Đồ án Thiết kế hệ thống cấp nước cho địa bàn thành phố Rạch giá quy hoạch đến năm 2030

ách cặn lơ lửng ta chọn phương án dùng bể lắng Bảng 2.3 Ưu nhược điểm của các dạng bể lắng Loại bể lắng Ưu điểm Nhược điểm Bể lắng ngang - Hiệu quả lắng của dòng chuyển động theo phương nằm ngang có hiệu quả hơn - Các hạt có vận tốc lớn hơn hoặc bằng vận tốc u0 lắng hgoàn toàn tuy nhiên các hạt có vận tốc nhỏ u0 vẫn có thể lắng một phần - Nếu phân phối nước không đều sẽ gây hiện tượng ngắn dòng Nếu vận tốc dòng chảy ngang lớn hơn vận tốc giới hạn cho phép (>16.3mm/s) sẽ xảy ra hiện tượng xói cặn đã lắng - Hiệu quả lắng phụ thuộc vào chiều dài của bể Bể lắng đứng Hiệu quả lắng tốt hơn khi lắng các hạt cặn keo tụ - Chỉ có thể áp dụng cho trạm xử lý với công suất ≤ 2000 m3/ngđ -Hiệu quả lắng không chỉ phụ thuộc vào diện tích bề mặt bể mà còn phụ thuộc vào chiều cao lắng và thời gian lưu nước trong bể - Chỉ có các hạt cặn có vậnt ốc lắng lớn hơn vận tốc tới hạn u0 mới lắng được xuống đáy bể còn các hạt có vận tốc lắng ≤ u0 thì lơ lửng và bị dòng nước cuốn ra ngoài - Không dùng bể lắng đứng để lắng các hạt cặn tự do không có khả năng keo tụ Bể lắng trong có tầng cặn lơ lửng Tiết kiệm một phần chi phí xây dựng (trường hợp bể lắng trong kết hợp với quá trình phản ứng tạo bông cặn - Nước đưa vào bể phải có lưu lượng và nhiệt độ ổn định - Phải duy trì và kiểm tra thường xuyên chiều cao của tầng cặn lơ lửng àQua các dạng bể lắng trên, ta thấy rằng với công suất 113.000 m3/ngđ thì sử dụng bể lắng ngang để tách cặn sinh ra từ quá trình keo tụ tạo bông là hiệu quả về mặt công nghệ. Tuy nhiên nếu dùng bể lắng trong có tầng cặn lơ lửng để tách cặn lơ lửng sẽ hiệu quả hơn nhưng cần phải chia nhỏ công suất vận hành trước khi sử dụng. Công trình tách cặn tiếp theo được lựa chọn để loại bỏ phần còn lại cặn sau khi qua bể lắng là lọc. Ở đây lựa chọn phương pháp lọc nhanh, vì để xử lý nước cấp cho một khuy dân cư thì việc lựa chọn phương pháp lọc nhanh là hiệu quả hơn so với phương pháp lọc chậm 2.3.3 Các phương án công nghệ xử lý Từ các số liệu và đặc điểm của từng phương xử lý trên mà ta có thể đưa ra nhiều phướng án công nghệ xử lý khác nhau đối với từng loại chỉ tiêu (chưa đạt tiêu chuẩn cấp nước).Sau đây là hai trong số các phương án công nghệ xử lý. Phương án 1 Sơ đồ công nghệ xử lý nước Clo Trạm bơm cấp I Bể trộn thủy lực Bể lọc nhanh Bể tiếp xúc Bể chứa nước sạch Trạm bơm cấp II Phèn Vôi Bể phản ứng Bể lắng có vách ngăn ngang Lắng nước rửa lọc Bể nén bùn Ổn định bằng vôi Máy ép bùn Đốt Bể ổn định Nhận xét Nguyên lý hoạt động Nước từ trạm bơm cấp I được đưa đến bể trộn thủy lực, tại đây chất keo tụ sẽ được đưa vào khuấy trộn nhằm mục đích keo tụ các cặn lơ lửng làm tăng hiệu quả lắng. Tiếp đến nước được đưa đến bể phản ứng tại đây quá trình phản ứng hình thàng bông cặn xảy ra Nước sẽ được đưa đến công trình tiếp theo-bể lắng ngang để loại bỏ phần lớn các bông cặn tạo ra trong quá trình keo tụ, tiếp đến nước sẽ được đưa đến bể lọc để loại bỏ phần cặn còn lại không chỉ thế nó còn loại bỏ một số chất hữu