CHƯƠNG 7: THIẾT KẾ SƠ BỘ CÁC TRẠM XỬ LÝ NƯỚC THIÊN NHIÊN
7.2. TÍNH TOÁN CÁC CÔNG TRÌNH CHÍNH TRONG DÂY TRUYỀN XỬ LÝ
7.2.1.1 Thiết bị chuẩn bị dung dịch phèn
Do phèn cục thường chứa nhiều tạp chất và hòa tan chậm, để đảm bảo cho phèn được hòa tan đều trong nước, ta pha phèn làm hai bậc.
Các công trình và thiết bị chuẩn bị dung dịch và định liều lượng chất phả ứng gồm: bể hòa trộn, bể tiêu thụ và thiết bị định liều lượng chất phản ứng.
Trước tiên phèn cục được đưa vào bể hòa trộn để hòa tan thanh dung dịch có nồng độ cao và loại bỏ cặn bẩn. Sau đó dung dịch này được dẫn sang bể tiêu thụ để pha loãng thành nồng độ sử dụng.
Ta sử dụng bơm định lượng để bơm dung dịch phèn từ bể tiêu thụ vào bể trộn.
Sơ đồ khối như hình vẽ:
Nước Phèn Nước
1
2
Vào bể trộn 3
(1) Thùng hòa trộn (2) Thùng tiêu thụ
(3) Máy bơm định lượng hóa chất
Hình 7.1: Sơ đồ khối thiết bị chuẩn bị dung dịch phèn
* Bể hòa phèn
Nhiêm vụ: Hòa tan phèn cục và lắng cặn bẩn. Yêu cầu nồng độ dung dịch trong bể hòa trộn trong khoảng 10÷17%.
Chọn: Với công suất lớn là 50000 m3/ngđ ta sử dụng bể hòa phèn khuấy trộn bằng cách sục khí nén. Bể xây dựng bằng gạch. Sàn đỡ phèn gồm các thanh gỗ xếp cách nhau 10÷15 mm. Sàn đỡ đặt cách đáy bể 0,6m. Bên dưới sàn dặt một dàn ống phân phối khí nén. Tường đáy nghiêng 45º so với mặt phẳng nằm ngang. Đương kính ống xả cặn 200 mm. Mặt trong của bể được phủ một lớp xi măng chịu axit.
Dung tích của bể hoà trộn được tính theo công thức:
Wh =
γ . . 10000
. .
h p
b L n Q
Trong đó:
Q: công suất đơn nguyên xử lý, Q = 50000m3/ngđ = 2083,33m3/h n: thời gian giữa hai lần hoà tan phèn: n = 10h
Lp: liều lượng phèn cho vào nước, Lp = 39,2 (g/m3)
bh: nồng độ dung dịch phèn trong bể hoà trộn, theo tiêu chuẩn bh=10÷17%, chọn bh = 14%
γ: Khối lượng riêng của dung dịch (ở đây là nước) γ = 1T/m3 Vậy Wh =
1 . 14 . 10000
39,2 . 10 . 33 ,
2083 = 5,84(m3)
Chọn 1 bể hoà trộn, dung tích bể là 5,84 m3 Kích thước bể là: BxLxH = 2 x 2 x 1,5m
* Bể tiêu thụ
Nhiệm vụ: Pha loãng dung dịch phèn đưa từ bể hòa trộn sang đến nồng độ cho phép.
Theo TCN-33-85 nồng độ phèn trong bể tiêu thụ lấy bằng 4÷10% tính theo sản phẩm không ngậm nước.
Chọn: Để hòa trộn đều dung dịch phèn trong bể tiêu thụ ta dùng không khí nén để việc quản lý vận hành cùng bể hòa trộn đồng nhất hơn.
Đáy bể có độ dốc 0,006 về phía ống xả. Đường kính ống xả d = 150 mm. Ống dẫn dung dịch đã diều chế đặt cách đáy 200 mm. Mặt trong bể cũng phải phủ lớp xi măng chống axit và các thiết bị, đường ống cũng phải được bảo vệ bằng lớp vật liệu chống axit.
