Đồ án Thiết kế hệ thống xử lý nước cấp cho thành phố Vũng Tàu quy hoạch từ 2010 – 2030

2 m Trong bể đặt 4 tấm chắn để ngăn chuyển động xoay của dòng nước, chiều cao tấm chắn 3m, chiều rộng 0,3 m. Máy khuấy cách đáy 1 khoảng h = 1 m. Chiều rộng bản cánh khuấy = đườn kính máy khuấy = 0,4 m Chiều dài bản cánh khuấy = đườn kính máy khuấy = 0,5 m Năng lượng cần truyền vào nước: P = = 10002 x 127 x 0,001=127000 J/s = 127 kW Hiệu suất động cơ: = 0,8 Công suất động cơ: = 159 kW Số vòng quay của máy khuấy: n = ()1/3 = ()1/3 = 1,22 vòng/s = 74 vòng/phút Bảng 3.5 Thông số thiết kế bể trộn cơ khí: Chi tiết Kích thước Đơn vị Chú ý Thể tích 253,5 m3 Gồm 2 bể Chiều cao 3,5 m Chiều dài 6,5 m Chiều rộng 6,5 m Máy khuấy tuabin 4 cánh nằm ngang Đường kính cánh khuấy: 2 m Mỗi bể đặt 1 cánh khuấy 3.3.7 Tính toán thiết kế bể tạo bông Lưu lượng Q = 1,33 m3/s Cường độ kkhuấy trộn: G1 = 50 s-1 G2 = 30 s-1 G3 = 20 s-1 Thời gian keo tụ: T = 20 phút Trong bể tạo bông sử dụng cánh khuấy tuabin trục đứng, 4 cánh nghiêng 45o quạt nước xuống đáy bể để xới và tải cặn lắng đọng ở đáy khi động cơ phải ngừng hoạt động. Thiết kế 2 bể tạo bông, với thể tích mỗi bể: V = = 798 m3 Chọn chiều sâu bể H = 4,2 m Chiều cao xây dựng bể: Hxd = H + hbv = 4,2 + 0,8 = 5m Diện tích bể: F = = 190 m2 Chia bể ra làm 3 ngăn bởi các tấm khoan lỗ D = 150 mm Diện tích 1 lỗ: F = = = 0,0177 m2 Vận tốc nước qua lỗ: v = 0,2 m Tổng diện tích các lỗ: = = = 3,325 m2 Bố trí: hàng ngang: 25 lỗ Hàng dọc: 8 lỗ Tổng số lỗ: 200 lỗ Khoảng cách giữa các trục lỗ theo hàng ngang: a = = 0,54 m Khoảng cách giữa các trục lỗ theo hàng dọc: b = = 0,52 m Hình 3.1 Chi tiết tấm khoa lỗ ngăn 3 bể tạo bông Mỗi ngăn đặt 2 máy khuấy => Tổng số máy khuấy: 12 máy hoạt động đồng thời Thể tích nước khuấy trộn của 1 máy: V = 5,5 x 5,5 x 4,2 = 127 m2  Tính toán thiết kế máy khuấy bậc 1 Công suất tiêu thụ cần thiết của máy khuấy bậc 1: P1 = = 502 x 0,001 x 127 = 317,5 J/s = 0,32 kW Chọn máy khuấy đường kính D = 1m, tuabin 4 cánh khuấy nghiêng 45o hướng xuống dưới. Vòng quay của động cơ: n = = = 0,66 vòng/s = 40 vòng/phút Hiệu suất của động cơ là 0,8 => Công suất của động cơ: = 0,4 kW Tính toán thiết kế máy khuấy bậc 2 Công suất tiêu thụ của máy khuấy bậc 2 P1 = = 302 x 0,001 x 127 = 114,3 J/s = 0.1143 kW Chọn máy khuấy đường kính D = 1m, tuabin 4 cánh khuấy nghiêng 45o hướng xuống dưới. Vòng quay của động cơ: n = = = 0,47 vòng/s = 28 vòng/phút Hiệu suất của động cơ là 0,8 => Công suất của động cơ: = 0,14 kW Tính toán thiết kế máy khuấy bậc 3 Công suất tiêu thụ của máy khuấy bậc 3 P1 = = 202 x 0,001 x 127 =50,8 J/s = 0,0508 kW Chọn máy khuấy đường kính D = 1m, tuabin 4 cánh khuấy nghiêng 45o hướng xuống dưới. Vòng quay của động cơ: n = = = 0,36 vòng/s = 22 vòng/phút Hiệu suất của động cơ là 0,8 => Công suất của động cơ: = 0,064 kW Máy khuấy được thiết kế với hộp số 3 nấc vòng quay n1 = 40 vòng/phút n1 = 28 vòng/phút n1 = 22 vòng/phút Bảng 3.6 Thông số thiết kế bể tạo bông Chi tiết Kích thước Đơn vị Chú thích Thể