Thiết kế trạm xử lý nước cấp khu dân cư 5000 dân

1.Tổng quan 1.1.Khu Dân cư 1.2.Nguồn nước 1.3. Chất lượng đầu ra 1.4. Công suất công trình 2.Lựa chọn công nghệ 2.1. Sô đồ bước 2.2 Mô tả công nghệ 3. Tính toán 3.1. Công trình thu 3.2. Công trình chuẩ bị dung dịch phèn 3.3. Thiết bị pha chế vôi 3.4. Bể trộn cơ khí 3.5. Bể tạo bông 3.6.Bể lắng ly tâm 3.7. Bể lọc nhanh 3.8. Khử trùng nước 3.9. Bể nước sạch 3.10. Bể lắng nước rửa lọc 3.11. Bể nén bùn 3.12. Máy ép bùn 4. Tính toán kinh tế

THIẾT KẾ TRẠM XỬ LÝ NƯỚC CẤP CHO KHU DÂN CƯ 5000 DÂN- NGUỒN NƯỚC

1.2.Thành phần, tính chất nguồn nước:

Độ đục: 250 NTU

Tổng chất rắn lơ lửng: SS = 230mg/l

Độ màu: 150 Pt-Co

pH: 6.8

Độ kiềm: 60mg CaCO3/l

Tổng chất rắn hòa tan: TDS = 150mg/l

1.3.Chất lượng nước đầu ra:

Chất lượng nước sau xử lý phải đạt tiêu chuẩn vệ sinh ăn uống

của bộ y tế: Tiêu chuẩn vệ sinh nước ăn uống ( Ban hành

kèm theo Quyết định của bộ trưởng Bộ y tế số 1329/2002/BYT/QĐ ngày 18- 4-2002).

Dưới đây là một số chỉ tiêu chính:

1.4.Công suất của công trình:

Công suất của hệ thống phải đảm bảo cung cấp đầy đủnhu cầu dùng nước của khu dân cư, bao gồm:

a) Lưu lượng nước cho nhu cầu sinh hoạt, ăn uống:

1000

5000

*2001000

q

m3/ngày.đêmQngày,max = Kngày max * Qngày TB = 1.4* 1000 = 1400 m3/ngày.đêm

Qh max = Kh, max* Qngày,max / 24 =1.7*1400/24 =99.2 m 3/ hb) Nước tưới cây, tưới đường:

Qtưới =8% QTB, ngày =80 m3/ngày.đêm

c) Lưu lượng nước chữa cháy:

Chọn kiểu nhà hỗn hợp các tầng không phụ thuộc bậc chịulửa:

Qch cháy =10l/s * 3600s/h *3h/ đám cháy = 108 m3

d) Lượng nước cho các dịch vụ và công nghiệp:

Qdvu,CN =20% QTB, ngày = 20%1000 =200 m3/ ngày đêm

* Công suất nứơc cấp cho khu dân cư:

Q = (Qsh + Qtưới+ Qdvu,CN)* a*b

Chương 2: LỰA CHỌN CÔNG NGHỆ

2.1 Sơ đồ khối các bước:

2.2 Mô tả công nghệ:

Nước từ sông qua công trình thu và trạm bơm nước thô, tại đâycó lưới chắn rác giữ lại những cặn thô, kích thước lớn, rongrêu, túi nilong Nước được bơm lên cao và tự chảy vào cáccông trình tiếp theo

Đầu tiên nước được bơm lên và chảy qua bể trộn cơ khí, chấtkeo tụ và vôi hoà trộn sẵn ở các công trình chuẩn bị dung dịchphèn, bể trộn vôi được cho vào nước và khuấy trộn đều giúpcho quá trình tạo bông Nước tiếp tục chảy qua bể tạo bông,bông cặn hình thành sẽ được loại bỏ bởi quá ttrình lắng ở bểlắng Phần chất bẩn không lắng được sẽ được loại bỏ bằng bểlọc Nước sau lọc sẽ được châm chlor khử trùng và chảy vào bểchứa Từ đây, nước được phân phối vào khu dân cư thông quatrạm bơm cấp II và mạng lưới cấp nước

Phần cặn ở bể lắng sẽ được xử lý qua các công đoạn: nénbùn và khử nước

Đầu họng thu đặt lưới chắn, mắt lưới 5 x 5mm, bằng sợidây đồng, đường kính 2mm, khung thép hàn có thể tháo lắp dễdàng để làm sạch và thay thế khi cần.