Tính toán
Dung tích của bể tiêu thụ được tính theo công thức: Wt =
tt h h
b b W . Wh: dung tích bể hòa trộn , Wh = 5,84(m3)
bh = 14%
btt : nồng độ dung dịch trong bể tiêu thụ , btt = 7%
Vậy: Wt = 7
14 . 84 ,
5 = 11,68 m3
Chọn 2 bể tiêu thụ, dung tích mỗi bể là 5,84m3 Kích thước mỗi bể là: BxLxH = 2 x 2 x 1,5m
Lấy chiều cao an toàn ở bể hoà trộn và bể tiêu thụ là 0,4m
*Hệ thống phân phối khí nén
Hệ thống dẫn ống xương cá bằng vật liệu chống ăn mòn, ống cấp khí có hai hàng lỗ d = 3 mm, nghiêng 45º so với phương thẳng đứng và hướng xuống dưới. Áp lực khí nén bằng 1,2 at.
Cường độ khí nén:
• Ở bể hoà trộn: Wkk = 10 l/s.m2
• Ở bể tiêu thụ: Whh = 5 l/s.m2
Lưu lượng gió phải thổi thường xuyên vào bể hòa trộn:
Qh = 0,06.Wkk.F
F: diện tích bề mặt bể, F = 1,4.1,4 = 1,96 (m2) Vậy Qh = 0,06.10.1,96 = 1,176 (m3/ph)
Với bể tiêu thụ:
Qtt = 0,06.Whh.F = 0,06.5.2.1,4.1,4 = 1,176 (m3/ph)
→ Tổng lưu lượng gió đưa vào 2 bể:
Qgió = Qh+ Qtt = 1,176 + 1,176 = 2,352 (m3/ph) Hình 7.2: Sơ đồ bể hòa phèn và bể tiêu thụ dùng khí nén
7.2.1.2 Tính toán thiết bị pha chế vôi sữa
Vôi sữa ở dạng khuyếch tán không bền, các hạt vôi rất nhỏ có thể nổi lên hoặc lắng xuống trong môi trường khuyếch tán. Vì vậy phải khuấy trộn bằng máy trộn cánh quạt.
- Dung tích của bể pha vôi sữa được tính theo công thức:
Wv =
γ . . 10000
. .
v v
b L n Q
Trong đó:
Q = 50000 m3/ngđ = 2083,33 m3/h
n: thời gian giữa hai lần pha vôi, n = 10h
Lv: Liều lượng vôi cho vào nước, Lv = 34,75 mg/l bv: Nồng độ vôi sữa, bv = 5% (TCN-33-85)
γ : khối lượng riêng của vôi sữa: γ =1 tấn/m3 Vậy Wv =
1 . 5 . 10000
34,75 . 10 . 33 ,
2083 = 14,48 (m3)
Bể được thiết kế hình tròn, đường kính của bể phải lấy bằng chiều cao công tác của bể: d
= h
Có: Wv = 4
. .d2 h π =
4 .d3
π → d = 3 .4 πv W =3
14 , 3
4 . 48 ,
14 = 2,7 m Thiết bị khuấy trộn:
Chọn số vòng quay cánh quạt là 40vòng/phút.
Chiều dài cánh quạt: lcq = 0,45d = 0,45.2,7 = 1,08 (m) Chiều dài toàn phần của cánh quạt là: 2,16 (m)
Diện tích mỗi cánh quạt lấy là 0,15m2 cánh quạt/1m3 vôi sữa trong bể fcq = 0,15.14,48=2,172 (m2)
Chiều rộng mỗi cánh quạt: bcq =
16 , 2
172 , .2 2
1 = 0,503 m
7.2.1.3 Thiết bị định lượng hoá chất
Nhiệm vụ: điều chỉnh tự động lượng hóa chất cần thiết đưa vào nước cần xử lý theo yêu cầu của quả lý. Ta dùng máy bơm định lượng loại chịu được axit cho bơm phèn và loại chịu được kiềm cho bơm vôi.