tích 951,5 m3 Gồm 2 bể Chiều cao 5 m Chiều dài 17,3 m Chiều rộng 11m m 3.4 BỂ LẮNG Thông số ban đầu: Q = 115 000 m3/ngđ = 4792 m3/h = 1.33 m3/s Độ màu: 49 Pt – Co SSv: 130 mg/l SSr: 10 mg/l Hiệu quả xử lý: 95% Tính toán thiết kế vùng lắng Uo = 0,8 – 2,5 m3/m2.h. Chọn Uo = 1,8 m3/m2.h = 0,0005 m/s Diện tích vùng lắng: Chọn 2 bể lắng Q1b = = 0,665 m3/s F = F: Diện tích bề mặt (m2) α : hệ số kể đến ảnh hưởng của dòng chảy rối Q: lưu lượng (m3/s) Uo: tải trọng bề mặt (m/s) F = = 1330 m2 Chọn L = 6B F = L x B = 6B2 = 1330 B = = 15 m L = 90 m Vùng lắng có: Chiều dài L = 90 m Chiều rộng B = 15 m Chiều cao lớp nước H = 3 m Bán kính thủy lực: R = = = 2,14 m Vận tốc dòng chảy: V = = = 0.0147m/s < 16,3 mm/s. Thỏa mãn Kiểm tra Re, Fr Re = = = 24014 > 20000 Chia bể lắng thành 3 ngăn với: chiều rộng mỗi ngăn: B = 5m Bán kính thủy lực: R = = = 1,3 Re = = = 14588 < 20000 Fr = = = 1,6.10-5 > 10-5 Vậy, vùng lắng gồm 2 bể, mỗi bể có: Chiều dài: L = 90 m Chiều rộng: B = 15 m Chiều cao lớp nước: h1 = 3 m Để đảm bảo nước không tràn ra khỏi bế lắng, thiết kế thêm một khoảng chiều cao an toàn h2 = 0,4 m Độ dốc về phía thu cặn là 3%h1 Vậy chiều cao xây dựng bể là H = h1 + h2 + 3%h1 = 3,5m Trong mỗi bể đặt 2 vách ngăn hướng dòng dọc bể tạo ra 3 dải rộng 5m. Trong mỗi bể đặt 3 máy cào cặn chuyển động bằng xích dài 90m. Thời gian lưu nước trong bể lắng, với tải trọng Uo = 1,6 m3/m2h T = = = 6090 (s) = 1 giờ 42 phút Tải trọng bề mặt: Uo = = = 0,49.10-3 m3/m2.s = 1,764 m3/m2.h. (quy phạm: 0,83 – 2,5 m/h) Tính toán thiết kế vùng phân phối nước vào Để đảm bảo nước vào đều 2 bể lắng, mỗi bể đặt 6 cửa thu nước lấy từ mương dẫn chung vào, cửa lấy nước đặt sau van bướm để điều chỉnh lưu lượng và tổn thất áp lực qua cửa. Chọn vận tốc trong mương 0,3 m/s. Cửa thu nước = 500 m Vận tốc qua cửa: V = = = = 0,56 m/s Tổn thất áp lực qua lỗ: h = = = 0,017 m Để đảm bảo nước từ mương chung vào đều 12 cửa, đặt tấm phân phối nước vào cách cửa đưa nước vào 1,5 m. Tấm phân phối được khoan lỗ d = 120mm, để phân phối nước đều theo mặt cắt ngang của bể, vận tốc nước qua các lỗ là 0,25 m/s quy phạm (0,2 – 0,3 m/s). Diện tích 1 lỗ: F = = 0,0113 m2 = = = 2,66 m2 Tổng số lỗ trên tấm phân phối n = = = 235,4 lỗ 236 lỗ. Bố trí: hàng dọc: 39 lỗ hàng ngang: 6 lỗ Tổng số lỗ: 39 x 6 = 234 lỗ. Khoảng cách giữa các tâm lỗ Theo hàng ngang: a = = 0,38 m Theo hàng dọc: b = = 0,48 m Vận tốc qua lỗ còn lại là: V = = = 0,251 m/s Tổn thất qua lỗ h = = = 0,0032 m Trong mỗi bể lắng đặt 2 tấm phân phối, chiều rộng 3m, chiều dài 15m, trên có khoan 234 lỗ, đường kính mỗi lỗ 120 mm. Hình 3.2 Chi tiết tấm phân phối nuớc vào bể lắng Tính toán vùng thu nước Chọn tải trọng thu nước của máng thu: a = 2 l/s.m = 2.10-3 m3/s.m. Quy phạm (1 -3 l/s.m) Tổng chiều dài mép máng thu: L = = = 665m 660 m L = 660 m > = = 177,3 m Tải trọng máng thu kiểm tra lại: a = = 2,01 l/s. Thỏa mãn quy phạm đối với tải trọng máng thu nước: 1 – 3 l/s.m Tổng chiều dài máng 1 bể: L1b = = 330 m Mỗi ngăn đặt 1 máng thu nước, khoảng