cơ có trong nước đầu vào. Nước tiếp tục được đưa vào bể tiếp xúc, tại đây clo được châm vào nhằm mục đích khử trùng, tiêu diệt các vi sinh vật gây hại sau khi đã được khử trùng nước được chuyển đến bể ổn định nước trước khi vận chuyển đến bể chứa nước sạch và đưa đến trạm bơm cấp II để phân phối vào mạng lưới. Ưu điểm Đối với bể trộn thủy lực do cường độ khuấy trộn cao nên thời gian khuấy trộn ngắn hơn do vậy dung tích bể khuấy trộn nhỏ. Hiệu quả lắng khi sử dụng bể lắng ngang tương đối cao, vân hành bể lắng ngang tương đối đơn giản Nhược điểm Cần thiết kế bể phản ứng trước khi đưa nước vào bể lắng ngang Tốn kém chi phí xây dựng cho bể lắng ngang Phương án 2 Nguyên lý hoạt động Nước từ trạm bơm cấp I, , tại đây chất keo tụ sẽ được đưa vào khuấy trộn nhằm mục đích keo tụ các cặn lơ lửng làm tăng hiệu quả lắng Nước sau khi đã được khuấy trộn sẽ được đưa đến công trình tiếp theo-bể lắng trong có từng cặn lơ lửng để loại bỏ phần lớn các bông cặn tạo ra trong quá trình keo tụ, kế tiếp nước sẽ được đưa đến bể lọc nhằm loại bỏ phần cặn còn lại (phần cặn chưa lắng hay không có khả năng lắng sau khi qua bể lắng) không chỉ thế nó còn loại bỏ một số chất hữu cơ có trong nước đầu vào. Tiếp đến nước sẽ đi vào bể tiếp xúc, tại đây clo được châm vào nhằm mục đích khử trùng, tiêu diệt các vi sinh vật gây hại sau khi đã được khử trùng nước sẽ được ổn định lại trước khi được chuyển đến bể chứa nước sạch để đưa đến trạm bơm cấp II và phân phối vào mạng lưới Sơ đồ công nghệ xử lý nước Trạm bơm cấp I Bể trộn cơ khí Phèn Bể lắng trong có tầng cặn lơ lửng Bể lọc nhanh Bể tiếp xúc Clo Bể chứa nước sạch Bể nén bùn Ổn định bằng vôi Máy ép bùn Đốt Lắng nước rửa lọc Trạm bơm cấp II Bể ổn định Ưu điểm Đối với bể trộn cơ khí do cường độ khuấy trộn cao nên thời gian khuấy trộn ngắn hơn do vậy dung tích bể khuấy trộn nhỏ. Quá trình tạo bông và lắng xảy ra cùng một lúc trong bể lắng trong có từng cặn lơ lửng do đó mà tiết kiệm một phần chi phí xây dựng cho bể phản ứng Nhược điểm Bên cạnh các ưu điểm của bể khuấy trộn cơ khí thì nhược điểm là cần có máy khuấy và các thiết bị cơ khí khác, đòi hỏi trình độ quản lí vận hành cao. Vận hành bể lắng trong có tầng cặn lơ lửng đòi hỏi người vận hành phải có trình độ và kinh nghiệm cao, chiều cao của lớp cặn lơ lửng phải duy trì và kiểm tra thường xuyên, lưu lượng nước vào bể lắng phải ổn định Chương 3 TÍNH TOÁN THIẾT KẾ CÁC CÔNG TRÌNH ĐƠN VỊ THEO PHƯƠNG ÁN 1 TÍNH TOÁN THIẾT KẾ CHO BỂ TRỘN THỦY LỰC 3.1.1 Xác định liều lượng vôi kiềm hóa Cặn có thước nhỏ hơn 10-4 mm thì không thể tự lắng được mà luôn luôn tồn tại ở trạng tháu lơ lửng, vì vậy để loại bỏ các loại cặn này ra khỏi nước thì cần kết hợp biện pháp xử lý cơ học và hoá học. Việc thực hiện quá trình keo tụ, người ta thường cho vào các chất keo tụ như phèn nhôm Al2(SO4)3 hay phèn sắt FeSO4. Khi cho phèn vào nước, quá trình thỉy phân xảy ra : Al3+ + 3H2O ® Al(OH)3 + 3H+ Trong phản ứng trên thì ion H+ hình thành sẽ làm cho pH của nước giảm do vậy mà hiệu quả quá trình keo tụ tạo bông giảm theo.Tuy nhiên ion H+ có thể bị khử bằng độ kiềm tự nhiên của nước, trường hợp độ kiềm tự nhiên của nước thấp không đủ để trung hòa ion H+ thì cần phải kiềm hoá nước. Chất thường dùng cho quá trình kiềm hoá thường là vôi (CaO) Al3+ + 3H2O ® Al(OH)3 + 3H+ 27 3 (g/ l) 35 10-3 ? (Liều lượng phèn nhôm Al2(SO4)3 không chứa nước (theo TCXD 33-1985) là 30÷45 mg/L) Sau đó: H+ + HCO3- H2O + CO2 1 61 ? 