Đồ án Thiết kế trạm xử lý nước cấp cho cộng đồng dân cư quận 3, thành phố Hồ Chí Minh

= 30 ngđ x 0,003 kg/m3 x 59100 m3/ngđ =5,32 tấn 4.1.3 Lượng Hóa Chất Kiềm Hóa N = e1( a/e2 - kt + 1)100/80 N - Lượng hợp chất để kiềm hóa e1 ,e2 - Trọng lượng đương lượng của CaO và Al2(SO4)3 e1 = 28 mg /mđlg e2 = 57 mg/mđg a - liều lượng phèn tính theo sản phẩm không ngậm nước a =32 mg/l kt - Độ kiềm của nước mđlg/l C - Hàm lượng hoạt tính CaO C = 80% 1 -Độ kiềm dự trữ mđlg/l N = 28 ( 32/57 - 63/50 + 1)100/80 =10,5 mg/l 4.1.4 Kho Dự Trữ 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 = = 42 m2 Diện tích mặt bằng kho chứa CaO F1 = = 14 m2 4.1.5 Dung Tích Bể Pha Vôi Sửa Wh = N : khối lượng vôi để kiềm hoá mg/ml n : số giờ giữa 2 lần hoà tan, lấy n = 6h. bv : nồng độ vôi 5% γ : khối lượng riêng của dung dịch bằng 1 tấn/l Wh = = = 3,1 m3 4.1.6 Xác Định pH Sau Khi Cho Phèn Và Vôi - Độ kiềm: KI = Ko - P/e e =57 :Trọng lượng đương lượng của Al2(SO4)3 KI : Độ kiềm sau khi keo tụ Ko : Độ kiềm ban đầu của nước nguồn P : Hàm lượng phèn dùng để keo tụ KI = Ko - P/e = 63/50 mgđ/l - 32/57 mgđ/l = 0,699 mgđ/l. - Hàm lượng CO2 sau khi keo tụ. [CO2]td = [CO2]o + 44P/e. [CO2]td : Hàm lượng CO2 tự do [CO2]o = 0,5 mg/l : Hàm lượng CO2 trước khi pha phèn mg/l. [CO2]td = 0,5 + 44.32/57 = 25,2 mg/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), ta có : TDS = 300 mg/l CO2 = 25,2 mg/l T = 160C è pHs = 6,9 TDS = 300 mg/l f(TDS) = 8,81 Ca2+ = 79 mg/l è f(Ca2+) =1,85 T = 160C f(t) = 2,2 KI =0,699 f(KI) =0,85 pHs = f(t) - f(Ca2+) + f(TDS) - f(KI) = 2,2 - 1,85 + 8,81 - 0,85 = 8,31 Chỉ số bảo hoà : I = pHo - pHs = 6,9 - 8,31 = -1,41 I < 0 nên có hiện tượng xâm thực ●Trong trường hợp pHo < pHs < 8,4 nên số gia cần thiết của độ kiềm khi kiềm hoá là: ∆KI = βKto Kto : độ kiềm toàn phần của nước nguồn (trước khi kiềm hoá) (mđlg/l) Kto = 63 /50 =1,26 mđlg/l β = 0,3 : Hệ số phụ thuộc vào pHo và chỉ số bảo hoà của nước nguồn (Trịnh Xuân Lai, 2004:473). → ∆KI = βKto = 0,3 . 1,26 =0,378 ● Liều lượng kiềm cần thiết : a = e. ∆KI .100/P e = 28mg/đlg : Trọng lượng đương lượng của CaO. P = 80% : Hàm lượng chất kiềm hoạt tính trong sản phẩm kỉ thuật → a = e. ∆KI .100/P = 28 . 0,378 . 100/80 = 13,23 mg/l= 13,23 .10-3 kg/m3 Vậy lượng vôi cần thiết để sử dụng trong 1 ngày là : Mv = Qngđ . a = 59100 . 13,23.10-3 = 782 kg/ngđ 4.2 TÍNH TOÁN THIẾT KẾ BỂ Phương án 1 Trạm bơm cấp I Bể trộn Lắng nước rửa lọc Bể tiêu thụ phèn Bể phản ứng và tạo bông Bể lọc Bể chứa Bể lắng Bể pha phèn Hoá chất phèn Bể giao liên Bể tiếp xúc Trạm bơm cấp II MCN Kênh dẫn nước Dung dịch cặn Bể chứa bùn Sông Đồng Nai Khu vực thải bỏ Máy ép bùn Lắng trọng lực Hình 4.1 Sơ đồ dây chuyền công nghệ của phương án 1 4.2.1 Bể Hòa Pha Phèn Dung tích bể hoà trộn Wh = Q:lưu lượng cần xử lý m3/h n:số giờ giữa 2 lần hòa tan,n = 6 – 8h khi Q > 50000 m3/ngđ ( TCXDVN 33-2006),chọn n = 6 h p :lượng hóa chất dự tính g/m3 bh = 10% nồng độ dung dịch trong thùng hoà trộn. bh = 10 – 17% ( TCXDVN 33-2006) γ = 1 tấn/m3 khối lượng riêng của dung dịch →Wh = = = 6,28 m3 Ta chia bể làm 2 phần , phần từ đáy lên h1 = 0,5 m .Phần trên là hình chữ nhật có chiều rộng là a, chiều dài là b. V1 = [ab + (a + a1) + (b + b1) + a1b1 ] h1/6 Với a1 = 0,5 m ; b1 = 1m a = 1 m ; b = 2m cạnh đáy trên →V1 =(2 + 1,5 + 3 + 0,5 ) . 