• Định lượng phèn:
Ta dùng bơm định lượng để bơm dung dịch phèn vào bể hoà trộn. Lượng phèn dùng cho một ngày là:
96 , 1000000 1
2 , 39 . 50000 1000000
.Lp = =
Q (T)
Bơm định lượng bơm dung dịch công tác 7% nên lưu lưọng bơm là:
) / ( 324 , 3600 0 . 24 . 7
100 . 1000 . 96 ,
1 l s
q= =
• Định lượng vôi:
Sử dụng thiết bị bơm vôi sữa tỉ lệ với lưu lượng nước xử lý.
7.2.1.4 Kho dự trữ hoá chất
Nhiệm vụ: hóa chất dùng trong xử lý nước như phèn, vôi phải được dự trữ đảm bảo có thể sử dụng liên tục. Kho dùng để dự trữ hóa chất đủ cho 1÷2 tháng tiêu thụ, yêu cầu khô ráo và có mái che.
Tính toán
Diện tích sàn kho:
. 0
. . 10000
. . .
G h C
T L
Fk = Q α (m2) Trong đó:
Q = 50000 (m3/ngđ)
L – Liều lượng hoá chất tính toán (g/m3)
T – Thời gian dự trữ hoá chất trong kho, T = 60 (ngày) α - Hệ số kể đến diện tích đi lại trong kho, α = 1,3 C - Độ tinh khiết của hoá chất
h – Chiều cao cho phép của lớp hoá chất
G0 – Khối lượng riêng của hoá chất, G0 = 1,1 (T/m3);
- Tính cho kho dự trữ phèn (với phèn nhôm cục, h = 2m):
63,2 1
, 1 . 2 . 100 . 10000
3 , 1 . 60 . 2 , 39 . 50000
=
p =
F (m2)
- Tính cho kho dự trữ vôi (với vôi cục chưa tôi, h = 1,5m):
68 , 1 102 , 1 . 5 , 1 . 80 . 10000
3 , 1 . 60 . 34,75 . 50000
=
v =
F (m2)
⇒ Tổng diện tích kho là: Fk = 166 (m2) 7.2.2 Bể trộn cơ khí
7.2.2.1 Sơ đồ cấu tạo 1
2 5
6
4 3
Hình 7.3: Sơ đồ bể trộn cơ khí 1-Nước nguồn
2- ống dẫn hoá chất 3-Cách khuấy 4-Trục quay
5-Bộ phận truyền động 6-Nước sang bể phản ứng
7.2.2.2 Tính toán công trình:
Lựa chọn các thông số tính toán :
+ Lưu lượng nước nguồn: Q= 50000 m3/ngđ = 0,5787 m3/s + Thời gian khuấy trộn: 30 giây
+ Cường độ khuấy trộn: G =1000S-1 + Nhiệt độ nước: 240C
Thể tích bể trộn cần là:
V= 30x0,5787 m3/s = 17,36 (m3)
Chọn bể trộn vuông có kích thước là : a×a×h=2,3×2,3×3,4(m).
Ống dẫn nước và hoá chất đi vào đáy bể, sau khi hoà trộn đều sẽ được thu ở trên mặt bể để đưa sang bể phản ứng.
Dùng máy khuấy tuabin bốn cánh nghiêng góc 450 hướng lên trên để đưa nước từ dưới lên. Đường kính cánh khuấy D≤ 1/2 chiều rộng bể. Trong bể đặt 4 tấm chắn để ngăn chuyển động xoay của nước, chiều cao tấm chắn 2 m , chiều rộng 0,17 m bằng 1/10 đường kính bể.
Máy khuấy đặt cách đáy một khoảng h = D (đường kính cánh khuấy) Chiều rộng bản cánh khuấy bằng 1/5 đường kính cánh khuấy.
Chiều dài bản cánh khuấy bằng 1/4 đường kính máy khuấy.