4010-3 H+ tác dụng với độ kiềm tự nhiên của nước [H+] = 0,65 10-3 (mol/l) [H+] của nước sau khi pha phèn [H+] = 3,910-3 - 0,6510-3 = 3,2510-3 (mol/L) Do đó pH của nước: pH = - log[H+] = - log [3,2510-3] = 2,49 Trong khi pH cần thiết cho quá trình keo tụ là 8 ÷ 9 nên cần thiết phải kiềm hóa nước để tăng pH lên tạo điều kiện thuận lợi cho quá trình keo tụ tạo bông xảy ra. Liều lượng vôi kiềm hoá được xác định bắng công thức: (theo sách Xử lý nước cấp của Nguyễn Ngọc Dung) Trong đó: PK : Hàm lượng chất kiềm hoá (mg/L) PP : Hàm lượng phèn cần thiết cho quá trình keo tụ e1, e2 : Trọng lượng đương lượng của chất kiềm hoá và của phèn(mg/mgđl) Kt : Độ kiềm nhỏ nhất của nước nguồn (mgđl/L) C : Tỷ lệ chất kiềm hoá nguyên chất có trong sản phẩm sử dụng (%) Dùng vôi sữa để kiềm hoá nước e1 = 57 (mg/mgđl), e2 = 28 (mg/mgđl) à (mg/L) 3.1.2 Dung tích bể pha vôi sữa Vôi được dùng để kiềm hoá nước, làm mềm hoặc ổn định nước và được cho vào nước ở dạng vôi sữa hay vôi bão hòa Dung tích của bể pha vôi sữa Trong đó: Q : Lưu Lượng nước tính toán (m3/ h) n : Số giờ giữa hai lần pha vôi (t = 6÷12h) Pv : Liều lượng vôi cho vào nước (mg/l) bv : Nồng độ vôi sữa (5%) g : Khối lượng riêng của vôi sữa (1 tấn/m3) 4708 × 9 × 35 à Wv = ------------------------------ = 29,66 ≈ 30 (m3) 104 × 5 × 1 Khuấy trộn bằng máy khuấy cánh quạt, bể được thiết kế hình tròn, đường kính bể lấy bằng chiều cao công tác của bể d = h Trong đó D == 3,37 (m) Chia bể làm 2 bể à d1bể = Chọn số vòng quay của cánh quạt là 40 vòng/phút chiều dài cánh quạt lấy bằng 0,45 đường kính của bể (quy phạm = 0,4÷0,45d) à lcq = 0,45 × 1,7 = 0,77 (m) Chiềi dài toàn phần cánh quạt = 0,77 × 2 = 1,54 (m) Diện tích cánh quạt thiết kế 0,15 m2 cánh quạt /1 m3 vôi sữa trong bể (QP = 0,1÷0,2 m2) fcq = 0,15 × 15 = 2,25 (m2) Chiều rộng mỗi cánh quạt bcq = = 0,73 (m) Công suất động cơ khuấy quạt là 3 kW 3.1.3 Xác định liều lượng phèn Căn cứ vào hàm lượng cặn tính toán của nước nguồn là 120 mg/L à Liều lượng phèn khô cần thiết là 30÷45 mg/L Căn cứ vào độ màu của nước nguồn là 25 Pt-Co, lượng phèn nhôm xác định theo công thức sau: PAl = = 20 (mg/L) So sánh liều lượng phèn tính theo hàm lượng cặn và theo độ màu thì chọn liều lượng phèn tính toán à PAl = 35 (mg/L) Tổng lượng phèn dùng trong một ngày PAl = ≈ 206 (kg/ngày)= 1,82 (mg/m3) 3.1.4 Dung tích bể hòa trộn phèn Bể hòa trộn có nhiệm vụ hoà tan phèn cục và lắng cặn bẩn, nồng độ dung dịch trong bể hòa trộn thường cao nhưng không vượt quá nồng độ bão hòa. Theo TCXD 33-1985 nồng độ dung dịch trong bể hòa trộn lấy trong khoảng 1017% Dung tích bể hoà trộn phèn Wh = Trong đó Q : Lưu lượng nước xử lý (m3/h) n : Thời gian lưu nước giữa 2 lần hòa