0,5 / 6 = 0,5833 m3 Thể tích phần chữ nhật là V2 = a.b.h2 = 6,28 – V1 = 6,28 – 0,5833 = 5,7 m3 Vậy h2 = 2,85 m Bể hoà tan làm bằng bê tông cốt thép, có mặt bằng hình chữ nhật, cách đáy 0,5 m đặt các thanh ghi bằng gỗ hai đầu tựa lên sường đỡ tạo thành các khe hở cách nhau 12 mm ( theo qui phạm 12 -15mm).Dưới lớp ghi phèn cục, đặt hệ thống khoan ống lỗ để phân phối gió, được tính với cường dộ 4 l/s không khí nén trên 1 m2 sàn ghi.Với diện tích là a.b = 2 m2, lượng không khí cần là 8l/s = 8.10-3 m3/s. Đường kính ống phân phối: D1 = = = 0,026 m = 26 mm Tiết diện ngang của đường ống gió chính S = πD12/4 = 5,3.10-4 m2 vg = 15m/s ( qui phạm vg = 10 -15m/s) Trên thành ống phân phối khoan lỗ d= 3 mm tạo thành góc 450 so với phương ngang ( qui phạm d = 3-4 mm). Tiết diện 1 lỗ là f = πd2/4 = 3,14 . (3.10-3)2 /4 =7.10-6 m2. Vậy tổng số lỗ trên ống chính sẽ là : n = S/f = 5,3.10-4/7.10-6 = 76 lỗ Bảng 4.1 Bảng tóm tắt chi tiết Chi tiết Kích thước Đơn vị Số bể Số chi tiết Thể tích 6,28 m3 1 Chiều cao phần đáy 0,5 m Chiều cao phần chữ nhật 2,85 m Cạnh đáy rộng dưới 0,5 m Cạnh đáy dài dưới 1 m Cạnh đáy rộng trên 1 m Cạnh đáy dài trên 2 m Đường kính ống phân phối 26 mm Đường kính lỗ trên ống 3 mm 76 4.2.2 Bể Tiêu Thụ Wt = = = 12,56 m3 bt = 5% nồng độ dung dịch trong bể tiêu thụ .Theo qui phạm bt = 4 -10% ( TCXDVN 33-2006) Bể tiêu thụ có kết cấu hình chữ nhật có kích thước a.b.h = 12,56 m3 Với a là chiều rộng của bể ; b là chiều dài của bể ; h là chiều cao của bể ,chọn a =2 m ; b= 2,1 m ; h = 3 + 0,5= 3,5 m,(0,5 chiều cao an toàn) Sử dụng bơm định lượng để bơm dung dịch phèn từ bể pha phèn sang bể tiêu thụ. Bảng 4.2 Bảng tóm tắt chi tiết Chi tiết Kích thước Đơn vị Số lượng Thể tích 12,56 m3 1 Chiều dài 15 m Chiều rộng 2,6 m Chiều cao 3,5 m 4.2.3 Bể Trộn Q = 0,684 m3/s Thời gian khuấy là 3s ,(qui phạm 1 – 3s) Cường độ khuấy G = 1000 S-1 Thể tích bể trộn Vt = 3 . 0,684 = 2 m3 Chọn bể hình vuông Vt = a2h (m3) Chọn h = 2 m a = 1m Ống dẫn nước vào ở đỉnh bể , dung dịch phèn cho vào ngay cửa ống dẫn vào bể, nước đi từ trên xuống qua lỗ sang ngăn phản ứng tạo bông. Dùng máy khuấy tuabin 4 cánh nghiêng góc 450 hướng xuống dưới để đưa nước từ trên xuống Đường kính khuấy ≤ 0,5a. Trong bể đặt 4 tấm chắn để ngăn chuyển động xoáy,chiều cao tấm chắn 2 m,bề rộng tấm chắn 0,11m (nhỏ hơn 1/10 đường kính bể). Máy khuấy đặt cách đáy 1 khoảng h = D đường kính cánh khuấy Chiều rộng bản cánh khuấy bằng D/5 Chiều dài cánh khuấy bằng ¼ đường kính máy Đường kính cánh khuấy D = 0,5 m Năng lượng truyền vào nước P = G2Vμ =10002 . 2 . 