Đồ án Thiết kế hệ thống cấp nước thị xã Bình Minh – tỉnh Vĩnh Long

ể tấm cuối bể không đục lỗ mà chỉ có một cửa có phai chắn kích thước là axa = 1.2x1.2 m Mỗi ngăn đặt một máy khuấy , tổng số máy khuấy là 6 máy. Thể tích nước khuấy trộn của một máy là : V=3,4 33,4 = 34,68 (m3) b1. Công suất tiêu thụ cần thiết của máy khuấy bậc 1 P=G2..V Trong đó : G là cường độ khuấy trộn của máy khuấy bậc 1 chọn G1=70 :là độ nhớt động lực của nước ở 230C =0,001 (Ns/m2) P=G2..V=702.0,001.34,68 = 169,93 (J/s) = 0,1699 (kW). Chọn máy khuấy có đường kính D = 1m. Tuabin 4 cánh nghiêng 450 Vòng quay của động cơ : n1 == =0,54(v/s) n1 =0,54 (v/s)= 32,4(v/p). Lấy tròn n1=33(v/p) b2. Công suất tiêu thụ cần thiết của máy khuấy bậc 2 P=G2..V Trong đó : G là cường độ khuấy trộn của máy khuấy bậc 2 chọn G1=50 :là độ nhớt động lực của nước ở 230C =0,001 (Ns/m2) P=G2..V=502.0,001.34,68 = 86,7 (J/s) = 0,0867 (kW). Chọn máy khuấy có đường kính 1 m. Tuabin 4 cánh nghiêng 450 Vòng quay của động cơ : n2 == =0,43(v/s) n2=0,43(v/s)= 25,8(v/p). Lấy tròn n2=26 (v/p) b3.Năng lượng cần cho máy khuấy bậc 3: P=G2..V Trong đó : G là cường độ khuấy trộn của máy khuấy bậc 1 chọn G1=30 :là độ nhớt động lực của nước ở 230C =0,001 (Ns/m2) P = G2..V=302.0,001.34,68 = 31,21 (J/s) = 0,031 (kW). Chọn máy khuấy có đường kính 1 m. Tuabin 4 cánh nghiêng 450 Vòng quay của động cơ : n3 == =0,31(v/s) n3=0,31(v/s)= 18,6(v/p). Lấy tròn n3=19 (v/p) Máy khuấy thiết kế với hộp số 3 nấc vòng quay : n1=33 (v/p) , n2=26 (v/p) , n3= 19 (v/p) P = G2.V. = (30)2 x 48x 0,001 = 43,2 J/s = 0,0432 (KW) Chọn máy khuấy đường kính D= 3,6 m, tuabin 4 cánh nghiêng 450 hướng xuống dưới. Vòng quay của động cơ: n= Hiệu suất của động cơ: 0,75 Công suất động cơ:0,0432 : 0,75 = 0,0576 (KW). Máy khuấy thiết kế với hộp số 3 nấc vòng quay n1 = 5 vg/ph, n2 = 4 vg/ph, n3 = 3 vg/ph. Động cơ đặt trên hành lang máy khuấy đặt cách đáy h=0,3m. Diện tích cánh khuấy: Fc = 15% x 4 x 4 = 2,4 (m) Cánh khuấy dài 2,4m, rộng 1 m. V.2.6. Bể lắng ngang: Diện tích bể lắng Dùng bể lắng ngang thu nước ở cuối bể, diện tích mặt bằng bể là: F = (m2) Q : Công suất trạm , Q = 625 (m3/h) a = (1) là hệ số kể đến ảnh hưởng của dòng chảy rối trong vùng lắng. Trong đó: u0 : Tốc độ lắng cặn, xử lý bông cặn sau bể phản ứng ta lấy bằng 0,51 (mm/s) theo quy phạm (0,5 0,6 mm/s) với hàm lượng cặn từ (2502500 mg/l). Vtb : Vận tốc trung bình chuyển động ngang của dòng nước. Vtb = K´u0 Với K: hệ số phụ thuộc vào tỷ số chiều dài và chiều sâu của vùng lắng. Chọn = 15 ị K = 10ịVtb = 10´ 0,51 = 5,1 (mm/s). thay lại công thức (1) ta có: a = = 1,5 Như vậy, F = ằ 510,6 (m2) Ta bố trí 2 bể lắng mỗi bể lắng có diện tích là : F1== 255,3 (m2) Chiều rộng bể lắng Chiều rộng của bể lắng được tính theo công thức: B = Trong đó: H: Chiều cao vùng lắng, H = 2,6 (m) N: Số bể lắng, lấy N = 2 bể. Khi đó: B = = 6,54(m) chọn B = 7,0(m) Chia mỗi bể thành 2 ngăn, chiều rộng của một ngăn là bn = = =3,5 (m) Chiều dài bể lắng Theo cách chọn như trên, chiều dài bể lắng