Thiết kế trạm cấp nước tập trung công suất 750m3/ ngày đêm tại xã Bình Lợi huyện Bình Chánh Thành phố Hồ Chí Minh

+ Kngày hệ số dùng nước không điều hòa ngày phụ thuộc đến cách tổ chức đời sống xã hội, chế độ làm việc và sự thay đổi nhu cầu dùng nước theo mùa + Đối với TP.HCM có thể áp dụng + Kngày như sau: Kngày.max = 1.1 – 1.2 ; Kngày.min = 0.8 – 0.9 c. Lưu lượng tính toán trong 1 giờ phải được xác định theo công thức: qgiờ.max = Kgiờ.max x ; qgiờ.min = Kgiờ.min x Trong đó: + K: hệ số dùng nước không điều hòa giờ. Kgiờ.max = amaxbmax = 1,2 x 1,6 =1,92 Kgiờ.min = aminbmin = 0,4 x 0,2 =0,08 + a : hệ số kể đến chế độ tiện nghi, chế độ làm việc của công trình amax = 1.2 – 1.5 amin = 0.4 – 0.6 +b : hệ số kể đến số dân sống trong khu dân cư ( lấy theo bảng 3.2/6 TCXDVN33:2006) ® 4.400 dân : bmax = 1.6 ; bmin = 0.2 d. Tính toán công suất thiết kế giếng: Qthiết kế giếng = (m3/ giờ) 4.1.2 Kết quả tính toán cho hệ thống cấp nước tập trung: a. Lưu lượng tính toán cho hệ thống nước cấp tập trung: + Số dân Nn = 4.400 dân. + Nước dùng cho ăn uống sinh hoạt: a = = 422,4 m3/ ngày đêm + Nước phục vụ công công: b = 0,1.a = 0,1. 422,4 = 42,24 m3/ ngày đêm + Nước thất thoát: c = 0,17. (a + b) = 0,17. (422,4 + 42,24) = 79,016 m3/ ngày đêm + Nước cho nhu cầu riêng của nhà máy: d = 0,07.( a + b + c) = 0,07 .( 422,4 + 42,24 + 79,016) = 38.05 m3/ ngàyđêm + Nước dự phòng: e = 0,1.a = 0,1. 422,4 = 42,24 m3/ ngày đêm Þ D = 42,24 + 79,016 + 38,05 + 42,24 = 201,546 m3/ ngày đêm ® Qngày.TB = 422,4 + 201,546 = 623,65 m3/ ngày đêm b. Lưu lượng tính toán trong ngày dùng nước nhiều nhất Qmax.ngày và ít nhất Qmin.ngày : Qmax.ngày = 623,65 . 1,2 = 748,38 m3/ ngày đêm Qmin.ngày = 623,65 . 0,9 = 561,285 m3/ ngày đêm Kngày.max = 1.2 ; Kngày.min = 0.9 c. Lưu lượng tính toán trong 1 giờ: + a : hệ số kể đến chế độ tiện nghi, chế độ làm việc của công trình amax = 1.2 amin = 0.4 +b : hệ số kể đến số dân sống trong khu dân cư ( lấy theo bảng 3.2/6 TCXDVN33:2006) ® 4.400 dân : bmax = 1.6 ; bmin = 0.2 + K: hệ số dùng nước không điều hòa giờ. Kgiờ.max = amaxbmax = 1,2 x 1,6 =1,92 Kgiờ.min = aminbmin = 0,4 x 0,2 =0,08 ® qgiờmax = 1,92 . = 31,2 m3/ giờ ® qgiờmin = 0,08 . = 1,87 m3/ giờ 4.1.3 Tính toán công suất thiết kế giếng: - Công suất thiết kế giếng được tính theo công thức sau: Qthiết kế giếng = (m3/ giờ) Trong đó: Qmaxngaydem : lưu lượng ngày lớn nhất 748,38 m3/ ngày đêm T : thời gian bơm cấp I hoạt động, dự kiếm bơm hoạt động 20 giờ / ngày đêm. Công suất thiết kế giếng: Qthiết kế giếng = = 37,42 (m3/ giờ) 4.1.4 Thiết kế công trình khai thác nước dưới đất: a. Yêu cầu nước và chế độ dùng nước: + Công suất thiết kế: 37,42 (m3/ giờ) = 750 (m3/ ngày đêm) + Khả năng cấp nước thực tế: Qmaxngaydem : lưu lượng ngày lớn nhất 748,38 m3/ ngày đêm P: dân số sử dụng nước thực tế = 4.400 dân. Qtb : tiêu chuẩn dùng nước trung bình = 120 lít /người/ngàyđêm Kmaxngđ : hệ số không điều hòa ngày lớn nhất = 1,2 b. Số lượng giếng dự phòng: - Giếng dự phòng được lấy theo bảng 5.1/13 TCXDVN33:2006 - Trong đó : bậc tin cậy của hệ thống cấp nước là III. ® trạm thiết kế 1 giếng làm việc ® không cần có giếng dự phòng. Chọn tầng chứa nước và thiết kế giếng khai thác - Toàn khu vực công trình có đặc tính địa chất thủy văn có cấu trúc tốt, tầng chứa nước cách ly tốt với nước mặt tại điểm thi công. - Theo tài liệu khoan thăm dò cho thấy các thông số về trữ lượng của tầng này là rất tốt. Hơn nữa việc thi công giếng đúng các quy trình, quy phạm kỹ thuật do đó trong quá trình khai thác không gây ô nhiễm các giếng xung quanh. Cấu tạo địa tầng: 0 – 28m : sét bột nhão có dấu vết thực vật. 28 – 55m : sét pha cát. 55 – 64m : cát trung thô. 64 – 81m : sét trắng xám dẻo. 81_ 98m : sét pha. 98 – 124m : cát mịn màu xám. 124 – 134m : sét pha lẫn ít sỏi cuội. 134 – 194m : cát trung, mịn, chủ yếu hạt trung. 194 – 200m : sét vàng dẻo. - Giếng khai thác: số liệu của giếng như sau: + Độ sâu giếng: 200m + Đường kính khoan : Ỉ 400 + Kết cấu giếng: Đường kính giếng : Ỉ 219 Ống chống PVC Ỉ 219 : 154 m Ống chống PVC Ỉ 127 : 41 m Ống lọc inox Ỉ 127 : 15 m Ống lắng PVC Ỉ 127 : 06 m + Thông số giếng: Mực nước tĩnh : 16,5 m Mực nước động : 50 m Tỷ lưu :q = 37/ (50 – 16,5) = 1,1 (m3/m) Lưu lượng khai thác: 37m3/ giờ c. Quy trình thi công hoàn thiện giếng: - Quy trình thi công khoan: + Sử dụng phương pháp khoan xoay theo đúng quy trình và quy phạm về khoan và lấy mẫu nhằm xác định địa tầng và cỡ hạt bằng thiết bị khoan công suất lớn, khả năng khoan với đường kính lớn nhất là 600mm, độ sâu tối đa 300m. + Đường kính lỗ khoan kết thúc giếng là 400 mm. - Quy trình hoàn thiện giếng: + Chèn sỏi đường kính 3 – 5mm từ đáy giếng lên đến độ sâu 154m có chức năng tạo khe hở cho giếng thu nước tốt hơn. + Thực hiện công tác trám cách ly nhiễm bẩn bằng sét Bentonite vào khe hở giữa thành ống chống với lỗ khoan từ độ sâu 154m lên đến mặt đất. + Thực hiện công tác thổi rửa lỗ khoan bằng bơm cao áp và máy nén khí công suất lớn nhằm làm sạch và tăng hiệu suất, lưu lượng giếng. Công tác được làm tới khi nước trong. 4.1.5 Chọn bơm chìm: - Tính toán cột áp bơm: Hbơm = Hthảgiếng + Hgiànmưa + Hbểlắngđứng + tổn thất cột áp trên đường ống (m) Trong đó: Hthảgiếng = độ sâu mực nước động lớn nhất + 2 mét = 52 mét Hgiànmưa = chiều cao dàn mưa = 0,6 +0,6*3 = 2,4 mét Hbểlắngđứng = chiều cao bể lắng đứng = 6,8 mét Tổn thất cột áp trên đường ống, lấy = 2 mét à Hbơm = 52 + 2,4 + 6,8 +2 = 63,2 m - Lưu lượng bơm: Qbơm = 37 (m3/giờ) à Chọn bơm chìm DYNATECT, MODEL: DT30-13 với các thông số sau: - Bơm chìm 3 