Vận tốc chảy qua lưới v≤ 0,6m/s để tránh hiện tượng kéorác vào ống

Diện tích lưới chắn xác định theo công thức:

V

Q K

F1 = 1 Trong đó:

Q- Lưu lượng cần thu Q=0,0181 m3/s

v- vận tốc qua lưới <0,6m/s, chọn v=0,5m/s

K1- hệ số thu hẹp diện tích do các dây làm lưới choán chỗvà rác bám, K=1,5- 1,6, chọn K=1,5

2

5,0

0181,05,

vậy kích thước lưới chắn là 0,24 x 0,24m

Lấy kích thước buồng thu là 3 x 3 m

*Trạm bơm:

Công suất của trạm bơm

KW,

x

x,xH

.Q

8 0 102

20 0181 0

Q- Công suất Q=0,0181m3/s

H- áp lực của bơm, chọn H= 20 m

γ- Khối lượng thể tích của nước, γ=1000 kg/m3

η-hiệu suất của bơm, lấy η=80%

Trong ngăn thu bố trí hai bơm cùng công suất 5 kW, một bơm hoạtđộng còn một bơm kia để dự phòng, hai bơm này được mắc songsong với nhau

3.2 CÁC CÔNG TRÌNH CHUẨN BỊ DUNG DỊCH PHÈN.

3.2.1.Bể trộn phèn

Có thể cho phèn vào nước dưới dạng bột, hạt khô hoạcdưới dạng dung dịch Để định lượng được phèn vào nước dướidạng bột hoạc hạt khô thì phải có phèn sản xuất ra dưới dạngbộ, nhưng ở nước ta không sản xuất loại phèn này, thêm vàođó việc định lượng phèn dưới dạng bột khô thường không chínhxác và thường không đảm bảo vệ sinh vì nhiều bụi, nên cóthể loại trừ việc dùng phèn bột Thường định lượng phèn vàonước dưới dạng dung dịch có nồng độ từ 1 ÷ 5%

Việc tăng nồng độ của dung dịch phèn sẽ làm giảm độchính xác khi định lượng, vì vậy đầu tiên dùng các thùng hoàtrộn để hoà trộn phèn có nồng độ cao, đồng thời để lắngbớt các cặn, tạp chất không tan trong nước ở bể hoà tan, sauđó mới chuyển qua bể tiêu thụ để pha loảng nồng độ 1 ÷ 5%rồi định lượng vào nước

Tốc độ hoà tan phèn cục ở trong nước tăng nhanh khi kíchthước các cục phèn càng nhỏ, tăng cường độ tuần hoàn củanước trong bể hoà tan và tăng nhiệt độ của nước Vì vậy đểđảm bảo thời gian hoà trộn phèn phù hợp với yêu cầu củacác nhà quản lý đề ra cho nhàmáy của mình, thì cần phải đậpnhỏ phèn trước khi cho vào bể hoà trộn

Nhiệm vụ của bể hoà trộn là hòa tan phèn cục và lắngcặn bẩn Nồng độ dung dịch phèn trong bể hòa trộn thường caonhưng không vượt quá nồng độ bảo hòa Theo TCXD – 33:1985 cóthể lấy nồng độ dung dịch phèn trong bể hoà trộn trong khoảng

10 ÷ 17% Để hòa tan phèn trong bể có thể dùng không khí nén,máy khuấy hoạc bơm tuần hoàn

Nhưng đối với trương hợp này thì ta hòa trộn phèn bằngmáy khuấy, bể xây bằng bê tông cốt thép, bộ phận khuấytrộn gồm: động cơ điện, bộ phận truyền động và cánh khuấykiểu phẳng

Bể hoà trộn phèn dùng cánh khuấy kiểu phẳng, số cánh quạtlà 2, số vòng quay là 60 vòng/phút.

Tính toán:

Liều lượng phèn để xử lý nước đục theo bảng sau:

Bảng 1: Liều lượng phèn để xử lý độ đục

Hàm lượng cặn của

nướcnguồn (mg/l)

Liều lượng phèn nhôm

Al2(SO4)3không chứa nước (mg/l)Đến 100

101-200201-400401-600601-800

801 -1000

1001 -1400

25-3530-4540-6045-7055-8060-9065-105

(Bảng 2-1, Sách xử lý nước cấp của TS Nguyễn Ngọc Dung- NXB xây dựng)

Ứng với hàm lượng cặn nước nguồn 230mg/l, chọn lượng phènP=50 mg/l

Căn cứ vào độ màu của nước nguồn là 150 Pt.Co, ta xác địnhđược lượng phèn nhôm Al2(SO4)3 cần thiết để khử màu theo côngthức :

