 3,14*0,15 c n c q m s Dpi − = = 4.6. BỂ LẮNG TRONG CÓ TẦNG CẶN LƠ LỬNG 4.6.1 Ngăn tách khí. Nước từ bể trộn trước khi ñi vào b