Đồ án Thiết kế trạm xử lý nước cấp cho quận Tân Phú quy hoạch đến năm 2025 công suất 112.100 m3/ngày đêm

èn Dung tích bể được tính bằng Q: Lưu lượng nước cần xử lý (m3/h) n: Thời gian giữa 2 lần hoàn tan phèn, (chọn n = 3h) bh: Nồng độ dung dịch phèn trong thùng hoà trộn, (chọn bh = 10%) : Khối lượng riêng của dung dịch; ( = 1 tấn /m3) PAl: lượng phèn hóa chất thêm vào (mg/l), PAl = 35 (mg/l). Kích thước bể: B H L = 2 2,5 1 = 5 (m3) 4.2.2 Bể Tiêu Thụ Dung tích bể tiêu thụ (m3) Kích thước của bể tiêu thụ: B L H = 2,2 3 1,5 = 9,9 (m3) Lấy chiều cao an toàn của bể hòa trộn và bể tiêu thụ là 0,3 0,5 m chọn 0,5 m ta có: H = 1,5 + 0,5 = 2 (m) Chọn máy quạt gió và tính toán ống dẫn khí nén Theo tiêu chuẩn cường độ khí nén ở thùng hòa trộn: 4 – 5 (l/s.m2), bể tiêu thụ là 2 – 3 (l/s.m2). Diện tích của bể trộn: F = B H = 2 2,5 = 5 (m2) Bể hòa trộn: Qh = 0,06 W F = 0,06 4,9 5 = 1,5 (m3/phút) Diện tích bể tiêu thụ: F = B H = 2,2 3 = 6,6 (m2) Bể tiêu thụ: Qt = 0,06 W F = 0,06 9,8 6,6 = 3,9 (m3/phút) Tổng lượng gió đưa vào bể trộn và bể tiêu thụ là: Qg = Qh + Qt = 1,5 + 3,9 = 5,4 (m3/phút) Chọn máy quạt gió loại: Bơm chân không, loại máy pittông, lưu lượng 0100 (m3/phút), hệ số khí nén: ,số vòng quay 601500 vòng. Đường kính ống gió chính: Qg: Lưu lượng gió thổi vào 2 bể V: Tốc độ gió (Quy phạm 10 – 15 m/s) Chọn đường kính ống gió chính là: DC = 90 mm Thử lại tốc độ gió (m/s), quy phạm cho phép (15 20 m/s) Đường kính ống gió dẫn đến thùng hoà trộn Đường kính ống gió dẫn đến đáy thùng hòa trộn Đường kính ống nhánh vào thùng hoà trộn Thiết kế ba nhánh, lưu lượng mỗi nhánh là: (m3/l) Đường kính nhánh Tính số lỗ khoan trên giàn ống hòa trộn Theo quy phạm: dl = 3 – 4 mm (chọn dl = 4mm) vl = 15 – 20 m/s (chọn vl = 20 m/s) Chọn chiều dài ống nhánh: ln = 2,5 m. Diện tích lỗ Tổng diện tích các lỗ trên một ống nhánh Số lỗ trên một nhánh: (lỗ) Nếu khoan một hàng lỗ thì khoảng cách các lỗ là: Nếu khoan hai hàng lỗ thì: 4.3 XÁC ĐỊNH LƯỢNG Cl2 SỬ DỤNG 4.3.1 Dùng Khử Fe Dùng chất oxy hóa mạnh Clo để khử Fe vì tốc độ phản ứng xảy ra nhanh hơn, mặt khác trong nước nguồn hàm lượng H2S, NH3 thấp nên ít ảnh hưởng đến quá trình phản ứng. 2Fe(HCO3)2 + Cl2 + Ca(HCO3)2 + 6H2O 2Fe(OH)3 + CaCl2 + 6H+ + 6HCO3- 2 56 71 1mg Lượng Clo được tính: 0,64 8 (mg/l) = 5,12(mgCl2) Vậy để oxy hóa 8 mg/l Fe cần 5,12 mgCl2 và giảm độ kiềm của nước còn 0,3 mg/l. 4.3.2 Dùng Khử Mn Dùng chất oxy hóa mạnh Clo để khử Mn. Để oxy hóa 1 mg Mn2+ cần 1,35 mg Cl2 và giảm độ kiềm xuống còn 0,2 (mg/l) Để oxy hóa 0,7 mg thì cần ? mg Cl2 Lượng Cl2 = 0,7 1,35 = 0,945 (mg) 4.3.3 Dùng Khử NH4+ Để khử 1mg NH4+ cần 10mg Clo Để khử 3,2 mg NH4+ thì cần 32 mg Clo Lượng Clo dùng để khử NH4+ là 32 mg. 4.3.4 Dùng Khử Các Chất Hữu Cơ Ta có: 1 O2 4e (e: Đương lượng hóa chất thêm vào) 1 Cl2 2e 1 O2 2Cl 32 142 9mg/l Vậy lượng Clo cần sử dụng cho trạm xử lý MClo = 0,64 + 0,64 + 0,945 + 32 = 47,8 (mg/l) 4.3.5 Khử Ca2+ Độ cứng Canxi = (mg/l) = 12550/20 = 312,5 (mg/l) Độ kiềm 40 mg/l, pH = 7,2; nhiệt độ 260C. Tính Lượng H2CO3 Tự Do Trong Nước K1 