Đường kính cánh khuấy lấy bằng 0,7 m Năng lượng truyền vào nước:
P = G2.V.à
G : Građien vận tốc (s-1)
à: Độ nhớt động lực của nước (N.s/m2). à = 0,001 N.s/m2 V : Dung tích bể trộn ( m3)
P = (1000)2x 0,001x 17,36 = 17360 J/s = 17,36 (KW)
Hiệu suất động cơ η =0,8, công suất động cơ: 17,36:0,8 = 21,7 (KW) Số vòng quay của cánh khuấy :
n =
3 / 1
. 5
.
D K
P ρ
P : Năng lượng cần thiết (W)
ρ : Khối lượng riêng của chất lỏng (kg/m3) D: Đường kính cánh khuấy (m)
n : Số vòng quay trong một giây (vg/s)
K: Hệ số sức cản của nước, phụ thuộc kiểu cánh khuấy, K = 1,08 n =
3 / 1
. 5
.
D K
P
ρ =
3 / 1
75
, 0 . 1000 . 08 , 1
17360
= 4,57 vg/s = 274vg/ph
phải có hộp giảm tốc cho động cơ
7.2.3 Bể phản ứng kiểu cơ khí 7.2.3.1 Sơ đồ cấu tạo:
Hình 7.4: Sơ đồ cấu tạo bể phản ứng kiểu cơ khí dùng máy khuấy trục đứng 1.Ống dẫn nước từ bể trộn sang 2. Ngăn phân phối nước
3. Các máy khuấy trục đứng 4. Các vách ngăn đục lỗ
5. Ngăn thu nước 6. Mương phân phối nước của bể lắng Lamen 7.2.3.2 Tính toán:
- Lưu lượng tính toán của bể: Q = 50000 (m3/ngđ) = 2083,33 (m3/h).
- Dung tích bể xác định theo công thức: Wb = 60
.t
Q (m3).
Trong đó:
Q: Lưu lượng tính toán. Q = 2083,33 (m3/h).
t: thời gian lưu nước trong bể. t = 20 (phút).
Vậy: Wb =
60 20 2083,33x
= 694,44 (m3).
Chia thành 2 bể phản ứng dung tích một bể là : W1b =
2 694,44
= 347,22 (m3).
- Chọn chiều cao bể phản ứng bằng: HB = 5 (m). Chiều rộng B= 6m - Chiều dài mỗi bể phản ứng :
L1b = xB H
W
b
b =
6 5 347,22
x = 11,86 (m). Lấy L1b=12m
Theo chiều dài bể chia làm 3 buồng bằng các vách ngăn hướng dòng đục lỗ theo phương thẳng đứng, khoảng cách giữa các vách ngăn mỗi buồng là 4m . Tổng chiều dài 12 m. Dung tích các buồng là 120 m3. Ở tâm các buồng đặt các guồng khuấy theo phương thẳng đứng.
Các tấm chắn ngăn lỗ có D=150 mm, Diện tích của một lỗ là : flỗ=
4 D2
π =
3,14.0,152
4 =0,0177 (m2).
Diện tích của tổng các lỗ trên một tấm chắn là : F=
V N
Q . Trong đó :
Q: lưu lượng nước cấp N: Số bể phản ứng
V: vận tốc nước qua các lỗ trên vách ngăn. V= 0,2 m/s F = 1,447( )
2 , 0 . 2 . 3600
33 ,
2083 2
= m
Số lỗ trên một tấm chắn : N= 82 0177 , 0
447 ,
1 =
f =
F (lỗ)
Ta bố trí thành các hàng 9x10
Khoảng cách các lỗ theo chiều ngang là : 600 10
6000 = (mm)
Khoảng cách các lỗ theo chiều đứng là : 555 9
5000= (mm)
Mỗi ngăn đặt một máy khuấy , tổng số máy khuấy là 6 máy. Thể tích nước khuấy trộn của một máy là :
V= 4x5x6= 120(m3) * Công suất tiêu thụ của máy khuấy bậc 1:
P=G2.à.V Trong đó :
G:là cường độ khuấy trộn của máy khuấy bậc 1 chọn G1=70 à:là độ nhớt động lực của nước ở 24,10C à =0,001 (Ns/m2)
P=G2.à .V=702.0,001.120 = 588 (J/s) = 0,588 (kW).