là: L = = = 36,5 (m) Kiểm tra tỷ số 15 Chọn hai vách ngăn đặt cách tường 1,5 (m). Sử dụng phương pháp cặn trượt về phía đầu bể (hố thu cặn đặt ở phía đầu bể). Tính hệ thống phân phối nước vào bể Để phân phối và thu nước đều trên toàn bộ diện tích bề mặt bể lắng ta đặt các vách ngăn có đục lỗ ở đầu và cuối bể. Thiết kế hàng lỗ cuối cùng nằm cao hơn mức cặn tính toán là 0,3 (m)  – theo quy phạm là 0,3á0,5 (m). Đặt vách ngăn phân phối nước vào bể cách đầu bể một khoảng 1,5 (m) (Quy phạm 1 2 m) Diện tích của vách ngăn phân phối nước vào bể là: Fngăn = bn´ (H0 - 0,3) = 3,5´ (2,6 - 0,3) = 8,05 (m2) Lưu lượng nước tính toán qua mỗi ngăn của bể là: qn == 89,28 (m3/h) = 0,024 (m3/s) Diện tích cần thiết của các lỗ ở vách ngăn phân phối nước vào là: Sflỗ 1 = = = 0,096 (m2) (Quy phạm Vlỗ 1=0,20,3 m/s) Diện tích cần thiết của các lỗ ở vách ngăn thu nước ở cuối bể là: Sflỗ 2 = = = 0,048 (m2) (Quy phạm Vlỗ 2=0,5m/s) Lấy đường kính lỗ ở vách ngăn phân phối thứ nhất d1 = 0,08 (m), diện tích một lỗ là  f1lỗ = 0,00266 (m2) ị Tổng số lỗ ở vách ngăn thứ nhất là: n1 = = = 36 (lỗ) Lấy đường kính lỗ ở vách ngăn thu nước d2 = 0,07 (m), diện tích một lỗ là  f1lỗ = 0,00385 (m2) ị Tổng số lỗ ở vách ngăn thứ hai là: n1 = = = 20 (lỗ) ở vách ngăn phân phối bố trí thành 9 hàng dọc và 4 hàng ngang, khoảng cách giữa các lỗ theo hàng dọc là: Ddọc = = 0,575 (m) Khoảng cách giữa các lỗ theo hàng ngang là: Dngang = = 0,39 (m) ở vách ngăn thu nước bố trí thành 5 hàng dọc và 4 hàng ngang, khoảng cách giữa các lỗ theo hàng dọc là: Ddọc = = 0,575(m) Khoảng cách giữa các lỗ theo hàng ngang là: Dngang = = 0,7 (m) Tính diện tích vùng chứa cặn Xả cặn bằng phương pháp thuỷ lực, thể tích vùng chứa cặn được tính toán theo công thức: W0 = (m3) Trong đó: T: Thời gian giữa hai lần xả cặn, do hàm lượng cặn lớn nên lấy T = 12 (h) Q: Lưu lượng nước vào bể lắng, Q =625(m3/h) N: Số bể lắng ,N=2 C: Hàm lượng cặn trong nước sau khi lắng, m = 12 (mg/l) dc: Nồng độ trung bình của cặn nén sau thời gian T, lấy dc = 31000 (g/m3) Cmax: Tổng hàm lượng cặn trong nước đưa vào bể lắng, Cmax = 547,86 (mg/l) Thể tích vùng chứa cặn của một bể lắng là: ị W0 = = 64,8 (m3) Chiều cao vùng chứa và nén cặn Chiều cao vùng chứa và nén cặn được tính theo công thức: hc = = = 0,254 (m)lấy hc=0,3(m) Chiều cao bể lắng Chiều cao bể lắng được xác định theo công thức: Hbể = HL + hc + hbảo vệ Trong đó: HL : Chiều cao vùng lắng nước, HL =2,6 (m) hbảo vệ : Chiều cao bảo vệ, lấy = 0,5 (m) hc : Chiều cao tầng cặn ị Hbể = 2,6+ 0,5 + 0,3 = 3,4(m) Tổng chiều dài bể lắng kể cả hai ngăn phân phối và thu nước là : Lb= 36,5 + 21,5 = 39,5 (m) Thể tích một bể lắng là : Wb = LbxHbxB = 39,5x3,4x7 = 470,05 (m) Lượng nước tính bằng phần trăm mất đi khi xả cặn ở một bể : P = Trong đó: + W0: Thể tích vùng chứa và nén cặn. W0 = 64,8 (m3). + KP: Hệ số pha loãng cặn. khi xả cặn bằng thuỷ lực lấy bằng 1,5. + N: số lượng bể lắng. N = 2. + T: thời gian giữa 2 lần xả cặn (h). T=12 (h). + Q: Lưu lượng nước tính toán (m3/h). Q = 625 (m3/h). P = - Vậy lưu lượng nước dùng cho việc xả cặn bể lắng, tính theo thể tích là: Chọn thời gian xả cặn của bể lắng là t = 10 phút. Ư V.2.7. Bể lọc nhanh Ta sử dụng bể lọc nhanh trọng lực. Sơ đồ tính toán Chú thích: (1)- Đường ống dẫn nước lọc vào bể. (2)- Đường ống dẫn nước trong về bể chứa. (3)- Lớp nước trên mặt vật liệu lọc. (4)- Lớp vật liệu lọc. (5)- Lớp vật liệu đỡ. (6)- Hệ thống thu nước trong và phân phối nước rửa lọc. (7)- ống dẫn nước trong vào bể (8) - Máng phân phối nước lọc và thu nước rửa lọc. (9) - Mương phân phối nước lọc (10) - Mương tập trung nước rửa lọc. (11)- ống cấp nước rửa lọc. (12)- ống xả nước lọc đầu. (13)- ống xả nước rửa lọc. (14)- ống xả kiệt. (15)-ống cung cấp gió rửa lọc Bể lọc được tính toán với 2 chế độ làm việc là bình thường và tăng cường. Dùng vật liệu lọc là cát thạch anh với các thông số tính toán: dmax = 1,6 (mm) dmin = 0,7 (mm) dtương đương =0,8 á1,0 (mm) Hệ số dãn nở tương đối e = 30%, hệ số không đồng nhất k = 2,0. Chiều dày lớp vật liệu lọc = 1,2 (m) Hệ thống phân phối nước lọc là hệ thống phân phối trở lực lớn bằng chụp lọc đầu có khe hở. Tổng diện tích phân phối lấy bằng 0,8% diện tích công tác của bể lọc (theo quy phạm là 0,8 á 1,0 m). Phương pháp rửa lọc: Gió nước kết hợp. Chế độ rửa lọc như sau: Bơm không khí với cường độ 18 (l/s.m2) thổi trong 2 phút sau đó kết hợp khí và nước với cường độ nước 2,5 (l/s.m2) sao cho cát không bị trôi vào máng thu nước rửa trong vòng 2 phút. Cuối cùng ngừng bơm không khí và tiếp tục rửa nước thuần tuý với cường độ 8 (l/s.m2) trong 5 phút. Sơ bộ tính toán chu kỳ lọc Thực tế độ rỗng của lớp cát lọc thường bằng 0,41 á 0,42, lấy 0,41. Chiều dày lớp cát lọc lấy bằng 1,2 (m) Vận tốc lọc nước tra theo bảng 6.11-TCVN33-2006 lấy V= 7 (m/h) Khí đó thể tích chứa cặn của 1 (m3) cát lọc là: V=´ 0,41´ 1= 0,1025 (m3) Trọng lượng cặn trong 1 (m3) vật liệu lọc là: Trọng lượng cặn chiếm 2,5% thể tích chứa cặn, tức là G = 25 kg/m3 ´ 0,1025 m3 = 2,5625 (kg) Tốc độ lọc 7 (m/h), lớp cát dày 1,2 (m), mỗi khối cát 1 giờ phải giữ lại được: 7´10= 70 (g) hay bằng 0,07 (kG) Để đảm bảo chất lượng nước, chu kỳ lọc là: Tchất lượng = = 36,6 (giờ) , Lấy chu kỳ lọc nhỏ hơn Tchất lượng bằng 24 (giờ), tức là 1 (ngày). Tổng diện tích mặt bằng của bể Tổng diện tích mặt bằng của bể được xác định theo công thức: F = (m2) Trong đó : Q: Công suất trạm xử lý, Q = 15000 (m3/ngđ) Vbt : Vận tốc ở chế độ làm việc bình thường, tra theo bảng lấy 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 bằng 8(l/s.m2) - TCVN 33.2006 t1 : Thời gian rửa lọc, t1 = 9’ = 0,15 (giờ) t2 : Thời gian ngừng làm việc để rửa lọc, t2 = 0,35 (giờ) ị F = ằ 97,3(m2) Số bể lọc cần thiết được xác định theo công thức: N = 0,5´ = 0,5 ´ = 4,94 (bể) ị Lấy 6 bể ,khi đó diện tích của một bể là: f = = ằ 16,2 (m2) Và diện tích xây dựng bể là 3,9 ´ 4,2 (m2). 