pha. 15 Hp. - Lưu lượng lớn nhất: 47 m3/giờ. - Cột áp lớn nhất: 80 mét. - Theo biểu đồ đường cong bơm: + Ở lưu lượng 35m3/giờ, cột áp đạt được 78 mét. + Ở lưu lượng 40m3/giờ, cột áp đạt được 70 mét. 4.2 THIẾT KẾ GIÀN MƯA: - Chức năng: giàn mưa hay còn gọi là công trình làm thoáng tự nhiên, có chức năng làm giàu oxi cho nước và khử khí CO2, H2S trong nước, nâng giá trị pH của nước. Giàn mưa cho khả năng thu được lượng oxi hòa tan bằng 55% lượng oxi bão hòa và có khả năng khử được 75 – 80% lượng CO2 có trong nước.Nhưng lượng CO2 còn lại sau làm thoáng không thấp hơn 5 – 6 mg/l. Ngoài ra, nước còn nhận được oxi từ không khí để cung cấp oxi cho quá trình oxi hóa Fe2+ có trong nước thành Fe3+. - Cấu tạo: · Hệ thống phân phối nước. · Sàn tung nước. · Hệ thống thu, thoát khí và ngăn nước. · Sàn và ống thu nước. 4.2.1 Xác định kích thước giàn mưa: Fgiàn mưa =(m2) Trong đó: Q : lưu lượng tính toán, Q = 750 m3/ ngày = 37,5 m3/ h = 0,01 m3/ s. qm : cường độ phun mưa: 10 – 15 m3/m2h. Chọn qm = 10 m3/m2h. Þ Fgiàn mưa = = 3,75 m2 Chọn kích thước giàn mưa: L x B = 3,8m x 1m. Chia giàn mưa thành 2 ngăn. Kích thước của mỗi ngăn: L x B = 1,9m x 1 m. 4.2.2 Sàn tung nước: - Chọn số sàn tung = 3. - Khoảng cách từ hệ thống phân phối nước đến sàn tung nước thứ nhất là 0,6m. - Khoảng cách giữa các sàn tung là 0,6 m. - Chiều cao phần làm thoáng: 0,6 x 3 = 1,8 m. - Chọn sàn tung nước là các tấm inox khoan lỗ có kích thước : l x b = 1,9m x 1m. - Đường kính lỗ khoan 10mm, bước lỗ 50mm. Số lỗ khoan theo chiều rộng: 1 + = 17 lỗ Số lỗ khoan theo chiều dài: 1 + = 31 lỗ Mỗi tấm inox của sàn tung nước được khoan : 17 31 = 527 lỗ 4.2.3 Hệ thống phân phối nước : Dùng hệ thống giàn ống phân phối nước gồm ống chính và các ống nhánh nối với nhau theo dạng hình xương cá. Þ Ống dẫn nước chính: Dc = (m) Trong đó: - Q: lưu lượng tính toán (m3/ngày), Q = 750 m3/ngày = 37,5 m3/h = 0,01 m3/s. - v: vận tốc nước chảy trong ống chính (m/s). Theo qui phạm chọn v = 1,5 – 2 m/s. Chọn v = 1,5 m/s. Dc = = 0,092 (m) ® Chọn ống dẫn nước chính có đường kính Dc = 92 mm (Ỉ 92) - Kiểm tra vận tốc chảy trong ống dẫn nước chính: v = = = 1,57 m/s Ø Ống phân phối chính: Trên ống dẫn nước chính ta bố trí các ống phân phối chính. Chọn khoảng cách giữa các ống phân phối chính là 1,9m. Số ống phân phối chính trên giàn mưa là 2 ống, chiều dài mỗi ống phân phối là 1m. Trên các ống phân phối chính này có nối các ống nhánh theo hình xương cá. - Lưu lượng nước vào mỗi ống phân phối chính: qc = ( m3/h) Với: Q lưu lượng tính toán, Q = 750 m3/ngày = 37,5 m3/h = 0,01 m3/s. Þ qc = = 18,75( m3/h) - Đường kính của ống phân phối chính: Dpc = (m) Trong đó: qc : lưu lượng nước vào mỗi ống phân phối chính, qc = 18,75 m3/h. vpc: vận tốc nước chảy trong ống phân phối chính (m/s). Theo qui phạm chọn v = 1,5 – 2m/s. Chọn vpc = 2m/s Þ Dpc = = 0,057(m) ® Chọn ống phân phối chính có đường kính Dpc = 60mm ( Ỉ 60) - Kiểm tra vận tốc chảy trong ống dẫn nước chính: Vpc = = = 1,36m/s Ø Ống phân phối nhánh: Các ống nhánh được bố trí dọc theo chiều dài của ống phân phối chính. - Số ống nhánh trên mỗi ngăn của giàn mưa: M = 2 Trong đó: L*: chiều rộng của l ngăn giàn mưa (m). L* = 1m. l: khoảng cách giữa các trục của ống nhánh (qui phạm 250 – 350 mm). chọn l = 250 mm = 0,25m. Þ m = 2 x 8 ống - Lưư lượng nước qua mỗi nhánh: qnh = (m3/giờ) Trong đó: Qc: lưu lượng nước vào mỗi ống phân phối chính, qc = 18,75 m3/h. M: số ống nhánh. m = 8 ống Þ qnh = = 2,34 (m3/h) - Đường kính của ống nhánh: Dn = (m) Trong đó: qnh: lưu lượng nước qua mỗi nhánh. qnh = 2,34 (m3/h) vn: vận tốc nước chảy trong ống nhánh. Theo qui phạm chon v = 1,6 -2 m/s chọn vn = 2m/s Þ dn = = 0,02 (m) ® Chọn ống nhánh có đường kính dn = 0,021m (Ỉ 21) Để nước có thể phân phối đều trên khắp diện tích giàn mưa, trên các ống nhánh được khoan hai hàng lỗ phân phối so le ở nửa bên dưới và có hướng tạo thành 450 so với phương thẳng đứng. Đường kính các lỗ lấy 5 – 10mm, khoảng cách giữa các tim lỗ 150 – 200mm. Chọn d1 = 5mm. Tổng diện tích các lỗ này lấy bằng 30% diện tích ngang của ống phân phối chính (quy phạm 30 -35%) - Diện tích ngang của ống chính: Fpc = (m2) Trong đó: Dpc: đường kính của ống phân phối nước chính. Dpc = 0,06m. Þ Fpc = = 2,8 x 10-3m2 - Tổng diện tích lỗ phun trên 1 ngăn của giàn mưa: = 0,3 x Fpc (m2) Trong đó: Fpc: diện tích ngang của ống chính (m2) Þ= 0,3 x 2,8 x 10-3 = 8,4 x 10-4 m2 - Diện tích của lỗ phun trên ống nhánh: Fl = (m2) Trong đó: dl: đường kính lỗ khoan dl= 0,005m. Þ fl = = 2 x 10-5m2 Tổng số lỗ phun cần thiết trên 1 ngăn của giàn mưa: Trong đó : : tổng diện tích lỗ . = 8,4 x 10-4 m2 fl:diện tích của lỗ phun trên ống nhánh. fl = 2 x 10-5m2. Þ = 42 lỗ - Số lỗ trên mỗi ống nhánh: Với: Tổng số lỗ khoan cần thiết. = 42 lỗ m:số ống nhánh của giàn mưa. m=8 ống Þ n =lỗ 6 lỗ Trên mỗi nhánh ta khoan 6 lỗ, các lỗ này xếp thành 2 hàng so le nhau và nghiêng một góc 450 so với phương nằm ngang. Trên mỗi hàng của ống nhánh có lỗ - Khoảng cách giữa các lỗ trên mỗi hàng của ống nhánh: (m) Trong đó: B: chiều ngang của 1 ngăn giàn mưa. B = 1m Dcn: đường kính của ống dẫn nước chính. Dpc =0,06m nH: số lỗ phun trên mỗi hàng của ống nhánh. nH = 3 lỗ Þ = 0,156 (m) 4.2.4 Hệ thống thu, thoát khí và ngăn nước: Cửa chớp có chức năng thu khí oxi của khí trời, kết hợp với việc đuổi CO2 ra khỏi giàn mưa, đồng thời đảm bảo cho nước không bị bắn ra ngoài. Các cửa chớp làm bằng bê tông có góc nghiêng so với mặt phẳng nằm ngang là 450; khoảng cách giữa hai chớp kế tiếp là 200mm và chiều rộng của mỗi cửa là 200mm. Cửa