Chọn máy khuấy có đường kính 1 m. Tuabin 4 cánh nghiêng 450 Vòng quay của động cơ :
n1 = 3
1
. 5
.
D K
P
ρ = 3
1
15
. 1000 . 08 , 1
588
=0,816(v/s)
n1=0,816(v/s)= 49(v/p).
*
Công suất tiêu thụ của máy khuấy bậc 2:
P=G2.à.V Trong đó :
G:là cường độ khuấy trộn của máy khuấy bậc 2 chọn G1=50 à:là độ nhớt động lực của nước ở 24,10C à =0,001 (Ns/m2)
P=G2.à .V=502.0,001.120 = 300 (J/s) = 0,3 (kW).
Chọn máy khuấy có đường kính 1 m. Tuabin 4 cánh nghiêng 450 Vòng quay của động cơ :
n2 = 3
1
. 5
.
D K
P
ρ = 3
1
15
. 1000 . 08 , 1
300
=0,652(v/s)
n2=0,652(v/s)= 39(v/p).
* Công suất tiêu thụ của máy khuấy bậc 3:
P=G2.à.V Trong đó :
G: là cường độ khuấy trộn của máy khuấy bậc 3 chọn G1=30 à:là độ nhớt động lực của nước ở 24,10C à =0,001 (Ns/m2)
P=G2.à .V=302.0,001.120 = 108 (J/s) = 0,108 (kW).
Chọn máy khuấy có đường kính 1 m. Tuabin 4 cánh nghiêng 450 Vòng quay của động cơ :
n3 = 3
1
. 5
.
D K
P
ρ = 3
1
15
. 1000 . 08 , 1
108
=0,464(v/s)
n3=0,464(v/s)= 28(v/p).
Máy khuấy thiết kế với hộp số 3 nấc vòng quay : n1=49(v/p) , n2=39(v/p) , n3=28(v/p).
7.2.4 Bể lắng Lamen
7.2.4.1 Sơ đồ cấu tạo bể lắng Lamen:
Hình 5.7 Cấu tạo bể lắng Lamella Chú thích:
1- Bể phản ứng.
2 - Vùng phân phối nước.
3- Vùng chứa các ô lắng 4 – Máng răng cưa thu nước 5- Hệ thống thu cặn và xả cặn.
7.2.4.2. Tính toán bể lắng Lamen.
(Việc tính toán bể lắng dựa trên cuốn “Xử lý nước cấp cho sinh hoạt và công nghiệp” của tác giả - TS Trịnh Xuân Lai (NXB Xây Dựng, 2004; Chương 6, mục 6.3.4) và cuốn Water Treatment Handbook - Hãng Degrémont)
a) Cơ sở tính toán:
• Bể lắng lamen cũng giống như bể lắng thường và cũng gồm 3 vùng:
- Vùng phân phối nước, - Vùng lắng
- Vùng tập trung và chứa cặn
• Đặc điểm bể lắng Lamen:
Vùng lắng được chia thành nhiều lớp mỏng với khoảng không gian nhỏ hẹp, nhờ các tấm được đặt nghiêng. Khi dùng các tấm lượn sóng hoặc tấm phẳng thì tiện lắp ráp và quản lý hơn. Dùng các ống thì chắc chắn hơn và đảm bảo kích thước được đồng đều hơn và tốc độ dòng chảy có thể tăng hơn nhưng lại chóng bị lắng cặn, tăng khối lượng công tác tẩy rửa. Ở đây dùng các tấm có dạng nửa lục giác và khi ghép các tấm lại thì sẽ tạo thành khối ống có mặt cắt ngang như những ống lục giác ghép lại. Như vậy sẽ vừa đảm bảo được tính linh động trong thi công cũng như độ bền xây dựng khi hợp khối các tấm.
