Đề tài Nghiên cứu thiết kế cải tạo nâng cấp hệ thống xử lý nước ngầm cho công ty giấy tiền Vĩnh Thành – Bến Lức – Long An

y vào nước đến mức bảo hòa, tạo điều kiện cho Fe2+ chuyển thành Fe3+ dưới dạng kết tủa, sau đó nước được dẫn qua ngăn lắng. 6.1.3.4. Bể lắng Nước từ bể tiếp xúc được dẫn qua bể lắng theo nguyên tắc tự chảy bằng 4 ống nhựa PVC Þ90, được gắn cách thành trên bể 200 mm. Tại đây một phần Fe3+ sau khi kết tủa sẽ lắng xuống, phần còn lại không thể lắng sẽ bị loại bỏ hết sau khi qua bể lọc thô và bể lọc áp lực. Cấu tạo của bể lắng cũng được xây dựng bằng tường gạch và bê tông cốt thép với kích thước như sau: L x B x H = 3.4 x 1 x 2.5(m) với độ dày tường là 250mm. 6.1.3.5. Bể lọc thô Sau khi lắng, nước được chuyển qua bể lọc nhờ vào 2 ống nhựa PVC Þ90 phân phối, nước thấm qua lớp vật liệu lọc với chiều dày nhất định để giữ lại trên bề mặt hoặc giữa các khe của lớp vật liệu lọc các hạt cặn trong nước chưa lắng hoặc không lắng được ở bể lắng đưa qua. Cấu tạo của bể lọc cũng được xây dựng bằng tường gạch và bê tông cốt thép với kích thước như sau: L x B x H = 3.6 x 3.3 x 2.5(m) với độ dày tường là 250mm. Dười đáy bể là hệ thống thu nước lọc, tiếp đó là đến lớp vật liệu lọc, độ dày của lớp vật liệu lọc như sau sỏi là350mm, cát lọc 600mm. 6.1.3.6. Bể chứa trung gian Bể chứa trung gian được thiết kế dưới bể lọc thô, nước sau lọc được thu vào hệ thống ống và chảy trực tiếp xuống bể chứa trung gian. Nhiệm vụ của nó là chứa nước tạm thời để bơm cấp lọc bơm vào bể lọc áp lực. Cấu tạo : L x B x H = 4.6 x 3.5 x 1.7(m) với độ dày tường là 250mm. 6.1.3.7. Bể lọc áp lực Nước từ bể chứa trung gian và được bơm cấp lọc bơm vào bể lọc áp lực, trong bể lọc áp lực sẽ xảy ra quá trình giữ cặn sắt III dưới tác dụng của vật liệu giữ sắt là hạt mod. Cấu tạo của bể lọc áp lực được thiết kế như sau: chiều cao của bể là 1.5m, đường kính bể 1.2m, bồn được chế tạo bằng thép CT3, thân dày 5mm, Bên trong bồn sơn phủ 2 loại, bên ngoài sơn 2 lớp sơn chống gỉ và 2 lớp sơn màu xanh. Bồn chịu áp lực thử p= 4kg/cm² và áp lực làm việc p = 2.5kg/cm². 6.1.3.8. bể chứa nước sạch Được thiết kế bên cạnh bể chứa trung gian và có L x B x H = 4.6 x 3.5 x 1.7 (m) 6.2. ĐỀ XUẤT PHƯƠNG ÁN CẢI TẠO 6.2.1. Mục đích của việc cải tạo Nguồn nước giếng tại Công ty Tiền Vĩnh Thành có hàm lượng sắt cao (25mg/l). Do đó, làm cho thời gian lọc ngắn, trung bình 10h/ng, Điều này làm hạn chế thời gian lọc, tuổi thọ của vật liệu lọc và tiêu tốn khoảng 100 -150 m3/ngày dùng cho việc rửa lọc, tiêu hao năng lượng điện và thao tác điều chỉnh các van khi thay đổi chế độ làm việc của hệ thống dẫn đến tuổi thọ của các van cũng giảm. Bên cạnh đó, hệ thống hiện hữu của Công ty còn gặp một số bất cập như bể lọc