Đồ án Thiết kế cải tạo và mở rộng hệ thống cấp nước thành phố Hà tĩnh

lấy như trên. - Đường kính ống khí chính: D = - Chọn ống dẫn khí chính có: DKC = 50 (mm). - Thử lại vận tốc: Vgc = Vậy đảm bảo theo quy phạm. - Ống cấp khí nhánh đến đáy thùng hoà trộn: + Lưu lượng không khí (QKN): QKN = qK ´ FP = 10´ (1,2 ´ 1,2) = 14,4(l/s). + Tiết diện ống khí nhánh: Trong đó: + : Vận tốc khí trong ống nhánh, VKN = 15(m/s). + Đường kính ống khí nhánh cấp khí đến đáy thùng hoà trộn : DĐKN = - Chọn DĐKN = 35(mm), thử lại vận tốc: = - Ống nhánh cấp khí vào thùng hoà trộn: Đường kính ống nhánh dẫn gió vào thùng hoà trộn thiết kế 2 nhánh vào Qnh = Đường kính ống: Dnh = + : Vận tốc khí trong ống nhánh, Vnh = 15(m/s). Chọn Dnh = 25 (mm), thử lại vận tốc: = Vậy đường kính ống chọn là hợp lý. Trên ống nhánh khoan các lỗ phân phối hướng xuống dưới, chọn Dlỗ = 3(mm), các lỗ khoan chếch 450 (Theo TCN33-2006, Dlỗ = 4mm). Chiều dài ống nhánh: Lnh = 1,2 (m); chọn dl = 3 (mm); vl = 25(m/s) - Diện tích 1 lỗ: flỗ = - Tổng diện tích các lỗ trên 1 ống nhánh: Fl = - Tổng số lỗ khoan trên 1 nhánh là: n = (lỗ) - Chọn n = 40 (lỗ). - Nếu khoan 1 hàng lỗ thì khoảng cách giữa các lỗ là: (mm) - Nếu khoan 2 hàng lỗ thì khoảng cách giữa các hàng là l = 60 (mm) - Ống cấp nước cho bể hoà trộn phèn: + Có 2 bể hoà trộn phèn ta sử dụng 2 ống cấp nước cho 2 bể . + Chọn đường kính ống cấp chính: DC = 60 (mm). + Chọn đường kính ống cấp nhánh: DN = 50 (mm). - Chọn đường kính ống xả cặn của bể tiêu thụ và bể hoà trộn phèn DXả = 200(mm). Ống dẫn dung dịch đã pha chế đặt cách đáy bể 100 ¸ 200 (mm). 6.2.1.2. Tính toán bể tiêu thụ - Dung tích bể tiêu thụ được tính theo công thức sau: Trong đó: + bt = Nồng độ dung dịch hoá chất trong thùng tiêu thụ, tính bằng 8 %. + Wh: dung tích bể pha trộn, Wh= 3,15m3. + bh: Nồng độ dung dịch hoá chất trong thùng hoà trộn tính bằng 15%. Vậy dung tích bể tiêu thụ là: Wt = = 5,906 (m3). Thiết kế 2 bể, mỗi bể dung tích W = 2,953 (m3) - Chọn kích thước 1 bể là: B ´ L ´ H = 1,5 ´ 1,5 ´ 1,3(m). - Đáy bể tiêu thụ có độ dốc i = 2% về phía nước ra. Chọn đường kính ống xả D = 200 (mm). - Bể xây dựng bằng bê tông cốt thép trát vữa có hoá chất chống ăn mòn axít, ốp gạch men chống ăn mòn axít, ống dẫn dung dịch được đặt cách đáy 10 cm với quả phao nổi để giữ cho cột nước đến đầu ống dẫn luôn ổn định. * Tính toán các đường ống kỹ thuật: * Ống cấp khí chính: - Theo TCN 33-2006, cường độ không khí qK = 3 ¸ 5 (l/s.m2), chọn qK = 5 (l/s.m2). - Lượng khí qua ống chính: QKC = qK ´ Ftt = 5 ´ 2 ´ 1,5 ´ 1,5 = 22,5(l/s). Trong đó: + Ftt : Diện tích 2 bể tiêu thụ trên mặt bằng theo kích thước đã chọn. - Tiết diện ống khí chính: Trong đó: + : Tốc độ không khí trong ống 10 ¸ 15 (m/s), chọn = 15(m/s). - Đường kính ống khí chính: Chọn ống dẫn khí chính có: DKC = 45(mm). - Kiểm tra lại vận tốc với DKC = 45(mm) ta có: Vậy: 10(m/s) < VKC < 15 (m/s), nên chọn DKC = 45(mm) là hợp lý. * Ống cấp khí nhánh. Qnh = qK ´ F = 5 ´ 1,5´ 1,5 = 11,25(l/s). Trong đó: + F: Diện tích 1 bể tiêu thụ trên mặt bằng. - Tiết diện ống khí nhánh: Trong đó: + : Vận tốc khí trong ống nhánh, = 14(m/s). - Đường kính ống khí nhánh: Chọn: DKN = 30 (mm). * Ống chung cấp khí cho bể hoà tan và bể tiêu thụ: Q = Q + Q = 28,8 + 22,5 = 51,3(l/s). - Tiết diện ống chung cấp khí cho 2 bể: = +: Vận tốc khí trong ống chung, = 15 (m/s). - Đường kính ống cấp khí chung: = Chọn = 65(mm). * Phần tính toán số lỗ khoan được khoan hướng xuống cho bể tiêu thụ, chọn dlỗ = 4(mm) (theo TCN33-2006), dlỗ = 3 ¸ 4(mm). - Tổng diện tích lỗ: Flỗ = Trong đó: + : Là vận tốc ống khí qua ống nhánh ở bể tiêu thụ, = 20 ¸ 30(m/s)(theo TCN 33-2006), chọn = 25 (m/s). - Diện tích 1 lỗ: flỗ = - Tổng số lỗ khoan là: n = (lỗ). Chọn: n = 36(lỗ). Chiều dài bể tiêu thụ là L = 1,5m; do vậy khoảng cách giữa các lỗ là: - Thiết bị định lượng đưa dung dịch phèn sang bể trộn dùng bơm định lượng. 6.2.2. Công trình chuẩn bị dung dịch vôi sữa * Sơ đồ tính toán: Ta sử dụng vôi ở dạng vôi sữa, hoà vôi vào nước để được dung dịch vôi sữa. Liều lượng vôi đưa vào là: DK = 28,32 (mg/l) * Lượng vôi tiêu thụ trong 1 ngày (G) xác định theo công thức: G1 = (Tấn). Trong đó: + Q : Lưu lượng nước xử lý (m3/ng.đ) + PK : Liều lượng vôi cho vào nước tính theo sản phẩm tinh khiết Ca0 (mg/l). + P: Tỷ lệ vôi tinh khiết CaO trong vôi cục (P= 60 – 80%, chọn P = 80%) + g : Trọng lượng riêng của dung dịch, g = 1(T/m3). - Với điều kiện khí hậu Việt Nam độ ẩm lớn nên vôi dễ bị cácbonnát hoá làm giảm độ hoà tan trong nước vì vậy chọn dự trữ vôi bằng phương pháp ướt. Ta dùng thùng tôi vôi cơ nhiệt. Cấu tạo thùng tôi vôi cơ nhiệt gồm 1 thùng kim loại hình trụ được đặt nằm ngang trên bệ giá đỡ, bên trong có các hạt bi sắt có d = 50 – 70(mm). Thùng có thể quay quanh trục nhờ 1 động cơ điện và bộ truyền động. Vôi cục được đưa vào thùng qua cửa có nắp kín, sau đó mở van xả nước vào thùng và cho động cơ chạy. Trong quá trình tôi, vôi luôn được nhào đều và các cục chưa tan hoặc chưa chín sẽ bị bi nghiền nát. Thể tích thùng từ 1 ¸ 4(m3). - Bể chứa vôi ướt có dung tích chứa 30 ngày tiêu thụ. Dung tích của bể chứa vôi chọn theo tiêu chuẩn 3¸3,5 (m3/1tấn vôi). - Vậy dung tích bể chứa vôi nhão : WCV = 30 ´ 1,9116 ´ 3 = 172,044 (m3). Bể xây thành nhiều ngăn. - Bơm định lượng phải bơm dung dịch vôi công tác 5%. Lưu lượng bơm: q = = 0,443.10-3 (m3/s) = 0,443(l/s). * Dung tích bể pha chế vôi sữa: WV = (m3). Trong đó: + Q1: Công suất mỗi đơn nguyên. + n: Số giờ giữa hai lần pha vôi. Theo TCN33-2006, n = 6(h) ¸ 8(h). Chọn n = 6 (h). + Dk: Lượng vôi cần đưa vào nước để kiềm hoá DK = 28,32(mg/l). + bv: Nồng độ dung dịch vôi sữa, bv = 5(%). + γ: Khối lượng riêng của vôi sữa g = 1(tấn/m3). Chọn 2 bể pha vôi sữa thiết kế là hình tròn được xây dựng bằng BTCT có kích thước cơ bản sau: Chiều cao bể H = 1,25(m); đường kính D = 2(m); chiều cao bảo vệ là 0,3(m); chiều cao xây dựng HXD = 1,55(m). Dung tích 1 bể W = 3,825(m3). Dung bơm định lượng để đưa dung dịch vôi sữa vào nước. Công suất bơm định lượng: m3/h. Ta khuấy trộn bằng khí nén: tính toán hoàn toàn giống các công trình chuẩn bị dung dịch phèn. * Tính toán các đường