K2 (Bảng 1.3, Lai, 2005) ( pK1 = -lgK1 ) ® pK2 = 10,33 ® K1 = 4,6910-11. Tại pH = 7 độ kiềm của nước gây ra bởi thành phần bicacbonat với thành phần là 40 mgCaCO3/l. Nồng độ mol của bicacbonat là: Độ phân li: Ta có = 9,1410-4 (mol/l) Vì ở pH = 7,2 chỉ tồn tại H2CO3 nên: [H2CO3] = 0,124 C = 0,124 9,14 10-3 =1,1310-4 (mol/l) [H2CO3] = 0,11310-3 62 (g/l) 50/ 31 =11,310-3 (molg/l) = 0,11310-3 (gCaCO3) = 11,3 (mgCaCO3/l) ® [CO2] = 11,3 (mg/l) Tính lượng vôi làm mềm nước Do độ cứng Mg = 0 Độ cứng tổng cộng = Độ cứng canxi = 312,5 (mg/l) Độ cứng cacbonat = Độ kiềm = 40 mg/l (vì độ kiềm < độ cứng tổng cộng) Độ cứng không cacbonat = Độ cứng tổng cộng – Độ cứng cacbonat = 312,5 – 40 = 272,5 (mg/l) Trong nước nguồn có độ cứng cacbonat và độ cứng không cacbonat cho nên ta sử dụng vôi và sôđa để làm mềm. Vôi khử độ cứng cacbonat, sôđa khử độ cứng không cacbonat. Các phản ứng xảy ra trong quá trình khử độ cứng: H2CO3 + Ca(OH)2 ® CaCO3 + 2H2O Ca2+ + 2 HCO3- + Ca(OH)2 ® 2 CaCO3 + 2 H2O Ca2- + ( SO42- + Cl- ) + Na2CO3. ® CaCO3 + 2 Na+ + ( SO4- + Cl- ) Lượng vôi cần thiết (DV) CO2: Nồng độ CO2 tự do trong nước Cc: Độ cứng cacbonat của nước, (40 mg/l) Ck: Độ cứng không cacbonat của nước, (272,5 mg/l) Dk: Liều lượng chất keo tụ FeSO4 mg/l tính theo sản phẩm khô, ( DK= 35 mg/l ) eK: Đương lượng của hoạt chất trong chất keo tụ, (EK = 57) CV: Khối lượng vôi tinh khiết trong sản phẩm khô, (80 %) Xác định lượng Sôđa cấn thiết ( DXđ ) CXđ: Hàm lượng Sođa tinh khiết trong sản phẩm khô (80 %) 4.3.6 Xác Định Lượng Vôi Khử SO42- SO42- + Ca2+ + 2 H2O ® CaSO4 + 2 H2O 96 40 30 ? (mg/l) Lượng vôi cần thiết: Độ tinh khiết của vôi là 80%. Lượng vôi cần: 4.4 KHO DỰ TRỮ HÓA CHẤT Hóa chất dùng trong xử lý như: phèn, vôi, Clo, muối… Cần phải luôn dự trữ để đảm bảo có thể sử dụng liên tục. Lượng hóa chất dự trữ phải đủ cho 1 – 2 tháng tiêu thụ. Đối với các nhà máy nước lớn, tối thiểu cũng phải dự trữ trong vòng 15 ngày. Kho chứa hóa chất phải khô ráo, có mái che. Diện tích sân kho có thể tính theo công thức Trong đó: Q: Công suất trạm xử lý (m3/ngđ) P: Liều lượng hóa chất tính toán (g/m3). Liều lượng phèn cần thiết P = 204,35 kg/ngđ = 1,823 g/m3 Liều lượng Clo cần thiết PClo = 47,8 mg/l = 47,8 g/m3 Lượng vôi cần thiết DV = 9594 + 15,625 = 9609,625 (g/m3) Lượng Xođa cần thiết DXđ = 2757 g/m3 Tổng hóa chất cần thiết = 1,823 + 47,8 + 9609,625 + 2757 =12.416,248 (g/m3) T: Thời gian giữ hóa chất trong kho, (2 tháng) : Hệ số tính đến diện tích đi lại và thao tác trong kho, =1,3 G0: Khối lượng riêng của hóa chất (tấn/m3), thường là 1,1 tấn/m3 PK: Độ tinh khiết của hóa chất %, (80%) h: Chiều cao cho phép của lớp hóa chất lấy như sau: Phèn nhôm cục: h = 2m Vôi cục chưa tôi: h = 1,5m Phèn FeSO4 trong bao giấy: h = 2m Chọn h = 2 m. Vậy kích thước của kho là: F = B L = 200 308,5 (m) Chọn chiều cao an toàn của kho là: H = 5 m, chiều cao như vậy phù hợp cho quá trình vận chuyển của các loại xe ôtô mang vật liệu hóa chất vào kho. 4.5 BỂ TRỘN THỦY LỰC CÓ KHOAN LỖ Q = 112.100 m3/ngđ = 4671 m3/h = 1,3 m3/s. Thể