3,9m 0,7m 1,4m 1,4 m 0,7m 4,2 m Tính toán kiểm tra tốc độ lọc tăng cường Tốc độ lọc tính toán ở chế độ làm việc tăng cường được xác định theo công thức: Vtc = Vtb´ = 7´ = 8,4(m/h) Thấy rằng 8 < Vtc < 10 (m/h) nên đảm bảo yêu cầu. Tính toán máng thu nước rửa lọc gió nước kết hợp Chọn độ dốc đáy máng theo chiều nước chảy i = 0,001. Khoảng cách giữa các tâm máng là 1,4 (m) < 2,2 (m) Khoảng cách từ tâm máng đến tường là 0,7 (m) < 1,1 (m) Lưu lượng nước rửa một bể lọc là: qr = F1b´ W (l/s) Trong đó: W: Cường độ nước rửa lọc, W = 8 (l/s.m2) F1b: Diện tích của một bể: F1b = 18,9(m2) ị qr = 8´ 18,9 = 151,2 (l/s) = 0,151 (m3/s) Do một bể bố trí ba máng thu nên lưu lượng nước đi vào mỗi máng là: q1m = =0,05(m3/s) Chọn máng hình tam giác, ta đi tính toán máng dạng này. Chiều rộng của máng Được tính theo công thức: Bm = K ´ Trong đó: qm : Đã tính toán ở trên = 0,05 (m3/s) a: Tỷ số giữa chiều cao hình chữ nhật và một nửa chiều rộng máng, a = 1,5 (quy phạm là 1á1,5) K: hệ số phụ thuộc vào hình dạng của máng, với máng có tiết diện đáy hình tam giác ta lấy K = 2,1 ị Bm= 2,1´ ằ 0,41 (m) Chiều cao của phần máng chữ nhật H1 = = = 0,31 (m) Chiều cao của máng H2 = H1 + 0,5´ Bm = 0,31 + ´ 0,41 = 0,52 (m) Chiều cao toàn bộ máng Hm = H2 + dm (m) Trong đó: dm là chiều dày đáy máng, lấy dm = 0,1 (m) Do đó Hm = 0,1 + 0,52 = 0,62 (m) Kiểm tra khoảng cách từ bề mặt lớp vật liệu lọc tới mép trên của máng thu nước được xác định theo công thức: h = + 0,25 (m) Trong đó: e : Độ trương nở của vật liệu lọc khi rửa, e = 30% H: Chiều cao lớp vật liệu lọc (m) => h = + 0,25 (m) = 0,61 (m) Theo quy phạm, khoảng cách giữa đáy dưới cùng của máng dẫn 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 = 0,62 (m) . Vì máng dốc về phía máng tập trung 0,01, máng dài 4,2 (m) nên chiều cao máng ở phía máng tập trung là: 0,62 + 0,062 = 0,682 (m) Do đó khoảng cách giữa mép trên lớp vật liệu lọc đến mép trên cùng của máng thu DHm phải lấy bằng: DHm = 0,682 + 0,07 = 0,752 (m) 0,5B 0,75B B Khoảng cách từ đáy máng thu tới đáy mương tập trung nước rửa được xác định theo công thức sau: hm = 1,75´ + 0,2 (m) Trong đó: qm : Lưu lượng nước chảy vào máng tập trung nước; qm =qr = 0,151 ( m3/s) Bttm: Chiều rộng của máng tập trung , Theo quy phạm, chọn Bttm = 0,6 (m) g : Gia tốc trọng trường, g = 9,81 m/ s2 Vậy: hm = 1,75´ + 0,2 (m) ị hm = 0,49 (m) Chọn vận tốc nước chảy trong mương khi rửa lọc là 0,8 (m /s) Tiết diện ướt của mương khi rửa là: Fmương = ( m2) Fmương == 0,19 ( m2) Chiều cao nước trong mương tập trung khi rửa là: h = = = 0,32 (m) Theo TTVN 33-2006 đáy ống thu nước sạch ít nhất phải cách mực nước trong mương khi rửa là 0,3m, vậy ta phải bố trí ống thu nước sạch có cốt đáy ống cách đáy mương một khoảng 0,6(m) . Tính toán hệ thống rửa lọc Bể được sử dụng hệ thống phân phối nước trở lực lớn là sàn chụp lọc. Rửa lọc bằng gió và nước kết hợp. Quy trình rửa bể: Đầu tiên, ngưng cấp nước vào bể. Khởi động máy sục khí nén, với cường độ 18 (l/s.m2), cho khí nén sục trong vòng 2 phút. Cung cấp nước rửa lọc với cường độ 2,5 (l/s.m2), kết hợp với sục khí trong vòng 2 phút. Kết thúc sục khí, rửa nước với cường độ 8 (l/s.m2) trong