ống kỹ thuật + Ống cấp khí chính: - Theo TCN 33-2006, cường độ không khí qK = 3 ¸ 5 (l/s.m2), chọn qK = 5 (l/s.m2). - Lượng khí qua ống chính: QKC = qK ´ Ftt = 5 ´ 2 ´ 3,14 ´ 12 = 31,4 (l/s). Trong đó: + Ftt : Diện tích 2 bể pha vôi trên mặt bằng theo kích thước đã chọn. - Tiết diện ống khí chính: Trong đó: + : Tốc độ không khí trong ống 10 ¸ 15 (m/s), chọn = 15(m/s). - Đường kính ống khí chính: Chọn ống dẫn khí chính có: DKC = 55(mm). - Kiểm tra lại vận tốc với DKC = 55(mm) ta có: Vậy: 10 (m/s) < VKC < 15 (m/s), nên chọn DKC = 55(mm) là hợp lý. * Ống cấp khí nhánh. QKN = qK ´ F = 5 ´ 3,14 ´ 12 = 15,7 (l/s). Trong đó: + F: Diện tích 1 bể pha vôi trên mặt bằng. - Tiết diện ống khí nhánh: Trong đó: + : Vận tốc khí trong ống nhánh, = 12(m/s). - Đường kính ống khí nhánh: Chọn: DKN = 40 (mm). * Tính ống dẫn khí chung cho cả 2 công trình pha phèn và pha vôi Q = Q + Q = 51,3 + 31,4 = 82,7 (l/s). - Tiết diện ống chung cấp khí cho 2 bể: = +: Vận tốc khí trong ống chung, = 15 (m/s). - Đường kính ống cấp khí chung: = Chọn = 85 (mm). - Theo tiêu chuẩn TCN 33-2006 áp lực khí nén lấy từ 1¸1,5 (at), ở đây ta chọn máy bơm khí: Q = 82,7(l/s); H = 1,3(at) = 13m cột nước. * Kho dự trữ hoá chất - Nhà máy nước phải có kho dự trữ phèn và vôi để đảm bảo có thể sử dụng liên tục. Lượng hoá chất dự trữ đủ cho 142 tháng tiêu thụ. Kho dự trữ hoá chất được giữ khô ráo và có mái che. Diện tích sàn kho: Fkho = (m2) Trong đó: + Q: công suất trạm xử lý, Q = 54 000 m3/ngđ. + P: liều lượng hoá chất tính toán, g/m3. + T: thời gian dự trữ hoá chất trong kho. Lấy T = 40 ngày. + a: hệ số kể đến diện tích đi lại và thao tác trong kho, a = 1,3. + Pk: độ tinh khiết của hoá chất, %. + h: chiều cao cho phép của lớp hoá chất lấy như sau: Phèn nhôm cục: h = 2m. Vôi cục chưa tôi: h = 1,5m. + Go: khối lượng riêng của hoá chất, Go = 1,1 T/m3. * Tính cho kho phèn: Fp = = 44,673 (m2) * Tính cho kho vôi: Fv = = 60,244 (m2) * Tổng diện tích kho: F = Fp + Fv = 44,673 + 60,244 = 104,917 (m2) Nhà hoá chất hiện trạng được xây dựng đủ cho cả giai đoạn đến 2020 với kích thước 25,2m x 6,6 m = 166 (m2). 6.2.3. Bể trộn cơ khí * Sơ đồ cấu tạo Bể trộn cơ khí: 1-Nước nguồn; 2- ống dẫn hoá chất; 3-Cách khuấy; 4-Trục quay; 5-Bộ phận truyền động; 6-Nước sang bể phản ứng. * Tính toán công trình Lựa chọn các thông số tính toán : + Lưu lượng nước nguồn: Q = 54000 m3/ngđ = 0,625 m3/sec + Thời gian khuấy trộn : 45s (tiêu chuẩn TCN33-2006 mục 6.58). + Cường độ khuấy trộn: G =1000S-1 (tiêu chuẩn TCN33-2006 mục 6.58). + Nhiệt độ nước: 23,90C Thể tích bể trộn cần là: V= 45 x 0,625 m3/s = 28,125 (m3) Chọn 2 bể trộn hình vuông có kích thước là : (m). Ống dẫn nước vào ở đỉnh bể, dung dịch phèn cho vào ngay cửa ống dẫn vào bể, nước đi từ trên xuống dưới qua lỗ của thành bể để dẫn sang ngăn phản ứng. Dùng máy khuấy kiểu tua bin bốn cánh nghiêng góc 450 hướng xuống để đưa nước từ trên xuống, cánh khuấy có thể làm bằng hợp kim, thép không gỉ hoặc bằng gỗ, chia làm 3 tầng cánh khuấy. Đường kính cánh khuấy D 1/2 chiều rộng bể. Trong bể đặt 4 tấm chắn để