chớp được bố trí xung quanh trên toàn bộ chiều cao của giàn mưa, nơi có bề mặt tiếp xúc với không khí. Các cửa chớp này được xây dựng cách mép ngoài của sàn tung là 0,6m để làm lối đi xung quanh giàn mưa khi tiến hành vệ sinh. 4.2.5 Sàn và ống thu nước: Sàn thu nước được đặt ở dưới đáy giàn mưa có độ dốc i= 0,04 về phía ống dẫn nước sang xuống bể lắng. Sàn làm bằng bê tông cốt thép. Bố trí thu nước đặt dưới đáy sàn thu nước và cao hơn đáy sàn ít nhất là 0,2m để ngăn cặn bẩn không theo dòng nước chảy vào bể lắng. 4.2.6 Hệ thống xả cặn và ống dẫn nước sạch cọ rửa giàn mưa: Chọn ống xả cặn là ống PVC có Dxả cặn = 114mm (theo qui phạm Dxả cặn = 100 – 200m) Chọn ống dẫn nước sạch cọ rửa giàn mưa có đường kính dcọ rửa =49mm. 4.2.7 Xác hàm lượng CO2, O2 và pH sau khi làm thoáng bằng giàn mưa: 4.2.7.1 Hàm lượng CO2 sau làm thoáng bằng giàn mưa: a. Hàm lượng CO2 có trong nước nguồn: = Co + 1.6Fe2+ Trong đó: 1,6Fe2+ là lượng CO2 bổ sung do thủy phân sắt tạo ra, cứ 1mgFe2+ bị thủy phân tạo ra 1,6 mg CO2 và làm giảm độ kiềm một lượng bằng 0,036 mgđl/l. Co: hàm lượng CO2 ban đầu có trong nước tính theo công thức: Co = (mg/l) Với: K: độ kiềm của nước nguồn (mđlg/l).K = 87/50mg/l = 1,74 mđlg/l µ: lực ion của dung dịch, µ = 22.10-6*P p: tổng hàm lượng muối (mg/l) Nếu hàm lượng muối khoáng £ 1000 Þ µ = 0,022 K1: hằng số phân ly bậc 1 của axit cacbonic - Hiệu suất khử CO2 h = 4.2.7.2 Hàm lượng O2 sau làm thoáng bằng giàn mưa: Sau khi qua giàn mưa hàm lượng khí O2 trong nước được xác định theo công thức sau: Trong đó: K2t: hệ số xác định bằng thực nghiệm Co: là hàm lượng O2 ban đầu của nước (mg/l) Cs: hàm lượng O2 bão hòa trong nước ở 200C (mg/l) Do có 3 lớp sàn nên: K2t = 3*1,12 = 3,36 (mg/l) 4.2.7.3 Xác định pH sau quá trình làm thoáng bằng giàn mưa: a. Độ kiềm của nước sau khi làm thoáng: K = Ko – 0,036Fe2+ Trong đó: Ko: độ kiềm ban đầu của nước nguồn, Ko = 1,74 mđgl/l 0,036Fe2+ độ kiềm giảm khi thủy phân 1 mg Fe Þ K = 1,74 – 0,036*10,17 = 1,37 m: lượng NaOH cần bổ sung để nâng pH của nước lên pH = 7 Þ (g/ngay) v Tóm tắt các thông số của giàn mưa: Kích thước của giàn mưa 3,8m x 1m Số ngăn 2 ngăn Kích thước mỗi ngăn 1,9m x 1m Số sàng tung nước 3 sàn Kích thước sàn tung nước 1,9m x 1m Khoảng cách giữa các sàn tung nước 0,6m Tổng lỗ khoan trên mỗi sàn tung nước 31 lỗ x 17 lỗ (lỗ Þ10 mm; bước lỗ 50mm) Ống dẫn nước chính Þ92 Ống phân phối chính Þ60 Ống phân phối nhánh Þ21 Số ống phân phối nhánh 16 ống nhánh Số lỗ khoan trên mỗi ống nhánh 6 lỗ 4.3. THIẾT KẾ BỂ LẮNG ĐỨNG: Trong bể lắng đứng nước chuyển động theo phương thẳng đứng từ dưới lên, còn các hạt cặn rơi ngược chiều từ trên xuống. Khi xử lý nước không dùng hóa chất keo tụ, các hạt cặn có tốc độ rơi lớn hơn tốc độ dâng của dòng nước sẽ lắng xuống