vòng 5 phút. Cung cấp nước vào bể tiếp tục quá trình lọc và xả nước lọc đầu. Tính toán số chụp lọc Chọn chụp lọc có khe rộng 1 (mm). Tra bảng ta có tổng diện tích các khe hở trên chụp lọc là: Fk = 0,000085 (m2). Tổng diện tích cần thiết của các khe hở trên toàn bộ bể: Fct = (m2) qr : Là lưu lượng nước rửa bể, qr = 0,151 (m3/s). Vk : Là vận tốc nước qua khe chụp lọc, Vk = 1,5 (m/s). Fct = = 0,1 (m2) Tổng số chụp lọc trên toàn bộ bể: Nc = = = 1176 (chiếc) Số chụp lọc trên 1m2 sàn đỡ: n = = =62(chiếc/m2) Vậy ta có số chụp lọc > 50 chiếc/ m2. Tổn thất qua hệ thống phân phối bằng chụp lọc là: hPP = (m) (Theo 6.112 TCVN 33.2006) Trong đó : VK : Vận tốc nước qua chụp lọc; VK = 1,5 (m/s) m : Hệ số lưu lượng của chụp lọc, vì dùng chụp lọc có khe hở nên m =0,5 g : Gia tốc trọng trường, g = 9,81 (m/s2) hPP = = 0,229 (m) Tính toán các đường ống kỹ thuật Đường ống dẫn nước rửa lọc Công thức: dr = (m) Trong đó: qr : Lưu lượng nước rửa một bể lọc, qr = 0,151 (m3 /s) Vr: Vận tốc nước trong đường ống, Vr = 1,5 (m/s) => dr = = 0,356 (m) Ta chọn đường kính ống là 0,4 (m) Hệ thống cấp khí Cường độ rửa gió thuần tuý là: W = 18 (l/s.m2) Vận tốc của gió trong ống là: V = 20 (m/s) (quy phạm là 15 á 20 m/s) ị Lưu lượng gió cung cấp cho một bể là: qgió = W´ F1b = 18 ´ 18,9= 340,2 (l/s) = 0,340 (m3/s) Đường kính ống dẫn gió chính: dd = = = 0,147 (m) Chọn ống dẫn gió có đường kính là: 0,15 (m) Đường ống thu nước sạch tới bể chứa Sử dụng một đường ống chung thu nước từ 3 bể lọc về bể chứa. Đường ống được đặt ở trên cao trong khối bể lọc và xuống thấp khi ra khỏi khối bể lọc. Đường kính ống từ một bể ra ống thu nước sạch chung là 0,3 (m). Vận tốc nước của ống thu nước sạch chung là 0,9(m/s) Đường kính ống chung: Dchung = (m) Trong đó: Q : Lưu lượng nước của một nửa trạm toàn trạm, Q = 7500 (m3/ngđ) = 312,5(m3/h) = 0,087 (m3/s) Vc : Vận tốc nước chảy trong ống, Vc = 1,0 (m/s) Dchung = = = 0,303 (m) Chọn đường kính ống là 0,3 (m). Kiểm tra lại tốc độ nước chảy: Vc = = = 1,23 (m/s) > 1,2 (m/s) Như vậy, đường kính ống là 0,3m là hợp lý. Đường ống xả kiệt Lấy đường kính ống là D200 (mm).Quy phạm là 100 – 200 mm Đường ống xả rửa lọc Lấy đường kính ống là D400 (mm). Tính toán tổng tổn thất áp lực khi rửa bể lọc Tổng tổn thất qua sàn chụp lọc Theo tính toán ở trên là: 0,229 (m) Tổng tổn thất qua lớp vật liệu đỡ hđỡ = 0,22´ Lđỡ´ W (m) Trong đó: Lđỡ :Chiều dày lớp sỏi đỡ dày = 0,2 (m) W : Cường độ nước rửa lọc = 14 (l/s.m2) Vậy hđỡ = 0,22´ 0,2´ 14 = 0,616 (m) Tổn thất áp lực bên trong lớp vật liệu lọc hVLL = ( a+ b ´ W) ´ hL Trong đó: a,b là các thông số phụ thuộc đường kính tương đương của lớp vật liệu lọc, với dtđ = 0,9 (mm) => a = 0,16; b = 0,017 hL : Chiều cao lớp vật liệu lọc = 1,2 (m) Vậy hVLL = ( 0,16+ 0,017 ´14) ´ 1,2 = 0,478 (m) Tổng tổn thất trên đường ống dẫn nước rửa lọc ồh = hdd + ồhCB Trong đó: hdd: Tổn thất trên chiều dài ống từ trạm bơm nước rửa đến bể chứa. Sơ bộ chọn bằng 100 (m). Theo tính toán ở trên ta có lưu lượng nước chảy trong