áp lực để khử lượng sắt còn lại sau khi qua bể lọc được sử dụng loại vật liệu có tên là Mod, loại vật liệu này chỉ khử sắt có hiệu quả trong 2 - 3 chu kỳ lọc đầu tiên và khả năng giữ cặn kém dẫn đến tiêu hao nhiều nước rửa lọc. Chính điều này sẽ làm cho công suất của hệ thống không đạt 1.000m3/ngđ. Cho nên cần cải tạo lại bể lọc áp lực này hay cần thay thế vật liệu lọc khác sao cho có hiệu quả hơn và tiêu tốn nước rữa lọc ít. Ngoài ra, theo kết quả phân tích chất lượng nước đầu ra của hệ thống hiện hữu thì các chỉ tiêu về Mangan, Clorua, Độ cứng không đạt tiêu chuẩn TCVN 1329/2002/BYT. Trước những hạn chế của hệ thống hiện có, việc cải tạo hệ thống nhằm mục đích khắc phục những hạn chế nêu trên để có chất lượng nước đầu ra đạt tiêu chuẩn TCVN 1329/2002/BYT cung cấp cho quá trình sản xuất và sinh hoạt của anh chị em công nhân trong Công ty. Việc cải tạo lại bể lọc áp lực khử sắt sẽ làm giảm thời gian rửa lọc, tăng tuổi thọ vật liệu cao hơn, giảm lượng nước tiêu tốn, hạn chế năng lượng điện tiêu hao cho việc rửa lọc và các thao tác vận hành hệ thống.Và việc thiết kế một số công trình mới nhằm xử lý một số chỉ tiêu chưa đạt tiêu chuẩn như Sắt, Mangan, Clorua, Độ cứng là rất cần thiết. 6.2.2. Phương án cải tạo hệ thống Dựa vào thành phần, tính chất của nguồn nước và kết quả xét nghiệm mẫu nước giếng, chúng ta thấy cần phải xử lý các chỉ tiêu sau: Fe, Mn, Ca, Cl-. Từ đó em xin đưa ra phương án cải tạo lại hệ thống xử lý nước cấp công suất 1000m³/ngđ của Công ty như sau: 6.2.2.1. Sơ đồ dây chuyền công nghệ phương án (trình bày trang bên) Giếng khoan Bể tiếp xúc Bể lắng ngang Bể lọc nhanh Bể chứa trung gian Bồn lọc áp lực Bồn trao đổi cation Bồn trao đổi anion Bể chứa nước sạch Máy thổi khí Bơm rửa dd NaCl 7-10% dd NaOH 2-5% Hình 6.2. Sơ đồ dây chuyền công nghệ theo phương án cải tạo 6.2.2.2. Mô tả công nghệ Nguồn nước thô từ 02 giếng khoan được bơm bơm lên giàn phun mưa với lưu lượng khoảng 42m³/h nhằm giải phóng một phần khí CO2 trong nước dưới tác dụng của khí trời. Phía dưới giàn mưa là bể tiếp xúc có sử dụng máy sục khí cưỡng bức với mục đích cung cấp thêm oxy vào nước đến mức bảo hoà, tạo điều kiện cho Fe2+ chuyển thành Fe3+ dưới dạng kết tủa, sau đó nước được dẫn qua ngăn lắng, tại đây một phần Fe3+ sau khi kết tủa sẽ lắng xuống, phần còn lại không thể lắng sẽ bị loại bỏ hết sau khi qua bể lọc thô và bể lọc áp lực. Nước sau khi qua ngăn lắng sẽ tới bể lọc thô và xuống ngăn chứa trung gian và được bơm cấp lọc bơm vào bể lọc áp lực, trong bể lọc áp lực sẽ xảy ra quá trình hấp phụ Mangan và giữ cặn Sắt III dưới tác dụng của vật liệu giữ sắt là than Athranxite và hấp phụ mangan là Ferrolite. Từ bể lọc áp lực nước tiếp tục qua bồn trao đổi ion với