được. Còn các hạt cặn có tốc độ rơi nhỏ hơn hoặc bằng tốc độ dâng của dòng nước, sẽ chỉ lơ lửng hoặc bị cuốn theo dòng nước lên trên phía trên bể. Bể lắng đứng thường có hình vuông hoặc hình tròn và được sử dụng cho những trạm xử lý có công suất nhỏ. Bể có thể xây dựng bằng bê tông cốt thép hoặc bằng gạch. Ống trung tâm có thể là thép cuốn hàn điện, inox hay bê tông cốt thép. 4.3.1. Hàm lượng cặn trong nước khi đưa vào bể lắng đứng: C = Cm + Csắt + V (mg/l) Trong đó: Cn: hàm lượng cặn nước nguồn (mg/l).Cn = 0mg/l Csắt: hàm lượng cặn sắt (mg/l) V: liều lượng vôi (nếu có) cho vào nước. V = 0mg/l. - Hàm lượng cặn sinh ra do sự hình thành Fe(OH)3 từ Fe2+ của nước nguồn: 4Fe2+ + 8 + H2O + O2 à 4Fe(OH) 4*56 mg/lFe2+ 4*107mg/l Fe(OH)3 10,17 mg/lFe2+ a mg/l Fe(OH)3 a = hàm lượng Fe(OH)3 = (mg/l) Ở đây ta không sử dụng phèn và vôi để xử lý nước. Þ C = 19,43 mg/l 4.3.2. Xác định kích thước bể lắng: a. Thể tích phần lắng: W = Q*t(m3) Trong đó: Q: lưu lượng tính toán (m3/h). Q = 37,5m3/h t: thời gian lưu nước trong bể lắng (h). Chọn t = 2h Þ W = 37,5*2 = 75m3 - Chọn chiều cao phần lắng: H1 = 4m Chiều cao ống trung tâm lấy bằng 0,9 chiều cao phần lắng: Htt = 0,9*H1 = 0,9*4 = 3.6m b. Tốc độ nước dâng trong vùng lắng: (m/giờ) Trong đó: H1: chiều cao phần lắng. H1 = 4m t: thời gian nước lưu trong bể lắng. t = 2 giờ. Þ (m/giờ) = 0,55 (mm/giây) c. Diện tích phần lắng: (m2) Trong đó: : hệ số kể đến việc sử dụng dung tích bể lấy trong giới hạn 1,3 – 1,5. (nếu thì = 1,3; nếu thì = 1,5). Q: lưu lượng nước tính toán (m3/h).Q = 37,5 m3/h. Vtt: tốc độ tính toán của dòng nước đi lên (mm/s). Vtt = V = 0,55mm/s. N: số bể lắng. N = 2. : hệ số kể đến việc sử dụng dung tích bể lấy trong giới hạn 1,3 – 1,5. (nếu thì = 1,3; nếu thì = 1,5). Þ m2 d. Diện tích ống trung tâm: m2 Trong đó: Q: lưu lượng tính toán (m3/h) t: thời gian lưu nước trong ống trung tâm ( phút ) H: chiều cao ống trung tâm. Htt = 3,6m Þ = 1,74 m2 e. Đường kính bể lắng: (m)= 3,8 Trong đó: F: diện tích phần lắng m2. F = 9,47 m2 f: diện tích ống trung tâm m2.f = 1,74 m2 f. Đường kính ống trung tâm: dtt = 0,2 * D (m) Với: D: đường kính bể lắng. D= 3,8m. Þ dtt = 0,2*3,78 = 0,76m g. Đường kính phần loe của ống trung tâm: dloe = 1,35*dtt Þ dloe = 1,35*0,76 = 1,03m h. Chiều cao phần ống loe lấy bằng đường kính miệng loe của ống trung tâm: hloe = dloe = 1,03m i. Đường kính tấm hắt: dh = 1,3*dloe Với: dloe: đường kính phần loe của ống trung tâm. dloe = 1,03m. Þdh =1,3*1,03 =1,34 (m) Góc nghiêng giữa bề mặt tấm hắt so với mặt phẳng ngang lấy bằng 170 j. Chiều cao phần hình nón chứa nén cặn: (m) Trong đó: D: đường kính của bể lắng (m). D = 3,8m. a: góc nghiêng của phần nón so với mặt phẳng nằm ngang. Chọn a = 500 d: đường kính phần đáy hình nón hoặc chóp (lấy bằng đường