tích của bể: V = Q t = 1,3 60 = 78 (m3) Chọn đường kính lỗ: d1 = 100 mm = 0,1 m quy phạm (d1 = 20 – 100 mm) Diện tích lỗ: Diện tích tích tất cả các lỗ trên một tấm chắn: Số lỗ trên mỗi tấm chắn: n = (lỗ) Tổn thất áp lực qua mỗi tấm chắn: Với tra bảng lưu lượng qua lỗ ta được = 0,75 Tính tiết diện ở cuối máng bể trộn: (vm = 0,6 m/s) Chọn chiều cao cuối máng: H = 1 m (quy phạm ) Chiều rộng máng: b = Tiết diện bể trộn chỗ đặt tấm chắn: Chiều rộng của bể trộn: Khoảng cách giữa các tấm chắn: B = 4,3 m. Chiều cao lớp nước trước tấm chắn thứ ba: H + h = 1 + 0,09 = 1,1 (m) Chiều cao lớp nước trước tấm chắn thứ hai: H = 1,1 + 0,1 = 1,2 (m) Chiều cao lớp nước trước tấm chắn thứ nhất: H = 1,2 + 0,1 = 1,3 (m) Khoan lỗ trên mỗi tấm chắn, ta có 8 hàng lỗ theo chiều đứng từ trên xuống dưới đáy và 21 hàng lỗ theo chiều ngang của tấm chắn. Khoảng cách các lỗ theo chiều đứng: (Quy phạm ngập sâu của lỗ từ 0,1 – 0,5 m). Ở tấm chắn thứ 3: Ở tấm chắn thứ 2: Ở tấm chắn thứ nhất: Khoảng cách giữa tâm lỗ theo chiều ngang đều như nhau ở cả 3 tấm chắn Chiều cao lớp nước lớn nhất: 1,3 + 0,3 = 1,6 (m) Chiều cao của bể: CC = 1600 mm = 1,6 m Chiều dài của bể: Chọn: Ngăn đầu cho hóa chất có chiều dài là: 3m Phần cuối bể có chiều dài là: 4m Độ dốc của máng là 0,1 %. Tính toán cửa ra của bể trộn Tốc độ dòng nước ở cuối máng trộn vm = 0,6 m/s (Dung, 2005). Diện tích cửa ra bể trộn m. Bảng 4.1 Các thông số thiết kế bể trộn thủy lực STT Thông số Đơn vị Giá trị 01 Lưu lượng thiết kế m3/ngđ 112.100 01 Thể tích bể trộn m3 78 03 Chiều rộng bể m 4,3 04 Chiều dài bể m 12 05 Chiều cao bể m 1,6 4.6 BỂ PHẢN ỨNG KIỂU VÁCH NGĂN Công suất trạm xử lý Q = 112.100 m3/ngđ = 4671 m3/h. Chiều rộng của bể lắng ngang B = 21,6 m. Dung tích bể phản ứng (m3) (t = 20 phút, thời gian phản ứng đối với nước đục). Diện tích bề mặt bể:  Hb : Chiều cao bể, (quy phạm H = 2 ÷ 3m), chọn H = 3m (m2) Chia thành 2 bể phản ứng. Diện tích một bể phản ứng  (m2) Chiều rộng mỗi hành lang v: Vận tốc dòng nước theo hành lang, (Quy phạm v = 0,2 ÷ 0,3 m/s), chọn v = 0,25 m/s. (m) > 0,7 m là đạt yêu cầu. Chiều dài của bể phản ứng lấy bằng với chiều rộng của bể lắng ngang Lpư = 21,6 m. Chiều rộng của bể phản ứng Bpư = Đây cũng chính là chiều dài của mỗi hành lang phản ứng Số hành lang : : chiều dày của vách ngăn, (Quy phạm tường bê tông cốt thép = 0,15 ÷ 0,2 m) chọn = 0,2 m. có 11 hành lang và 10 vách ngăn. Chiều rộng của bể là : (11 0,865) + (10 0,2) = 11.515 (m) Số lần dòng nước chảy xoay chiều m = n – 1 = 11 – 1 = 10 (Quy phạm 8 ÷ 10) Tổn thất áp lực qua bể phản ứng h = 0,15 v2 m = 0,15 0,25 10 = 0,375 (m). Độ dốc đáy bể 0,02 – 0,03 m để xả cặn. Lưu lượng qua một bể phản ứng (m3/s) Diện tích cửa vào bể phản ứng (m2) = 2,5 0,865 m : vận tốc nước ở đầu bể 0,3 m/s (Dung, 2005) Khoảng cách từ đầu vách ngăn đến tường: F = 3 0,723m. Diện tích cửa ra bể phản ứng (mỗi bể có 4 cửa thu nước ra) m Bảng 4.2 Các thông số thiết kế bể phản ứng có vách ngăn STT Thông số thiết kế Số lượng Đơn vị Giá trị 01 Thể tích bể m3 1557 02 Diện tích bề mặt bể 2 bể m2 