ống qr = 0,151 ( m3/s), đường kính ống Dchung = 350 (mm). Tra bảng ta có 1000 i = 8,39 hdd = i ´ L = 8,39 ´ = 0,84(m) ồhCB : Tổn thất áp lực cục bộ trên van khoá, sơ bộ chọn ồhCB = 0,3 (m) Vậy ồh = 0,84 + 0,3 = 1,24 (m) Tính toán chọn bơm rửa lọc áp lực cần thiết của bơm rửa lọc được tính theo công thức: hB = Dh +ồhr+ồhdt + hdl (m) Trong đó: Dh : Độ chênh lệch hình học giữa mực nước thấp nhất trong bể chứa nước sạch tới cao độ máng thu nước, được tính theo công thức: Dh = ẹMĐ- + hK + hS + hđ + hl + DHm Với ẹMĐ : Cốt mặt đất tại trạm xử lý; ẹMĐ= 3,2 (m) : Cao độ mực nước thấp nhất trong bể chứa, = -0,2 (m) hK : Chiều cao hầm phân phối nước: hK = 1 (m) hS : Chiều dày sàn chụp lọc, hS = 0,1 (m) hđ : Chiều cao lớp vật liệu đỡ; hđ =0,2 (m) hl : Chiều cao lớp vật liệu lọc; hl = 1,2 (m) DHm :Khoảng cách từ mép dưới của máng phân phối đến lớp vật liệu lọc, DHm = 0,591 (m) => Dh =3,2 + 0,2 + 1 + 0,1 + 0,2 + 1,2 + 0,591 = 6,491 (m) ồhr : Tổng tổn thất áp lực khi rửa lọc: ồhr = hPP + hVLL+ hđ (m) Theo tính toán ở trên ta có: ồhr = 0,229 + 0,478 + 0,616 = 1,323 (m) ồh: Tổng tổn thất trên đường ống dẫn nước rửa lọc: ồh = 0,91 (m) hdt : áp lực dự trữ để phá vỡ kết cấu ban đầu của hạt vật liệu lọc, lấy hdt = 2 (m) Tóm lại: hB=6,491 + 1,323 + 0,91 + 2 = 10,724(m) Để tiện cho tính toán, lấy hB = 11 (m). Vậy chọn bơm nước rửa lọc có Qr = 0,151(m3/s) và áp lực Hr = 11(m) V.2.8. Tính toán thiết kế trạm khử trùng. a). Nguyên tắc. - Khi cho Clo vào nước mặt ta căn cứ theo tiêu chuẩn. Đối với nước mặt tiêu chuẩn là 2á3 (mg/l) theo Clo hoạt tính. Nồng độ Clo tự do còn lại trong nước không được nhỏ hơn 0,3 (mg/l) và không được lớn hơn 0,5 (mg/l). Hoặc Clo liên kết không nhỏ hơn 0,8 (mg/l) và không lớn hơn 1,2 (mg/l). - Dùng Clo làm hoá chất khử trùng nước sau khi lọc. Clo lỏng đ Clo hơi đ Thiết bị định lượng hơi Clo đ Thiết bị trộn Clo hơi và nước đ đ Dung dịch Clo diệt trùng đ Nước. Điểm châm Clo là điểm sau khi nước ra khỏi bể lọc và trước khi nước vào bể chứa nước sạch. Sử dụng Clorator chân không để pha chế và định lượng Clo hơi vào nước. - Dòng nước áp lực từ bơm đến qua Ejecter (C) tạo ra chân không trong Clorator (B) đ mở hệ thống van an toàn ở cửa vào. Khí Clo từ bình chứa (A) qua hệ van an toàn và giảm áp (E) vào Clorator (B), tại đây nó được lọc để giữ lại Clo nước và được định lượng qua Rotamet. Sau đó hơi Clo vào ống chân không rồi bị hút vào Ejecter hoà trộn với nước đưa đến vị trí châm Clo khử trùng. Khi Ejecter ngừng hoạt động, không tạo ra chân không trong Clorator, hệ thống ngừng làm việc. Hình 5.8: sơ đồ cấu tạo hệ thống clo b). Tính toán. - Lượng Clo đưa vào để khử trùng lấy theo tiêu chuẩn là 3,0 (mg/l) - Lượng Clo cần thiết để Clo hoá sơ bộ là 4,8 (mg/l). ị Tổng lượng Clo cần dùng là LClo = 3,0 + 4,31= 7,31(mg/l). = = = 4,57 (kg/h). - Thể tích Clo dùng trong một giờ là: = =3,2 (l/h). Trọng lượng riêng Clo bằng 1,43 (kg/l). - Thể tích Clo dùng trong một ngày: = .24 = 3,2x24 = 76,8 (l/ngày). - Thể tích Clo dùng trong một