tan phèn (n=3) Pp : Liều lượng phèn dự tính cho vào nước (g/m3) bh : Nồng độ dung dịch phèn trong thùng hòa trộn (%) : Khối lượng riêng của dung dịch = 1 tấn/m3 à Wh = (m3) Chọn kích thước của như sau : H = 2,5m B = 2m L = 1m Chọn chiều cao an toàn của bể hòa trộn phèn là 0,3÷0,5 (m) 3.1.5 Dung tích bể tiêu thụ Bể tiêu thụ dùng để pha loãng dung dịch phèn đưa từ bể hòa trộn sang đến nồng độ cho phép. Theo TCV 33-85 nồng độ phèn trong bể tiêu thụ lấy bằng 410% tính theo sản phẩm không ngậm nuớc Wt = Trong đó bt : Nồng độ dung dịch phèn trong thùng tiêu thụ (%) Lưu ý: Thường bể trộn hay bể tiêu thụ không được thiết kế ít hơn 2 bể cho mỗi loại để thay thế cho nhau khi rửa à Wt = Chọn kích thước bể như sau H = 1,5(m) L = 3(m) B = 2,2(m) Chọn chiều cao an toàn của bể là 0,5 (m) à H = 1,5 + 0,5 = 2 (m) Chọn máy quạt gió Theo quy phạm lầy cường độ khí nén ở thìng hoà trộn là 10 (l/s.m2) và bể tiêu thụ là 5 (l/s.m2) Diện tích bể hòa trộn Fh = B H = 2,5 2 = 5 (m2) Lưu lượng gió thường xuyên vào bể hòa trộn Qh = 0,06 (m3/ph) Diện tích bể tiêu thụ  Ft = (m) Lưu lượng gió cần thiết ở bể tiêu thụ (m3/ph) Tổng lưu lượng gió đưa vào bể hòa trộn và bể tiêu thụ Qgió = Qh + Qt = 1,48 + 3,96 = 5,44 (m3/ph) Chọn máy quạt gió loại: Bơm chân không, loại máy pittông, lưu lượng 0100 (m3/phút), hệ số khí nén: ,số vòng quay 601500 vòng Đường kính ống gió chính (m) Trong đó Qg : Tổng lưu lượng gió đưa vào bể (m3/s) V : Vận tốc gió đưa vào bể (Quy phạm 1015 m/s). Chọn 15 (m/s) à (m) Chọn đường kính gió chính là 90mm Thử lại tốc độ gió (m/s) à nằm trong quy phạm cho phép Đường kính ống dẫn gió đến thùng hòa trộn (m) Đường kính ống dẫn gió đến đáy thùng hòa trộn (m) Đường kính ống nhánh đến thùng hòa trộn (chọn 3 nhánh) Lưu lượng gió vào mỗi ống nhánh (m3/s) = 4,17 (l/s) Đường kính mỗi ống nhánh (mm) Số lỗ khoan trên giàn ống gió bể hòa trộn Chiều dài ống nhánh ln = 2 m Theo quy phạm: dl = 3 – 4 mm (chọn dl = 4mm) vl = 15 – 20 m/s (chọn vl = 20 m/s) Chọn d1 = 4 mm = 4m Diện tích lỗ Tổng diện tích các lỗ trên một nhánh Số lỗ trên một nhánh (lỗ) Nếu khoan một hàng lỗ thì khoảng cách giữa các lỗ Nếu khoan hai hàng lỗ thì khoảng cách giữa các lỗ (mm) 3.1.6 Kho dự trữ hoá chất Hóa chất dùng trong xử lý như: phèn, vôi, Clo, muối… Cần phải luôn dự trữ để đảm bảo có thể sử dụng liên tục. Lượng hóa chất dự trữ phải đủ cho 1 – 2 tháng tiêu thụ. Đối với các nhà máy nước lớn, tối thiểu cũng phải dự trữ trong vòng 15 ngày. Kho chứa hóa chất phải khô ráo, có mái che. Diện tích sân kho có thể tính theo công thức Trong đó Q : Công suất trạm xử lý (m3/ngđ) P : Liều lượng hoá chất tính toán (g/m3) P = Pk + PAl = 28,5 +1,82 = 30,32 (g/m3) Pk : Lượng vôi dùng để kiềm hoá PAl : Lượng phèn dùng trong quá trình keo tụ T : Thời gian dữ hoá chất trong kho (30ngày) α : Hệ số tính đến diện tích đi lại và thao tác trong kho α = 1,3 G0 : Khối lượng riêng của hoá chất (thường lấy 1,1 tấn/m3) PK : Độ tinh khiết của hoá chất (%) (80%) h : Chiều cao cho phép của lớp hoá chất (Với phèn nhôm cục PK = 2) à Chọn L = 17,5m B = 4,5m Chọn chiều