Đồ án Thiết kế hệ thống cấp nước khu đô thị phía nam thành phố Nam Định

ưu lượng nước chảy trong ngăn lắng. Q = (m3) + g : Gia tốc rơi tự do, g = 9,81 m/s2. Fr = =3.23.10-5 Hệ số froude Fr > 1.10-5 nên dòng chảy trong bể mang tính ổn định. Qua kiểm tra chế độ thuỷ lực của bể lắng lớp mỏng có dòng chảy xiên ta kết luận bể lắng làm việc trong điều kiện dòng chảy ổn định ở chế độ chảy tầng. Vì thế có thể đảm bảo được hiệu quả lắng thiết kế. Chiều cao của bể lắng: Chiều cao phần nước trong trên các tấm mỏng: h1 = 1,1 m. Chiều cao phần đặt các tấm vách hướng dòng: h2 = 1,15 m. Chiều cao phần không gian phân phối nước dưới các tấm nghiêng h3 = 0,75m. Chiều cao phần chứa cặn tính toán theo phương pháp xả cặn. Sử dụng phương pháp xả cặn bằng thuỷ lực. Lượng cặn cần xả tính theo công thức: (m3) Trong đó: + Cmax : Hàm lượng cặn trong nước trước khi vào bể lắng (g/m3).Cmax = 367.25 (mg/l) + C : hàm lượng cặn sau khi lắng, C = 12 (mg/l). Do yêu cầu lượng cặn ra khỏi bể lắng là C= 10-12 mg/l. + N : số lượng ngăn lắng, N = 3 ngăn + T : thời gian giữa 2 lần xả cặn(h), T = 12 (h) + d : nồng độ trung bình của cặn đã nén chặt (g/m3), theo Bảng VI.8 trang 64 tiêu chuẩn thiết kế 20 TCN 33- 06: d =30.000 (g/m3) (m3) - Chiều cao trung bình vùng ép cặn: (m) - Tại 1/3 chiều dài lắng có các hố tập trung cặn và ống xả cặn. Mỗi ngăn lắng bao gồm 2 ống xả cặn DN250 mm. Đáy bể lắng có độ dốc 5% theo chiều dọc bể. Chiều cao vùng ép cặn đầu bể: (m) Chiều cao vùng ép cặn cuối bể : (m) Tổng chiều cao đầu bể lắng : Hđb= h1 + h2 + h3 + hc+ hdp = 1,1 + 1,15 + 0,75 + 0,773 + 0,5 = 4,273 (m) Tổng chiều cao cuối bể lắng : Hcb= h1 + h2 + h3 + hc+ hdp = 1,1 + 1,15 + 0,75 + 0,173 + 0,5 = 3,673 (m) - Thu nước lắng dùng máng thu đặt trên suốt chiều dài bể lắng. - Tại mỗi ngăn lắng dùng 3 máng thu đặt cách thành bể là 1,2 m. - Khoảng cách giữa 2 máng thu là 2,3 m. - Lưu lượng nước tại mỗi máng thu q = 157,4 m3/h = 43,72 l/s. Tốc độ nước cuối máng thu V= 0,7m/s. Tiết diện ướt của máng cần f = 0,046 m2 Chọn máng có chiều rộng B = 250 mm, H = 0,20 m. Dọc theo 2 bên thành máng đặt tấm thép có răng cưa thu nước lắng, chiều cao của răng cưa là 100 mm. Lưu lượng nước thu qua máng chữ V : q = 1,4 h 5/2 Với chiều cao nước trung bình qua máng chữ V là h = 0,05 m thì lưu lượng qua mỗi máng là: q = 1,4 ´ 0,05 5/2 = 2,83. 10-4 l/s. Số lượng răng cưa trên 1 máng sẽ cần: n = ==77,25 - Bố trí 78 răng cưa trên mỗi thành máng. Khoảng cách giữa các răng cưa trung bình là 476 mm. 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. - Mương thu nước chung ở cuối bể lắng tính với tốc độ nước là V= 0,7 m/s. - Tiết diện ướt của mương cần F = 0,41 m2. - Cấu tạo chiều rộng mương thu là b = 0,7 m. - Chiều cao lớp nước trong mương là h = 0,59 m. ống dẫn nước từ bể lắng sang bể lọc DN = 400 mm, tốc độ V = 1,20 m/s. Cấu tạo bể bao gồm: Tất cả các Van, phụ tùng cần thiết cho việc phân phối nước và xả bùn. IV.5:BÓ l¾ng trong cã líp cÆn l¬ löng ta tÝnh víi bÓ l¾ng kiÓu míi cña h·ng Biwater – Anh. a. Nguyªn t¾c cÊu t¹o: Bé phËn thu cÆn ®­îc ®­a vµo trong ng¨n