0,001 = 2000 J/s = 2 kw μ = 0,001 Ns/m2 độ nhớt động lực học của nước ở nhiệt dộ Với hiệu suất η= 80% . Ta có công suất của máy khuấy 2 : 0,8 = 2,5 kw Số vòng quay máy khuấy N = ( = = 4vg/s = 240vg/ph Hình 4.2 Mô hình bể trộn Bảng 4.3 Tóm tắt chi tiết bể trộn Chi tiết Kích thước Đơn vị Số lượng Thể tích 2 m3 1 Chiều dài 1 m Chiều rộng 1 m Chiều cao 2 m 4.2.4 Bể Phản ứng Tạo Bông Cặn Dung tích bể phản ứng với thời gian lưu nước trong bể là 30 phút ( qui phạm 15 -30 phút) V = = × 30 × 60 = 1231,3 m3 Xây dựng bể 2 ngăn, chiều rộng mỗi ngăn là a= 4,2 m ,chiều sâu mỗi ngăn là h = 4,2 m Tiết diện ngang 1 ngăn là a.h = 17,64 m Chiều dài bể phản ứng L = V/2a.h = 35m Theo chiều dài của bể sử dụng 4 vách ngăn hướng dòng, chia bể thành những buồng có chiều dài 8m -9m - 9m - 9m Dung tích của mỗi buồng ứng với mỗi chiều dài 141 m3 ; 159 m3 ; 159 m3 ; 159 m3  Ở tâm các buồng đặt các guồng máy khuấy theo phương thẳng đứng Cường độ khuấy trộn trong các buồng dự kiến 70s-1 ; 55s-1 ; 40s-1 ; 25s-1 Cấu tạo guồng khuấy, gồm trục quay 4 cánh đặt đối xứng qua trục Kích thứơc bản cánh được chọn bảo đảm : Chiều dài nhỏ hơn 0,3 – 0,4 m so với chiều sâu và chiều cao , ta chọn d = 3,8 m Tổng diện tích bản bằng 10 -15% mặt cắt ngang bể, chọn chiều rộng bản F = 15%. 17,64 =2,65 m2 Diện tích của 1 cánh f = 2,65/4 = 0,663 m2 Chiều rộng bản cánh f’= 2,65/4.3,8 = 0,174 m Bản cách đặt ở khoảng cách từ mép ngoài đến tậm trục quay R1= 1,9 m Chọn tốc độ quay của guồng máy: Sử dụng bộ truyền động trục vít với 1 động cơ điện kéo chung 4 guồng máy. Chọn tốc độ quay cơ bản 5 vòng/phút với buồng 1 4 vòng /phút với buồng 2 3 vòng /phút với buồng 3 2,5 vòng/phút với buồng 4 +Kiểm tra chỉ tiêu khuấy trộn +Buồng 1 với dung tích 141m3, thời gian lưu nước 412s Tốc độ chuyển động tương đối của bản cánh so với nước V1 = = = 0,746 m/s V2 = = = 0,55m/s R1 = 1,9m R2 = 1,4m Cb = 1,9 hệ số sức cản của nước (l/b = 22>21) F tiết diện bản cánh khuấy đối xứng F = 4.l.b/2 = 1,3m2 N = 51CbF(V13 +V23) = 51.1,9.1,3.(0,7643 + 0,553) =77,1W Năng lượng sử dụng cho 1m3 nước trong buồng W = N/V =0,547w/m3 Giá trị gradien tốc độ : G = 10 × = 10 × = 77,1s-1 Vậy G lớn hơn dự kiến Ta chọn số vòng quay là 4,8 vòng/phút V1 = 0,716 m/s V2 =0,53 m/s N =64,9 W W =0,46 w/m3 G= 70s-1 +Buồng 2 với dung tích 159 m3, thời gian lưu nước 465s,tốc độ khuấy 4 vòng/phút. V1 = 0,5966 m/s V2 =0,4396 m/s N =37,45 W W =0,2355w/m3 G= 51s-1 theo đúng dự kiến là G = 55s-1 Vậy ta chọn n = 4,2 vòng/phút V1 = 0,62643 m/s V2 = 0,46158 m/s N = 43 W W = 0,27w/m3 G = 55s-1 +Buồng 3 dung tích 159 m3, thời gian lưu nước 465s,tốc độ khuấy 3 vòng/phút V1 = 0,44745m/s V2 = 0,3297m/s N = 15,799 W W = 0,099 w/m3 G = 33s-1 theo dự kiến G = 40s-1 Vậy ta chọn n = 3,4 vòng/phút. V1 = 0,50711 m/s V2 = 0,37366 m/s N = 22,99 W W = 0,1445w/m3 G = 40s-1 +Buồng 4 với dung tích 159 m3, thời gian lưu nước 465s, số vòng quay n= 2,5 vòng/phút V1 = 0,372875 m/s V2 =0,27475 m/s N = 9,14W W = 0,0575w/m3 G= 25s-1 Bảng 4.4 tóm tắt chi tiết bể phản ứng Chi tiết Kích thước Đơn vị Số lượng Thể tích 1231,3 m3 1 bể chia làm 2 ngăn Chiều dài 35 m Chiều rộng 8.4 m Chiều cao 8.4 m 4.2.5 Bể Lắng Ngang Lắng Cặn Keo Tụ *Kích thước bể Công suất trạm Q = 59100m3/ngđ =2462,5 m3/h Độ màu 25 Pt-C0 Hàm lượng cặn SS = 120mg/l thuộc loại nước đục vừa U0=0,85 – 2,5 m/h.Chọn U0 =1,8m/h Diện tích bể lắng ngang F = = = 684 m2 Q lưu lượng vào bể (m2/s) U0 =:tải trọng bề mặt (m3/m2.h), U0 = 1,5 – 3 l/s.m dài máng N = 2 : Số bể lắng ngang Chiều sâu lắng trong khoảng 3-5m ,ta chọn H =3 m Chọn chiều rộng của bể B =9 m.