49150.4

Vậy chọn lượng phèn là P=50mg/l

Dung tích bể hoà trộn phèn tính theo công thức:

)( 10000

1000

100

1000

3

m b

P n Q b

P n Q W

h

p h

p

h = γ = γTrong đó :

Q:Lưu lượng nước xử lý (m3/h) Q= 65 m3/h

n : Thời gian giữa hai lần hoà tan phèn, lấy n = 24 giờ

P : Liều lượng lượng phèn dự tính cho vào nước (g/m3) Pp =50mg/l = 50g/m3

h

b :Nồng độ dung dịch phèn trong thùng hoà trộn (%) Theo

TCXD-33:1985 có thể lấy nồng độ dung dịch phèn trongbể hoà trộn trong khoảng 10 ÷ 17% Chọn b = 10% h

γ : Khối lượng riêng của dung dịch γ =1tấn/m3

Trong bài toán này loại phèn sử dụng để làm chất keo tụ làphèn nhôm Al2(SO4)3 không chứa nước

Vậy dung tích bể hoà trộn phèn là:

378,01.10.10000

50.24.65

m

Chọn kích thước bể 1 x 1 x 0,8 m = 0,8 m3

Chọn chiều cao an toàn cho bể hoà trộn phèn là : 0,4 m (Theotiêu chuẩn chọn chiều cao an toàn nằm trong khoảng 0,3 ÷ 0,5 m)

Tính toán thiết bị khấy trộn phèn

Bể được khấy trộn bằng máy trộn cánh quạt, dung tích bể khấytrộn được tính ở trên là Wh = 0,78 m3

.

Bể được thiết kế hình vuông với tỉ lệ kích thước như sau: a x b x h

= 1 x 1 x 0,8 m Chọn số vòng quay cánh quạt là 60 vòng/phút (Quyphạm ≥ 40 vòng/phút) Chiều dài cánh quạt lấy bằng 0,45 bềngang bể (Quy phạm = 0,4 ÷ 0,45b)

lcq = 0,45.b = 0,45.1 = 0,45 m

Vậy chiều dài toàn phần của cánh quạt là : 0,45.2 = 0,9 m

Diện tích mỗi cánh quạt thiết kế là 0,15 m2 cánh quạt/1 m3 phèntrong bể

fcq = 0,15.Wh = 0,15.0,78 = 0,117 m2Chiều rộng mỗi cánh quạt là:

m13,045,0.2

117,0

Năng lượng khuấy trộn cần thiết:

5

3 n D kh k

Trong đó:

k: hệ số sức cản của nước, phụ thuộc kiểu cánh khuấy, k

= 1,08 với cánh khuấy kiểu phẳng hai cánh

ρ: Khối lượng riêng của dung dịch, ρ = 1000 kg/m3

n: số vòng quay trong 1 giây, n = 60/60 vòng /s

Dkh: Đường kính cánh khuấy, Dkh = 0,9 m

638 9

0 60

60 1000 08

3 5

=k .n D , * * * ,

10 89 0

1000 60

60 9 0

3

2 2

ρ

.,

/,

.n.D

R

Đạt chế độ chảy rối

Công suất động cơ:

800 8

0

=η

=

,

P

3.2.2 Bể tiêu thụ phèn.

Dung tích bể tiêu thụ phèn được tính theo công thức :

11,17

10.78,0

b

b W

Trong đó :

t

b : Nồng độ dung dịch phèn trong thùng tiêu thụ (%) Theo

TCN – 33 – 85 nồng độ phèn trong bể tiêu thụ lấybằng 4 ÷ 10% tính theo sản phẩm không ngậm nước.Chọn b = 7% t

Lấy chiều cao an toàn cho bể tiêu thụ phèn là 0,3 m (Theo tiêuchuẩn chọn chiều cao an toàn nằm trong khoảng 0,3 ÷ 0,5 m).