cao an toàn của kho là 5m để thuận tiện trong quá trình vận chuyển 3.1.7 Bể trộn thủy lực có khoan lỗ Công suất của trạm xử lý Qngđ = 113.000 m3/ngđ = 1,31m2/s Chọn đường kính lỗ dl = 100mm (Quy phạm 20÷100mm) Diện tích một lỗ Diện tích tất cả các lỗ trên một tấm chắn Số lỗ trên mỗi tấm chắn (lỗ) Tổn thất áp lực qua một tấm chắn (Chọn . Tra bảng à µ=0,65) Tiết diện cuối máng bể trộn (vm = 0,6m/s) Chọn chiều cao cuối máng H = 1m (H ≥ 0,5m) àChiều rộng cuối máng Tiết diện bể trộn chỗ đặt các tấm chắn Chiều rộng bể trộn Khoảng cách giữa các tấm chắn B = 4,37m Chiều cao lớp nước trước tấm chắn thứ ba H + h = 1 + 0,12 = 1,12 (m) Chiều cao lớp nuớc trước tấm chắn thứ hai 1,12 + 0,12 =1,24 (m) Chiều cao lớp nuớc trước tấm chắn thứ nhất 1,24 + 0,12 = 1,36 (m) Khoan trên mỗi tấm chắn 8 hàng lỗ theo chiều đứng và 21 hàng lỗ theo chiều ngang Khoảng cách các lỗ theo chiều đứng (Quy phạm độ ngập sâu của lỗ là 0,1÷0,15m) Ở tấm chắn thứ ba Ở tấm chắn thứ hai Ở tấm chắn thứ nhất Khoảng cách các tâm lỗ theo chiều ngang đều như nhau ở cả ba tấm chắn Chiều cao lớp nước lớn nhất Hb = 1,36 + 0,5 = 1,86 (m) Thời gian lưu nước trong bể khuấy trộn là 1 phút = 60 giây àVbể = 1,31 × 60 = 78,6 (m3) Chiều dài bể trộn thủy lực Chia bể trộn làm 3 ngăn Ngăn đầu cho hóa chất (l = 2,5m). Ngăn giữa (l = 4,7m). Ngăn cuối (l = 2,5m) Độ dốc của máng là 1% Diện tích cửa ra bể trộn Bảng 3.1 Các thông số thiết kế bể trộn STT Thông số Đơn vị Giá trị 1 Thể tích bể trộn m3 78,6 2 Chiều dài bể trộn m 9,7 3 Chiều rộng bể trộn m 4,37 4 Chiều cao bể trộn m 1,86 3.2 BỂ PHẢN ỨNG KIỂU VÁCH NGĂN Công suất trạm xử lý Q = 113.000m3/ngđ = 4708m3/h Chiều rộng của bể lắng ngang B = 24,5m Dung tích bể phản ứng Đối với nước đục t = 20 phút. Diện tích bề mặt bể Hb : Chiều cao bể thường lấy Hb = 2÷3m (Chọn Hb = 3m) Chiều rộng mỗi hành lang >0,7m (Quy phạm vận tốc doòg nước theo hành lang v = 0,2÷0,3m/s) Chiểu dài bể phản ứng lấy bằng chiều rộng bể lắng ngang Lpư = 24,5m Chiều rộng bể phản ứng Bpư = Đây cũng chính là chiều dài của mỗi hành lang phản ứng Số hành lang à có 10 hành lang và 9 vách ngăn : Chiều dày của vách ngăn (tường bằng bê tông cốt thép (chọn ) Số lần dòng nước xoay chiều m = n – 1 = 10-1 = 9 (Quy phạm m = 8÷10) Tổn thất áp lực qua bể phản ứng Bảng 3.2 Thông số thiết kế bể phản ứng có vách ngăn STT Thông số Đơn vị Giá trị 1 Thể tích bể m3 1.569,33 2 Chiều dài bể m 24,5 3 Chiều rộng bể m 21,35 4 Chiều cao bể m 3 5 Số hành lang 10 Chiều dài hành lang m 21,35 Chiều rộng hành lang m 2,18 6 Số vách ngăn 9 3.3 TÍNH TOÁN THIẾT KẾ BỂ LẮNG NGANG Thông số ban đầu - Qngđ = 113.000 m3/ngđ - Lắng cặn hình thành sau quá trình keo tụ tạo bông - Nồng độ cặn đưa vào bể lắng : 120mg/l - Hiệu quả xử lý mong muốn r = 85% 3.3.1 Tính toán thiết kế vùng lắng _ Lưu lượng Q = 113.000 m3/ngđ = 4708 m3/h = 1,31 m3/s _ Hiệu quả lắng r = 85% _ Vận tốc lắng u0 = 0,67mm/s Diện tích vùng lắng Chọn (α Hệ số kể đến ảnh hưởng của dòng chảy rối trong bể lắng) Chọn L = 6B à àL = Chiều cao vùng lắng (m) Bán kính thủy lực Vận tốc dòng chảy Hệ số Re (Ở 100C =1,31.10-6 m2/s) Hệ số Froude à trong bể xuất hiện hiện tượng nhắn dòng, cần lắp các vách ngăn không chịu lực dọc theo bể để giảm trị số Re và tăng hệ số Fr àChia bể làm 6 ngăn àBngăn = (m) Bán kính thủy lực Hệ số Re (Ở 100C =1,31.10-6 m2/s) Hệ số Froude 3.3.2 Tính toán thiết kế vùng phân phối nước vào Hiệu quả lắng phụ thuộc rất nhiều vào kết quả làm việc của bể keo tụ tạo bông, mương hoặc ống dẫn nước từ bể tạo bông cặn đến bể lắng làm sao không phá vỡ bông cặn đồng thời không để bông cặn lắng xuống đáy mương dẫn và phân phối càng gần bể lắng càng tốt. Đặt tấm phân phối cách cửa đưa nước vào là l = 2,5 m (Quy phạm từ 1,5 ÷ 2,5 m) vận tốc tring mươngv = 0,3 m/s. Để đảm bảo phân phối đều qua 12 cửa theo nguyên tắc phân phối trở lực lớn. Cửa thu = 600 (mm). Vận tốc qua cửa Tổng thất qua một lỗ Đảm bảo phân phối đều nước từ mương chung vào 12 cửa. Cánh cửa thu 2,5 m. Đặt tấm chắn khoan lỗ = 120 mm. Phân phối đều nước trên toàn mặt cắt ngang của những bể lắng. Vận tốc qua lỗ từ 0,2 ÷ 0,3 (m/s), chọn vận tốc qua lỗ là vlỗ = 0,25 (m/s). Tổng diện tích lỗ cần thiết trên 2 tường chắn à Tổng số lỗ cần thiết (lỗ) Số lỗ ở mỗi ngăn (lỗ) Ở mỗi vách ngăn bố trí thành 10 hàng dọc, 8 hàng ngang Khoảng cách gữia các lỗ theo hàng dọc là Khoảng cách lỗ theo hàng ngang là 3.3.3 Thiết kế máng thu nước Chọn tải trọng thu nước bề mặt a = 2 (m3/s.m) (quy phạm 1m3/s.m) Với tải trọng trên thì chiều dài máng thu Mà Bố trí máng thu theo chiều dài của bể Số máng thu máng Số máng thu trong một ngăn (Bố trí mỗi ngăn 3 máng thu nước) Tổng chiều dài một máng thu nước à Chiều dài một máng thu nước = Khoảng cách giữa các tim máng ≤ 1,5H (Với H: Chiều sâu lớp nước trong vùng lắng = 4,5 m) à Khoảng cách giữa các tim máng 1,5m Khoảng cách từ tường đến tim máng: 0,55m Vận tốc nước đi vào máng thu nước Máng tràn hình chữ V, 5 chữ V/1m máng à Tổng số chữ V / máng = (chữ V) Lưu lượng qua 1 khe chữ V Mà Máng hình chữ V, 5 chữ V/1m, máng. Chiều cao chữ V = 5 cm > 3,8 cm . Đáy chữ V = 10cm. Khoảng cách giữa 2 đỉnh là 20cm. Lưu lượng vào một máng thu Chọn tốc độ trong máng thu v = 0,6 m/s (Quy phạm v = 0,6-0,8 m/s) Tiết diện một máng thu nước Chọn bm = 0,4 (m) àChiều sâu máng 3.3.3 Tính toán thiết thiết kế vùng chứa cặn Hàm lượng cặn lớn nhất trong nước nguồn Mc = M0 + KA + 0,25M + B Trong đó Mc : Hàm lượng cặn lớn nhất có trong nước (g/m3) A : Liều lượng phèn cho vào nước (g/m3) K : Hệ số tính đến chuyển trọng lượng của phèn thành cặn lắng K = 1 : Đối với phèn nhôm kỹ thuật M : Độ màu của nước B : Cặn không tan trong hoá chất khác à Mc = 120 +10 =161,25 (g/m3) Nồng độ cặn trung bình nén sau 24h (theo bảng 6.2/159-Trịnh Xuân Lai): 30.000(g/m3) Thể tích vùng chứa cặn Trong đó T : Thời gian thu cặn giữa 2 lần xả : Nồng độ cặn đã nén sau 24h Q : Lưu lượng (m3/h) Mc : SS vào bể (g/m3) M : SS ra khỏi bể (thường 8-12 g/m3) à Diện tích mặt bằng của một ngăn lắng Chiều cao trung bình của vùng nén cặn Chiều cao trung bình của bể lắng (Chọn chiều cao bảo vệ của bể là 0,5m) Hbể = H + Hc + Hbvệ = 4 + 0,94 + 0,5 = 5,44 Chiều dài