Đảm bảo tỷ số L/H >15 ; L/B>5 Vậy chiều dài bể lắng L =76 m Vận tốc nước chảy trong bể v0 = = = 12,7.10-3 m/s v0 = 12,7 mm/s < 16,3mm (tránh được hiện tượng xói căn) Với R = = = 1,8 υ= 1,36.10-6m2/s độ nhớt chất của nước ở 100C Re = × R = × 1,8 = 16808 Tính chuẩn số Froud đảm bảo điều kiện ổn định dòng,giảm tác dụng ngắn dòng và không tạo ra vùng nước chết trong bể. Fr = = = 9.10-6 < 10-5 có hiện tượng ngắn dòng Chia bể thành 2 ngăn đều nhau bằng cách đặt theo chiều dài của bể 1 tấm vách chịu lực . Vậy 1 ngăn có bề rộng là 4,5 m Re = 1,29 Fr = 1,.10-5 > 10-5dòng ổn định Thời gian lưu nước với tải trọng U0 = 1,8m3/m2h T = = = = = 5984s =1giờ 40 phút (qui phạm 1,5 -3h) Để đảm bảo an toàn nước ko tràn ra bể lắng ta thiết kế bể thêm 1 khoảng chiều cao an toàn h2 = 0,3 m. Chọn độ dốc của bể về phía thu cặn là 3% Vậy chiều cao ở đầu bể lắng là H + h2 + 3%H = 3,39 m *Vùng thu nước vào Hiệu quả lắng phụ thuộc rất nhiều vào kết quả làm việc của bể tạo bông cặn,mương, hoặc ống dẫn từ bể bông cặn sang bể lắng làm sao không phá vỡ bông căn, đồng thời không để bông cặn lắng xuống mương dẫn và phân phối càng gần bể lắng càng tốt. Vận tốc trong mương V1 =0,3 m/s. Để đảm bảo phân phối nước vào đều bể. Ta đặt cửa thu lấy nước từ mương dẫn chung vào cửa lấy nước,đặt van bướm để chỉnh lưu lượng và tổn thất áp lực ∆H. Bể lắng có 2 ngăn ta có thể đặt 2 cửa thu nước cho mỗi ngăn, với Ө = 0,5m Vận tốc qua cửa V= = = 0,3m/s ∑F tổng diện tích của 4 cửa thu nước. ∑F = 4.πd2/4 =1,13 m2 Tổn thất áp lực qua cửa ∆H ≥ 0,001 ∆H = = 1× = 4,5 mm = 1 hệ số tổn thất cục bộ Để đảm bảo phân phối nước vào đều từ 4 cửa thu nước, ta đặt tấm phân phối cách cửa thu 1,5 m.Tấm phân phối được khoan lỗ d=120mm ,để phân phối nước đều theo mặt cắt ngang của bể. Vận tốc qua lỗ phân phối V= 0,25m/s (qui phạm 0,2-0,3 m/s). Tổng diện tích lỗ ∑f1 = = = 1,37 m2 Tổng số lỗ trên tấm phân phối n = = = 121 lỗ F = πd2/4 =0,0113 m2 Bố trí lỗ : 20 hàng dọc , 6 hàng ngang Khoảng cách giữa các trục lỗ là Theo hàng dọc b = = 0,44m Theo hàng ngang b ‘ = = 0,48m Hình 4.3 Mô hình tấm phân phối Thể tích vùng chứa nén cặn Wc = T = 12h thời gian dự tính xã cặn Q lưu lượng m3/h C = 11mg/l nồng độ cặn sau xử lý.