l¾ng cÆn (c«n thu cÆn), ®¸y bÓ cÊu t¹o h×nh c«n. Do cÊu t¹o h×nh c«n loe cña ®¸y bÓ dßng n­íc vµo d©ng lªn víi tèc ®é gi¶m dÇn vµ x¶y ra qu¸ tr×nh ph¶n øng t¹o b«ng cÆn, c¸c h¹t cÆn vµ mÇm keo tô va tr¹m vµo nhau t¹o thµnh h¹t lín h¬n cã tèc ®é l¾ng U » U0, sau mét thêi gian tÝch luü c¸c h¹t cÆn l¬ löng trong n­íc dÝnh kÕt víi nhau t¹o thµnh ®¸m m©y cÆn l¬ löng, líp cÆn nµy ngµy cµng dµy vµ ®Ëm ®Æc thªm, ®Õn mét giíi h¹n nµo ®ã do søc ®Èy cña dßng n­íc cÆn d­ sÏ trµn c«n thu cÆn. C«n thu cÆn ®­îc cÊu t¹o b»ng vËt liÖu Composit, c¸c c«n thu ®­îc n©ng bëi hÖ thèng Pal¨ng, tuú vµo hµm l­îng cÆn trong n­íc nguån mµ ta n©ng c«n thu lªn ®é cao phï hîp víi chiÒu dµy cña líp cÆn trong bÓ. X¶ cÆn dïng èng mÒm, cã thÓ x· cÆn víi c¸c chu kú kh¸c nhau tuú thuéc vµo chÊt l­îng n­íc th«. ¦u ®iÓm cña bÓ lµ bé phËn thu cÆn ®­îc ®­a vµo trong ng¨n l¾ng cÆn (c«n thu cÆn), cÇn Ýt diÖn tÝch x©y dùng h¬n so víi bÓ l¾ng th«ng th­êng, hiÖu qu¶ l¾ng cao. Tuy nhiªn cÊu t¹o cña bÓ cã phÇn phøc t¹p ®ßi hái chÕ ®é vËn hµnh qu¶n lý chÆt chÏ ë tr×nh ®é cao, ®iÒu nµy cã thÓ ®¸p øng ®­îc v× chÊt l­îng c¸n bé kü thuËt vµ tr×nh ®é cña c«ng nh©n ngµy cµng ®­îc n©ng cao. b. S¬ ®å cÊu t¹o: c. TÝnh to¸n: ¸p dông c«ng thøc tÝnh to¸n cña bÓ l¾ng trong cã líp cÆn l¬ löng cña Nga. Tæng diÖn tÝch bÓ l¾ng: F = Fl + Fc (m2) Fl: Lµ diÖn tÝch phÇn l¾ng: Fl = (m2) Trong ®ã: Q: Lµ l­u l­îng n­íc cÇn xö lý, Q =958 (m3/h) k: Lµ hÖ sè kÓ ®Õn ¶nh h­ëng cña diÖn tÝch cÆn vµ diÖn tÝch phÇn l¾ng, k phô thuéc vµo hµm l­îng cÆn. Hµm l­îng cÆn sau bÓ trén: Ta cã hµm l­îng cÆn max ®· tÝnh ë trªn Cmax = 367.5 (mg/l). Víi Cmax = 100 ¸ 400 (mg/l) Þ k = 0,75 (Theo b¶ng 6.11 – 20 TCN 33 – 06) U0: Lµ vËn tèc l¾ng hay t¶i träng bÒ mÆt(theo b¶ng 6.11 – 20 TCN 33 – 06), ta cã: U0 = 0,8 (mm/s) Fl = = 250 (m2) ThiÕt kÕ 4 bÓ, diÖn tÝch mét bÓ lµ: F1B = Fl/4 =250/4 =62.5 (m2) Fc: Lµ diÖn tÝch phÇn cÆn: Fc = = = 83.16 (m2) Þ DiÖn tÝch phÇn cÆn l¾ng 1 bÓ: F1c = Fc/4 = 83.16/4 = 20.79 (m2) Þ Tæng diÖn tÝch 1 bÓ: F = 62.5 + 20.79 = 83.29 (m2) LÊy trßn F = 84 (m2) ThiÕt kÕ chiÒu ngang bÓ B = 6 (m) Þ ChiÒu dµi bÓ L = 76/5 =15 (m) Víi F1c = 20.79 (m2), ta thiÕt kÕ mçi bÓ cã 3 c«n thu cÆn, diÖn tÝch 1 c«n thu lµ: Fc«n = F1c/3 = 20.79/3 = 6.93 (m2) §­êng kÝnh 1 c«n thu cÆn: Dc = = = 2.97 (m) Kho¶ng c¸ch tõ mÐp bÓ ®Õn mÐp c«n thu theo chiÒu ngang bÓ: X = = = 1.52 (m) Kho¶ng c¸ch tõ mÐp bÓ ®Õn mÐp c«n thu theo chiÒu dµi bÓ: Y = = = 1,82 (m) Kho¶ng c¸ch gi÷a hai mÐp c«n thu lµ: Yc = 2.Y = 2.1,82 = 3.64 (m) X¸c ®Þnh chiÒu cao x©y dùng bÓ: H = H1 + H2 + H3 + H4 (m) Trong ®ã: H1: Lµ chiÒu cao phÇn h×nh chãp phÝa d­íi tÝnh tõ t©m lç ph©n phèi ®Õn giíi h¹n mÆt d­íi cña líp cÆn l¬ löng, t¹i ®ã vËn tèc n­íc d©ng Vd = 2 (m/s) Chän H1 = 1 (m) Þ gãc gi÷a hai t­êng nghiªng a tg(a/2) = = = 3 Þ a = 136° H2: ChiÒu cao líp cÆn l¬ löng tÝnh tõ mÐp d­íi cña líp cÆn l¬ löng ®Õn mÐp trªn cña c«n thu cÆn, chän H2 = 2,2 (m). H3: ChiÒu cao líp n­íc trong bÓ, H3 = 1,8 (m) H4: ChiÒu cao b¶o vÖ, H4 = 0,4 (m) H = 1 + 2,2 + 1,8 + 0,4 = 5,4 (m) TÝnh to¸n m¸ng thu n­íc: ThiÕt kÕ mçi bÓ cã 2 m¸ng thu