của bể lắng L = Llắng + Lppnước + Lvùng thu nước = 147 + 2,5 + 2 = 151,5 (m) Lượng nước dùng cho việc xả cặn của bể lắng Chọn phương pháp xả cặn: xả cặn bằng phương pháp thủy lực Trong đó Kp : Hệ số pha loãng, khi xã cặn thủy lực bằng 1,5 P : Được tính bằng phần trăm lưu lượng nước cần xử lý à Hệ thống xả cặn bằng máng đục lỗ ở hai bên và đạt dọc theo trục mỗi ngăn. Thời gian xả quy định trung bình t = 8-10 phút. Chọn t = 10 phút. Tốc độ nước chảy ở cuối máng không nhỏ hơn 1m/s. Dung tích chứa cặn của một ngăn Lưu lượng cặn một ngăn Diện tích máng xả cặn (Chọn v = 1,5 m/s) Kích thước máng . Nếu a = 0,3 thì b = 0,6. Tốc độ nước qua lỗ v = 1,5 m/s.Chọn dlỗ = 30 mm (Quy phạm dlỗ ≥ 25 mm), flỗ = 0,00071 (m2) Tổng diện tích lỗ trên một máng xả cặn Số lỗ một bên máng xả cặn (lỗ) Khoảng cách tâm các lỗ (m) Đường kính ống xả cặn với qc-1n = 0,24 m3/s, chọn Dc = 350 mm ứng với vc = 2,20 m/s Tổn thất trong hệ thống xả cặn Trong đó : Hệ số tổn thất qua lỗ đục của máng = 11,4 : Hệ số tổn thất cục bộ trong máng = 0,5 fc : Diện tích ống xả cặn fm : Diện tích máng xả cặn vc : Vận tốc xả cặn = 2,20 m/s g : Gia tốc trọng trường =9,81 à Bảng 3.3 Các thông số khi thiết kế bể lắng ngang. STT Thông số Số lượng Đơn vị Giá trị 1 Diện tích bể 1 m2 3.711,25 2 Chiều dài bể m 151,5 Chiều dài vùng lắng m 147 Chiều dài vùng phân phối nước vào m 2,5 Chiều dài vùng thu nước m 2 3 Chiều rộng bể m 24,5 4 Chiều cao bể m 5,5 Chiều cao vùng lắng m 4,5 Chiều cao vùng chứa cặn m 0,94 Chiều cao an toàn m 0,5 5 Số ngăn 7 6 Chiều rộng 1 ngăn m 4,1 7 Số máng thu nước 18 Chiều dài một máng m 23,5 Chiều cao máng m 0,4 Chiều rộng máng m 0,4 8 Tấm phân phối nước 7 Chiều dài tấm phân phối nước m 4,1 Số lỗ trên một tấm phân phối nước 77 TÍNH TOÁN THIẾT KẾ BỂ LỌC 3.4.1 Diện tích bể lọc cần thiết trong trạm xử lý Trong đó Q : Công suất của trạm xử lý (m3/ngđ) T : Thời gian làm việc của trạm trong một ngày đêm (h) Vbt : Tốc độ lọc tính toán ở chế độ làm việc bình thường (m/h) (Chọn Vtb = 6 m/s) a : Số lần rửa mỗi bể trong một thời gian ngày đêm ở chế độ làm việc bình thường a=1 W : Cường độ rửa lọc (l/sm2) (Chọn W = 16 l/sm2) t1 : Thời gian rửa lọc (h) (Chọn thời gian rửa lọc t1 = 6 ph) t2 : Thời gian ngừng bể lọc để rửa (t2 = 0,35 h) à Số bể lọc cần thiết (bể) Diện tích bể lọc của 1 bể Chọn kích thước bể lọc: L × B = 8m × 7,5m =60m2 Kiểm tra lại vận tốc trung bình ở chế độ làm việc bình thường àThỏa (Vận tốc lọc ở điều kiện bình thường v = 5,5-6m/h) Kiểm tra lại tốc độ lọc khi bể lọc làm viêc ở chế độ tăng cường (khi có một bể lọc ngưng làm việc để sửa chữa hay rửa lọc) àThỏa (Vận tốc lọc ở điều kiện tăng cường v = 6-7,5m/h Chiều cao toàn phần của bể lọc H = hd + hv + hn + hp Trong đó hd : Chiều cao lớp đỡ (m)m Chọn hd = 0,7 m hv : Chiều dày lớp vật liệu lọc. Chọn hv = 0,8 m hn : Chiều cao lớp nước trên lớp vật liệu lọc. Chọn hn = 2m hp : Chiều cap phụ hp = 0,5m à H = 0,7 + 0,8 + 2 + 0,5 = 4 (m) 3.4.2 Xác định hệ thống phân phối nước rửa lọc Chọn biện pháp rửa lọc bằng gió, nước phối hợp. Cường độ rửa lọc W = 16 l/sm2 Lưu