cách giữa máng với tường: 1 m. 2 bể có 6 máng thu Chiều dài mỗi máng: l = = = 55 m Thiết kế máng thu có chiều dài 55m, chiều rộng 3m, chiều cao 0,6 m Sử dụng máng tràn hình chữ V, chọn cắt 5 chữ V trên 1 mét chiều dài mép máng thu nước. Lưu lượng qua khe chữ V: qo = = 0,402.10-3 m3 qo = 1,4 Hình 3.3 Máng tràn hình chữ V h = 0,037 m = 3,7 cm Để đảm bảo khi lưu lượng tăng lên, nước không bị tràn ra ngoài => Chọn chiều cao cho mỗi chữ V là 5cm, đáy 10 cm, khoảng cách giữa các đỉnh 20cm. Kiểm tra lại: V = = = 0,0004 = 0,00014 < 0,0005 = U0 => Cặn không bị cuốn Tính toán vùng chứa cặn Lượng cặn trong nước đưa vào bể lắng: Mc = Mo + K.A + 0,25.M + B Mo: Lượng cặn lớn nhất trong nước nguồn. Mo = 130 mg/l = 130 g/m3 K: Hệ số chuyển đổi từ phèn sang cặn. K = 1 A: Lượng phèn cho vào nước. A = 46 g/m3 M: Độ màu trong nước. M = 49 Pt – Co B: Lượng cặn không tan trong vôi dùng để kiềm hóa. B = 19,4 x 0,2 = 3,88 g/m3 (CaO = 80%) Mc = 130 + 1 x 46 + 0,25 x 49 + 3,88 = 192,13 g/m3 Thể tích vùng lắng: W = T: thời gian thu cặn giữa 2 lần xả. T = 3 giờ Q: lưu lượng nước vào. Q = 2396 m3/h Mc: Lượng cặn đưa vào hệ thống. Mc = 192,13 g/m3 m: lượng cặn ra khỏi bể. m = 10 g/m3 : nồng độ cặn đã nén sau 3 giờ. = 20 000 W = = 65,5 m3 Chọn chiều cao vùng chứa cặn: H = 2 m Diện tích vùng chứa cặn F = = 33 m2 Chiều dài vùng chứa cặn: 11 m Chiều rộng vùng chứa cặn: 3 m Thiết kế vùng chứa cặn với chiều rộng 3m, chiều dài 11m, chiều cao 2 m. Chiều cao xây dựng bể: H = Hl + hcặn = 3,5 + 2 = 5,5 m Bảng 3.6 Thông số thiết kế bể lắng Chi tiết Kích thước Đơn vị Chú thích Thể tích 5490 m3 Gồm 2 bể Chiều cao 4 m Chiều dài 91,5 m Chiều rộng 15 m Tấm khoan lỗ 45 m2 Gồm 2 tấm, khoan 234 lỗ Vách ngăn hướng dòng 3m x 90m m2 Gồm 4 vách ngăn Máng thu nước 3m x 55m x 0,6m Gồm 6 máng thu 3.5 BỂ LỌC Q = 115 000 m3/ngđ SSv = 10 mg/l SSr = 2 mg/l Hiệu quả xử lý: 80% Diện tích các bể lọc nhanh của trạm xử lý: F = T: Thời gian làm việc của trạm bơm. T = 24 giờ Vbt: Tốc độ lọc bình thường. vbt = 6 m/s a: số lần rửa bể trong 1 ngày đêm. a = 2 W: cường độ nước rửa lọc (l/s.m2). W = 15 l/s.m2 t1: thời gian rửa lọc. t1 = 6 phút = 0,1 giờ. t2: thời gian ngừng bể để rửa lọc. t2 = 0,35 giờ F = = 856 m2 Trong bể lọc, chọn cát thạch anh có kích thước hạt d = 0,7 – 0,8 mm. Hệ số không đồng nhất K = 22,2. Chiều dày lớp vật liệu lọc: L = 0,8 m. Số bể lọc cần thiết: N = = 15,4 Chọn N = 16 bể Kiểm tra lại vận tốc lọc tăng cường khi ngừng 1 bể để rửa lọc: Vtc = Vbt= 6 = 6,4 m/h Nằm trong khoảng 6 7,5 m/h => đảm bảo không bị cuốn cặn. Diện tích bể lọc: f = = = 53,5 m2 Chọn kích thước bể: B x L = 6 m x 9 m Chiều cao toàn phần của bể lọc nhanh: H = h1 + h2 + h3 + h4 + h5 Trong đó: h1: chiều cao lớp sỏi đỡ . h1 = 0,2 m h2: chiều cao lớp vật liệu lọc. h2 = 0,8 m h3: chiều cao lớp nước. h3 = 1,5 m h4: chiều cao phụ. h4 = 0,5 m h5: chiều cao ngăn chứa nước h5 = 1 m H = 0,2 + 0,8 + 1,5 + 0,5 + 1 = 4 m Tính toán máng dẫn nước vào bể lọc Lượng nước nước vào 1 bể lọc: Q1b = = = 300 m3/h Bố trí 1 