n­íc, vËn tèc n­íc ch¶y trong m¸ng Vm = 0,6 (m/s) L­u l­îng n­íc vµo mét m¸ng: qm = = = 119.75 (m3/h) DiÖn tÝch mÆt c¾t ­ít cña m¸ng: Fm = = = 0,51 (m2) ThiÕt kÕ m¸ng cã kÝch th­íc b´h = 0,3´0,2 (m) T¹o ®é dèc i = 0,005 vÒ ph«Ýa cng tr×nh tiÕp theo. TÝnh to¸n m­¬ng tËp trung n­íc: VËn tèc n­íc ch¶y trong m­¬ng, VM = 0,6 (m/s) L­u l­îng n­íc vµo mét m­¬ng: qM = Q1B = 239.5 (m3/h) DiÖn tÝch mÆt c¾t ­ít cña m­¬ng: FM = = = 0,11 (m2) ThiÕt kÕ m­¬ng cã chiÒu réng b = 0,6 (m), chiÒu cao líp n­íc trong m­¬ng h = 0,2 (m). T¹o ®é dèc i = 0,005 vÒ phÝa èng thu n­íc trong. TÝnh to¸n hÖ thèng thu vµ x¶ cÆn: ThÓ tÝch cÆn tÝnh theo c«ng thøc: Wc = (m3) Trong ®ã: Cmax: Hµm l­îng cÆn sau bÓ trén, Cmax = 367.5 (mg/l) C: Hµm l­îng cÆn yªu cÇu sau bÓ l¾ng, theo ®iÒu 6.61 – 20TCN 33 – 06, ta cã: C = 10 (mg/l) N: Sè bÓ l¾ng, N = 4 (bÓ) d: Nång ®é cÆn ®· nÐn sau T giê. §Æc tÝnh cña bÓ lµ c«n thu cÆn cã thÓ n©ng lªn, h¹ xuèng tuú theo hµm l­îng cÆn, chu kú x¶ cÆn cña bÓ còng cã thÓ thay ®æi ®­îc do ®ã ta tÝnh víi c¸c hµm l­îng cÆn kh¸c nhau. §Ó tÝnh dung tÝch c«n thu cÆn ta tÝnh víi chu kú x¶ cÆn lín nhÊt. Hµm l­îng cÆn vÒ mïa lò cña S«ng Đào lín nhÊt lµ: C0 = 960 (mg/l) Hµm l­îng cÆn tÝnh to¸n sau bÓ trén lµ Cmax = 367.5 (mg/l). Víi hµm l­îng cÆn nµy chän chu kú x¶ cÆn T = 4 (h) Þ d = 21 500 (g/m3). Wc = = 15.93 (m3) Víi mçi bÓ cã 4 c«n thu cÆn Þ thÓ tÝch cÆn trong mét c«n thu cÆn lµ: W1c = Wc/4 = 15.93/4 = 3.98 (m3) ChiÒu cao c«n thu cÆn: Hc = = = 1,7 (m) VÒ mïa kh« hµm l­îng cÆn trong n­íc nguån gi¶m xuèng, chu kú x¶ cÆn cã thÓ t¨ng lªn. Ta tÝnh víi hµm l­îng c¨n vÒ mïa kh« C = 100 (mg/l), ®Ó t×m ra chu kú x¶ cÆn thÝch hîp. Theo tÝnh to¸n ë trªn dung tÝch c¨n lín nhÊt cã thÓ chøa trong c«n thu cÆn lµ Wc = 11,78 (m3). Tõ c«ng thøc: Wc = Þ 15.93 = Þ = 0,000739 Tra b¶ng quan hÖ gi÷a T vµ d, víi T = 12 (h) vµ d = 27 000 (g/m3) Þ hµm l­îng cÆn trong bÓ lµ: Wc = = 7.98 (m3) < W VËy vÒ mïa kh« hµm l­îng cÆn gi¶m xuèng, th× t¨ng chu kú x¶ cÆn lªn 12 (h). Tr­êng hîp bÊt lîi nhÊt khi cã lò x¶y ra hµm l­îng cÆn trong n­íc nguån lªn ®Õn 960 (mg/l), ta tÝnh to¸n chu kú x¶ cÆn thÝch hîp. Theo tÝnh to¸n ë trªn dung tÝch cÆn lín nhÊt cã thÓ chøa trong c«n thu cÆn lµ Wc = 15.93 (m3). Tõ c«ng thøc: Wc = Þ 15.93 = Þ = 7.10-5 Tra b¶ng quan hÖ gi÷a T vµ d, ta chän chu kú x¶ cÆn T = 1 (h). TÝnh t­¬ng tù ta cã chu kú x¶ cÆn t­¬ng øng víi c¸c hµm l­îng cÆn trong n­íc nguån kh¸c nhau tu©n theo b¶ng sau: Bảng 9 : Chu kỳ xả cặn Hµm l­îng cÆn (mg/l) 960 350 100 Chu kú x¶ cÆn (giê) 1 4 12 TÝnh to¸n c¸c ®­êng èng: HÖ thèng èng ph©n phèi n­íc vµo bÓ dïng èng thÐp ®ôc lç so le, ®­êng kÝnh lç d = 20 (mm), c¸c lç h­íng xuèng d­íi mét gãc 45°. VËn tèc n­íc ch¶y trong èng V« = 0,5 (m/s) VËn tèc n­íc ch¶y qua lç Vl« = 0,5 (m/s) L­u l­îng n­íc ch¶y qua èng: q« = Q/4 = 958/4 = 239.5 (m3/h) DiÖn tÝch mÆt c¾t ­ít cña èng: F« = = = 0,133 (m2) §­êng kÝnh èng: D« = = = 0,4 (m) §Ó ph©n phèi ®Òu n­íc trªn toµn bé diÖn tÝch bÓ ta ph©n chia èng thµnh 3 ®o¹n cã ®­êng kÝnh D300, D250, D200, dïng 2 c«n thu D300/250 vµ D250/200. §Ó tÝnh to¸n sè lç vµ kho¶ng