Dung dịch phèn 7% ở bể tiêu thụ được định lượng đều với lưulượng không đổi bằng bơm định lượng để đưa vào bể trộn cơ khíphía sau

Tính toán thiết bị khuấy trong bể tiêu thụ phèn

Chọn số vòng quay cánh quạt là 60 vòng/phút (Quy phạm ≥ 30vòng/phút) Chiều dài cánh quạt lấy bằng 0,45 bề ngang bể(Quy phạm = 0,4 ÷ 0,45b)

lcq = 0,45.b = 0,45.1 = 0,45 m

Vậy chiều dài toàn phần của cánh quạt là : 0,45.2 = 0,9 m

Diện tích mỗi cánh quạt thiết kế là 0,15 m2 cánh quạt/1 m3 phèntrong bể

fcq = 0,15.Wt = 0,15.1,11 = 0,17 m2Chiều rộng mỗi cánh quạt là:

m19,045,0.2

17,0

l

f b

Năng lượng khuấy trộn cần thiết:

5

3 n D kh k

Trong đó:

k: hệ số sức cản của nước, phụ thuộc kiểu cánh khuấy, k

= 1,08 với cánh khuấy phẳng hai cánh

ρ: Khối lượng riêng của dung dịch, ρ = 1000 kg/m3

n: số vòng quay trong 1 giây, n = 60/60 vòng /s

Dkh: Đường kính cánh khuấy, Dkh = 0,9 m

638 9

0 60

60 1000 08

3 5

=k .n D , * * * ,

10 89 0

1000 60

60 9 0

3

2 2

ρ

.,

/,

.n.D

R

Đạt chế độ chảy rối

Công suất động cơ:

800 8

0

=η

=

,

P

3.3 THIẾT BỊ PHA CHẾ VÔI:

Vôi được dùng để kiềm hoá nươc, làm mềm nước hoăïcđể ổn định nước Vôi cho vào nước có thể ở dạng vôi sữa hayvôi bão hoà

Trước tiên vôi sống phải được đem tôi Bể tôi vôi thườngcó dung tích đủ cho 30 ÷ 40 ngày tiêu thụ của nhà máy và đượcchia làm nhiều ngăn để tiện việc lau rữa Có thể dùng xẻnghoạc gàu ngạm xúc vôi sang bể pha trộn

-Công thức xác định liều lượng chất kiềm hoá

c

100.1Ke

Pe

2

p 1

K =  − +  mg/l Trong đó:

Pk : Hàm lượng chất kiềm hoá (mg/l)

Pp : Hàm lượng phèn cần thiết dùng để keo tụ (mg/l) , đãtính Pp=50mg/l

e1, e2 :Trọng lượng đương lượng của chất kiếm hoá và củaphèn (mg/mgđl) (Trong trường hợp này sử dụng chất kiềmhoá là CaO nên e1 = 28; và đối vơi chất keo tụ

là Al2(SO4)3 nên e2 = 57

Kt : Độ kiềm nhỏ nhất của nước nguồn (mgđl/l)

1 : Độ kiềm dự phòng của nước (mgđl/l)

c : Tỉ lệ chất kiềm hoá nguyên chất có trong sản phẩmsử dụng (%) (Trường hợp này c = 80%)

Vậy ta có :

lmg7,2380

10012,157

50.28

100.12

P e

Dung tích bể pha vôi sữa được xác định theo công thức

v

k v

b

P n Q

Trong đó:

Q : Lưu lượng nước tính toán (m3/h), Q = 65 m3/h

n : Số giờ giữa hai lần pha vôi (Theo quy phạm là 6 ÷ 12giờ), lấy n=12

Pk : Liều lượng vôi cho vào nước (mg/l) =23,7mg/l

bv : Nồng độ vôi sữa (5%)

γ : Khối lượng riêng của vôi sữa 1 tấn/m3

37,01.5.10000

7,23.12.65γ 10000

b

P n Q

Tại trạm bố trí hai bể, một làm việc, một dự phòng

Dung dịch vôi 5% ở bể tiêu thụ được định lượng đều với lưu lượngkhông đổi bằng bơm định lượng để đưa vào bể trộn đứng, tươngtự thì ta cũng bố trí hai bơm định lượng ở hai bể

Tính toán thiết bị khấy trộn vôi sữa

Bể được khuấy trộn bằng máy trộn cánh quạt; dung tích bểpha vôi sữa được tính toán ở trên là Wv = 0,37 m3

Bể được thiết kế hình tròn, đường kính của bể phải lấy bằngchiều cao công tác của bể d = h, chiều cao xây dựngcủa bể là

h + 0,4m ( theo Quy phạm chiều cao an toàn của bể lấy 0,3 ÷ 0,5m)

