CHƯƠNG 3:TÍNH TOÁN THIẾT KẾ CÁC CÔNG TRÌNH ĐƠN VỊ CỦA PHƯƠNG ÁN 4
3.3. Bể trộn thủy lực
Nhiệm vụ: trộn đều nước, clo và vôi.
Cấu tạo: bể có đáy dạng hình chóp, mặt bằng hình vuông.
Nguyên lý hoạt động: Nước từ bể lắng sơ bộ được đưa vào đáy bể trộn rồi dâng lên trên bề mặt bể trộn, tràn qua máng thu nước dẫn qua bể lắng đợt 2. Nhờ vào quá trình di chuyển của nước từ dưới ngược lên trên mà vôi, clo và nước xảy ra các phản ứng đối với sắt và mangan. Mục đích chính của bể trộn là để trộn đều nước với hoá chất để xảy ra các phản ứng. Nước ra khỏi bể trộn được đưa sang bể lắng để thu hồi các cặn tạo ra từ các phản ứng này (chủ yếu là cặn Fe(OH)3).
Đối với hệ thống xử lý này sử dụng vôi nên ta sử dụng loại bể trộn đứng. Xây dựng tối thiểu 2 bể trộn đứng phòng khi có sự cố thì hệ thống xử lý vẫn tiếp tục hoạt động. Chọn loại bể trộn đứng là loại bể trộn có mặt bằng hình vuông vì loại này dễ xây dựng hơn loại bể có mặt bằng hình tròn. Chọn vận tốc dòng nước đưa vào phía đáy là 1 m/s (theo quy phạm vận tốc này trong khoảng 1 – 1,5 m/s).
Đường kính dẫn ống nước vào:
D= = 0,172 m = 172 mm
Chọn đường kính ống dẫn nước vào là: 175 mm. Kiểm tra lại vận tốc nước trong ống dẫn nước vào:
�= = 1 m/s (vẫn nằm trong khoảng vận tốc cho phép)
Diện tích mặt bằng của bể trộn tính theo vận tốc nước dâng lên trong bể là 25 mm/s = 0,025 m/s.
S = = 0,924 m2
Chọn mặt bằng của bể là hình vuông có kích thước 1 m x 1m. Kiểm tra lại vận tốc nước dâng trong bể:
�= = 0,0231 m/s
Chọn bể trộn là loại bể hở nhằm mục đích dễ kiểm tra và quan sát trong lúc vận hành đồng thời cũng để thoát khí CO2, khí này được tạo ra khi oxy tiếp xúc với Fe2+, nếu bể không để hở thoát khí thì nước sang bể lắng sẽ có những bọt khí nhỏ ảnh hưởng không tốt đến quá trình lắng. Nước sau khi trộn được thu bằng máng vòng quanh bể, vận tốc nước chảy trong máng lấy theo quy phạm là 0,6 m/s.
Tính chiều cao bể trộn
Do đường kính trong ống dẫn nước từ giàn mưa sang bể trộn là 125 mm nên đường kính ngoài của ống dẫn nước vào bể trộn là 140 mm. Do đó diện tích đáy bể (chỗ nối với ống sẽ là):
2 2
d
3,14 0,14
0,0154
4 4
f =π ×d = × = m2
Chọn góc nón α = 400 thì chiều cao phần hình tháp dưới đáy bể là:
hd = (bt – bd)cotg = (1 – 0,14)cotg = 1,18m Trong đó : bt - bề rộng của bể 1 m
bd - bề rộng ống dẫn nước vào 0,14 m Thể tích phần hình tháp của bể trộn là:
Wd = hd (ft +fd + = 1,18 (12+ 0,0154+ ) = 0,45m3 Trong đó: ft - diện tích bề mặt của bể trộn
fd - diện tích phần đáy của bể trộn (chỗ nối với ống dẫn nước vào) Thể tích toàn phần của bể với thời gian lưu nước lại bể là 1,5 phút = 90 s:
W = Q x t = 0,0231 x 90 = 2,079 m3
Thể tích phần trên (hình hộp) của bể là:
Wt = W – Wd = 2,079 – 0,45 = 1,629 m3 Chiều cao phần trên của bể là:
ht = = 1,629 m
Chọn chiều cao phần trên này là 1,6m. Chiều cao của toàn bể trộn là (chiều cao này chưa kể đến chiều cao an toàn từ mặt sàn công tác đến mặt bể trộn):
h = ht + hd = 1,6 + 1,18 = 2,78 m
Chọn vận tốc nước từ bể trộn sang bể lắng là 0,8 m/s (theo quy phạm vận tốc này nằm trong khoảng 0,8 – 1 m/s). Diện tích máng thu xung quanh bể trộn là:
Smangthu = = 0,029 m2
Chọn máng thu nước có diện tích là rộng x cao = 0,6 m x 0,6 m. Chọn chiều cao sàn công tác cách mặt bể trộn cũng như cách mặt máng thu nước 0,3 m.
Đường kính ống dẫn nước từ bể trộn sang bể lắng là:
D = = 0,192 m = 192 mm
Chọn ống dẫn có đường kính 200 mm. Kiểm tra vận tốc nước chảy trong ống:
� = = 0,74 m/s (nằm trong khoảng vận tốc cho phép)
Kiểm tra thời gian lưu nước trong bể trộn:
Thể tích của bể trộn là:
W = Wt + Wd = 1,6x 1 x 1 + 0,45 = 2,05 m3 Thời gian lưu nước trong bể trộn là (thời gian trộn):
T = = 88 s 1,5 phút
Tính tổn thất thuỷ lực qua bể trộn:
H = 0,75m
Trong đó: H - tổn thất thuỷ lực qua bể trộn
G – gradient tốc độ đối với bể trộn thuỷ lực chọn G = 300 l/s.
ν - độ nhớt động học của nước ở 250C là 0,85 m2/s V - thể tích bể trộn V =2,05 m3
Q – lưu lượng nước qua bể trộn. Q = 2000 m3/ngày đêm = 0,0231 m3/s g – gia tốc trọng trường, g = 9,81 m/s2