c¸ch gi÷a c¸c lç ta tÝnh víi ®­êng kÝnh èng trung b×nh D200. TiÕt diÖn mÆt c¾t ngang èng: F = = = 0,0707 (m2) Theo quy ®Þnh chän SFl«/F = 0,3 Þ SFl« = 0,3.F = 0,3.0,0707 = 0,02121 (m2) MÆt kh¸c diÖn tÝch cña mét lç lµ: Fl« = = = 0,000314 (m2) VËy sè lç lµ: n = = = 68 (lç) Víi chiÒu dµi bÓ lµ L = 15 (m) Þ chiÒu dµi èng bè trÝ lç lµ: L = 15 – 0.15 - 0,6.2 = 14.23 (m). Trong ®ã: 0,15 (m): Lµ kho¶ng c¸ch tõ mÐp èng ®Õn thµnh trong mét bÓ. 0,6 (m): Lµ chiÒu dµi mét c«n thu. Kho¶ng c¸ch gi÷a c¸c lç: ll« = = = 0,43 (m) èng mÒm x¶ cÆn: èng x¶ cÆn tÝnh víi ®iÒu kiÖn x¶ hÕt cÆn trong 10 (phót), theo ®iÒu TCN 33 – 06. L­u l­îng cÆn x¶ qua mét èng: QcÆn = W1c.t (m3/h) W1c: Lµ l­îng cÆn trong mét c«n thu cÆn, W1c = 2,97 (m3). QcÆn = = 17,82 (m3/h) Chän vËn tèc cÆn ch¶y trong èng lµ VcÆn = 1 (m/s) FcÆn = = = 0,005 (m/s) §­êng kÝnh èng mÒm x¶ cÆn: DcÆn = = = 0,079 (m) Chän DcÆn = 100 (mm). TÝnh to¸n hÖ thèng n©ng c«n thu cÆn: C«n thu cÆn lµm b»ng vËt liÖu Composit ®Ó gi¶m t¶i träng vµ dÔ chÕ t¹o. Khi l­îng cÆn ®Çy trong c«n thu cã thÓ tÝch: W1c = 2,97 (m3) Khèi l­îng cÆn: mc = gc.W1c (tÊn) gc: Lµ tû träng cña cÆn, gc = 1,03 (t/m3) Þ mc = 1,03.2,97 = 3,0591 (t/m3) T¶i träng toµn bé: m = Mc«n + mc (tÊn) Mc«n: Lµ khèi l­îng vËt liÖu lµm c«n. S¬ bé lÊy m = 3,5 (tÊn) Khi hµm l­îng cÆn thay ®æi ta n©ng c«n thu cÆn lªn cao hoÆc h¹ xuèng b»ng hÖ thèng pal¨ng. Do kÐo trong m«i tr­êng n­íc nªn c«n chÞu lùc ®Èy Acsimet (FA); FA = r.V.g (tÊn) r.g: Lµ träng l­îng riªng cña n­íc. r.g = 1 (t/m3) V: Lµ thÓ tÝch cña phÇn n­íc bÞ chiÕm chç. V = W1c = 2,97 (m3) Þ FA = 1.2,97 = 2,97 (tÊn) Hîp lùc t¸c dông lªn d©y treo pal¨ng: T = P – FA = 3,5 – 2,97 = 0,53 (tÊn) VËy ®Ó an toµn ta chän thiÕt bÞ n©ng lµ pal¨ng lo¹i 1 tÊn. IV.6. Bể lọc nhanh trọng lực: Với công suất và chất lượng nước nguồn nêu trên ta sử dụng bể lọc nhanh trọng lực. a/Sơ đồ cấu tạo: Ghi chú: 1. ống dẫn nước từ bể lắng sang 2. Mương phân phối nước vào bể 3. Máng thu nước rửa lọc 4. Lớp vật liệu lọc 5. ống xả nước rửa lọc 6. ống dẫn nước rửa lọc 7. ống thu nước sạch 8. Chụp lọc * Ta tính toán với bể lọc 1 lớp vật liệu lọc, vật liệu lọc là cát thạch anh có: - dmin = 0,5 (mm) - dmax = 1,25 (mm) ( Theo 6.11.trang 54-TCN 33-06) - dtd = 0,7 ¸ 0,8 (mm) - Độ nở tương đối: e = 45%. - Hệ số không đồng nhất: K = 1.5 ¸ 1.7 -Chiều dày lớp vật liệu lọc là: l = 0,7 ¸ 0,8 (m) -Tốc độ lọc khi làm việc bình thường: vbt = 5 ¸ 6 (m/h) -Tốc độ lọc khi làm việc tăng cường: vtc = 6 ¸ 7,5 (m/h) * Phương pháp rửa lọc là nước và gió kết hợp. -Thời gian rửa nước thuần tuý là: t1 = 6 (phút) = 0,1 (h). -Thời gian ngừng để rửa bể là: t2 = 20 (phút) = 0,35 (h). -Cường độ nước rửa là: W = 12 - 14 (l/s.m2). * Xác định các kích thước cơ bản: - Tổng diện tích mặt bằng các bể lọc được tính như sau: F = (m2) Trong đó: + Q: Công suất trạm xử lý, Q = 23000 (m3/ngđ) +T : Thời gian làm việc của trạm trong một ngày đêm, T = 24 (h) + vbt:: Tốc độ lọc khi làm việc bình thường, vbt = 6 (m/h) + W: Cường độ nước rửa, W= 12 (l/s.m2) + t1 : Thời gian rửa lọc, t1 = 0,1 (h) + t2 : Thời gian ngừng làm việc của