Khu vực lắng được lắp các mô-đun dạng khối hộp chữ nhật. Các mô đun này tạo nên bởi sự lắp ghép của các tấm Lamella nghiêng ( 60o ). Những tấm Lamella này bằng nhựa PVC chất lượng cao. Hai tấm Lamel ghép lại với nhau sẽ cho ra những ống hình lục giác ( dạng giống như tổ ong ) (Hình 5.9)
• Tác dụng và cơ chế của quá trình lắng:
Nước từ bể phản ứng vào bể lắng sẽ chuyển động giữa các bản vách ngăn nghiêng theo
hướng từ dưới lên và cặn lắng xuống đến bề mặt
bản vách ngăn nghiêng sẽ trượt xuống theo
chiều ngược lại và ở dạng tập hợp lớn tập trung
về hố thu cặn, từ đó theo chu kỳ xả đi. Chất nổi
được tập trung về khoang trống giữa các tầng
và dẫn đi theo máng chìm.
Khi giảm chiều cao lắng thì giảm độ chảy
rối của dòng chảy tự do, giảm được dao
động của thành phần tốc độ thẳng đứng của
dòng nước. Kết quả là tăng hệ số sử dụng dung
tích và giảm được thời gian lắng( chỉ cần một
vài phút).
• Tính toán bể Lamen
Hình 5.9 Tấm lắng Lamella
Theo sơ đồ tính toán, trong khoảng thời gian lắng T, hạt cặn chuyển động từ A đến B.
Quỹ đạo AB có thể phân tích thành chuyển động từ A đến C với tốc độ vtb của dòng nước và từ C đến D với tốc độ rơi cặn u0. Có thể xác lập các tương quan:
Sơ đồ tính toán ống lắng T tg v
H h
AC tb.
sin
0 + =
= ϕ ϕ
T h u
CD .
cos = 0
= ϕ
Do đó: 0 cot ϕ cot ϕ.cosϕ
0
g h g
H u vtb
+
=
Hay cot ( 0 cos )
0
ϕ
ϕ +
= h
g H u
vtb
Nếu gọi diện tích bề mặt lắng là F và lưu lượng nước xử lý là Q, tốc độ của dòng nước đi lên theo phương thẳng đứng v0 là:
ϕ
0 sin
vtb
F v =Q =
vtb: Tốc độ trung bình của dòng nước đi lên theo vách ngăn nghiêng.
Vậy : Fsinϕ vtb = Q
Thay vtb vào công thức trên ta có:
F Q h
H
u h .
) cos (
cos 0
0 = ϕ + ϕ
Trong đó h có giá trị bằng 0,05 - 0,15m và H0=1-1,5m. Từ phương trình trên cho thấy cùng với lưu lượng nước xử lý và vùng tốc độ lắng cặn u0, bể lắng lamella với dòng chảy ngược chiều sẽ có diện tích bề mặt bé hơn so với bể lắng ngang.
Khi tính toán bể lắng Lamella cũng dựa trên 2 chỉ tiêu cơ bản ban đầu là tốc độ lắng cặn u0 và góc nghiêng của các vách ngăn song song (thường lấy từ 450-600). Để đảm bảo đủ không gian
phân phối nước đều vào các ô lắng, khoảng cách phần dưới các vách ngăn lấy là 1,0-1,2m. Chiều cao vùng chứa cặn thường lấy từ 1,0-1,5m. Lớp nước trên bề mặt tính từ mép các vách ngăn nghiêng lấy lớn hơn 0,5m để đảm bảo thu nước đều. Nước bể lắng có diện tích mặt lớn cần phải thiết kế hệ thống thu nước bề mặt bằng các máng hoặc ống.
b) Tính toán kích thước công trình:
• Chọn các thông số cơ bản:
- Tấm mỏng: Chọn loại tấm nhựa, có phần lượn sóng hình lục giác, khi ghép các tấm lại với nhau thành khối sẽ tạo thành các hình ống. Với chiều cao h= 52mm, d=60mm. Chiều dài mỗi tấm L
=1m.
- Tiết diện hình ống:
f= 52×30 + 52×15=2340 (mm2) = 0,00234(m2) - Chu vi ướt: c = 6×30 = 180 mm = 0,18m
- Chiều dài ống: Lo = 1m.