ngăn chuyển động xoay của nước, chiều cao tấm chắn 3,5 m; chiều rộng 0,2 m bằng 1/10 đường kính bể. Máy khuấy đặt cách đáy một khoảng h = D (đường kính cánh khuấy) Chiều rộng bản cánh khuấy bằng 1/5 đường kính cánh khuấy. Chiều dài bản cánh khuấy bằng 1/4 đường kính máy khuấy. Đường kính cánh khuấy lấy bằng 0,8 m - Năng lượng truyền vào nước là: A = G2.V. (KW) Trong đó: + G là cường độ khuấy trộn trong bể; G = 1000 s-1 + V là thể tích của 1 bể; V = 14,063 m3 + là hệ sô nhớt động học của nước; phụ thuộc vào nhiệt độ của nước; với t = 23,90C thì = 0,001 (kGm2/s) A = 1000214,0630,001 = 14063 (J/s) = 14,063 (KW) Với hiệu suất động cơ là η = 80% thì công suất của động cơ là: P = (KW) - Số vòng quay của máy khuấy là: Trong đó: + k: Hệ số sức cản của nước; phụ thuộc vào kiểu cánh khuấy; với kiểu cánh khuấy tua bin 4 cánh nghiêng góc 450 thì k = 1,08 + A : Năng lượng truyền vào nước; A = 14063 (W) + ρ: Khối lượng riêng của nước; ρ = 1000 (kG/m3) + D : Đường kính cánh khuấy; D = 0,8 (m) = 3,4 (vg/s) = 205 (vg/ph) 6.2.4. Bể phản ứng cơ khí * Sơ đồ cấu tạo: * Tính toán công trình: Lựa chọn thông số tính toán: + Nhiệt độ nước t= 23,90C, thời gian keo tụ T = 20 phút. Lưu lượng nước xử lý Q = 54 000 m3/ ngđ = 2250 m3/h. Sơ đồ cấu tạo bể phản ứng cơ khí 1, Mương phân phối nước vào 4, Cánh khuấy 2, Buồng phản ứng 5, Vách ngăn 3, Trục quay - Dung tích bể: W = = 750 (m3) Trong đó: Q: Lưu lượng nước xử lý. t: thời gian lưu lai nước trong bể, t = 20 phút. Thiết kế 4 ngăn phản ứng tạo bông cặn cơ khí, mỗi ngăn chia làm 3 buồng, kích thước chiều rộng và chiều cao của 1 buồng là: bxH = 3,6 3,6 m. Tiết diện ngang của 1 ngăn là: f = h b = 3,6 3,6 = 12,96 m2 Chiều dài bể: L = = 14,5 (m) Chiều dài mỗi buồng: l = 4,85 m; L = 14,55 m. Dung tích mỗi buồng: W1b = 3,6 3,6 4,85 = 62,856 m3. Bể chia làm ba ngăn bởi các vách ngăn thẳng đứng ; nước chuyển động theo chiều đứng. Mỗi ngăn đặt một máy khuấy, tổng số máy khuấy n = 12 ( khi phải sửa chữa một máy ít làm ảnh hưởng tới chế độ làm việc của bể). Cấu tạo guồng khuấy gồm trục quay và 4 bản cánh khuấy đặt đối xứng qua trục, toàn bộ đặt theo phương thẳng đứng. Tổng diện tích bản cánh lấy bằng 15% diện tích mặt cắt ngang của bể (quy phạm 15-20%). fc= = 1,944 (m2). Diện tích 1 bản cánh là: (m2). Chiều dài cánh lấy: 3 m. Chiều rộng bản cánh: = 0,162 m. Bản cánh đặt ở khoảng cách từ mép ngoài đến tâm trục quay: R1= 1,5 m; R2= 1,0 m. Chọn tốc độ quay của guồng khuấy: ở buồng đầu vk= 5v/p; ở buồng giữa vk= 4 v/p; ở buồng cuối vk= 3 v/p. * Kiểm tra lại các chỉ tiêu khuấy trộn: - Ở buồng phản ứng đầu tiên: Vận tốc chuyển động tương đối của cánh khuấy so với nước (m/s) Bản thứ nhất dài 1,5 m có vk1 = = 0,6 m/s. Bản thứ nhất dài 1,2 m có vk2 = = 0,47 m/s. Trong đó: + R: bán kính vành ngoài của cánh khuấy, R = 1,0 m. + n: số vòng quay của trục cánh khuấy, vòng/phút, n = 5 v/p. - Công suất cần thiết để quay cánh khuấy: N = 51.C.F.