4

.4

d h d

W v =π =πVậy đường kính bể :

m0,7814

,3

4.37,04.3

=

πv

W d

Chọn số vòng quay của cánh quạt là 60 vòng/phút (Quy phạm≥

40 vòng/phú), chiều dài cánh quạt lấy bằng 0,45 đường kính bể(Quy phạm = 0,4 ÷ 0,45d)

lcq = 0,45.d = 0,45.0,78 = 0,35 m

Vậy chiều dài toàn phần của cánh quạt là 0,35.2 = 0,7 m

Diện tích mỗi cánh quạt thiệt kế 0,15 m2 cánh quạt/1m3 vôi sữatrong bể (Quy phạm = 0,1 ÷ 0,2m2).

fcq = 0,15.Wv = 0,15 0,37 = 0,056 m2Chiều rộng mỗi cánh quạt là:

m08,035,0.2

056,0

l

f b

Năng lượng khuấy trộn cần thiết:

5

3 n D kh k

Trong đó:

k: hệ số sức cản của nước, phụ thuộc kiểu cánh khuấy, k

= 1,08 với cánh khuấy phẳng 2 cánh

ρ: Khối lượng riêng của dung dịch, ρ = 1000 kg/m3

n: số vòng quay trong 1 giây, n = 60/60 vòng /s

Dkh: Đường kính cánh khuấy, Dkh = 0,7 m

60

60 1000 08

3 5

=k .n D , * * * ,

Công suất động cơ:

348 8

0

=η

Chọn gradient vận tốc G= 800 s-1

Thời gian khuấy HRT= 40s

Chiều sâu lớp nước H= D

Thể tích bể trộn:

V = HRT x Q =40s x 0,0181 m3/s = 0,724 m 3

Mà V= H x πD2/4 =D πD2/4 =0,724

Nên H= D = 1 m

Chọn chiều cao bảo vệ hbv=0,3m

Vậy chiều cao bể Hbể = 1 + 0,3= 1,3

Năng lượng khuấy:

P= µ.V.G2 =0,8.10-3x 0,724 x 8002= 371W Với: µ-Độ nhớt động lực của nuớc, ở 300 C- µ=0,8.10-3N.s/m2-Công suất của động cơ

N = P/η = 371/0,8 = 463,8 WDùng máy khuấy tuabin bốn cánh nghiêng góc 450, hướng lêntrên Đường kính cánh khuấy Dkh =0,5m (Dkh =1/2 D) Trong bể đặtbốn tấm chắn để ngăn chuyển động xoáy của nước, chiều caotấm chắn: hch =1m, rộng 0,1m (1/10D)

Máy khuấy đặt cách đáy một khoảng, h =Dkh =0,5m

Chiều rộng cánh khuấy bằng 1/5 Dkh =0,1m

Chiều dài cánh khuấy bằng ¼ Dkh =0,13m

Tốc độ quay:

3

5 D kh k

P n

ρ

= Trong đó:

P-năng lượng khuấy cần thiết, P = 464W

ρ- KLR của nước, ρ =1000kg/m3

k-hệ số sức cản của nước, phụ thuộc kiểu cánh khuấy,lấy k=1,08 với cánh khuấy tuabin 4 cánh nghiêng 450

4643

5 =

=

x x

10 89 0

1000 60

144 5

0

3

2 2

ρ

.,

/,

.n.D

R

Đạt chế độ chảy rối

3.5 BỂ TẠO BÔNG

Trong quá trình xử lý nước bằng các chất keo tụ, sau khiphèn đã được trộn đều với nước và kết thúc giai đoạn thủyphân sẽ bắt đầu giai đoạn hình thành bông cặn Cần xây dựngcác bể phản ứng với mục đích đáp ứng các yêu cầu kết dínhđể tạo ra bông cặn

Nguyên lý làm việc của bể là quá trình tạo bông kết tủadiễn ra nhờ sự xáo trộn của dòng nước trong bể bằng biệnpháp cơ khí Bộ phận chính của bể là các cánh khuấy, cánhkhuấy thường có dạng bản phẳng, đặt đối xứng qua trục quay.Kích thước bản cánh được tính với tỉ lệ tổng diện tích bảncánh với mặt cắt ngang bể là 15-20% Các cánh khuấy đượclắp vào trục quay tạo thành guồng khuấy Mỗi ngăn đặt mộtguồng khuấy Tốc độ quay của guồng lấy từ 3-5 vòng/phút Lấytốc độ lớn cho ngăn đầu và giảm dần ở những ngăn sau Nhờsự điều chỉnh tốc độ khuấy trộn này sẽ tạo điều kiện thuậnlợi cho các bông cặn tạo thành ngày càng lớn

Chọn bể tạo bông khuấy trộn bằng cánh guồng, trục ngang,dòng chảy ngang

Dung tích của bể được tính theo công thức sau:

5,3230.60

6560

m f

V

29,5

5,

62 =

=

=Chiều dài mỗi ngăn: l = L/3 = 6/3 = 2 m

Các ngăn được ngăn cách với nhau bằng các vách hướng dòngtheo phương thẳng đứng

Dung tích mỗi ngăn:

2,3 x 2,3 x 2 = 10,6 m3Cấu tạo guồng khuấy gồm trục quay và bốn bản cánh khuấyđặt đối xứng qua trục, toàn bộ đặt theo phương ngang.