259,5 03 Chiều rộng hành lang 11 hành lang 04 Chiều rộng bể 2 bể m 12 05 Chiều dài bể m 21,6 4.7 TÍNH TOÁN THIẾT KẾ BỂ LẮNG NGANG Vùng Lắng Q = 112.100 m3/ngđ = 4671 m3/h = 1,3 m3/s , hiệu quả lắng R = 80% U0 = 2 m/h = 0,56 mm/s (Quy phạm từ 0,83 – 2,5 m/h hay 0,22 – 0,7 mm/s) (Lai, 2004). Diện tích vùng lắng (m2) Chọn chiều dài của bể là L = 5B Chiều rộng của bể  (m) L = 21,6 5 = 108 (m). Chiều cao vùng lắng H = (m) Chọn H = 3,7 m ; (Quy phạm H = 3 ÷ 5 m) Bán kính thủy lực : (m) Vận tốc nước chảy trong bể = 16,26 mm/s Ở to = 200 ta có độ nhớt động học m/s Trong bể xuất hiện hiện tượng ngắn dòng cần phải lắp các vách ngăn không chịu lực dọc theo bể để giảm trị số Re và tăng hệ số Fr. Lắp thêm 5 vách ngăn không chịu lực, chia bể thành 6 ngăn. Chiều rộng mỗi ngăn là 21,6/6 = 3,6 (m). Bán kính thủy lực (m) Vận tốc nước vào bể lắng 16,26 mm/s = 0,01626 m/s. Diện tích cửa vào bể lắng (m2) = 3,73,6 m Q: Lưu lượng thiết kế N: Số bể lắng : Vận tốc nước vào bể lắng. Vùng phân phối nước vào Đặt tấm phân phối cách cửa đưa nước vào là l = 2,5 m (Quy phạm từ 1,5 ÷ 2,5 m) hiệu quả lắng v = 0,3 m/s. Để đảm bảo phân phối đều qua 12 cửa theo nguyên tắc phân phối trở lực lớn. Cửa thu = 500 (m). Vận tốc qua cửa Đảm bảo phân phối đều nước từ mương chung vào 12 cửa. Cánh cửa thu 2,5 m. Đặt tấm chắn khoan lỗ = 120 mm. Phân phối đều nước trên toàn mặt cắt ngang của những bể lắng. Vận tốc qua lỗ từ 0,2 ÷ 0,3 (m/s), chọn vận tốc qua lỗ là vlỗ = 0,215 (m/s). Tổng diện tích lỗ cần thiết trên 2 tường chắn là: Tổng số lỗ cần thiết là: (lỗ) Số lỗ ở tại mỗi bể là: lỗ. Ở vách ngăn phân phối bố trí thành 10 hàng dọc và 9 hàng ngang. Khoảng cách giữa trục lỗ theo hàng dọc là (3,7 – 0,3) : 9 = 0,38 m Khoảng cách giữa các trục lỗ theo hàng ngang là 3,6 : 10 = 0,36 m Phù hợp với quy phạm khoảng cách giữa tâm các lỗ là từ 0,25 ÷ 0,45 m. Máng thu nước Chọn tải trọng thu nước bề mặt a = 2,510-3 m3/s, (Quy phạm tải trọng yêu cầu 1,5 ÷ 3 l/s.m). Điều kiện: (thỏa) Chiều dài máng thu: 520/2 = 260 (m) Chiều dài máng thu một bể: 260/6 = 43,33 (m) Khoảng cách các tâm máng: 1,2 m < 1,5 H = 1,5 3,7 = 5,55 (m) Số máng cần cho mỗi ngăn: 3,6/1,2 = 3 (máng) Khoảng cách từ máng tới tường 0,6 m. Chiều dài một máng: 43,33/3 = 14,44 (m) Vận tốc nước đi vào máng thu (thỏa) Chọn tấm xẻ khe hình chữ V, góc đáy 900 để điều chỉnh cao độ mép máng. Lưu lượng nước qua một khe chữ V góc đáy 900 q0 = 1,4.h5/2 Chiều cao mực nước chữ V q0 = h = 0,042 m = 4,2 cm < 5cm đạt yêu cầu. Lưu lượng nước vào một máng Chọn tốc độ trong máng thu vm = 0,6 m/s (Dung, 2005) Tiết diện của máng thu m. Vùng xả cặn Hàm lượng cặn cao nhất trong nước nguồn MC = M0 + KA + 0,25M + B M0: Hàm lượng cặn lớn nhất trong nước nguồn (g/m3) A: Liều lượng phèn cho vào nước (g/m3) K: Hệ số tính đến chuyển trọng lượng phèn thành trong lượng cặn lắng trong bể K = 1 đối với phèn nhôm kỹ thuật M: Độ màu của nước tính bằng độ B: Lượng cặn không tan trong vôi hoặc các chất kiềm hóa khác khi kiềm hóa nước (g/m3). MC = 140 + 135+0,2525 + 28,5 = 209,75 (g/m3) Nồng