bể để thực hiện các thao tác rửa, t2 = 0,35 (h) + a: Số lần rửa mỗi một bể lọc trong một ngày đêm, a = 2 Thay số ta có: F = = 169.77 (m2) Số bể lọc là: N = = 6.5 6 (bể). Chọn n =6 (bể), bố trí 2 hàng song song mỗi hàng 3 (bể) Kiểm tra tốc độ lọc tăng cường với điều kiện đóng 1 bể để rửa: Vtc = Vbt . = 6x = 7,2 (m/h) Nằm trong khoảng Vbt = 6 ¸ 7,5 (m/h), đảm bảo yêu cầu. Như vậy số bể lọc là N = 6 là hợp lý. Diện tích mỗi bể là: Fb = = = 28.295 (m2) Þ Chọn kích thước bể hình chữ nhật: B x B = 5.2 x 5.4 = 28.08 (m2) * Chiều cao toàn phần của bể lọc nhanh xác định theo công thức: H = htg+ hs+ hv+ hbn Trong đó: + htg: Chiều cao phần trung gian tính từ sàn chụp lọc xuống đáy bể lấy theo cấu tạo từ 0,61 (m). Lấy bằng 0,7 (m) + hs : Chiều cao lớp sỏi đỡ Lấy theo quy phạm 33-06 –NXB XD Cỡ hạt lớp đỡ : 10 ¸ 5 (mm) thì hs= 0,1 ¸ 0,15 (m) Chọn hs = 0,15 (m) + hv : Chiều cao lớp vật liệu lọc (m), Lấy theo bảng quy phạm tiêu chuẩn ngành 33-06 –NXB XD - Lấy hv = 0,8 (m) + hn: Chiều cao lớp nước trên vật liệu lọc . Chọn hn =2 (m) + hbv : Chiều cao phụ kể đến việc dâng nước khi đóng bể để rửa hp ³ 0,3 (m). Lấy hp = 0,35 (m) Vậy H = 0,7 + 0,15 + 0,8 + 2 + 0,35 = 4 (m) * Tính toán máng phân phối nước lọc và thu nước rửa lọc : Chọn mỗi bể bố trí 3 máng thu nước rửa lọc dọc theo chiều rộng bể có đáy hình tam giác , khoảng cách giữa các tim máng sẽ là d = 5.2/3 = 1,73 (m) ( quy phạm không được lớn hơn 2,2 m) và tim máng cách tường 0,64m. Lưu lượng nước rửa bể lọc: qr = Wn.F1bể = 12 x 28.08 = 276.48 (l/s) = 0.276 (m3/s) Lượng nước rửa thu vào mỗi máng xác định theo công thức : qm = Wn .d.l = 12 x 1,73 x 5.2 = 107.95 (l/s) 0,108 (m3/s) Trong đó: + Wn : Cường độ rửa lọc , wn = 12 (l/s.m2) + d: Khoảng cách giữa các tâm máng, d = 1.73 (m) + l: Chiều dài của máng , l = 5.2 (m) Chiều rộng máng tính theo công thức: Bm = K . (m) Trong đó: + K : Hệ số phụ thuộc vào hình dáng của máng, có tiết diện đáy tam giác, k = 2,1. + qm: Lưu lượng nước vào máng, qm = 0,108 (m3/s). + a: Tỉ số giữa chiều cao phần chữ nhật của máng với một nửa chiều rộng máng, a = 1,5 ( quy phạm a = 1 – 1,5) Þ Bm = 2,1 . = 0,7 (m) Vậy chiều cao phần máng hình chữ nhật là: hCN = 0,525 (m). Chiều cao toàn bộ máng: h=1,25xB=1,25x0.7 =0.875 (m) lấy tròn 0,88(m). chiều cao phần đáy tam giác là: hđ =0,88-0,53= 0,35 (m). Độ dốc đáy máng lấy về phía máng tập trung nước là i = 0,01. Chiều dày thành máng lấy là: m = 0,08 (m). Chiều cao toàn phần của máng thu nước rửa là: Hm = hCN + hđ + m = 0,53 + 0,35 + 0,08 = 0,96 (m) Khoảng cách từ bề mặt lớp vật liệu lọc đến mép trên máng thu nước xác định theo công thức sau: Trong đó: + L: Chiều dày lớp vật liệu lọc, L = 0,8 (m) + e: Độ giãn nở tương đối của lớp vật liệu lọc, e = 45% Theo quy phạm , khoảng cách giữa đáy dưới cùng của máng đẫn nước rửa phải nằm cao hơn lớp vật liệu lọc tối thiểu là 0,07 (m). Chiều cao toàn phần của máng thu nước rửa là Hm = 0.96 (m), vì máng dốc về phía máng tập trung i = 0,01; máng dài 5.2 (m) nên chiều cao máng ở phía máng tập trung là: 0.96+ 0,052 = 1.012 (m) Vậy sẽ phải lấy bằng: Nước rửa lọc từ máng thu tràn vào máng tập trung nước. Khoảng cách từ đáy máng thu đến đáy máng tập trung xác định theo công thức: Trong đó: + qM : Lưu lượng nước chảy vào mương tập trung nước, qM = 3qm= 3. 