() (W) Trong đó: + C: Hệ số sức cản cảu nước phụ thuộc vào tỷ lệ giữa chiều dài và chiều rộng của cánh khuấy: khi =18,5 nên C = 1,47 + F: Tổng diện tích của bản cánh, F = 1,944 (m2). N = 511,471,944(0,63 + 0,473) = 46,61 W. Năng lượng tiêu hao cho 1 m3 nước Z = = 0,74 W/m3. Giá trị Gradien vận tốc: G = 10. = 10. = 86,02 l/s < 100 l/s. P = G.T = 86,02x1200 = 103227,9 < 200000. Trong đó : + P: chỉ số để đặc trưng cho trạng thái tối ưu, giá trị giới hạn của P = 40000 200000. + T; thời gian lưu lại nước trong bể, T = 20’. - Ở buồng phản ứng thứ 2: vk1 = = 0,47 m/s. vk2 = = 0,38 m/s. N = 51.1,47.1,944.(0,473 + 0,383) = 23,13 W. Z = = 0,368 W/m3. G = 10. = 10. = 60,66 l/s P = G.T = 60,66.1200 = 72791,62 > 40000 - Ở buồng phản ứng cuối cùng: vk1 = = 0,35 m/s. vk2 = = 0,28 m/s. N = 51.1,47.1,944.(0,353 + 0,283) = 9,45 W. Z = = 0,15 W/m3. G = 10. = 10. = 38,77 l/s P = G.T = 38,77x1200 = 46524,07 > 40000 Kết quả kiểm tra lại cho thấy các chỉ tiêu đều nằm trong giới hạn cho phép: tốc độ chuyển động của cánh khuấy từ 0,280,6 m/s (quy phạm là 0,250,7m/s); Gradien giảm dần từ buồng đầu tiên đến buồng cuối và dao động từ 92,1441,7(l/s) (quy phạm từ 10030l/s). Động cơ đặt trên hành lang máy khuấy đặt cách đáy h = 0,3m. 6.2.5. Bể lắng Lamella Cấu tạo bể lắng dạng như bể lắng ngang nhưng được đặt thêm các vách ngăn hướng dòng ở trong vùng lắng nước để tăng cường hiệu suất lắng, giảm kích thước xây dựng bể. Các ống lắng vuông, kích thước: 0,05 x 0,05 m, chiều dài l = 1m đặt song song và cách nhau 0,05 m, nghiêng với đáy bể 1 góc j = 600. Lấy tốc độ cặn lắng rơi trong bể lắng lớp mỏng là u0 = 0,495 mm/s ứng với hàm lượng cặn Cmax = 228,57mg/l (theo tiêu chuẩn TCN33-2006, bảng 6-9). Sơ đồ cấu tạo bể lắng Lamella 1. Bể phản ứng tạo bông cặn; 2. Vùng phân phối nước; 3. Vùng đặt các ô lắng 4. Máng răng cưa thu nước; 5. Vùng thu và xả cặn Chiều cao đặt ống lắng nghiêng là: H = l ´ sin600 = 1 x sin600 = 0,867 (m) Diện tích mặt bằng cần thiết của bể lắng xác định theo công thức: Trong đó: +h – Khoảng cách giữa các tấm phẳng, h = 0,05m. +H – Chiều cao của tấm chắn theo phương thẳng đứng, H = 0,867 m. +Q – Lưu lượng đưa vào bể lắng, Q = 54.000 m3/ngđ = 0,625 (m3/s) Vậy: = 141,55 (m2). Số bể lắng chọn là 4 bể. Diện tích mỗi bể: F1 = 141,55 / 4 = 35,3875 (m2), chọn F1 = 35,4 (m2) Chiều rộng của bể lắng lấy bằng chiều rộng của bể phản ứng; B = 14,4 (m) Chiều rộng của 1 bể lắng là: B1 = 3,6 (m) Chiều dài của mỗi bể lắng là: L = = 9,84 (m) Lấy chiều dài của bể lắng bằng 10,0 (m). Diện tích thực tế của phần bể lắng là: F = L ´ B = 10 ´ 3,6 = 36 (m2) Tốc độ rơi của hạt cặn trên thực tế là: = = 0,487.10-3 (m/s) Tốc độ của dòng nước đi lên theo vách ngăn nghiêng : Vo = = 5,01.10-3 (m/s) * Kiểm tra trạng thái chảy của nước trong bể lắng thông qua số Reynold: Re = Trong đó: - V0: Vận tốc chảy giữa các tấm mỏng. V0 = 5,01.10-3 m/s. - R0: Bán kính thuỷ lực: - n : Độ nhớt động học của nước ở 23,90C, n = 1.10-6 m2/s. Re = == 63,67 Re < 200 bể làm việc ở chế độ chảy tầng. * Kiểm tra tính ổn định của dòng chảy trong bể thông qua hệ số Froude: Fr = Fr = = 2,12.10-4 Hệ số froude Fr > 1.10-5 nên dòng chảy trong bể mang tính ổn định. Kết luận: Qua