độ trung bình cặn đã nén sau 24 giờ là 30.000 (g/m3) (bảng 6.2, Lai, 2004) Thể tích vùng chứa nén cặn của bể xả cặn bằng thủy lực, thể tích vùng chứa cặn xác định theo công thức: Trong đó: T: Thời gian làm việc giữa 2 lần xả cặn (h), (quy phạm 6 ÷ 24 h), khi xả cặn bể vẫn làm việc bình thường Q: Lưu lượng nước đưa vào bể (m3/h) N: Số lượng bể lắng m: Hàm lượng cặn còn lại trong nước sau khi lắng 8 ÷ 12 mg/l, chọn m = 10 mg/l : Nồng độ trung bình của cặn đã nén chặt. (m3) Diện tích mặt bằng một bể lắng là (m2) Chiều cao trung bình của vùng chứa nén cặn là Chiều cao trung bình của bể lắng Hb = H0 + HC = 3,7 + 0,32 = 4,02 (m) Chiều cao xây dựng bể bao gồm cả chiều cao bảo vệ 0,5 m HXd = 4,02 + 0,5 = 4,52 (m) Tổng chiều dài bể lắng kể cả hai ngăn phân phối và thu nước Lb = 108,1 + 2,5 + 2 = 112,6 (m) Thể tích 1 bể lắng Wb = Lb Hb B = 112,6 4,02 21,6 = 9.777 (m3) Lượng nước tính bằng % mất đi khi xả cặn ở một bể là KP: Hệ số pha loãng khi xả cặn bằng thủy lực K = 1,5. Hệ thống xả cặn bằng máng đục lỗ ở hai bên và đặt dọc theo trục mỗi ngăn, thời gian xả cặn quy định t = 8 ÷ 10 phút. Tốc độ nước chảy ở cuối máng không nhỏ hơn 1m/s. Lưu lượng cặn ở một bể (m3/s) Diện tích của máng xả cặn, chọn vm = 1,5 m/s (m2) Kích thước máng a = b/2. Nếu chọn a = 0,3 thì b = 0,6. Tốc độ nước qua lỗ = 1,5 m/s, chọn dlỗ = 25 mm, (Quy phạm dlỗ ≥ 25 mm). (m2) Tổng diện tích lỗ trên một máng xả cặn = (m2) Số lỗ một bên máng xả cặn (lỗ) Khoảng cách giữa các tâm lỗ Đường kính ống xả cặn ứng với qc-b = 0,207 m3/s, chọn DC = 350 mm, ứng với vc = 2,2 m/s. Bảng 4.3 Các thông số thiết kế bể lắng ngang STT Thông số Số lượng Đơn vị Giá trị 01 Diện tích bể 6 bể m2 389,25 02 Chiều dài bể m 108,1 03 Chiều rộng bể 6 bể m 3,6 04 Chiều cao vùng lắng m 3,7 05 Chiều cao trung bình m 4,02 06 Chiều cao xây dựng m 4,52 07 Chiều dài máng 18 máng m 14,44 08 Chiều rộng máng 18 máng m 0,4 09 Chiều cao mực nước một trong máng m 0,15 10 Chiều cao toàn phần của máng m 0,4 4.8 THIẾT KẾ BỂ LỌC Diện tích bể lọc trong trạm xử lý (m2) Q: Lưu lượng nước xử lý (m3/ngđ) T: Thời gian làm việc của nhà máy xử lý trong một ngày đêm, (24 giờ) vbt: Tốc độ lọc tính toán ở chế độ làm việc bình thường (m/h), vtb = 6(m/h) a: Số lần rửa mỗi bể trong một ngày đêm ở chế độ làm việc bình thường, a = 1 W: Cường độ nước rửa lọc (l/sm2), W = 16 l/sm2 t1: Thời gian rửa lọc (giờ), t1 = 6 phút, (Quy phạm 7 ÷ 5 phút) t2: Thời gian ngừng bể lọc để ra rửa (giờ), t2 = 0,35 giờ. Số bể lọc cần thiết N=0,5=0,5 =14,34 (bể) Chọn N = 14 bể Diện tích một bể lọc là m2 Chọn kích thước bể là L B = 8 7,4 = 59,2 (m2) Kiểm tra lại vận tốc trung bình qua bể (m/h) Đảm bảo tốc độ lọc ở chế độ làm việc bình thường từ 5,5 – 6 m/h. Kiểm tra lại tốc độ lọc tăng cường với điều kiện đóng một bể để rửa (m/h) thuộc trong khoảng 6 ÷ 7,5 ( thỏa) Chiều cao toàn phần của bể lọc nhanh xác định theo công thức H = hđ + hv + hn + hp = 0,38 + 0,8 + 2 + 0,5 = 3,68 (m) Khi rửa bằng nước cộng với gió kết hợp thì cần lấy chiều dày lớp đỡ cỡ hạt 10 ÷ 5 mm và 5 ÷ 2 mm. Khoảng cách