vật liệu trao đổi là hạt cation gốc acid mạnh, nước đi qua trao đổi thì hầu hết các muối Ca và Mg bị giữ lại, lúc này độ cứng trong nước có thể giảm xuống còn 150mg/l, nước sạch sau khi đã được loại bỏ hết các tạp chất sẽ theo hệ thống đường ống vào bồn trao đổi có chứa hạt anion để loại bỏ tiếp clorua và cuối cùng vào bể chứa nước sạch và được bơm đi phục vụ cho nhu cầu sinh hoạt và sản suất của Công ty. Kết thúc một chu kỳ lọc, trước khi tiến hành rửa lọc, mở van dẫn khí từ máy thổi khí vào bể lọc áp lực để xáo trộn vật liệu với thời gian 05 phút nhằm mục đích tách các hạt cặn bám vào vật liệu theo nguyên lý cọ xát, xong bật bơm rửa lọc khoảng 05 phút bơm nước tại bể chứa trung gian để rửa lọc. Đối với bể lọc thô cũng tiến hành rửa tương tự như bể lọc áp lực nhưng không rửa pha gió, kết thúc một chu kỳ lọc của bể lọc thô, nước sau rửa lọc sẽ được gom về hệ thống xử lý nước thải của Công ty. Sau khoảng thời gian hoạt động, dung lượng trao đổi của hạt nhựa cation và anion gần như là bảo hoà nên cần phải hoàn nguyên lại hạt nhựa bằng dung dịch NaCl 7-10% và NaOH 2-5%. 6.2.3. Ước tính hiệu quả xử lý qua các công trình Bảng 6.2. Ước tính hiệu quả xử lý qua các công trình Tên các công trình GIÀN MƯA Hiệu quả xử lý(%) Chỉ tiêu cần xư ûlý (mg/l) Fe: 25 Mn:1.6 Cl-:396 Độ cứng:320 BỂ TIẾP XÚC BỂ LẮNG BỂ LỌC NHANH BỂ LỌC ÁP LỰC BỂ TRAO ĐỔI CATION BỂ TRAO ĐỔI ATION Fe: 23.75 Mn:1.6 Cl-:396 Độ cứng:320 Fe:5% Mn: 0% Cl-: 0% Độ cứng: 0% BỂ CHỨA NƯỚC SẠCH Fe: 22.5 Mn:1.44 Cl-:396 Độ cứng:320 Fe: 19.25 Mn:1.28 Cl-:396 Độ cứng:320 Fe: 10 Mn:1.12 Cl-:396 Độ cứng:320 Fe: 0.01 Mn:0.03 Cl-:396 Độ cứng:320 Fe: 0.01 Mn:0.03 Cl-:396 Độ cứng:130 Fe:0.01 Mn:0.03 Cl-:100 Độ cứng:130 Fe: 5% Mn: 5% Cl-: 0% Độ cứng: 0% Fe: 13% Mn: 10% Cl-: 0% Độ cứng: 0% Fe: 37% Mn:10% Cl-:0% Độ cứng: 0% Fe:40.8% Mn:78% Cl-: 0% Độ cứng: 0% Fe: 0% Mn: 0% Cl-:0% Độ cứng: 60% Fe: 0% Mn: 0% Cl-: 75% Độ cứng: 0% 6.3. TÍNH TOÁN THIẾT KẾ CÁC CÔNG TRÌNH 6.3.1.Giàn mưa Các thông số thiết kế: Q = 1.000 (m³/ngđ) = 42 (m³/h) = 0.0117 (m³/s) qm = 10 (m³/m² -h) Diện tích tháp được xác định theo công thức: Trong đó: qm: Cường độ mưa tính toán (quy phạm 10 – 15 m³/m²-h) chọn L x B = 3 x 1.5m (tháp có mặt cắt ngang hình chữ nhật) Dựa vào các thông số ở trên chọn phương pháp làm thoáng đơn giản bằng dàn ống hình xương cá với các kết quả tính toán sau: Đường kính ống chính: Trong đó: V : Vận tốc nước trong ống = 1.8 – 2m/s (lấy theo quy phạm) F : Diện tích tiết diện ngang của ống Vậy đường kính ống chính của giàn mưa là Þ 90. Chọn khoảng cách giữa các ống nhánh bằng 0.3m => số ống nhánh của giàn mưa là: (ống) Lưu lượng nước chảy trong mỗi ống nhánh là: q = Q/10 = 0.0117/10 = 0.0017 m³/s Đường kính ống nhánh Trong