- Góc nghiêng α chọn α = 600.
- Vận tốc lắng Uo chọn theo bảng 6.9 (TCXDVN33-06) chọn Uo = 0,45 mm/s.
- Chiều cao khối trụ lắng:
H= L.sin α = 1×0,867 = 0,867(m) Theo đó, ta có:
• Công suất nước đi vào bể lắng:
QL = ×α Q
Trong đó: -QL : Công suất nước vào bể lắng
-Q: Công suất thiết kế. Q = 50.000 m3/ngđ.
-α: Hệ số dự phòng. Chọn α = 1,05 Vậy ta có QL = 1,05 × 50.000 = 52.500 m3/ngđ = 0,6077 m3/s;
• Diện tích mặt bằng bể lắng:
2
h H.cos + h.cos
o
u Q
F α α
= × Trong đó: u
o
: Tốc độ lắng của hạt cặn; u
o
= 0,45mm/s = 4,5.10
-4
m/s;
h: Kích thước tiết diện ống lắng.
H: Chiều cao khối trụ lắng α = 60
o
; cos α = 0,5;
Ta có:
Hình 5.11 Kích thước ống lắng(mm)
•
Chọn số bể lắng là 2 đơn nguyên. Diện tích mặt bằng 1 bể là F
1
= 80 m
2
; Chọn chiều rộng 1 bể là 6 m.
•
Chiều dài bể lắng: L
1
= 80 / 6 = 13,33 m. Làm tròn L
1
= 13,5m Diện tích thực tế của bể lắng: F1 = 6×13,5 = 81 (m
2
)
•
Chiều dài phần phân phối nước đầu bể. Chọn chiều dài phần phân phối L2 = 2m. Tổng chiều dài xây dựng của bể lắng
L = L
1
+L
2
= 13,5 + 2= 15,5 (m)
• Phần đầu bể bố trí máng thu bọt và rong tảo (nếu có). Chiều rộng máng B= 0,5 m.
•
Tốc độ U
o
thực tế của các hạt cặn:
• Vận tốc nước chảy trong các ống lắng:
- Bán kính thủy lực: R 0,00234
0, 0013( ) 0,18
f m
= c = =
Trong đó: f: Tiết diện ống lắng c: Chu vi ướt ống lắng.
• Hệ số Reynold: e o
v R R υ
= ×
Trong đó: vo - Vận tốc nước chảy trong ống lắng.
R - Bán kính thủy lực;
υ - Hệ số nhớt động học của nước. Lấy υ = 1,31.10-6.
Vậy
Nước trong ống lắng chảy ở chế độ chảy tầng.
• Chuẩn số Froude:
Như vậy dòng chảy trong ống lắng là ổn định.
• Chiều cao bể lắng:
- Chiều cao phần nước trong trên các ống lắng: h1 = 1,2 m;
- Chiều cao đặt tấm lắng nghiêng: h2 = 0,867 ~ 0,9 m
- Chiều cao phần không gian phân phối nước dưới các ống lắng nghiêng: h3 = 2,5 m (lắp đặt thiết bị gạt cặn cơ khí.
• Xả cặn: Ta dùng phương pháp xả cặn bằng thuỷ lực. Thể tích vùng chứa cặn của 1 bể được xác định theo công thức:
Wc =
N m C
Q T
.
) .(
. max δ
− (m3).
Trong đó:
T: Chu kỳ giữa hai lần xả cặn, lấy T = 8(h).
Q: lưu lượng nước vào bể lắng (m3/h). Q = 50.000 (m3/ngđ) = 2083,33 (m3/h).
Cmax = 379,06 (mg/l). Đây là hàm lượng cặn của nước nguồn sau khi đã cho hoá chất vào.
m: Lượng cặn còn lại sau bể lắng. Theo quy phạm lấy m = 10 (mg/l).
δ: Nồng độ trung bình của cặn khi được gạt về hố thu cặn.
Với T = 8h ta lấy δ= 10000 (g/m3).