(qui phạm 10 -12 mg/l) N = 2 số bể lắng ngang Với hàm lượng cặn ban đầu 120 mg/l sau 12h ta có nồng độ cặn đã nén σ = 27000 g/m3 Cm = Cn + kp + 0,25M + V Cm tổng hàm lượng cặn Cn = 120 mg/lhàm lượng cặn ban đầu K = 1 (đối với phèn nhôm kỉ thuật) ,hệ số phụ thuộc vào độ tinh khiết phèn sử dụng. P = 32 mg/l hàm lượng phèn sữ dụng M = 25 Pt –C0 độ màu của nước nguồn V = 10,5 mg/l hàm lượng chất kiềm hoá → Cm  = 120 +1.32 + 0,25.25 + 10,5 =168,75 mg/l=168,75g/m3 → Wc == 86,3m3 Thiết kế ngăn chứa cặn có tiết diện ngang là hình thang. Thể tích ngăn chứa cặn : Wc = F.B (m3) Trong đó : F : Diện tích ngang của ngăn chứa cặn è ( m2) B : Chiều rộng bể lắng ; B = 9 m Chọn đáy lớn là a = 8 m ; Đáy bé b = 1,6m ,chiều cao ngăn nén cặn h = 2 m Để đảm bảo an toàn,ta cộng thêm chiều cao lắng 1 khoảng h1 = 0,2 m *Phương pháp xả cặn Xả cặn bằng phương pháp cơ khí : lắp thiết bị cào cặn truyền động bằng 2 vòng dây xích, kéo các tấm gạt bằng gỗ đặt sát bể, để gạt cặn về phía hố thu đặt ở đầu bể rồi xả ra ngoài bằng bơm hút bùn. Bể chia làm 2 ngăn .Chọn khẩu độ của máy cào ây xích là 4,5 m.tốc độ chuyển động của dây xích l2 .10-3 m/s *Máng thu nước đã lắng Tổng chiều dài mép máng thu của 1 bể lắng L ≥ = 45,6 m.Chọn L = 47m L tổng chiều dài máng thu Chiều dài 1 máng thu là 47 : 4 = 11,75 m Tải trọng nước thu nước trên 1 m mép máng q = = = 3,64 l/s.m quá lớn so với yêu cầu 1-3 l/s.m Chọn tải trọng q = 3l/s.m .Ta có tổng chiều dài mép máng L = Q/q =228m 2 Bể có n = 8 máng nên mỗi mép của 1 máng là l =L/(2n) =228 /(2.8) =14,25 m Hai bên mép máng gắn tấm điều chỉnh chiều cao mép máng, làm bằng inox xẻ rảnh chử V. 1m dài có 5 V chiều cao 6cm, cách nhau 20 cm.Đáy chữ V là 10 cm. Chiều cao mức nước h trong khe chữ V < 6 cm đạt yêu cầu 1 m máng tải được lưu lượng là q’ = q/L’ = 3/1 = 3 l/s=3.10-3 m3/s Vận tốc nước vào máng v0 = 12,7 mm/s Ta có q’ = S.v0 = B’.H’.v0 (*) Trong đó S : Diện tích ngang của máng B’:Chiều rộng máng H’:Chiều cao lớp nước trong máng Từ công thức (*) è B’.H’ = 0,24 m2 .Chọn B`=0,8 m è H’ =0,3m Mỗi ngăn đặt 2 máng thu nước,khoảng cách tim 2 máng là 2,5m. Độ dày của máng là 2 cm. Vách ngoài máng cách tường là (4,5- 2,5) : 2 – 0,4 - 0,02 = 0,58 m.Vậy ta có tất cả 4 máng thu nước với 1 bể lắng. Chọn độ dốc của máng về phía mương tập trung là 3% Vậy chiều cao lớp nước ở cuối máng là H’ + 3%H’ = 3,09 m * Mương thu nước tập trung Mương tập trung thu nước đã lắng từ 2 bể lắng.Mương thu này được thiết kế sao chó nó cũng chính là đường dẫn nước đến các bể lọc Bảng 4.5 tóm tắt chi tiết bể lắng ngang Chi tiết Kích thước Đơn vị Số lượng Thể tích 2.052 m3 2 bể Chiều dài 76 m Chiều rộng 9 m Chiều cao 3 m 4.2.6 Bể lọc nhanh Sử dụng 1 lớp cát. Diện tích mặt bằng trạm xử lý. Q lưu lượng xử lý m3/ngđ T thời gian làm việc trong 1 ngày Vtb tốc độ lọc. Thường chọn 6m/h α = số bể rửa lọc đồng thời W = 15 l/s.m2 cường độ nước rửa lọc.Hệ số giản nở tương đối lớp vật liệu lọc là e =30% t1 = 5 phút = 0,083 giờ. Thời gian rửa lọc t2 = 0,35h = 21 phút .Thời gian ngừng bể. F = = 1004,5m2 Số bể lọc cần thiết n = 0,5 = 16 bể Tốc độ tăng cường khi đóng 2 bể rửa lọc vtc = = = 6,8 m/h nằm trong khoảng cho phép 6 – 7,5 m/h vtc tốc độ lọc tăng cường vbt tốc độ lọc bình thường 6 m/h N1 số bể ngừng hoạt động N số bể rửa lọc Diện tích bể lọc f = F/N = 1004,5 : 16 = 62,78 m2 Chọn bể lọc hình vuông có cạnh a = 7,92m Chiều