đó: V : Vận tốc nước trong ống nhánh = 1.5 – 2m/s (lấy theo quy phạm) f : Là diện tích tiết diện ngang của ống. Vậy đường kính ống nhánh của giàn mưa là Þ34. Tổng diện tích lỗ bằng 35 – 40% diện tích tiết diện ngang của ống chính S1 = 0.35 x 0.00585 = 0.002 (m2) Chọn lỗ có đường kính 3mm thì diện tích 1 lỗ là: Tổng số lỗ trên giàn ống phân phối: Số lỗ trên mỗi ống nhánh: Khoảng cách giữa các lỗ: 6.3.2.Bể tiếp xúc Được giữ nguyên thiết kế ban đầu của công nghệ hiện hữu với L x B x H = 3 x 2.5 x 2.5(m) xây bằng tường gạch và bê tông cốt thép. 6.3.3.Bể lắng ngang Q = 1000 m³/ngđ = 42 m³/h Chọn tỉ số L/= 10 theo bảng 3.1(sách Nguyễn Ngọc Dung) ta có: = 1.33, k = 7.5 Vận tốc trung bình của bể tính theo công thức: V= k x =7.5 x 0.5 = 3.75(mm/s) Trong đó: : Tốc độ rơi của cặn, chọn = 0.5(mm/s) theo bảng 3.2(sách Nguyễn Ngọc Dung) Diện tích bể lắng ngang tính theo công thức: Thể tích nước được tính: Vn = Q.t Trong đó: t: Thời gian lưu nước, chọn t = 1giờ = 60phút Vn = Q.t = = 42(m3) Chiều cao vùng lắng: H0 = Chiều rộng bể: Chiều dài bể lắng: Ll = Tỉ số theo tính toán sẽ là(Đúng tỉ số đã chọn). Diện tích cần thiết của các lỗ ở ngăn phân phối nước vào: Vlỗ chọn theo QP : 0,2 ÷ 0,3m/s Diện tích của các lỗ vách ngăn thu nước cuối bể Vách ngăn đặt cách tường là 1.5m và Vlỗ 2 theo QP = 0,5m/s hàng lỗ cuối cùng của vách ngăn đầu nằm cao hơn mức cặn tính toán là 0,5m (0,3 ÷ 0,5) thì diện tích của vách ngăn 1 là: f1 = H0 -0.5 = 1.35 – 0.5 = 0.85 (m2) và vách ngăn 1cũng đặt cách tường 1,5m (QP = 1 ÷ 2m) chọn đường kính lỗ ở vách ngăn 1 là d = 0,05m (0,05 ÷ 0,15m) Þ diện tích một lỗ là Slỗ 1 = 0,002m2 Tổng số lỗ ở vách ngăn phân phối thứ nhất là: (lỗ) Đường kính lỗ ở vách ngăn 2 là d = 0.05 Þ diện tích 1 lỗ là S lỗ 2 = 0.002 (m2) Tổng số lỗ ở vách ngăn phân phối thứ 2 là: lỗ Thể tích vùng chứa nén cặn: Trong đó: T : Thời gian giữa hai lần xả cặn, T = 8giờ. Q : Lưu lượng, Q = 42m3/h C: Hàm lượng cặn còn lại sau khi lắng, C = 12 mg/l C: Hàm lượng cặn trong nước đưa vào bể, C= 250mg/l : Nồng độ trung bình của cặn đã nén, chọn = 25000g/m3(lấy theo bảng 3-3, Sách Nguyễn Ngọc Dung) Chiều cao trung bình của vùng chứa nén cặn là: Þ chiều cao trung bình của bể lắng Hb = H0 + H cặn = 1,35 + 0.15 = 1.5m Chiều cao xây dựng bể có chiều cao bảo vệ (0.3 ÷0.5m) là: H = 1.5 + 0.5 = 2m Þ thể tích bể lắng: W = L * B * H = 13.5 * 2.3 * 2 6.3.4. Bể lọc nhanh. a) Thiết kế bể lọc nhanh sử dụng một lớp cát. Tổng diện tích lọc của trạm xử lý: F = Trong đó: Q : Công suất trạm xử lý (Q = 1000m3/nđ) T : Thời gian làm việc trong một ngày: chọn T = 24h vbt: Tốc độ lọc tính toán ở chế độ ở chế độ làm việc bình thường (chọn 6m/h). a : Số lần rửa mỗi bể lọc trong ngày đêm ở chế độ làm việc bình