từ đáy ống phân phối đến đáy bể lọc phải lấy bằng 80 – 100 mm. hđ: Chiều cao lớp sỏi đỡ, hđ = 0,38 m (Dung, 2005) hv: Chiều dày lớp vật liệu lọc, hv = 0,8 m hn: Chiều cao lớp nước trên vật liệu lọc, hn = 2 m hp: Chiều cao phụ hp = 0,5 m (hp ≥ 0,3 m). Xác định hệ thống phân phối nước rửa lọc Chọn biện pháp rửa bể bằng gió cộng nước phối hợp. Cường độ nước rửa lọc Wnước = 16 l/s.m2, (Quy phạm từ 14 ÷ 16 l/s.m2), ứng với mức độ giãn nở của vật liệu lọc là 45%. Cường độ gió Wgió = 16 l/s.m2 (Quy phạm cho phép Wgió = 15 ÷ 20 l/s.m2). Lưu lượng nước rửa của một bể lọc là: Chọn đường kính ống chính dc = 800 mm bằng thép, tốc độ nước chảy trong ống chính sẽ là: vc = 1,87 m/s (nằm trong giới hạn cho phép ≤ 2,0 m/s). Lấy khoảng cách giữa các ống nhánh là 0,3 m (Quy phạm cho phép 0,25 ÷ 0,3m), thì ống nhánh của một bể lọc là: (ống) Lưu lượng nước rửa lọc chảy trong mỗi ống nhánh là (l/s) Chọn đường kính ống nhánh dn = 150 mm, ống bằng thép với tốc độ chảy trong ống nhánh là: vn = 0,92 m/s. Với đường ống chính là 800 mm, tiết diện ngang của ống là (m2) Tổng diện tích lỗ lấy bằng 35% diện tích tiết diện ngang của ống (Quy phạm 30 ÷ 35%) Tổng diện tích lỗ tính là: (m2) Chọn lỗ có đường kính là 12 mm (Quy phạm 10 ÷ 12 mm) Diện tích 1 lỗ sẽ là: Tổng số lỗ sẽ là: (lỗ) Số lỗ trên mỗi ống nhánh sẽ là  1600/54 = 30 lỗ. Trên mỗi ống nhánh, các lỗ xếp thành 2 hàng so le nhau, hướng xuống phía dưới và nghiêng một góc 450 so với mặt phẳng nằm ngang. Số lỗ trên mỗi hàng của ống nhánh là: 30/2 = 15 (lỗ). Khoảng cách giữa các lỗ sẽ là: 0,525 : Đường kính ngoài của ống gió chính (m). Chọn một ống thoát khí = 32 mm đặt ở cuối ống chính. Tính hệ thống dẫn gió rửa lọc Chọn cường độ gió rửa bể lọc là Wgió  = 15 m/s. Lưu lượng gió tính toán là :  Vận tốc gió trong ống dẫn gió chính là vgió = 15 m/s, đường kính ống gió chính được tính như sau: Số lượng ống gió nhánh bằng với ống nhánh của bể lọc 54 ống. Lượng ống trong mỗi ống nhánh sẽ là: 0,888/54 = 0,016 m3/s. Đường kính ống gió nhánh là: dgió = Đường kính ống gió chính là 270 mm, diện tích mặt cắt ngang của ống gió chính là: (m2) Tổng diện tích các lỗ lấy bằng 40% diện tích tiết diện ngang của ống gió chính (Quy phạm 35 ÷ 40%), sẽ là = 0,4 0,057 = 0,023 (m2) Chọn đường kính lỗ gió là 3mm (Quy phạm 2 ÷ 5 mm), diện tích mỗi lỗ gió là: lỗ gió = (m2) Tổng cộng số lỗ gió sẽ là: (lỗ) Số lỗ trên một ống gió nhánh là: 2286/54 = 42 (lỗ). Khoảng cách giữa các lỗ là: 0,22 : Đường kính ngoài của ống gió chính 21: Số lỗ trên một hàng, vì lỗ gió trên ống nhánh phải được đặt thành hai hàng so le và nghiêng 450 so với trục thẳng đứng của ống. Tính toán máng phân phối nước lọc và thu nước rửa lọc Bể có chiều dài 8m, chọn mỗi bể bố trí 4 máng thu nước rửa lọc có đáy hình tam giác, khoảng cách giữa các máng sẽ là d = 7,4/4 = 1,85 (m), (Quy phạm không được > 2,2 m). Lượng nước rửa thu vào mỗi máng xác định theo công thức qm = W d l (l/s) W : Cường độ rửa lọc ; W = 16 l/s.m2 d : Khoảng cách giữa các tâm máng , d = 2m l : Chiều dài của máng, l = 8 m. Khi đó: qm = 16 1,85 8 = 236,8 (l/s) = 0,2368 m3/s Chiều rộng của máng Bm = K Trong đó: a: Tỉ số giữa chiều cao phần chữ nhật (hCN) với nửa chiều rộng của máng. Lấy a = 1,3 (Quy phạm a = 1 ÷ 1,5) K: Hệ số, đối với tiết diện máng hình tam giác K = 2,1 Vậy chiều cao phần máng hình chữ nhật là hCN 0,41 m. Lấy chiều cao phần đáy tam giác là hđ = 0,2 m. Độ dốc đáy máng lấy về phía máng tập trung nước là i = 0,01. Chiều dày thành máng lấy 0,08 m. Chiều cao toàn phần của máng thu nước rửa là Hm = hCN + hđ + = 0,41 + 0,2 + 0,08 = 0,69 (m) Khoảng cách từ lớp vật liệu lọc đến mép trên máng thu nước xác định theo công thức: (m) L: Chiều dày lớp vật liệu lọc, L = 0,8 m e: Độ giản nở tương đối của lớp vật liệu lọc, e = 45%. (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 = 0,69m, vì máng dốc về phía máng tập trung i = 0,01; máng dài 8 m. Chiều cao máng ở phía máng tập trung là: 0,69 + 0,018 = 0,77 m Vậy Hm sẽ được lấy bằng: (m) 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: (m) A = 0,8m (Quy phạm A không được nhỏ hơn 0,6m). (m) Tính tổn thất áp lực khi rửa bể lọc nhanh Tính tổn thất áp lực trong hệ thống phân phối bằng giàn ống khoan lỗ (m) Trong đó: v0: Tốc độ nước chảy ở đầu ống chính; v0 = 1,87 m/s vn: Tốc độ nước chảy ở đầu ống nhánh; vn = 0,92 m/s : Hệ số sức cản = (kW = 0,35) = (m) Tổn thất áp lực qua lớp sỏi đỡ: hđ = 0,22 LS W (m) Trong đó: LS: Chiều dày lớp sỏi đỡ, LS = 0,38 m (Dung, 2005) W: Cường độ rửa lọc, W = 16 l/s.m2 hđ = 0,22 0,38 16 = 1,34 (m) Tổn thất áp lực trong lớp vật liệu lọc hvl = (a + b W) L e (m) Ta có d = 0,5 ÷ 1,25 mm, a = 0,76; b = 0,017. hvl = (0,76 + 0,01716) 0,80,45 = 0,372 (m) Áp lực để phá vỡ kết cấu ban đầu của lớp cát lọc lấy hbm = 2m. Vậy tổn thất áp lực trong nội bộ bể lọc sẽ là ht = 3,4 + 1,34 + 0,372 + 2 = 7,112 (m) Chọn máy bơm rửa lọc và máy bơm gió rửa lọc Áp lực công tác cần thiết của máy bơm rửa lọc xác định theo công thức Hr = hhh + hô + hđ + hvl + hbm + hp + hcb (m) Trong đó : ht = hp + hđ + hvl + hbm (m) hô : Tổn thất áp lực trên đường ống dẫn nước từ trạm bơm nước rửa đến bể lọc (m) hhh : Độ cao hình học từ cột mực nước thấp nhất trong bể chứa đến mép máng thu nước rửa hhh = 4,5 + 3,5 – 2 + 8,08 =14,08 (m) Trong đó : 4,5: chiều sâu mức nước trong bể chứa (m)  3,5 : Độ chênh mực nước giữa bể lọc và bể chứa (m)  2 : Chiều cao lớp nước trong bể lọc (m)  8,08 : Khoảng cách từ lớp vật liệu lọc đến mép máng (m). Giả sử chiều dài đường ống dẫn nước rửa lọc là l = 100m, đường kính ống dẫn nước rửa lọc D = 900 mm, Qr = 950 mm. Tra bảng ta được 1000i = 2,67. hô = i l = 0,00267 100 = 0,267 (m) hcb: Tổn thất áp lực cục bộ ở các bộ phận nối ống và van khóa, xác định theo công thức sau: hcb = (m) Giả sử trên đường ống dẫn nước rửa lọc có các thiết bị, phụ tùng như sau: 2 cút 900, 1 van khóa, 2 ống ngắn. Vậy hcb =(20,98 + 0,26 +2,1) (m) Vậy áp lực công tác cần thiết của máy bơm rửa lọc là Hr = 14,08 + 0,267 + 7,112 + 0,48 = 21,939 (m) Với Qr = 950 l/s, Hr = 20 m, chọn máy bơm nước rửa lọc phù hợp. Ngoài một máy bơm rửa lọc công