0,108 =0.324(m3/s) + A: Chiều rộng của máng tập trung. Chọn A = 0,75 (m), quy phạm không nhỏ hơn 0,6 (m) + g: Gia tốc trọng trường, g = 9,81 (m/s2) *Tính toán hệ thống phân phối bằng chụp lọc: 4 5 3 1 2 Bể lọc được thiết kế sử dụng chụp lọc dài đuôi có khe hở, hệ thống này được tính để áp dụng biện pháp rửa bể lọc bằng gió nước kết hợp. Cấu tạo chụp lọc: Khe phân phối gió và nước ống phân phối nước rửa lọc Khe thu khí Ren lắp chụp lọc Sàn gắn chụp lọc * Quy trình rửa bể: - Bơm khí với cường độ 20 (l/s. m2 ) trong thời gian 2 (phút). - Bơm nước kết hợp khí,với cường độ khí 12 (l/s.m2 ) và cường độ nước 4 (l/s.m2) sao cho cát lọc không bị trôi vào máng trong thời gian 5 (phút). - Cuối cùng ngừng bơm khí và tiếp tục bơm nước thuần tuý với cường độ 7 (l/s. m2) trong thời gian 4 (phút). - Chọn phương pháp phân phối khí và nước bằng chụp lọc. Số lượng chụp lọc được lấy bàng 50 (cái/m2) , theo TCXD 33-06 Với diện tích của 1 bể Fbl = 28.08 (m2), số chụp lọc của 1 bể = 28.08 x 50 = 1404 (cái). - Mỗi chụp lọc có 24 khe hở kích thước 1 khe 15x0,5 (mm) . Tổng diện tích khe hở của chụp lọc: fchl = 15 x 0,5 x 24 = 180 (mm2) = 0,00018 (m2) - Tổng diện tích của các khe hở chụp lọc: (m2) Theo TCXD 33- 06 quy định tổng diện tích khe hở của chụp lọc phải lấy = 0,8-1 % diện tích công tác của bể, ta có tỉ số kiểm tra như sau: Như vậy đảm bảo diện tích khe hở. Số chụp lọc trên 1(m2) sàn đỡ: 6+(chiếc /m2) - Vận tốc của hỗn hợp không khí thổi và nước rửa qua khe hở. Cường độ: Whh = Wn + Wk = 12 + 20 = 32 (l/s.m2) = 0,032 (m3/s.m2) Trong đó: + Wn: Cường độ nước rửa lọc, Wn = 12 (l/s.m2) + Wk: Cường độ khí rửa lọc, Wk = 20 (l/s.m2) (m/s) ( theo TCXD 33-06 Vhh> 1,5 m/s) Vận tốc của nước rửa lọc qua khe hở: (m/s) Chụp lọc gắn trong hệ thống đan bê tông cốt thép , đặt trên đáy trung gian . - Tổn thất áp lực trong hệ thống phân phối có đáy trung gian vào có chụp lọc: Theo điều (6.114 TCXD 33 ÷ 06): hpp = Trong đó: + Vhh : Vận tốc hỗn hợp của không khí và nước rửa qua khe chụp lọc, Vhh = 3,55 (m/s) +: Hệ số lưu lượng của chụp lọc, = 0,5 hpp = * Xác định hệ thống phân phối nước rửa lọc: Với số bể lọc ta thiết kế = 6 (bể), tuy nhiên mỗi lần rửa ta chỉ rửa lần lượt từng bể một, do vậy lưu lượng nước rửa tính tối đa là một bể. Theo TCXD 33-06 vận tốc nước trong ống dẫn nước rửa lọc V = 1,5 ÷ 2 (m/s). - Lưu lượng nước rửa của 1 bể lọc tính theo công thức: qr = (W. Fb)/1000 qr = 12 x 28.08 / 1000 = 0.337 (m3/s) - Đường kính ống tính theo công thức sau: dr = = = 0,535 (m) Chọn D = 500 (mm) Với D = 500 (mm) ta có: Vậy chọn D = 450 (mm) là phù hợp với V = 1,5-2,0 (m/s) * Tính toán hệ thống cấp khí rửa lọc: - Cường độ rửa gió thuần tuý là: Wk = 20 (l/s.m2) - Chọn vận tốc gió trong ống gió là Vk = 20 (m/s). Lưu lượng gió cung cấp là: qk = Wk . Fb = 20 x 28.08 = 561.6 (l/s) = 0,5616 (m3/s) Đường kính ống dẫn gió là: dk = = = 0.189 (m) Chọn dk = 200 (mm) -Vận tốc thực tế trong ống: Vk = = = 17.88 (m/s), đạt yêu cầu. Vậy chọn D = 200 (mm) là phù hợp với V = 15 - 20 (m/s) * Tính toán các loại ống khác: - Ống xả nước rửa lọc đầu: Với lưu lượng Q =23000 (m3/nđ) =958(m3/h) = 0.266 (m3/s) Q1bể = 0.266 / 6 = 0. 