-Tổng diện tích bản cánh lấy bằng 17% diện tích mặt cắt ngangbể (qui phạm: 15-20%)

fc = f * 0,17 = 5,29 * 0,17 = 0,9 m2Diện tích một bản cánh là:

fc/4 = 0,9/4 =0,225 m2Chọn chiều dài cánh là: lcánh = 0,2 m

Nên chiều rộng cánh là: bcánh = 0,225/2 = 0,113 m

Các bản cánh đặt ở khoảng cách tính từ mép ngoài đến tâmtrục quay là:

R1 = 0,9 m và R2 = 0,6 m

Chọn tốc độ quay của guồng khuấy ở ngăn đầu là 5vòng/phút, ngăn giữa là 4 vòng/phút, ngăn cuối là 3vòng/phút

Tốc độ chuyển động của bản cánh khuấy so với mặt nướcbằng 75% vận tốc của bản thân đầu bản cánh

n R n

R v

60

75,0 2.75,

(m/s)-Nhu cầu năng lượng cho xáo trộn:

2

D C A v

v v A C

ρ: khối lượng riêng của dung dịch, ρ ≈ 1000 kg/m3

Với 2 bản cánh, R1 = 0,9 m và R2 = 0,6 m

3 3 3

3 2

3 1 3 3 3

2

3 1

*)6,09,0(

*3265,02

)(

*

*0785,0

*1000

*9,0

*5,12

).(

n R

R n v

P2 = 0,3086 * 43 = 19,75 W

Ơû ngăn cuối, n = 3 vòng/phút

P3 = 0,3086 * 33 = 8,33 W-Giá trị gradient vận tốc:

ng

V

P G

.µ

= (s-1)Trong đó:

P - Nhu cầu năng lượng (W)

Vng- thể tích của một ngăn tạo bông, V = 10,6 m3

µ - Độ nhớt động học của nước, ở 300C, µ = 0,798.10-3 N.s/m2Vậy, ở ngăn đầu, P1 = 38,58 W, ta có

53,676,10.10.798,0

58,383

Ngăn giữa, P2 = 19,75 W,

3,486,10.10.798,0

75,193

Ngăn cuối, P3 =8,33 W,

4,316,10.10.798,0

33,83

3.6 BỂ LẮNG LI TÂM:

-Nguyên tắc làm việc:

Nước cần xử lý vào ống trung tâm của bể, rồi được phânphối vào vùng lắng Trong vùng lắng nước chuyển động chậmdần từ tâm bể ra ngoài và từ dưới lên trên Ơû đây, cặnđược lắng xuống đáy, nước trong thì được thu vào máng vòng vàtheo đường ống sang bể lọc

So với một số kiểu bể lắng khác, bể lắng li tâm có mộtsố ưu điểm sau: nhờ có thiết bị gạt bùn, nên đáy có độ dốcnhỏ hơn so với bể lắng đứng , do đó chiều cao công tác của bểnhỏ, thích hợp xây dựng ở những khu vực có mực nước ngầmcao Bể vừa làm việc vừa xả cặn liên tục nên khi xả cặn bểvẫn làm việc bình thường

Tính toán:

-Diện tích bề mặt bể xác định theo công thức:

f u

Q F

Trong đó:

Q- lưu lượng xử lý, Q = 65 m3/giờ

U0- tốc độ lắng cặn tính toán, uo = 0,5 ( uo = 0,4 – 1,5mm)

f- Diện tích vùng xoáy của bể lắng, đây là phần diện tíchnằm giữa bể do chuyển động xoáy của dòng nước,cặn không lắng xuống được: f = π.rx2 (m2)

rx: bán kính vùng xoáy, rx = rp + 1

rp: Bán kính ngăn phân phối nước hình trụ, chọn rp = 2 m( qui phạm 2÷4 m)

rx = rp + 1 = 2 + 1 = 3 m

f = π.rx2 = 3,14 32 = 28,25 m2

Vậy 2

07 , 1

63,6625,285

,0

6521,

6,414,3

63,

66 =

=

=π

F

Chọn chiều sâu tại thành bể là h = 2,4 m

Chọn độ dốc đáy bể là: i= 0,06 ( qui phạm 5÷ 8 %)