kiểm tra thì dòng chảy của nước ở trong bể là ổn định và ở trạng thái chảy tầng, do vậy nó đảm bảo được hiệu quả lắng thiết kế. * Hệ thống thu nước sau lắng: Để thu nước sau lắng dùng hệ thống máng xẻ khe chữ V đặt theo suốt chiều dài của bể lắng ( l = 10,0 m). Tải trọng thu lấy q’= 2,0 l/s.m = 0,002 m3/s.m, máng thu cả 2 phía. Tổng chiều dài máng là: = = 39,0625 (m) Số máng trong bể là: = 3,9 => lấy số máng n = 3 Khoảng cách giữa các tim máng a = = 1,2 (m) Tim máng cách tường dọc a’= 0,6 m. * Tiết diện máng thu: (m2) Trong đó: + q là lưu lượng nước chảy trong máng trong một bể q = 0,15625 (m3/s) + Vm là vận tốc nước chảy trong máng; Vm = 0,6 (m/s) theo quy phạm Vm = 0,6÷0,8 (m/s) Vậy: = 0,087 (m2) Chọn chiều rộng máng là Bm = 0,3 (m) Chiều sâu mực nước trong máng là h = 0,3 (m). Để thu nước đều trên toàn bộ chiều dài máng, phía ngoài thành máng gắn các tấm điều chỉnh chiều cao mép máng làm bằng thép không gỉ xẻ khe hình chữ V. Chiều cao hình chữ V là 5 cm, đáy chữ V 10cm. góc đáy 90o. Mỗi mét dài có 5 chữ V. Trên mỗi máng tràn chữ V có các lỗ gắn bu lông vào thành máng. Máng thu nước có thể điều chỉnh độ cao khi cần thiết. * Chiều cao của bể lắng: + Chiều cao phần nước trong trên các ống lắng: h1 = 1,2 m. + Chiều cao phần đặt ống lắng nghiêng: h2 = 0,867 m. + Chiều cao phần không gian phân phối nước dưới các tấm nghiêng h3 = 1,0 m. + Chiều cao phần chứa cặn: Cặn thu vào đáy hình chóp có cạnh xiên một góc 600 so với phương ngang, với kích thước bể là 10,14 x 3,6 m. Mỗi bể chia thành 6 chóp thu cặn. Xả cặn bằng áp lực thuỷ tĩnh. Kích thước đáy chóp: (m). + Chiều cao phần chứa cặn tính theo hình học là: hcặn = 3m Tổng chiều cao bể lắng là: H = h1+ h2+ h3 + hcặn = 1,2 + 0,867 + 1,0 + 3 = 6,067 (m). Để tiện cho việc tính toán ta lấy H = 6,1 (m) * Hệ thống xả cặn Sử dụng phương pháp xả cặn bằng thuỷ lực. Lượng cặn cần xả ở mỗi ngăn tính theo công thức: (m3) Trong đó: +Cmax : Hàm lượng cặn trong nước trước khi vào bể lắng (g/m3). +Cmax = 228,57 (mg/l) +C : hàm lượng cặn sau khi lắng, C = 12 (mg/l) +N : số lượng bể lắng, N = 4 +T : thời gian giữa 2 lần xả cặn(h), T = 8 (h) +d : nồng độ trung bình của cặn đã nén chặt(g/m3), theo Bảng VI.8 tiêu chuẩn thiết kế TCN 33-2006: d = 32.000 (g/m3). = 30,46 (m3) Chọn chiều cao phần lắng: hc= 3m. Thể tích vùng chứa cặn của bể lắng là: Trong đó: +B : Chiều rộng hố thu cặn +L : Chiều dài hố thu cặn +hc: Chiều cao phần chứa cặn = 36,5 (m3) Vậy vùng chứa cặn đủ khả năng chứa cặn. Lượng nước tính bằng phần trăm mất đi khi xả cặn ở 1 bể là: P = = = 10,15% Với Kp là hệ số pha loãng cặn; xả cănk bằng thuỷ lực Kp = 1,5 Thời gian xả cặn quy định t = 10-20 phút, lấy t=10 phút. Dung tích chứa cặn của mỗi chóp thu cặn là: = = 5,08 (m3) Lượng cặn ở mỗi chóp là: Trong đó k là hệ số pha loãng cặn, lấy k= 1,5 (theo 6.76 TCVN33-06) =0,013 (m3/s) Để thu cặn, ở mỗi chóp thu cặn đặt 1 ống xả cặn (n=1) với vận tốc xả cặn v=1(m/s). Tiết diện của mỗi ống xả cặn là: == 0,013 (m2) Đường kính ống xả cặn là: == 0,127 (m) Chọn D =150 mm Tốc độ nước qua lỗ bằng 1,5 