N: Số lượng bể lắng. N=2.
⇒ Wc = = 307(m3).
Tại mỗi bể lắng sẽ bố trí 6 hình chóp để thu cặn. Thể tích hữu ích mỗi hình chóp Wc = 307/6 = 51,17 (m3). Kích thước đáy mỗi hình chóp chọn là 4,5× 3m(dễ hợp khối với bể lắng).
- Chiều cao vùng chứa cặn:
Với hố thu cặn đáy có kích thước 3×3×4,3 m.
Chiều cao xây dựng bể lắng:
- Phần cuối bể :
HXD = h1+ h2+ h3+ Hc+ HDT = 1 + 0,9 + 1,5 + 1,9+0,5 = 5,8 (m) Trong đó:
h1 : Chiều cao phần nước trong trên các khối tấm lắng lamella.
h2 : Chiều cao khối tấm lắng lamella.
h3 : Chiều cao vùng lắng dưới các tấm lamella.
Hc : Chiều cao vùng chứa cặn bể lắng HDT : chiều cao dự trữ, lấy bằng 0,5 (m).
- Phần đầu bể:
HXD = h1+ h2+ h3+ HDT = 1 + 0,9 + 1,5 +0,5 = 3,9 (m)
• Tính toán lưu lượng nước xả cặn bể lắng:
- Lượng nước dùng cho việc xả cặn 1 bể lắng tính bằng phần trăm lưu lượng nước xử lý, được xác định theo công thức:
× ×
= ×
×
P c
K W N
P 100%
q T Trong đó:
+ Wc: Thể tích vùng chứa và nén cặn. Wc = 307 (m3).
+ KP: Hệ số pha loãng cặn. Gạt cặn bằng cơ khí chọn Kp = 1,2.
+ N: số lượng bể lắng. N = 2.
+ T: thời gian giữa 2 lần xả cặn (h). T= 6 (h).
+ q: Lưu lượng nước tính toán (m3/h). q = 2083,33 (m3/h).
- Vậy lưu lượng nước dùng cho việc xả cặn 2 bể lắng, tính theo thể tích nước giữa các lần xả (6h) là:
Vậy lưu lượng nước dùng cho việc xả cặn 2 bể lắng trong một ngày đêm là:
Chọn thời gian xả cặn của bể lắng là t = 30 phút, Lưu lượng một lần xả là:
Đường kính ống xả cặn là :
Dxả= (m). (Chọn vận tốc xả Vxả=1,5m/s).
Chọn Dxả= 500 (mm). Đảm bảo yêu cầu D>150mm Vận tốc xả thực tế là : Vxă = 2
4 1
D Q N
×
×
π =1,45(m/s).
7.2.5 Bể lọc Aquazur V
Bể lọc Aquazur V tập hợp tất cả các nguyên lý làm việc tốt của một thiết bị lọc và rửa hiệu quả:
- Nước lọc được cấp liên tục từng phần hoặc toàn bộ vào bể lọc trong cả thời gian rửa để đảm bảo quét nước bề mặt. Các bể lọc khác không chịu sự tăng lưu lượng và vận tốc lọc trong thời gian rửa bể.
- Chiều sâu lớp nước trên bề mặt bể lọc 1-1,2 m nên tiết kiệm chiều cao xây dựng công trình, giảm kích thước xây dựng công trình.
- Bể lọc phù hợp với tốc độ lọc cao. Để thực hiện điều đó người ta cát lọc có chiều cao từ 1,5- 2 m thông thường là 1,2m.
- Nó giữ một áp suất dương trên tất cả bề dầy của cát và kéo dài trong tất cả chu trình lọc.
- Việc rửa lọc với tác dụng của dòng nước quét bề mặt làm tăng hiệu quả rửa lọc cũng như tiết kiệm nước rửa.
- Tổn thất áp lực khi rửa lọc là tối thiểu ( do có dòng nước quét trên bề mặt) nên áp lực bơm rửa lọc không cần cao, tiêu hao năng lượng ít.
7.2.5.1 Sơ đồ cấu tạo