mương phân phối nước vào bể lọc, có kích thước: chiều dài 1,5 m chiều rộng 1 m chiều sâu 1 m Xác định hệ thống phân phối nước rửa lọc Chọn biện pháp rửa lọc: rửa gió, nước kết hợp. Cường độ nước rửa lọc: Wgió = 15 l/s.m2 (quy phạm: 15 – 20 l/s.m2) Lưu lượng nước rửa của 1 bể lọc: Q = = = 0,885 m3/s Trong đó: f: diện tích 1 bể lọc (m2) W: Cường độ rửa lọc (l/s.m2) Dẫn nước rửa lọc vào bể theo 2 đường ống, mỗi ống có đường kính d = 600 mm. Chọn chụp lọc khe hở, số lượng 40 chụp lọc/m2 (Quy phạm 35 – 50 chụp lọc/m2), vận tốc qua khe 5 m/s, hệ số lưu lượng của chụp lọc m = 0,5 Tổn thất áp lực trong hệ thống phân phối sử dụng chụp lọc H = = = 5,1 m Tính toán hệ thống dẫn gió rửa lọc Cường độ gió rửa lọc: W = 15 l/s.m2 Lưu lượng gió tính toán: Qgió = = = 0,885 m3/s Chọn vận tốc gió trong ống dẫn gió chính : 18 m/s (Quy phạm: 15 – 20 m/s) Tính máng thu nước rửa lọc Bể có chiều rộng 6 m, trong mỗi bể bố trí 2 máng thu nước rửa lọc có đáy hình tam giác. Khoảng cách giữa tâm máng với tường 2,5 m. Khoảng cách giữa các tâm máng: d = = 2,5 m (quy phạm d 2,2 m). Lượng nước vào mỗi máng thu: qm = W.d.l Trong đó: W: cường độ nước rửa lọc. W = 15 l/s.m2 d: chiều rộng máng. d = 1,5 m l: chiều dài máng. l = 9 m qm = W.d.l = 15 x 1,5 x 9 = 202,5 l/s = 0,202 m3/s Chiều rộng máng thu nước: Bm = K = 2,1 = 0,6 m Trong đó: K: hệ số, đối với tiết diện máng hình tam giác, K = 2,1 a: tỷ số giữa chiều cao (phần hình chữ nhật) hhcn với nửa chiều rộng máng. a = 1,4 a = => hhcn = = = 0,4 m Phần máng hình chữ nhật có chiều cao: 0,4 m. Chiều cao đáy tam giác: 0,2 m. Độ dốc đáy về phía máng tập trung nước: 1%. Chiều dày thành máng: m. Chiều cao an toàn phần máng thu nước: Hm = hCN + hđ + = 0,6 + 0,4 + 0,1 = 1,1 m Khoảng cách từ bề mặt lớp vật liệu lọc đến mép máng thu nước: = 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: Hm = 0,61 m. Máng dốc về phía thu nước 1%, máng dài 0,85 m. Chiều cao máng tập trung: 0,61 + 0,085 = 0,695 m. = 0,695 + 0,07 = 0,765 m Khoảng cách từ đáy máng thu đến đáy máng tập trung: hm = 1,75 = 0,78 m Tổn thất áp lực khi rửa bể lọc nhanh Tổn thất áp lực trong hệ thống khoan lỗ bằng giàn khoan lỗ: hp = Trong đó: vo: vận tốc chảy trong ống chính. vo = 1,76 m/s vn: vận tốc nước chảy trong ống nhánh. vn = 1,89 m/s g: gia tốc trọng trường. g = 9,81 m.s2 : hệ số sức cản Hệ số sức cản: = = = 18,96 hp = = 3,18 m Tổn thất qua lớp sỏi đỡ hs = L + 0,061.Hs.W L: chiều cao lớp cát. L = 0,8 m Hs: chièu cao lớp sỏi. Hs = 0,9 m W: cường độ nước rửa lọc: 15 l/s.m2 = 54 m3/h.m2 hs = 0,8 + 0,061 x 0,9 x 54 = 3,76 m Tổn thất trên đường ống dẫn từ bơm rửa đến bể lọc: Q = 855 l/s. Tra bảng tra thủy lực: D = 900 mm v = 1,33 m/s 1000i = 2,17 Tổn thất theo chiều dài ống: với chiều dài ống: l = 150 m hống = 0,15 x 2,17 = 0,54 m Tổn thất trên đầu ống hút và đầu ống đẩy của bơm rửa, chọn hhđ = 1 m. Tổng tổn thất rửa lọc cần thiết: hrl = hp + hs + hống + hhđ = 3,18 + 3,76 + 0,54 + 1 = 8,48 m Chiều cao hình học từ mép máng thu nước rửa lọc trong bể chứa: Hhh = : chiều cao từ mép máng thu đến miệng ống tràn của bể chứa. = 2 . : Chiều cao từ miệng tràn đến miệng ống thu nước của bơm rửa đặt trong ngăn chứa nước rửa lọc ở bể chứa. = 4,5 m. Tổng tổn thất cần thiết của bơm rửa: Hb = hrl + hhh = 8,48 + 2 + 4,5 = 14,98 15 m Chọn bơm rửa có Q = 855 l/s, H = 15 m. Trong trạm có 1 máy bơm công tác và 1 máy bơm dự phòng. Đối với bơm gió: Chọn bơm có Qg = 855 l/s. H = h1 + h2 + h3 h1: Tổn thất trong ống dẫn gió đến bể lọc và trong hệ thống phân phối. h1 = 0,5 m h2 = = = 2,93 : Trọng lượng riêng của cát H1: Chiều cao lớp cát H2: Chiều cao từ mặt cát đến mép máng h3: Áp lực dự trữ. h3 = 0,5 m H = 0,5 + 2,93 + 0,5 = 3,93 m 4m Vậy chọn bơm gió với Qg = 855 l/s, H = 4m Thời gian công tác của bể giữa 2 lần rửa: T0 = T: thời gian công tác của bể lọc trong 1 ngày. T = 24 giờ n: số lần rửa lọc trong 1 ngày. n = 2 lần. t1: thời gian rửa. t1 = 0,2 giờ t2: thời gian xả nước lọc đầu. t2 = 0,17 giờ t3: thời gian chết cảu bể. t3 = 0,35 giờ T0 = = 11,28 giờ Tỷ lệ lượng nước rửa so với lượng nước vào bể lọc: P = W: cường độ rửa lọc. W = 15 l/s.m2 f: diện tích 1 bể lọc. f = 57 m2 N: số bể lọc. N = 15 bể Q: Công suất trạm xử lý. Q = 4792 m3/h P = = 17 % Bảng 3.8 Thông số thiết kế bể lọc nhanh Chi tiết Kích thước Đơn vị Chú thích Thể tích 228 m3 Gồm 16bể Chiều rộng 6 m Chiều dài 9,5 m Chiều cao 4 m Mương phân phối nước vào bể lọc 1,5m x 1m x 1m Gồm 16máng Máng thu nước rửa lọc 9m x 1,5m x 0,5m Gồm 32 máng 3.6 BỂ LẮNG NƯỚC RỬA LỌC Lưu lượng nước rửa lọc Qr = 0,885 m3/s Thời gian rửa bể lọc: 12 phút, 1 ngày rửa bể 2 lần Thể tích bể lắng nước rửa lọc: Wr = 0,885 x 12 x 60 x 2 = 1274,4 m3 1275 m3 Thiết kế bể hình chữ nhật, chiều cao H = 4 m. Chiều rộng B = 10 m. Chiều dài L = 26,5 m. Bảng 3.9 Thông số thiết kế bể lắng nước rửa lọc Chi tiết Kích thước Đơn vị Chú thích Thể tích 1282 m3 Chiều rộng 12 m Chiều dài 26,5 m Chiều cao 4 m 3.7 BỂ TRỘN THỨ CẤP 3.7.1 Tính toán pH của nước sau khi cho phèn và vôi Độ kiềm KI = Ko - + KI: Độ kiềm của nước sau keo tụ Ko; độ kiềm của nước ban đầu e: Trọng lượng đương lượng của Al2(SO4)3. e = 57 P: Hàm lượng phèn dùng để keo tụ M: lượng hóa chất cho vào để kiềm hóa A: đương lượng của vôi KI = + = 1,15 mđlg/l Hàm lượng CO2 sau keo tụ [CO2]td = [CO2]o + - 44 [CO2]td: Nồng đọ CO2 tự do có trong nước [CO2]o: Nồng độ CO2 có trong nước ban đầu. [CO2]o = 0,5 mg/l [CO2]td = 0,5 + - 44 = 5,5 mđlg/l Dựa vào biểu đồ hình 1.2 : biểu đồ xác định hàm lượng CO2 tự do trong nước,và biểu đồ để xác định pHs (Trịnh Xuân Lai, 2004 : 21) với các thông số: TDS = 200 mg/l CO2 = 5,5 mg/l KI = 1,15 mđlg/l to = 27oC => pHo = 7,25 TDS = 200 mg/l f(P) = 8,77 Ca2+ = 86 mg/l => f(Ca2+) = 1,96 to = 27oC f(to) = 2 Kt = 1,15 mđlg/l f(Kt) = 1,2 pHs = f(to) – f(Ca2+) – f(Kt) + f(P) = 1,85 – 2 – 1,2 + 8,8 = 7,45 Chỉ số bão hòa I = pHo – pHs = 7,25 – 7,4 = - 0,2 => không có hiện tượng xâm thực 3.7.2 Tính toán lượng Clo cho vào bể để khử trùng Theo TCXD 33 – 2006, nồng độ Cl2 trong các công trình 2 – 6 mg/l Chọn