tháng: = .30 = 76,8x30 = 2304 (l/tháng). - Lượng nước tính toán cho Clorato làm việc lấy bằng 0,6 m3/kg Clo (theo TCXDVN 33-2006) - Vậy lượng nước cấp cho trạm Clo: Q = 0,6x4,57= 2,74 (m3/h) = 0,00076 (m3/s) = 0,76 (l/s). - Vận tốc nước chảy trong ống v = 0,6 (m/s). Đường kính ống nước: DCl = = = 0,04 (m). Lấy đường kính ống dẫn Clo là 40 (mm). - Chọn số bình Clo dự trữ trong trạm đủ dùng tối thiểu là 30 ngày. Lượng Clo dùng trong 30 ngày là 2304 (l). Chọn 3 bình Clo loại 1000 (l) để dự trữ. - Đường kính ống cao su dẫn Clo dCl = 1,2 . Trong đó + Q: Là lưu lượng giây lớn nhất của khí Clo lỏng, xác định theo TCXDVN 33-06 Q = = 3,56.10-6 + v: Vận tốc trong đường ống, lấy v = 0,8 (m/s). ị dCl = 1,2 ằ 2,53.10-3 (m) = 3 (mm). - ống cao su được đặt trong ống lồng có độ dốc 0,01 đến thùng đựng Clo lỏng, ống không có mối nối. c). Cấu tạo nhà trạm. - Trạm xây cuối hướng gió - Trạm Clo xây dựng hai 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 thường xuyên bằng quạt với tần suất bằng 12 lần tuần hoàn gió, không khí được hút ở điểm thấp và xả ra điểm cao hơn 2 (m) so với nóc nhà cao nhất đặt gần trạm. - Trong trạm có giàn phun nước áp lực cao và có bể chứa dung dịch trung hoà Clo, khi có sự cố dung tích bể phải đủ để trung hoà hơi Clo. V.2.9 . Các công trình tuần hoàn lại nước rửa lọc. - Công suất trạm 15 000 m3/ngđ có lưu lượng nước rửa lọc hàng ngày khá lớn. Mặt khác, nước rửa lọc chứa một hàm lượng chất bẩn rất lớn (chủ yếu là chất vô cơ) khó phân huỷ theo thời gian. Nếu xả ra hệ thống thoát nước thì cũng phải xử lý để đạt yêu cầu. Vì vậy ta tuần hoàn nước rửa lọc quay lại xử lý. - Các công trình trong hệ thống tuần hoàn nước rửa lọc bao gồm: bể điều hoà lượng nước xả khi rửa lọc, máy bơm chìm đặt trong bể điều hoà, bơm nước rửa lọc lên bể nén bùn và nước sau khi lắng bơm về bể trộn còn bùn cặn được đưa ra sân phơi bùn. - Ta tính toán các công trình này cho luôn giai đoạn II với công suất là 30 000 (m3/ngđ). V.2.9.1. Bể điều hoà nước rửa lọc. a). Cấu tạo và các thông số tính toán. - Bể điều hoà nước rửa lọc cấu tạo giống bể chứa nước sạch. Q: Lưu lượng nước đưa vào bể (m3/ngđ). Gồm có lưu lượng nước sau rửa lọc + Qr: Lưu lượng nước rửa lọc. Được xác định như sau: * Quy trình rửa bể: - Bước 1: Bơm khí với cường độ 15 (l/s. m2) trong thời gian 2 phút . - Bước 2 :Bơm nước kết hợp khí với cường độ khí 15 (l/s. m2) và cường độ nước là 3 (l/s. m2) sao cho cát lọc không bị trôi vào máng trong thời gian 5 phút . - Bước 3 :Ngừng bơm khí và tiếp tục bơm nước thuần tuý với cường độ là 8 (l/s. m2) trong thời gian 5 phút . * Lượng nước cần thiết để rửa bể lọc bao gồm nước rửa thuần tuý và nước rửa kết hợp với gió rửa. - Lưu lượng nước cần thiết để rửa 1 bể lọc được tính theo công thức: qr = Wn. F1b Trong đó: Wn: Cường độ nước rửa. Wn = 3 (l/s.m2). F1b: diện tích bể, F1b = 16,2(m2). Vậy trong bước thứ hai của quy trình rửa bể: qr = Wn. F1b = 3 x 16,2 = 48,6 (l/s) = 0,0486 (m3/s). Vậy trong thời gian 5 phút lượng nước rửa cần thiết