lượng nước rửa của một bể lọc Chọn đường kính ống chính dc = 800mm bằng thép thì tốc độ nước chảy trong ống chính sẽ là vc = 1,87m/s (nằm trong giới hạn cho phép ≤2m/s) Lấy khoảng cách giữa các ống nhánh là 0,3m (Quy phạm cho phép 0,25-0,3m) Số ống nhánh của một bể lọc (ống) Lưu lượng nước rửa lọc chảy trong một ống nhánh Chọn đường kính ống nhánh là 150mm, ống bằng thép thì tốc độ nước chảy trong ống là vn = 0,92m/s Với đường kính ống chính d = 800mm, thì tiết diện ngang của ống Tổng diện tích lỗ lấy 35% diện tích tiết diện ngang của ống (Quy phạm cho phép 30-35%) Tổng diện tích lỗ tính được Chọn đường kính lỗ 12mm (Quy phạm 10-12mm) Diện tích một lỗ Tổng số lỗ (lỗ) Số lỗ trên mỗi ống nhánh =(lỗ) Trên mỗi ống nhánh, các lỗ xếp thành 2 hàng so le nhau, hướng xuống phí dưới và nghiêng một góc 450 so với mặt phẳng nằm ngang Số lỗ trên một hàng của ống nhánh (lỗ) Khoảng cách giữa các lỗ 0,525 : Đường kính ngoài của ống gió chính (m) Chọn một ống thoát khí đặt ở cuối ống chính Hệ thống rửa ống rửa ngược Chọn cường độ gió rửa bể lọc Wgió = 15m/s Lưu lượng gió tính toán Chọn tốc độ gió trong ống dẫn gió chính v =15m/s (Quy phạm 15-20m/s) Đường kính ống gió chính =280mm Diện tích mặt cắt ngang của ống gió chính Số ống nhánh cũng lấy bằng 54 Lượng gió trong một ống nhánh Đường kính ống gió nhánh Tổng diện tích các lỗ lấy bằng 40% tiết diện ngang ống gió chính (Quy phạm 35 đến 40% )à. Chọn đường kính lỗ gió là 3mm (Quy phạm 2-5mm) Diện tích 1 lỗ gió Tổng số lỗ gió (lỗ) Số lỗ trên một ống nhánh(lỗ) Khoảng cách giữa các lỗ Trong đó 0,22 : Đường kính ngoài của ống gió chính 22 : Số lỗ trên một hàng, vì số lỗ trên ống nhánh được đặt thành hai hàng so le và nghiêng một góc 450 so với trục thẳng đứng của ống . 3.4.3 Tính toán máng phân phối lọc và thu nước rửa lọc Bể có chiều dài 8m, chọn mỗi bể bố trí 4 máng thu nước rửa lọc có đáy hình tam giác, khoảng cách giữa các máng sẽ là (Quy phạm không được lớn hơn 2,2m) Lượng nước rửa thu vào mỗi máng Trong đó W : Cường độ rửa lọc. W = 16 l/sm2 d : Khoảng cách giữa các tâm máng = 1,88m l : Chiều dài của máng = 8m à Chiều rộng máng Trong đó A : Tỷ số giưa chiều cao phần chữ nhật (hCN) với nửa chiều rộng của máng, lấy a = 1.3 (Quy phạm a = 1-1,5) K : Hệ số, đối với máng hình tam giác, K = 2,1 à à Vậy chiểu cao máng chữ nhật là hCN = 0,41 m. Lấy chiều cao phần đáy tam giác là hđ = 0,2m. Độ dốc đáy máng lấy về phía máng tập trung nước là i = 0,01. Chiều dày máng lấy = 0,08m. Chiều cao toàn phần của máng thu nước rửa Hm = hCN + hđ + = 0,41 + 0,2 + 0,08 = 0,69 (m) Khoảng cách từ lớp vật liệu lọc đến trên máng thu nước Trong đó L : Chiều dày lớp vật liệu lọc, L = 0,8m e : Độ giãn tương đối của lớp vật liệu lọc, e = 45% à Theo quy phạm, khoảng cách giữa các đáy dưới cùng của máng dẫn nước rửa phải nằm cao hơn lớp vật liệu lọc tối thiểu là 0,07m. Chiều cao toàn phần của máng thu nước rửa là Hm = 0,69m, Vì máng dốc về phía máng tập trung i = 0,01 máng dài 8m nên Chiều cao của máng ở phía máng tập trung 0,61 + 0,01 × 8 = 0,69 ≈ 0,7 (m) à Nước rửa lọc từ m