nồng độ Cl2 = 3 mg/l = 0,003 kg/m3 Lượng Cl2 sử dụng trong 1 ngày: 0,003 x 115000 = 345 kg/ngđ Lượng Cl2 dự trữ trong 30 ngày: 345 x 30 = 10350 kg = 10,35 tấn. Clo được châm tại đường ống dẫn nước sạch vào bể tiếp xúc. 3.7.3 Bể tiếp xúc Chọn thời gian lưu nước trong bể tiếp xúc là 3 phút W = = = 239,6 m3 Thiết kế 2 bể tiếp xúc với chiều cao 2 m, chiều dài = 5 chiều rộng W = B x L x H = B x 4B x 2 = 239,6 m3 B = 4 m L = 20 m H = 3 m Dể bảo đảm nước không tràn ra khỏi bể trong khi có sự cố phải tăng lưu lượng, thiết kế thêm chiều cao an toàn 0,5 m Trong bể tiếp xúc đặt 7 tấm chắn vuông góc với chiều dài 1 thành bể để tạo đường zích zắc.Còn thành đối diện ta đặt 6 tấm. Khoảng cách giữa các tấm là 1300 m. Khoảng cách từ thành đầu nguồn đến tấm chắn dầu tiên là 1600 m, khoảng cách từ thành cuối nguồn đến tấm chắn cuối cùng là 1500 m. Khoảng cách từ thành tường đến bề mặt của tấm chắn 1 m. Bảng 3.10 Thông số thiết kế bể tiếp xúc Chi tiết Kích thước Đơn vị Chú thích Thể tích 240 m3 Chiều rộng 4 m Chiều dài 20 m Chiều cao 3,5 m Khoảng cách giữa các tấm chắn đặt trong bể 1,3 m Một thành đặt 6 tấm, một thành đặt 7 tấm. 3.7 BỂ CHỨA Q = 115 000 m3/ngđ = 1,33 l/s K = 1,15 Trạm bơm làm việc theo 2 cấp Cấp 1: 1 bơm hoạt động Cấp 2: 2 bơm hoạt động hện số giảm lưu lượng là 0,92. Thể tích bể chứa Wbể = Wđh + Wcc + Wdự trữ Wđh = 9,54% Qngđ = 9,54%*115000 = 10971 m3 Wcc = = 2592 m3 Tính cho 3 đám cháy xảy ra đồng thời trong 3 giờ, lưu lượng chữa cháy 80 l/s (TCVN 2622 - 1995) Wdự trữ = 5%Qngđ = 5%*115000 = 5750 m3 Wbể = 10971 + 2592 + 5750 = 19313 m3 Xây dựng bể chứa hình chữ nhật Wbể = dài * rộng * cao Cho chiều cao bể = 5 m Chiều dài = 3/2 chiều rộng Wbể = 3/2 rộng * rộng * 7 = 17693 m3 rộng = 50 m dài = 75 m cao = 5 m Chiều cao xây dựng của bể Hxâydựng = hnước + hbảovệ = 5 + 0,5 = 5,5 m Bể có hình chữ nhật nhưng ta phải thay đổi 1 vài chi tiết ở đáy để phù hợp với công tác bơm. Máy bơm trong trạm đặt thấp hơn MNTN Chiều cao xây dựng của bể Hxâydựng = hnước + hbảovệ = 5 + 0,5 = 5,5 m Bảng 3.11 Chế độ dùn nước theo giờ trong ngày Giờ trong ngày Chế độ làm việc của TBCI (%Qngđ) Chế độ làm việc của TBCII (%Qngđ) Lưu lượng nước tiêu thụ (%Qngđ) Lượng nước vào bể chứa (%Qngđ) Lượng nước ra bể chứa (%Qngđ) Lượng nước còn lại trong bể chứa (%Qngđ) Lượng nước vào đài (%Qngđ) Lượng nước ra đài (%Qngđ) Lượng nước còn lại trong đài (%Qngđ) Số bơm hoạt động trong TBC II 0 1 4.17 2.6 2.5 1.57 1.69 0.1 1.3 1 2 4.17 2.6 2.5 1.57 3.26 0.1 1.4 1 2 3 4.17 2.6 2.5 1.57 4.83 0.1 1.5 1 3 4 4.17 2.6 2.5 1.57 6.4 0.1 1.6 1 4 5 4.17 2.6 2.5 1.57 7.97 0.1 1.7 1 5 6 4.17 4.7 4.2 0.53 9.54 0.5 1.8 2 6 7 4.17 4.7 4.4 0.53 9.01 0.3 2.3 2 7 8 4.17 4.7 6.4 0.53 8.48 1.7 2.6 2 8 9 4.17 4.7 5.2 0.53 7.95 0.5 0.9 2 9 10 4.17 4.7 4.8 0.53 7.42 0.1 0.4 2 10 11 4.17 4.7 4.6 0.53 6.89 0.1 0.3 2 11 12 4.17 4.7 4.5 0.53 6.36 0.2 0.4 2 12 13 4.17 4.7 4.5 0.53 5.83 0.2 0.6 2 13 14 4.17 4.7 4.9 0.53 5.3 0.2 0.8 2 14 15 4.17 4.7 4.8 0.53 4.77 0.1 0.6 2 15 16 4.17 4.7 4.6 0.53 