cao bể lọc nhanh H = h1 +h2 + h3 + h4 h1 = 1,1 m chiều dày lớp đỡ h2 = 0,8 m chiều dày lớp vật liệu lọc h3 = 1,6 m chiều cao lớp nước trong bể lọc h4 = h5 + h6 = chiều cao dự trữ + chiều cao an toàn h5 = = = 0,35m i = 2 số bể lọc ngừng để sửa chữa hay rửa lọc n = 16 tồng số bể lọc f = 62,78 diện tích 1 bể lọc h6 = 0,15m .Chiều cao an toàn → h4 = 0,35 + 0,15 = 0,5m Vậy H = 1,1 + 0,8 +1,6 +0,5 = 4m Chọn vật liệu lọc là cát thạch anh đường kính tương đương 0,7÷0,8 mm.Hệ số không đồng nhất 2 ± 2,2.Độ rỗng 30 % chiều dày lớp cát.Vận tốc lọc 6m/h Chiều dày lớp cát lọc 0,8m Thể tích chứa cặn trong 1 m3 cát lọc V = ¼ 30 % × 1 = 0,075 m3 Trọng lượng cặn chiếm 4% tức G = 40 kg/m3 x 0,075 m3 = 3 kg Hàm lượng cặn sau khi lắng là 11mg/l = 11g/m3.Vận tốc lọc 6m/h, vậy mỗi giờ 1 m3 cát giữ lại được: 11 . 6 =66g = 0,066 kg Chu kì lọc T = 3/ 0,066 = 45 giờ 27 phút *Hệ thống dẫn nước rửa lọc Cường độ rửa lọc W = 15 l/s.m2 Lượng nước rửa lọc Qn= = = 0,94m3/s = 940l/s Lượng nước rửa lọc được dự trữ ở 1 bể tạo áp lực, thể tích bể chứa áp lực đảm bảo chứa được lượng nước để dùng cho việc rửa lọc trong 5 phút, và lượng nước phục vụ riêng cho nhà máy. Giả định lượng nước phục vụ cho nhà máy trong 1 ngày là 100 m3/ngđ= 1,16l/s. Gỉa sử tối đa là 2 bể rửa cùng 1 lần Vậy lượng nước cần thiết để rửa lọc là : 940 ×5×60×2 = 570.000 l = 570 m3 Vậy lượng nước cần thiết cho trạm là : 570 + 100= 670 m3 Thiết kế bể chứa áp lực hình vuông có chiều cao chứa nước là 7 m Tra bảng thuỷ lực cho đường ống thép với lưu lượng là 940 l/s ta có: d =800mm; 1000i = 4,87; v =1,85 m/s. Theo qui phạm v < 2m/s Số ống nhánh của 1 bể lọc n1 = 2B/0,28 =2.7,92/ 0,28 =57 ống 0,28 m là khoảng cách giữa tâm 2 ống nhánh.Theo qui phạm là 0,25 -0,35m Lượng nước rửa lọc qua 1 ống là Q = Q1 /57 = 0,94/57 =16,5.10-3 m3/l = 16,5l/s. Chọn đướng kính ống nhánh là d =100 mm, vn = 1,62 m/s, 1000i = 47,1 Với ống chính có d =800mm. Ta có diện tích tiết diện ngang ống S =πd2/4 = 0,5m2 Lấy tổng diện tích lỗ 35% diện tích ngang ống.ta có tổng diện tích các lỗ : ∑f = 35% .0,5 =0,175 m2 Chọn đường kính lỗ Ө = 10mm.Qui phạm 10 – 12mm Diện tích 1 lỗ f1 =πӨ2/4 = 7,58.10-5 m2 Tổng số lỗ trên ống là 0,175 : 7,58 .10-5 = 2308 lỗ Số lỗ trên mỗi ống nhánh là n = 2308 : 57 = 40 lỗ. Trên ống nhánh số lỗ đặt thành 2 hàng so le nhau hướng xuống dưới 1 góc 450 so với truc ngang của ống. Khoảng cách giửa các lỗ a’ = = 0,18 m 0,63 chính là đường kính ngoài của ống chính (m) 7,92 chiều dài của bể (m) *Hệ thống dẫn gió rửa lọc Cường độ gió Wg = 15 l/s.m Lưu lượng gió cần thiết là Qg = = = 0,94m3/s Tốc độ gió trong ống chính 15 m/s (qui phạm 15 -20 m/s) D = = 0,283 m Chọn đường kính ống là D = 280 mm Thử lại vg = = = 19,15 m/s < 20 m/s Số ống gió nhánh lấy bằng số ống nhánh dẫn nước 57 ống. Lượng gió trong 1 ống là Q1g = 16,5 l/s ; v1g = 19 m/s Với đường kính ống gió chính là D = 280 mm.Diện tích tiết diện ngang ống gió chính S =πD2/4 = 3,14 . 0,28.10-2/4 = 0,06 m2 Tổng diện tích lỗ bằng 40% diện tích tiết diện ngang ống chính ∑f = 40% . 