0444 (m3/s) Vận tốc trong ống xả nước lọc đầu v = 1 - 1,5 (m/s) =0.24 (mm) Chọn D = 200 (mm) Vận tốc thực tế trong ống: Vl = = = 1.4 (m/s), đạt yêu cầu. - Ống dẫn nước sạch chung sang bể chứa: Với lưu lượng Q = 23000 (m3/nđ) =958(m3/h) = 0.266 (m3/s) qI = 0.266 / 2 = 0.133 (m3/s) Vận tốc trong ống dẫn chung v = 1 ÷ 1,5 (m/s) D===0.41(m2) Chọn D = 350 (mm) Vận tốc thực tế trong ống: Vl = = = 1.38 (m/s), đạt yêu cầu. Chọn ống D = 350 (mm) - Ống xả kiệt bể lọc D = 200 (mm) Cửa thăm bể lọc: bố trí ống thép D 500, bắt mặt bích đặc. Đáy bể lọc tạo độ dốc i = 0,005 về phía ống xả này, đầu ống xả lắp khoá. - Ống dẫn nước từ bể lắng tới: Thiết kế 6 bể lọc thành hai dãy nên có hai ống dẫn nước từ bể lắng sang, Lưu lượng nước qua 1 ống: Ql = Q / 2 = 958 / 2 = 479 (m3/h) = 0.133 (m3/s) Với Q là công suất trạm xử lý, Q = 23000 (m3/ ngđ) = 958 (m3/h) Vận tốc nước lọc Vl =1,5 (m/s). Đường kính ống: Dl = = = 0.336 (m) Chọn Dl = 340 (mm) Vận tốc thực tế trong ống: Vl = = = 1.5 (m/s), đạt yêu cầu. * Chọn máy bơm rửa lọc và bơm gió rửa lọc: - Áp lực công tác cần thiết của máy bơm rửa lọc xác định theo công thức: Hbr = hhh + htt + + hdt (m) Trong đó: + :Tổng tổn thất ( kể cả tổn thất áp lực theo chiều dài và áp lực cục bộ ( trên đường ống dẫn từ trạm bơm đến bể lọc, sơ bộ lấy = 2 (m) + htt : Tổng tổn thất áp lực qua bể lọc khi rửa: htt = h + hlọc + hsd (m) + h: Tổn thất qua hệ thống phân phối có hầm trung gian dùng chụp lọc, h = 2,57 (m) + hsd: Tổn thất áp lực qua lớp sỏi đỡ, hsd = 0,22.h.Wn = 0,22 x 0,15 x 12 = 0,396 (m) + hlọc: Tổn thất áp lực qua lớp vật liệu lọc: hlọc = ( a + b.W) l.e = (0,76+0,017.12).0,8.0,45 = 0,347(m) Với dtd = 0,7 – 0,8 , tra SGK (trang 135) a = 0,76; b = 0,017 htt = h + hlọc + hsd =2,57+0,347+0,396 =3,313(m) + a, b : Các thông số phụ thuộc đường kính tương đương của vật liệu lọc. + hdt: áp lực dự trữ dẽ phá vỡ kết cấu ban đầu của lớp cát lọc, hdt = 2 (m) + hhh: Độ chênh cao giữa mép trên máng thu nước rửa và mực nước thấp nhất trong ngăn chứa nước rửa lọc ở bể chứa, thường từ 3,5–4(m),lấy 4m Vậy áp lực yêu cầu của bơm rửa lọc là: Hbr = 4 + 3,313 + 2 + 2 = 11,313 (m) * Tính toán sân phơi vật liệu lọc: Thể tích vật liệu lọc trong 1 bể V = Fb . hv =28.08 x 0,8 = 22.464 (m3) Thiết kế sân phơi vật liệu lọc với chiều cao phơi bằng 0,2 (m) Þ Diện tích sân phơi Fs = V / 0,2 = 22.464 / 0,2 = 112.32 (m2) Thiết kế 2 sân phơi Þ diện tích 1 sân F1s = Fs / 2 = 112.32 / 2 = 56.16 (m2) Kích thước sân a x a = 15.6x 3.6 (m) IV. 7. Dung tích bể chứa: Trong thực tế dung tích bể chứa trong khoảng < 20%Qngđ , sơ bộ ta lấy 8.69%Qngđ. Dung tích bể chứa là: Wbc =8.69%Qngđ = 8.69%.23000=2000 (m3) Chia 2 bể ,mỗi bể 1000(m3). Kích thước mỗi bể sẽ là: 18(m) x 18 (m) x 3.7 (m) , kể cả chiều cao dự phòng 0,7 (m). IV.8. Trạm khử trùng: Chọn phương pháp khử trùng bằng Clo lỏng. - Lượng clo dùng cho trạm xử lý trong 1 ngày đêm: Trong đó: + Lclo* : Liều lượng clo cần sử dụng (g/m3) Lclo* = Lclo + Lclo sơ bộ + Lclo dư = 1,5 + 1,5 + 0,5 = 3,5 (mg/l) = 3,5 (kg/m3) + Lclo : Lượng clo châm vào nước sau khi lắng , lọc. Chọn Lclo = 1,5 (mg/l) + Lclo sơ bộ: Lượng clo dùng để clo hoá sơ bộ , = 1,5 (mg/l) + Lclo dư : Lượng clo dư tối thiểu trong nước = 0,5 (mg/l) - Lượng nước tính toán cho Cloratơ làm việc lấy bằng 0,6 (m3/ kg clo).(Theo 6.168. TCXDVN 33-06). Lưu lượng nước cấp cho trạm clo: Q = 0,6 . Qhcl = 0,6 x 3.35 = 2.01 ( m3/ h) = 0.558 (l/s) Vận tốc nước chảy trong ống V = 0,6 (m /s) Đường kính ống Dcl = = = 0.034 (m) Chọn đường kính ống dẫn clo D = 35 (mm) Với trọng lượng riêng clo bằng 1,43 (kg / l). Lượng clo tiêu thụ trong 1ngày Vcl = 3.35x24 / 1,43 = 56 (l) * Ta chọn số bình clo dự trữ trong trạm đủ dùng tối thiểu là 30 (ngày). Lượng clo dùng trong 30 ngày Vcl30 = 56 x 30 = 1680 (l) Chọn 7 bình clo loại 300 (l), 6 bình cung cấp Clo cho trạm bơm và 1 bình dự trữ. - Từ lượng clo dùng trong 1 giờ Qhcl = 3.35 (kg) ta chọn thiết bị định lượng loại PC.5, 2 Cloratơ công suất 1,28-20,5 (kg/ l) trong đó có 1 chiếc dự trữ. Cấu tạo nhà trạm. - Trạm được xây dựng ở cuối hướng gió. - Trạm clo xây dựng 2 gian riêng biệt, 1 gian đặt cloratơ, 1 gian đặt bình clo lỏng, các gian có cửa thoát dự phòng riêng. - Trạm được xây dựng cách ly với xung quanh bằng các cửa kín có hệ thống thông gió và được thông gió thường xuyên bằng quạt với tần suất bằng 12 lần tuần hoàn gió, không khí được hút ở điểm thấp. - Trong trạm có giàn phun nước áp lực cao và có bể chứa dung dịch trung hoà clo, khi có sự cố dung tích bình đủ để trung hoà. - Đường kính ống cao su dẫn clo: dcl = 1,2 . Trong đó: + Q: lưu lượng giây lớn nhất của khí clo lỏng, (Theo 6.175 TCXDVN 33-06) ta có: Q = = = 1,75 . 10-6 ( m3/ s) + V: Vận tốc trong đường ống, lấy V = 0,8 (m/s). dcl = 1,2 . = 0,00205(m) »2 (mm). - Chọn ống cao su có đường kính 2 (mm) , ống cao su được đặt trong ống lồng có độ dốc 0,01 đến thùng đựng clo lỏng, ống không có mối nối. IV.9. Hệ thống thoát nước trong trạm xử lý: Nước thải trong trạm xử lý gồm 3 loại : + Nước mưa + Nước thải sinh hoạt + Nước thải công nghệ Toàn bộ nước mưa và nước thải sinh hoạt được thu bằng hệ thống mương rãnh và đường ống dẫn ra mạng lưới thoát nước của thị xã. Nước thải công nghệ bao gồm : + Nước thải rửa lọc từ các bể lọc nhanh. + Nước xả kiệt từ các bể khi thau rửa. + Nước thải có chứa bùn cặn từ bể lắng trong. Các loại nước thải này tập trung và thu lại để tiến hành xử lý trước khi xả ra mạng lưới thoát nước của thị xã. V.7.1. Nước thải từ trạm xử lý Lưu lượng nước thải. Theo tính toán trạm xử lý có toàn bộ là 6 bể lọc nhanh, 2 bể lắng Lamen . Mỗi ngày 1 lần rửa bể lọc, khi rửa lọc thì rửa luân phiên từng bể (mỗi lần rửa một bể) Lượng nước rửa một bể lọc nhanh : (m3) Trong đó : W1, W2 : Cường độ các pha rửa lọc lần lượt là : 2 (l/s.m2), 5 (l/s.m2). t1,t2 : Thời gian rửa lọc của hai pha : t1 = t2 = 5’. Fb : Diện tích một bể lọc, Fb = 28