kính ống xả cặn). Chọn d = 90 mm. Þ = 2,2m k. Chiều cao tổng cộng của bể lắng: H = H1 + htg + hn + hbv (m) Trong đó: H1: chiều cao phần lắng. H1 = 4m. htg: chiều cao trung gian giữa vùng lắng vùng chứa cặn. Chọn htg = 0,3m. hn: chiều cao phần hình nón. Hn = 2,2m. hbv: chiều cao bảo vệ từ mặt nước đến thành bể. Chọn Hbv = 0,3m Þ H = 4 + 0,3 + 2,2 + 0,3 = 6,8m l. Dung tích phần chứa nén cặn hình nón của bể: (m3) Trong đó: hn: chiều cao phần hình nón (m). hn = 2,2m D: đường kính của bể lắng (m). D = 3,8m. d: đường kính phần đáy hình nón hoặc chóp (lấy bằng đường kính ống xả cặn). Chọn d = 90 mm. Þ = 8,4 (m3) m. Thời gian làm việc giữa hai lần xả cặn: T =(giờ) Trong đó: N: số lượng bể lắng. N = 2 Wc: dung tích phần chứa cặn của bể lắng. Wc = 8,4m3 Q: lưu lượng tính toán. Q = 37,5m3/h : nồng độ trung bình của cặn đã nén chặt, tính bằng g/m3 tùy theo hàm lượng cặn trong nước và thời gian chứa cặn trong bể. = 15.000 g/m3 (lấy theo bảng 4.3) m:hàm lượng cặn sau khi lắng, 10 – 12 mg/l. Bảng 4.3 – Nồng độ trung bình của cặn đã nén (Nguồn: TCX 33 – 2006: Bảng 6.8) Hàm lượng cặn trong nước nguồn Nồng độ trung bình của cặn đã nén tính bằng g/m3 sau thời gian 6h 12h 24h Đến 50 Trên 50 đến 100 Trên 100 đến 400 Trên 400 đến 1.000 Trên 1.000 đến 1.500 (Khi xử lý không dùng phèn) Khi làm mềm nước (có độ cứng Magiê nhỏ hơn 25% độ cứng toàn phần) bằng vôi hoặc vôi với sođa. Như trên, nước có độ cứng Magiê lớn hơn 75% độ cứng toàn phần 9.00 12.00 20.000 35.000 80.000 200.000 28.000 12.000 16.000 32.000 50.000 100.000 250.000 32.000 15.000 20.000 40.000 60.000 120.000 300.000 35.000 ÞT == 712,6 (giờ) = 29,69 ngày - Vậy chọn thời gian xả cặn của bể lắng là 29 ngày n. Lượng nước dùng cho việc xả cặn bể lắng tính bằng phần trăm lượng nước xử lý: P = (%) Trong đó : KP: hệ số pha loãng cặn (1,2 – 1,15). Chọn KP = 1,15 WC: thể tích phần chứa cặn của bể (m3). WC = 8,4 m3 Q: lưu lượng tính toán (m3). Q = 37,5 m3/h T: thời gian giữa hai lần xả cặn (h). Chọn T = 29 ngày = 696h Þ P = *100 = 0,037% 4.3.3 Máng thu nước: Dùng hệ thống máng vòng bố trí vòng theo chu vi và nằm bên trong bể để thu nước đã lắng. Chọn máng thu nước có: Bề rộng của máng thu nước: bmáng = 0,2 m Chiều cao máng thu nước: hmáng = 0,2 m Đường kính máng thu nước: dmáng = D = 3,8m.D: đường kính của bể lắng. D = 3,8m Chiều dài máng thu nước: Lmáng = dmáng Trong đó: dmáng: đường kính của máng thu nước. dmáng = 3,8m Þ Lmáng = 3,8 = 11,9m Vận tốc nước chảy trong máng: v = (m/giây) Trong đó: Q: lưu lượng tính toán. Q = 37,5m3/h N: số bể lắng. N =2 Fm: diện tích mặt cắt ngang của máng thu nước Fm = bmáng* hmáng = 0,2 * 0,2 = 0,04m2 Þv = = 0,13 (m/giây) Để đảm bảo cho việc thu đều nước trên toàn bộ chiều dài máng, phía ngoài thành máng bố trí gắn thêm các