Chiều cao của bể lắng sẽ là:

H = h + i.R = 2,4 + 4,6.0,06 = 2,7 mChọn chiều cao bảo vệ là 0,3m

Kiểm tra lại tải trọng máng tràn: 54

6 4 2

1560

×π

=π

=

,R

Q

Lm ngày m3/m.ngày,đạt yêu cầu

Tính ngăn phân phối nước:

Ngăn phân phối nước được thiết kế hình trụ có khoan lỗtrên vách ngăn, mép dưới vách ngăn ngập dưới mực nướctrong bể ở độ sâu bằng chiều sâu bể lắng tại thành bể (h =1,5 m)

-Diện tích xung quanh của ngăn phân phối là:

fp = π.d.h = 3,14.4.1,5 = 18,84 m2Tổng diên tích các lỗ trên vách ngăn:

0603,03,0

0181,0

v

Q

f m2 ( lấy vlỗ = 0,3 m/s)Chọn đường kính lỗ dlỗ = 36 mm (qui phạm 36 ÷ 40mm), flỗ = 0,00102

m2

Số lỗ:

60 00102 0

fnlỗ

lỗ

lỗXếp thành 4 hàng so le nhau, mỗi hàng 15 lỗ

Khoảng cách giữa các tâm lỗ theo chiều đứng:

eđ = h/4 = 1500/4 = 375 mmKhoảng cách giữa các tâm lỗ theo chiều ngang:

en = l/15 = (2*3,14*2000)/15 = 830 mm

Tỉ số diện tích các lỗ với diện tích bề mặt xung quanh ngănphân phối nước:

%32,0

%100

*84,18

0603,

(m3) Trong đó :

Q : Lưu lượng nước đưa vào bể (m3/ngày đêm) Q = 1560

Cn: hàm lượng cặn trong nước nguồn, Cn =230 mg/l

K: hệ số phụ thuộc vào độ tinh khiết của phèn sử dụng,chọn k = 1 ứng với phèn nhôm không sạch

M: độ màu nước nguồn, M = 150 Pt –Co

v: liều lượng vôi kiềm hoá nước, v = 23,7 mg/l

*1560)

=

δ

C C Q

Bảng 2: Nồng độ cặn sau lắng

Hàm lượng cặn có trong

nướcnguồn (mg/l)

Nồng độ trung bình của cặn đã nén

tính bằng(g/m3) sau khoảng thời gian

6500850025.00029.000

7500930027.00031.000

8.00010.00030.00035.000

Trên 1000 đến 2500

2) Khi xử lý không dùng

phèn

34.000-

36.000-

38.000-

41.000150.000

(nguồn: sách xử lý nước cấp – TS Nguyễn Ngọc Dung – NXBXD)

3.7 BỂ LỌC NHANH:

Chọn bể lọc nhanh 2 lớp, rửa nước thuần tuý

Cấu tạo và nguyên lý làm việc:

Lớp phía trên là than ăngtraxit nghiền nhỏ, có đường kính tươngđương dtd=1,1 mm, hệ số không đồng nhất, k=2, chiều dày lớpcát lọc lấy L1 = 400mm

Lớp phía dưới là cát thạch anh, cỡ hạt dtd=0,7mm, k=2, L2=400mm

-Khi lọc: Nước được dẫn từ bể lắng sang, qua máng phân phối

vào bể lọc, qua lớp vật liệu lọc, lớp sỏi đỡ vào hệ thống thunước trong và được đưa về bể chứa nước sạch

-Khi rửa: Nước rửa do bơm cung cấp, qua hệ thống phân phối

nước rửa lọc, qua lớp sỏi đỡ, các lớp vật liệu lọc và kéo theocác cặn bẩn tràn vào máng thu nước rửa ở giữa chảy vềcuối bể và xả ra ngoài theo mương thoát nước Quá trình rửađược tiến hành đến khi nước rửa hết đục thì ngưng

Sau khi rửa, nước được đưa vào bể đến mực nước thiết kế, rồicho bể làm việc Do cát mới rửa chưa được sắp xếp lại, độrỗng lớn nên chất lượng nước lọc ngay sau rửa chưa đảm bảo,phải xả nước lọc đầu, không đưa ngay vào bể chứa Thời gianxả lọc đầu qui định là 10 phút