4.24 0.1 0.5 2 16 17 4.17 4.7 4.7 0.53 3.71 0 0 0.6 2 17 18 4.17 4.7 4.6 0.53 3.18 0.1 0.6 2 18 19 4.17 4.7 4.6 0.53 2.65 0.1 0.7 2 19 20 4.17 4.7 4.7 0.53 2.12 0 0 0.8 2 20 21 4.17 4.7 4.4 0.53 1.59 0.3 0.8 2 21 22 4.17 4.7 5.8 0.53 1.06 1.1 1.1 2 22 23 4.17 4.7 3.2 0.53 0.53 1.5 0 2 23 24 4.09 2.4 2.6 1.69 0 0.2 1.5 1 TC 100 100 100 9.54 9.54 1.69 3.9 3.9 Bể có hình chữ nhật nhưng ta phải thay đổi 1 vài chi tiết ở đáy để phù hợp với công tác bơm. Máy bơm trong trạm đặt thấp hơn MNTN Thiết kế vùng nước chết : Cao 2 m Dài 30 m Rộng 20 m Thể tích vùng nước chết Wnướcchết = 2*30*20 = 1200 m3 Thể tích thực của bể Wbể = 20625 + 1200 = 21825 m3 Bảng 3.12 Thông số thiết kế bể chứa Chi tiết Kích thước Đơn vị Thể tích 22 238 m3 Chiều cao 5 m Chiều dài 75 m Chiều rộng 51 m Tính toán đài nước Thể tích đài nước Wđài = Wđh + Wđh = 2,6 %Qngđ = 2,6% * 115000 = 2990 m3 = = 144 m3 Tính có 3 đám cháy xảy ra đồng thời, trong 10 phút, lưu lượng chữa cháy 80 l/s (TCVN 2622-1995) Wđài = 2990 + 144 = 3134 m3 Thiết kế đài hình nấm Cho H = 1/3D = 3134 m3 D = 23 m H = 7,5 m Chiều cao đài Hđài = Hnước + Hcặn + Hbvệ + Hbê tông đáy = 7,5 + 0,2 + 0,3 + 0,5 = 8,5 m Xây dựng đài hình nấm với Chiều cao: 8,5 m Đường kính: 23 m Bảng 3.13 Thông số thiết kế đài nước Chi tiết Kích thước Đơn vị Thể tích 3134 m3 Chiều cao 7,5 m Đường kính 23 m 3.8 KHO CHỨA HÓA CHẤT 3.8.1 Lượng hóa chất dự trữ Lượng phèn dự trữ trong 30 ngày: 5,29 x 30 = 158,7 tấn Lượng vôi dùng trong quá trình kiềm hóa: 2,23 tấn/ngđ Lượng vôi dự trữ dùng cho quá trình ổn định nước 12,65 tấn/ngđ. =>Lượng vôi sử dụng cho nhà máy trong 1 ngày: 2,231 + 12,65 = 14,88 tấn/ngđ Diện tích kho chứa hóa chất F1= Q  : Công suất trạm xử lý m3/ngđ P  : Lượng hóa chất tính toán Ptk : Độ tinh khiết hóa chất 80% α : Hệ số kể đến thao tác trong kho α = 1,3 G : Khối lượng riêng của hoá chất , thường lấy 1,1 tấn/m3 T : Thời gian lưu trữ hoá chất trong kho 30 ngày h : Chiều cao cho phép lớp hóa chất h = 2m Diện tích mặt bằng kho chứa phèn Al2(SO4)3 F1 == 13,5 m2 Diện tích mặt bằng kho chứa CaO F1 == 38 m2 Tổng diện tích nhà kho : 13,5 + 38 = 51,5 m Thiết kế nhà kho cao 4 m, rộng 4,5 m, dài 11,5 m. Bảng 3.13 Thông số thiết kế nhà kho Chi tiết Kích thước Đơn vị Diện tích 51,5 m2 Chiều dài 11,5 m Chiều rộng 4,5 m Chiều cao 4 Chương 4 TÍNH TOÁN THIẾT KẾ SƠ ĐỒ DÂY CHUYỀN CÔNG NGHỆ THEO PHƯƠNG ÁN 2 4.1 SƠ ĐỒ DÂY CHUYỀN CÔNG NGHỆ PHƯƠNG ÁN 2 Bể pha phèn Hóa chất phèn Ngăn tách khí Bể lắng trong có tầng cặn lơ lửng BỂ KHUẤY TRỘN BỂ GIAO LIÊN BỂ LỌC NHANH TBC I aca Xử lý cặn bằng máy ép bùn Nước rửa lọc sau lắng BỂ ỔN NƯỚC ĐỊNH BỂ CHỨA TBC II Người sử dụng Cl2 Hình 4.1 Sơ đồ dây chuyền công nghệ theo phương án 2 Trong sơ đồ dây chuyền công nghệ theo phương án 2, sử dụng bể lắng trong có tầng cặn lơ lửng thay thể cho bể lắng ngang ở phương án 1. Khi sử dụng bể lắng trong có tần cặn lơ lửng, tuy vận hành phức tạp, đòi hỏi nhân công có kĩ thuật cao, nhưng không phải sử dụng bể phản ứng nên tiết kiệm được diện tích. 4.2 TÍNH TOÁN THIẾT KẾ NGĂN TÁCH KHÍ Q = 115 000 m3/ngđ = 1,33 m3/s Chọn thời gian lưu nước trong ngăn tách khí: t = 1,5 phút = 90 giây. Quy phạm t > 1 phút. Thể tích ngăn tách khí: W = Q.t = 1,33 . 