m/s. Chọn đường kính lỗ xả cặn dlỗ = 30 mm (Quy phạm, dlỗ > 25mm). flỗ = 0,00071 m2 Tổng diện tích lỗ trên ống xả cặn m2 Số lỗ một bên ống xả cặn (lỗ) Khoảng cách tâm các lỗ = 150mm * Ống dẫn nước từ bể lắng sang bể lọc: Tiết diện ống dẫn nước chung từ bể lắng sang bể lọc là: = = 0,39 (m2) Đường kính ống là: == 0,705 (m) Chọn D = 700 mm. - Mương thu cuối bể lắng: Tiết diện mương: = = 1,56 (m2) Chọn kích thước mương B x H = 1,0 1,6 (m) 6.2.6. Bể lọc AQUAZURV + Sơ đồ cấu tạo: Chú thích: 1, Mương thu nước lọc và phân phối nước, gió rửa lọc 2, Vật liệu lọc ( cát thạch anh) 3, Máng phân phối nước thô quét bể mặt khi rửa lọc Bể lọc Aquazurv của công ty Degremont Pháp thiết kế, dùng hệ thống phân phối gió nước bằng sàn chụp lọc và dùng máng bên để phân phối nước thô khi lọc và quét ngang bề mặt khi rửa lọc. Cá chỉ tiêu thiết kế với bể lọc Aquazurv như sau: - Vật liệu lọc là cát thạch anh với các cỡ hạt: Dmin = 0,7 mm Dmax = 1,6 mm Dtd = 0,9 mm - Hệ số không đều hạt K = 1,3 - Chiều dày lớp vật liệu lọc L = 1,3 - Chiều dày lớp nước trên bề mặt cát lọc là 1,5m - Tốc độ lọc từ 6-8 m/h - Độ nở tương đối của lớp vật liệu lọc e = 30% * Tính toán thời gian chu kỳ rửa lọc: Với các chỉ tiêu thiết kế ở trên và qua thực tế cho thấy độ rỗng của lớp cát lọc từ 0,41÷0,42, ta lấy bằng 0,41 Thể tích chứa cặn của 1 mét khối cát lọc là: V = = 0,1025 (m3) Trọng lượng cặn trong 1 m3 vật liệu lọc có thể chiếm 2,5% thê tích cặn tức: G =25 kg/m3 ´ 0,1025 m3 = 2,5625 (kg) Tốc độ lọc V = 6÷8 m/h; chọn V = 7 m/h. Mỗi giờ 1 khối cát phải giữ lại được: 7´12 = 84 (g) hay bằng 0,084 (kG). (12 là hàm lượng cặn còn lại sau bể lắng) Để đảm bảo chất lượng, chu kỳ lọc là : Tchất lượng = = 30,5 (giờ). Nếu lọc quá thời gian này thì chất lượng nước sau lọc sẽ không đảm bảo và làm tăng tổn thất áp lực trong bể lọc, do đó để giữ được độ chênh áp lực của nước trong bể lọc sau thời gian tổn thất thì: Ttổn thất gh Tchât lượng Do đó ta chọn chu kỳ lọc T = 24 h * Tính toán chọn số bể lọc: Tổng diện tích mặt bằng của bể được xác định theo công thức: F = (m2) Trong đó : + Q: Công suất trạm xử lý, Q = 54000 (m3/ngđ). + Vbt : Vận tốc ở chế độ làm việc bình thường Vbt = 7 (m/h). + n : Số lần rửa bể lọc trong một ngày đêm ở chế độ làm việc bình thường, theo tính toán ở trên có n = 1(lần/ngđ) và rửa lọc hoàn toàn bằng điều khiển tự động. + T: Tổng thời gian làm việc của bể lọc trong một ngày đêm, lấy T = 24 giờ + W: Cường độ nước rửa lọc lấy theo kết quả thí nghiệm tương ứng với từng loại vật liệu lọc, lấy W = 8(l/s.m2) - TCVN 33-2006. + t1 : Thời gian rửa lọc, t1 = 6’ = 0,1 h. + t2 : Thời gian ngừng làm việc để rửa lọc, t2 = 0,35 (giờ) F = = 331,96 (m2) Số bể lọc được xác định theo công thức: N = 0,5´ = 0,5 ´ = 9,11 (bể) Þ Ta chọn N = 10 bể. Khi đó diện tích của một bể là: F1bể = = » 33,2 (m2) * Kiểm tra chế độ làm việc tăng cường: Tốc độ lọc của bể ở chế độ làm việc tăng cường được xác định theo công thức sau: = 7,8 (m/h) Quy phạm VTC = 7÷9,5 (m/h); vậy tốc độ lọc như trên là thoả mãn và số bể đã chọn N = 10 là hợp lý. Bể lọc