Tính toán:

Tổng diện tích bể lọc của trạm xử lý xác định theo công thức:

( )2 bt

m T.v

Q

bt

v t a t W

F

6,

T : Thời gian làm việc của trạm trong một ngày đêm (giờ).T=24giờ

vbt : Tốc độ lọc tính toán ở chế độ làm việc bình thường(m/h), ở đây bể lọc nhanh có 2 lớp vật liệu lọc, chọn vbt

=8m/h

a : Số lần rữa mỗi bể trong một ngày đêm ở chế độ làmviệc bình thường Chọn a=2, điều kiện rửa lọc hoàn toàn tựđộng

W : Cường độ nước rửa lọc (l/sm2) với bể lọc nhanh 2 lớpvật liệu lọc rửa nước thuần tuý thì 15 ÷ 16 l/sm2 Chọn bằng

W = 15 l/ms2

t1 : Thời gian rửa lọc (giờ), Chọn bằng 7 phút

t2 : Thời gian ngừng bể lọc để rửa (giờ) t2 = 0,35 giờ

Vậy ta tính được tổng diện tích bể lọc của trạm xử lý là :

98.35,0.224

7.15.6,38.24

Kiểm tra lại tốc độ lọc tăng cường với điều kiện đóng một bểđể rửa :

(m/h)

1

N N

N v

v tc bt

−

=

Trong đó :

vtc : Tốc độ lọc tăng cường (m/h)

N1: Số bể lọc ngừng làm việc để sửa chữa

h m N

N

N v

13

38

Nằm trong khoảng (8-12m), → đảm bảo

Diện tích mỗi bể lọc là:

Fbể = 9/3 = 3 m2

Chọn kích thứơc bể là 1,75 x 1,75 m

Chiều cao toàn phần của bể lọc nhanh xác định theo công thức:

H = hđ + hv + hn + hp Trong đó :

hp : Chiều cao lớp bảo vệ của bể lọc (0,3 ÷ 0,5m), lấy hp =0,5m

hd: Chiều cao lớp sỏi đỡ, lấy hd = 0,7m

hn : Chiều cao lớp nước trên lớp vật liệu lọc, lấy hn = 2m

hv : Chiều dày lớp vật liệu lọc gồm than Antraxít và cátthạch anh, hv= L1+L2 = 0,8m

Vậy chiều cao bể là :

H = hd + hv + hn + hp = 0,7 + 0,8 + 2 + 0,5 = 4 m

Tính đường ống từ bể lắng sang bể lọc nhanh

Đường kính ống dẫn nước từ bể lắng sang các bể lọc nhanhđược tính theo công thức:

.4

v

Q D

π

Với: Q =65 m3/h

v: Vận tốc nước trong đường ống, chọn v = 1 m/s

Thay các giá trị vào công thức trên ta có:

m15,003,14.1.360

4.65

πVậy chọn ống dẫn nước từ bể lắng sang máng phân phối nướccủa bể lọc có đường kính là D = 150mm

RỬA LỌC:

Xác định hệ thống phân phối nước rửa

Chọn biện pháp rửa bể bằng gió và nước kết hợp

Cường độ nước rửa lọc W = 15 l/s.m2 (Theo quy phạm là 15 ÷16l/s.m2, ứng với mức độ nở tương đối của lớp vật liệu lọc là50%)

Lưu lượng nước rửa của một bể lọc là :

s W

f

Q r 0,045 m /

1000

15.31000

=

Chọn đường kính ống chính là dc = 200 mm bằng thép thì tốcđộ nước chảy trong ống là vc = 1,5 m/s (nằm trong giới hạn chophép ≤ 2 m/s)

Lấy khoảng cách giữa các ống nhánh là 0,28m, (theo quyphạm 0,25 ÷ 0,3m)

Số ống nhánh của một bể lọc sẽ là:

1228,0

2.75,12.28,

Lưu lượng nước rửa lọc chảy trong mỗi ống nhánh là :

l/s 75,312

1000.045,0

Với đường kính ống chính là 200mm, nên tiết diện ngang củaống chính sẽ là:

2 2

2

m 0314,04

2,0.14,34

%

=ωChọn lỗ có đường kính là 12 mm (theo quy phạm 10 ÷ 12mm), vậydiện tích một lỗ sẽ là :

2 2

2

m 000113,

04

012,0.14,34

= d

lỗ

πωTổng số lỗ sẽ là :

97000113,

0011,

=

=

lỗ o