90 = 119,7 m3 Cấu tạo gồm 20 ngăn tách khí, mỗi ngăn có chiều dài 7,5 m, chiều rộng 0,8 m. Vận tốc nước đi xuống: V = = 0,011 m/s < 0,05 (đảm bảo) Chiều cao ngăn tách khí H = = = 1 m Chọn chiều cao bảo vệ trong ngăn tách khí hbv = 0,1 m Chiều cao xây dựng của bể: Hb = 1,1 m Bảng 4.1 Thông số thiết kế ngăn tách khí Chi tiết Kích thước Đơn vị Số lượng Thể tích 6,6 m3 20 Chiều dài 7,5 m Chiều rộng 0,8 m Chiều cao 1,1 m 4.3 TÍNH TOÁN THIẾT KẾ BỂ LẮNG TRONG CÓ TẦN CẶN LƠ LỬNG 4.3.1 Kích thước bể lắng Thông số ban đầu Q = 115 000 m3/ngđ = 4792 m3/h SSra = 130 mg/l = 130 g/m3 SSvào = 10 mg/l = 10 g/m3 Độ màu 49 Pt-Co Nước được keo tụ với phèn nhôm kĩ thuật 80%, a = 46 mg/l Lượng vôi cho vào để kiềm hóa tính theo CaO = 19,4 mg/l Hàm lượng cặn cho vào bể lắng: Mc = Mo + K.A + 0,25.M + B Mo: Lượng cặn lớn nhất trong nước nguồn. Mo = 130 mg/l = 130 g/m3 K: Hệ số chuyển đổi từ phèn sang cặn. K = 1 A: Lượng phèn cho vào nước. A = 46 g/m3 M: Độ màu trong nước. M = 49 Pt – Co B: Lượng cặn không tan trong vôi dùng để kiềm hóa. B = 19,4 x 0,2 = 3,88 g/m3 (CaO = 80%) Hàm lượng cặn cho vào bể lắng: Mc = 130 + 1 x 46 + 0,25 x 49 + 3,88 = 192 g/m3 Lưu lượng nước đi qua bể lắng: Qt = Qo(1 + ) Qo: Lưu lượng nước ra khỏi bể lắng. Q = 4792 m3/h M: lượng cặn trong nước được bể lắng giữ lại: 192 – 10 = 182 mg/l :Nồng độ cặn đã nén sau 6 giờ: 24000 mg/l Qt = 4792(1 + ) = 4828 m3/h Hệ số phân phối nước giữa gian lắng và ngăn nén cặn Kp Kp = 1 - Với: v* = M: hàm lượng cặn trong nước được bể lắng giữ lại = 182 mg/l V0: Vận tốc chuẩn khi thí nghiệm. Tra bảng: vo = 0,8 m/h Vt: vận tốc thực trong bể. Tra bảng: vt = 2,85 m/h C0: nồng độ chuẩn. C0 = 1000 mg/s = 277,7 g/h Kp = 1 - = 0,81 Lượng nước dùng để cả cặn ra khỏi ngăn nén cặn Pc = .100(%) = 100 = 0,6 % Hàm lượng cặn cho vào bể lắng. Mc = 192 g/m3 C: hàm lượng cặn ra khỏi bể lắng. C = 10 mg/l :Nồng độ cặn đã nén sau 6 giờ: 24000 mg/l Lượng nước xả cặn: Qxc = Q.Pc = 4792 . 0,6% = 28,8 m3/h Diện tích bể lắng trong kể cả ngăn chứa cặn: F = F1 + F2 = + Qt: Lưu lượng nước tính toán. Qt = 4828 m3/h F1: Diện tích ngăn lắng (m2) F2: Diện tích ngăn chứa cặn (m2) Vt: Vận tốc thực của nước trong bể lắng. vt = 2,85 m/h : Hệ số tính theo khả năng cuốn theo 1 số nước từ vùng lắng vào ngăn nén cặn. = 1,15. (Quy phạm: 1,15 – 1,2) F = + = 1732 + 322 = 1694 m2 Chọn số bể lắng trong : 20 bể Lưu lượng tính toán mỗi bể: Q1b = = 241,4 m3/h Cấu tạo bể: gồm 2 ngăn lắng 2 bên, ngăn chứa cặn ở giữa Diện tích 1 ngăn lắng của 1 bể: = = 43,3 m2 Diện tích ngăn chứa cặn của 1 bể: = = 16,1 m2 Kích thước ngăn lắng: Chiều dài L = 8,7 m Chiều rộng ngăn lắng là B = 5 m Chiều dài ngăn nén cặn Lc = 8,7 m Chiều rộng ngăn nén cặn Bc = 1,85 m Chiều cao bể lắng bL : chiều rộng ngăn lắng 5 m bm : chiều rộng máng thu 1 m y/2 : góc trung tâm tạo bởi đường g