tác, phải chọn thêm một máy bơm dự phòng. Với Qgió = 0,888 m3/s, Hgió = 3m, sẽ chọn được máy bơm gió phù hợp. Một máy hoạt động và một máy dự phòng. Tỷ lệ nước rửa so với lượng nước vào bể lọc xác định % (đảm bảo) W: Cường độ rửa lọc (l/s.m2), W = 16 l/s.m2 F: Diện tích một bể lọc (m2), F = 59,2 (m2) N: Số bể lọc, N = 14 bể lọc Q: Công suất trạm xử lý (m3/h); Q = 4671 m3/h T0: Thời gian công tác của bể giữa hai lần rửa (giờ) (giờ) t1, t2, t3: Lần lượt là thời gian rửa, xả nước lọc đầu và thời gian chết của bể (giờ) n: Số lần rửa bể lọc trong một ngày, n = 2 lần T: Thời gian công tác của bể trong một ngày (giờ), T = 24 giờ. Bảng 4.4 Các thông số thiết kế bể lọc STT Thông số Số lượng Đơn vị Giá trị 01 Diện tích bể 14 bể m2 59,2 02 Chiều dài bể 14 bể m 8 03 Chiều rộng bể 14 bể m 7,4 04 Chiều cao lớp nước 14 bể m 2 05 Bề dày lớp vật liệu lọc 14 bể m 0,8 06 Chiều cao toàn phần của bể lọc 14 bể m 4,75 Tính toán máng dẫn nước Tiết diện máng dẫn nước N: Số bể lọc :Vận tốc nước chảy trong ống dẫn vào bể lọc là 0,3 – 1,2 m/s; chọn = 0,4 m/s. (Dung, 2005) 4.9 THIẾT KẾ BỂ TIẾP XÚC Tính Toán Lượng Clo Khử Trùng Lượng Clo cần thiết để khử trùng Trong đó: Ya: Lượng Clo hoạt tính cần để khử trùng, (kg/l) a: Hàm lượng Clo để khử trùng lấy đơn vị nước ngầm là 0,7 ÷ 1 mg/l; chọn a = 0,8 mg/l. Ta sử dụng 2 Clorator (1 công tác và một dự phòng) và cần hai bình chứa trung gian bằng thép để tiếp nhận Clo nước. Ở trạm khử trùng chứa Clo có đặc tính kỹ thuật như sau: Dung tích là 400 lít và có chứa 500 kg Clo Đường kính thùng là D = 820 mm Chiều dài thùng là L = 1070 mm Chiều dày của thùng là = 10 mm Lượng Clo lấy ra mỗi giờ từ 1 m2 diện tích mặt bên của thùng chứa là 3kg/h Diện tích mặt bên của thùng chứa S = () 0,8 L = 3,14 820 0,8 1070 = 2,2 (m2) Lượng Clo có thể lấy ra trong 1 h q = 2,2 3 = 6,6 (kg/h) Số lượng thùng chứa Clo cần là Ta chọn một thùng chứa và một thùng dự phòng. Số thùng chứa Clo dự trữ cho nhu cầu dùng Clo trong một tháng (thùng) 5 thùng Số thùng chứa Clo được cất giữ trong kho, kho được bố trí trong cùng trạm Cloratơ có từng ngăn độc lập. Lưu lượng nước Clo trong mỗi giờ (m3/h) b: Nồng độ Clo hoạt tính trong nước Clo (%), phụ thuộc vào nhiệt độ, chọn b = 0,15% Lượng nước tổng cộng cho nhu cầu của trạm Clorator Qn = (m3) Trong đó: Qh: Lưu lượng nước cần thiết để làm bốc hơi Clo, qh = 350 l/kg : Lưu lượng nước cần thiết để hòa tan 1g Clo, l nước/g Clo ở 300C (Triết và cộng sự, 2006). Nước Clo từ Clorator được dẫn đến máng xáo trộn bằng loại đường ống cao su mềm nhiều lớp, đường kính ống là 60 – 70m với vận tốc 1,5 m/s. Tính toán bể tiếp xúc Thời gian tiếp xúc giữa Clo và nước là 30 phút. Thể tích hữu ích của bể tiếp xúc W = Q t = 4671 30/60 = 2335,5 (m3) Chọn 9 bể tiếp xúc với thể tích mỗi bể là Wn = (m3) Diện tích mỗi bể (m2) = 108,65m Hn: Chiều cao công tác của bể tiếp xúc, Hn = 3m Tính toán ống dẫn nước vào bể tiếp xúc Lưu lượng nước vào 1 bể tiếp xúc (m3/s) = 144 l/s. Bố trí ống dẫn nước vào bể tiếp xúc với đường kính 400 mm, với vận tốc 1,07 m/s. Tốc độ dẫn nướ