thường chọn a = 2 lần W: Cường độ nước rũa lọc: chọn W = 12(l/s.m2) t1 : Thời gian rữa lọc 0.1giờ t2 : Thời gian ngừng bể lọc để rửa lọc 0.35giờ Vậy : F = = 7,4m2 Trong bể lọc chọn cát thạch anh với đường kính hạt dtđ = 0,7 ¸ 0,8mm. Hệ số không đồng nhất k = 2 ¸ 2,2. Chiều dày cát lọc L = 0,7m Số bể lọc cần thiết xác định theo công thức: N = 0,5* = 0,5* = 1.36 (bể), làm tròn là 1 bể. Kích thước của bể lọc: L : B = 3 : 2,5 (m) Chiều cao của bể lọc nhanh. H = hđ + hv + hn + hp (m.) hđ: Chiều cao lớp đỡ(m), chọn 0,15m. hv:Chiều dày lớp vật liệu lọc 0,8 m. hn: Chiều cao lớp nứơc trên lớp vật liệu lọc 1.2m hp: Chiều cao phụ kể đến việc dâng nước khi đóng bể rửa lọc: (hp ³ 0,3m) H = 0,15 + 0,8 + 1.2 + 0,3 = 2.4(m) b) Chọn biện pháp rữa lọc bằng gió và nước phối hợp, Tính hệ thống dẫn nước rửa lọc Cường độ rữa lọc W=15 (l/sm2) Chọn theo quy phạm Lượng nước rửa một bể lọc Qr = = = 0,111 (m3/s) = 111 (l/s) f : Diện tích bể lọc Dùng ống thép để phân phối nước rửa bể lọc Với vận tốc nước chảy trong ống là 1,91 m/s (quy phạm < 2m/s) Đường kính d = 250mm (bảng tra thủy lực) Số ống nhánh của một bể lọc là m = Làm tròn: 18 ống (với 0,28 là khoảng cách giữa hai ống nhánh) Lưu lượng nước rửa lọc qua mỗi ống nhánh qn = 111 / 18 = 6,17(l/s) Chọn đường kính ống nhánh là ống thép dn = 75 mm , vn = 1,99 m/s < 2 m/s (chấp nhận) Với ống chính d = 250mm thì tiết diện ngang là: W = (m2) Tổng diện tích lỗ lấy bằng 35% tiết diện ngang của ống (Quy phạm 30¸35%) w = 0,35 * 0,090625 = 0,01717 (m2) Chọn lỗ có đường kính dlỗ = 12mm (Theo quy phạm 10 ¸12 mm) Diện tích một lỗ là wlỗ = m2 Tổng số lỗ là: n0 = 0,01717/0,000113 = 608 (lỗ) Số lỗ trên mỗi ống nhánh là : (lỗ) Trên ống nhánh số lỗ phải được đặc thành hai hàng so le, hướng xuống phía dưới và nghiêng một góc 45o so với trục nằm ngang của ống. Số lỗ trên một hàng của ống nhánh: (lỗ) Khoảng cách giữa các lỗ: Với: 0,525 là đường kính ngoài của ống gió chính (m) 3 : Chiều dài bể lọc. c) Tính hệ thống dẫn gió rửa lọc Chọn cường độ gió rửa lọc Wg = 15 m/s Lưu lượng gió: qg = m3/s Lấy tốc độ gió trong ống dẫn gió chính là 15 m/s (quy phạm 15¸20 m/s) Đường kính ống gió chính như sau: dg = = = 0,09m = 90mm dgù = => vg = = = 17,48m/s (chấp nhận) Số ống gió nhánh là: Lấy số ống gió nhánh bằng ống nước nhánh là 18 ống Lượng gió trong mỗi ống nhánh là: 0,111/18 = 6,17(l/s) Đường kính ống gió nhánh như sau: d = = = 0,021 (m) Q: Lưu lượng trên ống gío nhánh vg: Vận tốc trên ống gío nhánh (lấy vg = 15m/s) d = => vg = = = 16,239m/s < 20 m/s (chấp nhận) Với đường kính ống gió chính là: 90mm Diện tích mặt cắt ngang của ống gió chính là: Wg = m2 Tổng diện tích lỗ lấy bằng 40% tiết diện ngang của ống gió chính (quy phạm 35 ¸ 40%) w = 0,4 * 0,00635 = 0,00254 m2 Chọn lỗ có đường kính dlỗ = 3mm (theo quy phạm 2 ¸5 mm) Diện tích một lỗ là wlỗ = m2 Tổng số lỗ gió là : m = 0,00254/7*10-6 m2 = 362lỗ. Số lỗ trên mỗi ống gió nhánh là: (lỗ) Khoảng cách giữa các lỗ: a= Trong đó: 0,22 : Đường kính ngoài của ống gió chính 10 : số lỗ trên một hàng (vì lỗ gió trên ống nhánh phải được đặc thành hai hàng so le và nghiêng một góc 45o so với trục thẳng đứng cua ống) L = 3m: Chiều dài của bể d) Tính tổn thất áp lực khi rữa bể lọc nhanh. Tính tổn thất áp lực trong hệ thống phân phối bằng giàn ống khoang lỗ: vo :Tốc độ nước chảy ở đầu ống chính (vo = 1,91m/s) vn :Tốc độ nước chảy ở đầu ống nhánh (vn = 1,99m/s) g: Gia tốc trọng trường (9,81m/s2) x: Hệ số sức cản. x = với KW = 0,35 x = Tổn thất qua lớp sỏi đở: hđ = 0,22LsW (m) Ls: Chiều dày lớp sỏi đở (Ls = 0,7m) W: Cường độ rửa lọc (W = 15(l/sm2) hđ = 0,22*0,7*15= 2,31(m) Tổn thất qua lớp vật liệu lọc: hvL = (a + bW)L.e (m) Đường kính hạt: d = 0,7¸0,8mm a = 0,76 b = 0,017 e: Độ giãn nở tương đối (e = 45%) h = (0,76 + 0,017*15)0,8*0,45 = 0,3654 m Áp lực để phá vở kết cấu ban đầu của lớp vật liệu lọc (cát) lấy bằng: hbm = 2m Vậy tổn thất nội bộ trong bể lọc là: ht = hp + hđ + hvl + hbm= 3,726 + 2,31 + 0,3654 + 2 = 8,4m 6.3.5. Bể chứa trung gian Chọn thời gian lưu nước trong bể là 0.4 giờ Vậy diện tích bể là: F = Q x 0.5 = 42 x 0.4 = 16.8m3 L x B x H = 3 x 3 x 2.5 Bể chứa trung gian được thiết kế phía dưới bể lọc nhanh chìm dưới đất để nhằm tiết kiệm diện tích đất xây dựng. 6.3.6.Bồn lọc áp lực Q = 1000m³/ngđ = 42m³/h Csắt=10mg/l = 10g/m³ được lấy từ kết quả thí nghiệm chương V, đây là hàm lượng sắt còn lại sau khi qua bể lọc nhanh. Cmangan = 1.6 mg/l Tổng hàm lượng cặn C = Csắt + Cmangan = 10 +1,6 = 11.6(mg/l) Chọn vật liệu xử lý: Vật liệu xử lý sắt là than Anthracite + Toyolex (tỉ lệ 30% : 70%) Vật liệu xử lý Mangan là Ferrolite. a) Số lần rửa lọc trong một ngày đêm Đối với bể lọc hai lớp và vật liệu lọc là TOYOLEX thì khả năng giữ cặn trung bình là 1.2 kg/m³. Chọn chiều cao lớp vật liệu lọc là 1.2m thì khối lượng VLL trong bể lọc là: Trong đó: N: số bể, chọn N =1 D: đường kính bể, chọn D = 3m Vậy khối lượng than Anthracite M= 8.478 x 30% = 2,544(m3) Khối lượng Toyolex M= 8.478 x 70% = 5,9346(m3) Đối với Ferrolite thì khả năng giữ cặn trung bình 0,5kg/m3+, chọn chiều cao lớp vật liệu là 0,6m thì khối lượng lớp vật liệu trong bể là: Vậy tổng khối lượng vật liệu trong bể là: M = +M = 8,478 + 4,24 = 12,718 (m3) Khả năng giữ cặn lại trong lớp vật liệu lọc với thời gian một ngày là w = (x 1,2) + ( x 0.5) = (8,478 x 1,2) + (4,24 x 0,5) = 12,293(kg) Hàm lượng cặn trong 01 ngày đêm m = C x Q = 11.6 x 1000 = 11600 (gam cặn) = 11,6 kg cặn Hàm lượng cặn trong một giờ m1 = m/24 = 11.6/24 = 0.483 kg Thời gian rửa lọc của bể lọc áp lực là T1 = w/m1 = 12,293/0.483 = 25 (giờ). Vậy số lần rửa lọc trong một ngày là a = T/T1 = 24/25 = 0.96 (lần/ngày) Diện tích bồn lọc xác định theo công thức: Trong đó : T : Thời gian làm việc của trạm T = 24h a : Số lần rửa lọc trong một ngày đêm a = 0.96 lần t1 : Thời gian ngừng để rửa lọc t2 = 0.35 h t : Thời gian rửa lọc t1 = 0.25h W : Cường độ rửa lọc W = 3l/s – m2 VTB : Tốc độ lọc ở chế độ làm việc bình thường VTB = 8m/h ( QP : 8 ÷ 12 m/h ) Số bồn lọc cần thiết xác định theo CT : (bể) Chiều cao bồn lọc: H = H+ H+H+H+H+H H = 1.8 + 1 + 0.3 + 0.3 + 0.2 +0.5= 4.1(m) Xác định hệ thống phân phối nước rửa lọc Chọn biện pháp rửa lọc bằng gió nước kết hợp Cường độ nước rửa WN = 3 lit/s_m2 Cường độ nước rửa WL = 8 lit/s_m2 Cường độ gió rửa WG = 20 lit/s_m2 Lưu lượng nước rửa của một bể lọc: => Đường kính ống chính dẫn nước rữa lọc Trong đó : V = 1.5 – 2m/s ( lấy theo qui phạm ) F : diện tích tiết diện ngang của ống Chọn khoảng cách giữa các ống nhánh là 0.3m ( QP = 0.25 -0.3m ) Þ số ống nhánh của một bồn lọc là : ống Lưu lượng nước rửa lọc chảy trong mỗi ống nhánh là : Đường kính ống nhánh là qn = V * F ĩ 0.00285 = 1.8 * F (chọn d = 60mm) Tổng diện tích lỗ = 35% diện tích tiết diện ngang của ống chính(QP = 30 ÷ 35% ) Þ tổng diện tích lỗ là : Slỗ = 0.35 * 0.045 = 0.016 m2 Chọn lỗ có đường kính 10mm thì diện tích một lỗ là : Tổng số lỗ là : lỗ Số lỗ trên mỗi ống nhánh : lỗ Khoảng cách giữa các lỗ : Vận tốc nước chảy qua lỗ Tính hệ thống dẫn gió rửa lọc : Cường độ gió rửa bồn Wgió = 20m/s Þ lưu lượng gió tính toán là : Lấy tốc độ gió trong ống dẫn gió chính là 20m/s ( QP = 15 ÷ 20 ) Þ đường kính ống gió chính xác định theo CT: » 0.09m = 90mm Số ống gió nhánh lấy bằng số ống nước nhánh = 21 Lượng gió trong 1 ống nhánh sẽ là : Đường kính ống gió nhánh là : » 21 mm Diện tích tiết diện ngang ống gió chính là : Tổng diện tích lỗ lấy bằng 40% diện tích tiết diện ngang ống gió chính (QP = 35 ÷ 40%) S lỗ gió = 0.4 x 0.00635 = 0.00254(m²) Chọn đường kính lỗ gió là 3mm (QP = 2 ÷ 5mm) Þ diện tích một lỗ gió là : Tổng số lỗ gió sẽ là : lỗ Số lỗ trên 1 ống gió nhánh là : (lỗ) Khoảng cách giữa các lỗ gió là : Vận tốc gió qua lỗ Bồn có đường kính 3m, chọn mỗi bồn bố trí 4 phễu thu nước rửa lọc Þ khoảng cách giữa hai phễu thu sẽ là 2.6/2 = 1,3 m (QP ≤ 2.2m ) Lượng thu nước rửa của 1 phễu thu Đường kính phễu thu nước rửa lọc : Qp = V * F ĩ 0.03 = 1.5 * F Þ Vậy đường kính phễu thu trung bình cũng là đường kính ống dẫn nước rửa lọc ra ngoài Chọn chiều cao phễu thu Hp = 0.3m (tỉ số L x D = 1.3 ÷ 1.5) Đường kính nhỏ phía dưới là : dn = Þ 150 Đường kính lớn phía trên là : dL = Þ 500 Tính toán tổn thất áp lực khi rửa