Aquazurv có 2 loại (một ngăn lọc và hai ngăn lọc); ta chọn bể có hai ngăn lọc; diện tích một ngăn trong bể là: F1ngăn = = 16,6 (m2) Dựa vào kích thước của Dagremont chiều rộng một ngăn lọc B = (2,5÷5)m; ta chọn chiều rộng một ngăn lọc là bm = 3m. Chiều dài mỗi ngăn là: L = 16,6/3 = 5,53 (m) Chiều rộng bể bao gồm cả máng thu nước rửa lọc ở giữa bể là: B = 2bm + bm + 2dm (m) Trong đó: + bn chiều rộng mỗi ngăn; b = 3 (m) + bm chiều rộng máng; bm = 0,6 (m) + dm chiều dày thành máng; d = 0,1 (m) B = 23 + 0,6 + 20,1 = 6,8 (m) Chọn kích thước mỗi ngăn lọc là: BL = 3,05,6 (m) Chọn kích thước mỗi bể là: BL = 6,85,6 (m) Thể tích cát lọc trong một ngăn bể lọc là: V = 1,235,6 = 20,16 (m3) * Hệ thống phân phối nước vào bể lọc: Ta sử dùng máng để phân phối nước vào các bể lọc; kích thước máng BxH = 0,6x1,5(m) với vận tốc nước chảy trong máng lấy v = 0,6(m/s); ở đầu các bể lọc có cửa phân phối nước vào kích thước 30x30 cm Cửa thu nước vào máng chữ V: FV = (m2) Trong đó: + qc là lưu lượng nước chảy qua lỗ; qc = (m3/s) với ( N là tổng số bể lọc; n là số máng chữ V trong một bể) + Vc là vận tốc nước chảy qua lỗ; lấy Vc = 1,2 (m/s) Thay số vào ta được: FV = (m2) Chọn kích thước lỗ: bxh = 0,13x0,2 m * Tính toán máng chữ V: Ghi chú: b: là chiều rộng máng chữ V hm: là chiều cao máng chữ V Tiết diện nước qua của máng chữ V là: Fm = (m2) Trong đó: + q là lưu lượng nước chảy trong máng; q = 0,03125 (m3/s) + Vm là vận tốc nước chảy trong máng; Vm = 0,6 (m/s) Fm = = 0,0521 (m2) Chọn máng chữ V với góc nghiêng hợp với phương đứng 450 ta tính được kích thước của máng như sau: b = 0,3m; hm = 0,3m * Tính toán lỗ phân phối nước vào bể lọc ở máng chữ V: Chọn đường kính lỗ là d = 20mm; vận tốc nước chảy qua lỗ là v = 1,2 (m/s) Tiết diện 1 lỗ là: f = 0,3142.10-3 (m2) Tổng tiết diện lỗ là: F = (m2) Tổng số lỗ trên 1 máng là: n = = 82 (lỗ) Khoảng cách giữa các lỗ là: a = 5600/82 = 70 (mm) * Tính toán hệ thống phân phối nước rửa lọc: - Quy trình rửa lọc: + Đầu tiên sục gió với cường độ 18 l/s-m2 trong vòng 2 phút. + Tiếp theo sục gió với cường độ 18 (l/s-m2) đồng thời với nước với cường độ 3 (l/s-m2) trong vòng 4 phút + Cuối cùng ngừng sục khí; rửa nước thuần tuý với cường độ 8 (l/s-m2) trong vòng 4 phút. Trong quá trình rửa lọc có lượng nước quét bề mặt lớp vật liệu lọc với cường độ 2(l/s-m2). Lượng nước tiêu tốn cho một lần rửa lọc là: W = 3216,8460 + 8216,8460 + 2216,81060 = 129024 (l) = 129,024 (m3) Hệ thống phân phối khí và nước bằng chụp lọc: Chọn chụp lọc có khe rộng 1mm. Tra bảng ta có tổng diện tích khe hở của một chụp lọc là: F1CL = 0,85.10-4 (m2) Tổng diện tích khe hở của tất cả các chụp lọc là: (m2) Trong đó: + q là lưu lượng nước qua khe hở chụp lọc của một lần rửa lọc bằng nước thuần tuý; q = 8216,8 = 268,8 (l/s) = 0,2688 (m3/s) + V là vận tốc nước qua khe chụp lọc; chọn V = 1,5 (m/s) Thay số vào ta được: = 0,1972 (m2) Tổng số chụp lọc trên một bể là: N = (cái) Tổng số chụp lọc trên một m2 sàn đỡ là: n = = 63 (cái) Theo Quy phạm số chụp lọc trên 1 m2 sàn 36 cáí Bố trí chụp lọc đều trên toàn bộ d