là: Q1 = 0,048x5x60 = 14,4 (m3). Trong giai đoạn thứ ba của quy trình rửa bể: qr = Wn. F1b = 8x16,2= 129,6 (l/s) = 0,129 (m3/s). Vậy trong thời gian 5 phút lượng nước rửa cần thiết là: Q2 = 0,129x5x60 = 38,7(m3). ị Lưu lượng nước cần thiết để rửa 1 bể lọc : Q = Q1 + Q2 = 14,4 + 38,7 = 53,1 (m3). - Trong một ngày tất cả 12(bể) x 0,5 bể lọc đều được rửa một lần, vậy tổng lưu lượng nước rửa lọc Qr = 6x 53,1 = 318,6 (m3) . Nồng độ cặn của nước trong bể điều hoà được xác định như sau: Trong đó: + Gc: hàm lượng cặn đưa vào bể (Kg/ngđ). Lượng cặn này được giữ lại hết trong bể lọc và bể lắng. (Kg/ngđ). ở đây: Cv: Hàm lượng cặn của nước vào bể lọc. Cv = 10 (mg/l) = 10 (g/m3). Cr: Hàm lượng cặn ra khỏi bể lọc Cr= 0 (mg/l) Q: Công suất trạm xử lý. Q = 30 000 (m3/ngđ). . b). tính toán. Lưu lượng bơm tuần hoàn. - Để đảm bảo khi bơm tuần hoàn làm việc gián đoạn, không ảnh hưởng đến chế độ thuỷ lực của các công trình xử lý, do tăng hoặc giảm lưu lượng quá mức quy định thì: qth Ê 5% Q qth Ê 5% * 30000 = 1500 (m3/ngđ)= 62,5 (m3/h) (1) - Để đảm bảo bơm hết nước trong bể điều hoà trong 24 giờ thì: (2) Trong đó: Q : Công suất trạm xử lý, Q = 30 000(m3/ngđ). W: tổng lượng nước rửa trong một ngày, Q = 316,8 (m3). Từ (1) và (2) ta chọn lưu lượng bơm tuần hoàn có lưu lượng qth = 30(m3/h) = 8.33 (l/s). Thể tích điều hoà lưu lượng nước rửa: V = n´ Vr1 bể - n´ qth´ t = 6´ 53,1- 6´ 30´ 1 = 138,6 (m3) (chọn thời gian giữa hai lần rửa các bể kế tiếp nhau là t = 1 giờ) Thiết kế bể hình chữ nhật có các kích thước là : L ´ B ´ H = 10 ´ 6.9 ´ 2,0 (m3). Bể được chia làm hai ngăn V.2.9.2 Tính toán bể lắng đứng xử lý nước sau lọc Hình 5.9: Sơ đồ cấu tạo bể lắng đứng 1-bể phản ứng tạo bông cặn và vùng phân phối nước vào; 2- vùng lắng 3- vùng thu nước ra; 4 vùng thu cặn. Diện tích bể lắng đứng được tính theo công thức: F = a´ (m2) Trong đó: Q : Lưu lượng nước đến bể lắng từ bể điều hoà: Q = 30(m3/h) ằ 8,33´ 10-3 (m3/s) u0 : Tốc độ lắng cặn, lấy bằng 0,0006 (m/s). N : Số bể lắng đứng a : Hệ số dự phòng kể đến việc phân phối nước không đều trên toàn bộ mặt cắt ngang của bể. Lấy tỷ số giữa kích thước và chiều cao vùng lắng là D/H = 1,5 thì a = 1,5 F = 1,5´ = 10,41 (m2) Do xây dựng bể lắng đứng hình vuông có ngăn phản ứng xoáy hình trụ đặt ở giữa nên kích thước bể là: a = (m) Trong đó: F : Diện tích vùng lắng = 10,41 (m2). f : Diện tích bề mặt ngăn phản ứng, f = . Với H1 : chiều sâu vùng lắng nước, lấy bằng 3 (m) N : Số bể lắng = 2 bể t: Thời gian lưu nước trong bể, lấy t = 20 phút (theo quy phạm là 15á20 phút) ị f = = 1,67(m2). Đường kính ngăn phản ứng là : d=== 1,46 (m). Kích thước ngoài của bể là : a = ằ 3,5 (m) Tỷ số = = 1,2 < 1,5 nên đạt yêu cầu. Chiều cao phần chứa bùn của bể là : H2= tg 600 = tg 600=2,77 (m). Chiều cao tổng cộng của bể : H = H1 + H2 = 3 + 2,77= 5,77 (m). Vậy thiết kế 2 bể lắng đứng hình vuông có ngăn phản ứng xoáy hình trụ có d = 1,46 (m), cao 5,77 (m), rộng 3,5( m) . Nước sau khi lắng được đưa về bể trộn, còn bùn được dẫn ra sân phơi.