tấm điều chỉnh chiều cao mép máng được làm bằng thép không gỉ. Tấm điều chỉnh được xẻ khe hình chữ V (máng răng cưa) Chọn máng răng cưa có: Khe tạo góc: 900 Bề rộng khe: 100mm Bề rộng răng: 100mm Chiều cao khe: hkhe = 50mm Đường kính máng răng cưa: drăng = dmáng = 3,8m Chiều dài máng răng cưa: lrăng = lmáng = 11,9m Công suất của một bể lắng: Q’ = (m3/h) Trong đó: Q: lưu lượng tính toán. Q = 37,5 m3/h. Q’ = (m3/h) = 5,2 (l/giây) c. Tải trọng thu nước trên 1m dài mép máng: (l/s.m) Trong đó: Q’: công suất của bể lắng. Q’ = 5,2 l/s. lrăng: chiều dài máng răng cưa. lrăng = 11,9 m q= (l/s.m) Vậy 1m dài máng phải thu được 0,44*10-3 m3/s. d. Số răng trên 1m dài máng thu được: Trong đó: a: khoảng cách giữa các tim răng. a = 0,2 m e. Lưu lượng nước qua một khe chữ V góc đáy 900: (m3/s) Trong đó: q: tải trọng thu nước trên 1m dài mép máng. q = 0,44.10-3 m3/s. n: số răng cưa trên 1m dài máng thu. n = 5 răng Þ (m3/s) f. Chiều cao nước trong khe chữ V: Trong đó: qo: lưu lượng nước qua một khe chữ V đáy 900. qo = 0,063*10-5 m3/s. Þ 0,088*10-5 = Þ h = 0,0032 m 4.3.4 Ống dẫn nước vào bể lắng: dống – dẫn = (m) Trong đó: Q: lưu lượng tính toán. Q = 37,5 m3/h. N: số bể lắng. N = 2. v: nước chảy trong ống dẫn. Chọn v = 0,5 m/s. Þ dống – dẫn = (m) à Chọn ống dẫn có đường kính dống – dẫn = 0,114 m (F 114). 4.4 THIẾT KẾ NGĂN CHỨA TRUNG GIAN: 4.4.1 Thể tích ngăn chứa trung gian: W = Q*t (m3) Trong đó: Q: lưu lượng tính toán. Q = 37,5 m3/h. t: thời gian lưu trong ngăn chứa trung gian. t = 15 phút = 0,25 giờ. Þ W = 37,5*0,25 = 9,375 (m3) 4.4.2 Kích thước của bể chứa trung gian: L x B x H = 2,7m x 1,8m x 2m - Chọn chiều cao bảo vệ hbv = 0,3m Þ H’ = H + hbv = 2 + 0,3 = 2,3m - Vậy kích thước thật của ngăn chứa trung gian: L x B x H’ = 2,7m x 1,8m x 2,3m v Tóm tắt các thông số của bể lắng đứng: Đường kính bể lắng 3,8m Đường kính ống trung tâm 0,756m Chiều cao bể lắng 6,8m Ống dẫn nước từ giàn mưa vào bể lắng F114 Ống xả cặn F90 Máng thu nước 0,2m x 0,2m Máng răng cưa (khe tạo góc 900) 0,5m x 0,1m 4.5 THIẾT KẾ BỒN LỌC ÁP LỰC: - Nhiệm vụ: là quá trình làm sạch nước dưới áp lực lớn thông qua lớp vật liệu lọc nhằm tách các hạt cặn lơ lửng còn sót lại sau quá trình xử lý trước nhằm giảm bớt ảnh hưởng của cặn lơ lửng trong các công trình xử lý sau. - Cấu tạo của bồn lọc: · Vật liệu chế tạo: thép CT3 · Vật liệu lọc: Cát thạch anh (góc cạnh): đường kính hiệu quả 0,6mm, hệ số không đều K = 1,5 Than anthracite nghiền (góc cạnh): đường kính hiệu quả 1mm, hệ số không đều K = 1,6. · Sỏi đỏ cỡ hạt 2 – 4mm chiều dài 0,15m. · Suất giãn nở của vật liệu lọc: 50%. Bảng 4.4 – Đặc trưng của lớp vật liệu lọc (Nguồn TCXD33 – 2006 : Bảng 6.11) Kiểu bể lọc Đặc trưng của lớp vật liệu lọc Tốc độ lọc ở chế độ làm việc bình thường Vtb (m/h) Tốc độ