0,06 =0,024 m2 Kích thước lỗ được chọn là D1 = 4 mm.(Qui phạm 2 – 5mm) Diện tích 1 lỗ S1 =πD12 /4 = 3,14 . (4.10-3)2/4 = 1,256.10-5 m2 Tổng số lổ trên đường ống nhánh là n2 == 1910 lỗ Số lỗ trên 1 ống là 1910 : 57 =34 lỗ Khoảng cách giữa các lỗ c = = 0,224m 7,92 là chiều dài 1 bể (m) 0,3 đường kính ngoài của ống gió chính (m) * Tính toán máng phân phối nước và thu nước rửa lọc Có 16 bể kích thước của 1 bể 7,92 x 7,92 Nước rửa lọc thu vào máng qm = W.d.l = 15.1,98.7,92 = 235,224 l/s=235,224.10-3m3/s W = 15 l/s.m cường độ rửa lọc. d khoảng cách tâm máng. l = 7,92m chiều dài máng. Chiều rộng máng B B = Ks (m) K = 2,1 hệ số của máng có tiết diện tam giác. a = 1 tỷ số chiều cao hình chử nhật và nửa bề rộng máng (qui phạm a = 1-1,5) qm lưu lượng nước qua máng Vậy chiều rộng máng là B = 0,639 m Chiều cao hình chữ nhật hcn = B.a/2 = 0,38m Lấy chiều cao xuống đáy là hd = 0,1 m Độ dốc đáy máng về phía tập trung nước i = 0,01.Chiều dày thành máng σ =0,04 m Chiều cao toàn phần máng nước Hm = hcn + hd + σ = 0,38 + 0,1 + 0,04 = 0,52 m Khoảng cách từ bề mặt vật liệu lọc đến mép máng h = + 0,03 (1) Trong đó: H = 0,8 Chiều cao lớp vật liệu lọc (m) e: Độ nở tương đối của lớp vật liệu lọc e = 30% Thế vào công thức ( 1) ta có h = 0,54m Theo qui phạm khoảng cách đáy dưới máng thu nước cao hơn vật liệu lọc 0,05m Vì máng thu dốc về phía máng tập trung i = 0,01, nên chiều cao của máng ở phía tập trung là h1 = Hm + 0,01×7,92 =0,6 m Nước rửa lọc từ máng thu sang máng tập trung nước. Khoảng cách từ đáy máng thu đến đáy máng tập trung là H = 1,73 × + 0,2 (2) Trong đó q - Lưu lượng nước chảy vào máng tập trung m3/s. D - Chiều rộng máng tập trung lấy không nhỏ hơn 0,6m. g = 9,81 m/s2. Mực nước trong máng tập trung thấp hơn đáy máng thu 0,2 m. q = 4 × 235,224.10-3 = 0,94 m3/s Φ = 0,8 m Thay các giá trị này vào công thức (2), thì khoảng cách từ đáy máng thu đến đáy máng tập trung là 1,1 m. Chọn mỗi bể bố trí 4 máng thu nước rửa lọc có đáy tam giác. Chọn khoảng cách 2 máng thu nằm ngoài cách mép tường là 0,15m. Khoảng cách các máng d = 1,688 m (qui phạm ≤2,2 m) ●Xác định tổn thất áp lực khi rửa lọc +Tổn thất qua lỗ phân phối nước rửa: h= + (m) (3) Trong đó: Vc = 1,72m/s Tốc độ ở đầu ống chính m/s. Vn = 1,975 m/sTốc độ ở đầu ống nhánh m/s. - Hệ số sức cản = + 1 Kw = = 0,35 ∑f :tổng diện tích ngang của các lỗ ống nhánh S : diện tích ngang của ống dẫn nước chính → = + 1 = + 1 = 19 Thay vào công thức (3) h = 3m + Tổn thất qua lớp cát và lớp sỏi đỡ h1 = L + 0,061HsW L = 0,8 m : Chiều dày lớp vật liệu lọc W = 15l/s.m =54 m3/m2/h : Cường độ rửa lọc Hs = 1,1 m : Chiều dày lớp sỏi đỡ. →h1 = L + 0,061HsW = 0,8 + 0,061 × 1,1× 54 =4,4 m + Tổn thất trên đường ống dẫn từ bơm rửa đến bể lọc D = 700mm, v = 1,72 m/s ; 1000i = 5,03 ; chiều dài đường ống l = 80 m h2 = i×l = 80 = 0,4 m +Tổn thất ở đầu ống hút và đầu ống đẩy của bơm rửa lọc ở những nơi gây tổn thất cục bộ chọn h3 = 1m Vậy tổng tổn thất của quá trình rửa lọc là H1 = h + h1 + h2 + h3 = 3 + 4,4+ 0,4 + 1 =8,8 m Chiều cao hình học từ mép máng thu nước rửa lọc đến miệng ống thu nước của máy bơm trong bể chứa: Hhh = h1’ + h2’ = 1,6 + 5 = 6,6 m h1’ chiều cao từ mép máng thu đến miệng ống tràn của bể chứa h2’ chiều cao từ miệng tràn đến ống thu nước của máy bơm trong bể chứa Tổng áp lực cần thiết của bơm rửa lọc Ht = H1 + Hhh = 8,8 + 6,6 = 15,4 m Chọn bơm có lưu lượng Q = 940 l/s ; cột áp 15,4 m Sử dụng 2 bơm trong trạm,trong đó 1 bơm làm việc 1 bơm dự phòng. 4.2.7 Bể Lắng Nước Rửa Lọc. Lưu lượng nước rửa lọc Qn = 0,94 m3/s Thời gian rửa bể 5 phút.Một ngày rửa 2 bể Thể tích của bể lắng nước rửa lọc Vll = 0,94 .5 .60. 2= 570 m3 Thiết kế bể hình chữ nhật có chiều cao H = 5 m; chiều rộng B = 6m ; chiều dài L = 19 m Bảng 4.6 Tóm tắt chi tiết bể lọc Chi tiết Kích thước Đơn vị Số lượng Thể tích 251 m3 16 bể Chiều dài 7,92 m Chiều rộng 7,92 m Chiều cao 4 m Bảng 4.7 Tóm tắt chi tiết bể lắng nước rửa lọc Chi tiết Kích thước Đơn vị Số lượng Thể tích 564 m3 1 bể Chiều dài 19 m Chiều rộng 6 m Chiều cao 5 m 4.2.8 Bể Tiếp Xúc Bể tiếp xúc đảm bảo thời gian lưu nước là 30 phút, va chứa đủ lượng nước từ bể lọc Thiết kế bể cho chiều dài là L = 60 m. Điều khiển dòng nước sao cho thời gian lưu nước là 30 phút.Ta có thời gian lưu nước T = L /Vn è Vn = L/T = 60 : 0,5 = 120 m/h Mặt khác vận tốc dòng nước Vn = Q : F è F = Q : Vn = 2462,5 : 120 =20,5 m2 Thiết kế bể có chiều cao H = 2 m, chiều rộng B = 10,3 m Vn : Vận tốc dòng nước (m/h) Q : Lưu lượng nước xử lý (m3/h) F : Tiết diện ngang bể tiếp xúc Đặt 6 tấm chắn vuông góc với chiều dài 1 thành bể để tạo đường zích zắc.Còn thành đối diện ta đặt 5 tấm. Khoảng cách giữa các tấm la 9480 m. Khoảng cách từ thành đầu nguồn đến tấm chắn dầu tiên là 5400 m, khoảng cách từ thành cuối nguồn đến tấm chắn cuối cùng là 5400 m. Khoảng cách từ thành tường đến bề mặt của tấm chắn 6 m. Bảng 4.8 Tóm tắt chi tiết bể tiếp xúc Chi tiết Kích thước Đơn vị Số lượng Thể tích 1231,3 m3 1 bể Chiều dài 60 m Chiều rộng 10,3 m Chiều cao 2 m 4.3 BỂ CHỨA. Soá lieäu cho ban ñaàu : Q = 59100m3/ngñ Heä soá khoâng ñieàu hoaø : K = 1,15 Bảng 4.9 Chế độ tiêu thụ nước theo từng giờ trong ngày Giờ Chế ñoä duøng nöôùc TB cấp I TB cấp II Bể chứa nước Số maùy % lưu lượng vaøo Ra coøn 0-1 2,6 4,17 2,6 1,57 4,43 2 1-2 2,6 4,17 2,6 1,57 6 2 2-3 2,6 4,17 2,6 1,57 7,57 2 3-4 2,6 4,17 2,6 1,57 9,14 2 4-5 2,6 4,17 2,6 1,57 10,71 2 5-6 4,8 4,17 4,8 0,63 10,08 4 6-7 4,8 4,17 4,8 0,63 9,45 4 7-8 4,8 4,17 4,8 0,63 8,82 4 8-9 4,8 4,17 4,8 0,63 8,19 4 9-10 4,8 4,17 4,8 0,63 7,56 4 10-11 4,8 4,17 4,8 0,63 6,93 4 11-12 4,8 4,17 4,8 0,63 6,3 4 12-13 4,7 4,17 4,8 0,53 5,67 4 13-14 4,8 4,17 4,8 0,63 5,04 4 14-15 4,8 4,17 4,8 0,63 4,41 4 15-16 4,8 4,17 4,8 0,63 3,78 4 16-17 4,8 4,17 4,8 0,63 3,15 4 17-18 4,7 4,17 4,8 0,53 2,52 4 18-19 4,8 4,17 4,8 0,63 1,89 4 19-20 4,8 4,17 4,8 0,63 1,26 4 20-21 4,8 4,17 4,8 0,63 0,63 4 21-22 4,8 4,17 4,8 0,63 0 4 22-23 3,0 4,17 2,8 1,17 1,17 4 23-24 2,6 4,09 2,6 0 1,17 2 Theo baûng thoán