lọc : Tổn thất áp lực trong hệ thống phân phối bằng giàn ống khoan lỗ Trong đó : V0 : Tốc độ nuớc chảy trong ống chính V0 = 1.5m/s Vn : Tốc độ nuớc chảy trong ống nhánh Vn = 1.8m/s G : Gia tốc trọng trường g = 9.81 m/s e : Hệ số sức kháng e = 18.96 = 2.174 + 0.165 = 2.34m Tổn thất áp lực qua lớp sỏi đỡ hđ = 0.22 * Ls * W Trong đó : Ls : Chiều dày Ls = 1m W : Cường độ rữa lọc W = 8l/s – m2 => hđ = 0.22 x 1 x 8 = 1.76m Tổn thất áp lực trong lớp vật liệu lọc: Hvl = (a + b.W ) L.e Kích thước hạt d = 0.5-1mm thì a = 0.76 b = 0.0176 => hvl = (0.76 + 0.0176 x 8) 1.2 x 0.4 = 0.432(m) L: Chiều cao lớp vật liệu lọc E: Độ trương nở của vật liệu lọc Áp lực để phá vỡ kết cấu ban đầu của lớp vật liệu lọc lấy hbm = 2m. Vậy tổn thất áp lực trong nội bộ bồn lọc sẽ là: ht = hp + hđ + hVLL + hbm = 2.34 + 1.76 + 0.432 + 2 = 6.532(m) Lượng nước dùng để rửa lọc Lưu lượng nước lọc được của một chu kỳ lọc là: QCK = Qh x T1 = 42 x 25 = 1050 m³ Lượng nước rửa lọc với cường độ rửa WN = 3l/s trong 5 phút Lưu lượng nước rửa lọc với cường độ rửa WL = 8l/s trong 5 phút Vậy % lượng nước dùng để rửa lọc là: 6.3.7. Bồn lọc khử độ cứng Chọn phương pháp làm mềm nước bằng Natricationit. Các thông số thiết kế: Q = 1000 (m3/ngđ) Độ cứng toàn phần của nước nguồn CTP =320mg/l = 16 (mgđl/l) = 16(gđl/m3) a) Tổng diện tích bồn lọc cationit xác định theo công thức Trong đó: Q: Lưu lượng có ích của các bể lọc Na – cationit (m3/ngày) T: Số giờ làm việc của trạm trong ngày. T =24(giờ) n: Số lần hoàn nguyên trong ngày, chọn n=1(lần) t: Thời gian xới lớp cationit, thường lấy bằng 0.25 giờ. t: Thời gian hoàn nguyên, thường lấy 25 -30 phút tức là 0.45 – 0.5 giờ. t: Thời gian rửa bể sau khi hoàn nguyên 0.75 – 0.83 giờ(50 phút) v: Tốc độ lọc tính toán(m/h), được xác định theo công thức sau: v= C: Độ cứng toàn phần của nước nguồn(đlg/m3) C:Độ cứng cho phép còn lại. C= 150(mg/l) = 7.5(đlg/m3) T: Thời gian của một chu kỳ làm việc của bể lọc giữa 2 lần hoàn nguyên (h) T= = (giờ) d: Đường kính cỡ hạt 80%, đối với cationit dùng để làm mềm nước có thể lấy d= 0.8 1.2mm H: chiều dày lớp cationit trong bể lọc (m) Đối với bể lọc Na – cationit áp lực H = 2 – 2.5m, chọn H = 2m E: Khả năng trao đổi cân bằng ở trạng thái làm việc của cationit (đlg/m3), tính theo công thức sau: E = Trong đó: : Chọn theo bảng 11.5 sách XLNC của Trịnh Xuân Lai, =0.91 : Chọn theo bảng 11.4 sách XLNC của Trịnh Xuân Lai, =0.93 E: Chọn theo bảng 11.2 sách XLNC của Trịnh Xuân Lai, E= 1700 q = 5m3 nước/ 1m3 cationit. Vậy E= 0.91x0.93x1700 – 0.5x16x5 = 1399(đlg/m3) Suy ra: v= = Như vậy ta có: F =(m2) b) Đường kính bồn lọc Thể tích cần thiết của cationit xác định theo công thức sau  (m3) Chiều cao lớp vật liệu là: (m) Trong đó : Q : Lưu lượ