Thiết kế hệ thống cấp nước sinh hoạt cho thị trấn 3 000 dân

Hệ thống xử lý phải đảm bảo đạt tiêu chuẩn vệ sinh đối với chất lượng nước cấp cho ăn uống và sinh hoạt tiêu chuẩn tạm thời ban hành kèm theo quyết định số 505 BYT/QĐ của Bộ Y tế ngày 13

Chương I : TỔNG QUAN

I MỤC ĐÍCH CỦA ĐỒ ÁN

Thiết kế hệ thống cấp nước sinh hoạt cho thị trấn 3.000 dân_nguồn nước mặt

Hệ thống xử lý phải đảm bảo đạt tiêu chuẩn vệ sinh đối với chất lượng nước cấp cho ăn uống và sinh hoạt (tiêu chuẩn tạm thời ban hành kèm theo quyết định số 505 BYT/QĐ của Bộ Y tế ngày 13/4/1992) cũng như các yêu cầu về kinh tế

II NỘI DUNG THIẾT KẾ CỦA ĐỒ ÁN

- Tính công suất trạm xử lý

- Lựa chọn công nghệ thích hợp với thông số chất lượng nước thô đầu vào và thuyết minh công nghệ

- Thiết kế chi tiết các công trình xử lý đơn vị

- Tính kinh tế cho trạm xử lý

- Vẽ 3 bản vẽ :

Mặt bằng trạm xử lý

Mặt cắt theo nước của hệ thống xử lý

Thiết kế chi tiết 1 công trình đơn vị

III CHẤT LƯỢNG NƯỚC VÙNG ĐỒNG BẰNG SÔNG CỬU LONG

Nước mưa

Nước mưa là nguồn cấp nước quan trọng cho người dân vùng đồng bằng sông Cửu Long khu vực nông thôn, nhất là ở những nơi bị nhiễm phèn hoặc xâm nhập mặn Lượng mưa trung bình hằng năm là 1600mm, dao động trong khoảng

1200 – 1400 mm Tổng lượng mưa ước tính khoảng 80 tỷ m3/năm

Tuy nhiên, việc dự trữ nguồn nước mưa gặp khó khăn do đa số người dân trữ trong lu, vại Gần đây, do ảnh hưởng của phát triển công nghiệp nên vùng này xuất hiện mưa axit và nguồn nước mưa bị nhiễm ammoni ở nồng độ khá cao

Nước ngầm

Có nhiều đánh giá khác nhau nhưng nhìn chung, lượng nước ngầm vùng đồng bằng sông Cửu Long không nhiều, chỉ khoảng 3,3% tổng lưu lượng sông của tháng khô nhất chảy vào vùng này

Tuy nhiên, tầng Pleitoxen trên của nước ngầm bị lợ ở vùng Tứ giác Long Xuyên, một phần vùng Đồng Tháp Mười, một phần nhỏ nằm giữa sông Tiền và sông Hậu từ Sa Đéc đến biển Đông Tầng Pleitoxen dưới cũng không khá hơn

Nước mặt

Vùng đồng bằng sông Cửu Long có hệ thống kênh rạch chằng chịt và 2 sông chính là sông Tiền và sông Hậu Chế độ triều biển Đông, biển Tây, chế độ dòng chảy thượng nguồn và mưa là những yếu tố chính ảnh hưởng đến chế độ dòng chảy chính của các sông vùng này Độ dốc lòng sông nhỏ, địa hình bằng phẳng nên thủy triều xâm nhập mặn

Vùng Đồng Tháp Mười

Đồng Tháp Mười nằm ở Đông Bắc vùng đồng bằng sông Cửu Long có các kênh lớn như Phước Xuyên, Nguyễn Văn Tiếp, Dương Văn Dương và Hồng Ngự có tác dụng tiêu lũ, dẫn nước ngọt về nội đồng, tiêu chua phèn về phía sông Vàm Cỏ Tây Vấn đề là nước vùng này bị nhiễm phèn từ cấu trúc đất do sự oxy hóa của đất phèn pyrite trong mùa khô

Trong đó, Tràm Chim và Kiên Bình là 2 rốn phèn lớn của Đồng Tháp Mười Nồng độ nhôm ở Tràm Chim khoảng 70 mg/l, có hệ thống kênh rạch dẫn nước từ sông Tiền vào nên bị rửa trôi phần nào ra sông Vàm Cỏ Tây Kiên Bình có hàm lượng nhôm 30 mg/l nhưng điều kiện tiêu thoát kém nên thời gian chua kéo dài Hàm lượng oxy hòa tan thấp khoảng 2 – 3 mg/, số vi khuẩn Ecoli và Coliform cao

Bán đảo Cà Mau

Vùng này có hệ thống kênh rạch, sông ngòi chằng chịt Các kênh lớn như Xà No, Thốt Nốt, Ô Môn và Phụng Hiệp dẫn nước từ sông Hậu vào Các sông lớn như Cái Lớn, Cái Bé, Mỹ Thanh nối liền với các kênh đào Do có nhiều vùng giáp nước nên việc tiêu thoát rất khó khăn, đặc biệt ở các vùng đất phèn Do bị bao quanh là biển nên nước biển xâm nhập các kênh Gành Hào, Mỹ Thanh gây nhiễm mặn 1 – 6 tháng Độ mặn giảm dần từ các cửa sông vào nội đồng Nước bị nhiễm bẩn bởi nước thải sinh hoạt, hàm lượng oxy hòa tan rất thấp

Tứ Giác Long Xuyên

Vùng này nằm ở Tây Bắc vùng đồng bằng sông Cửu Long, có hệ thống kênh Vĩnh Tế, Tri Tôn, Ba Thê, Rạch Giá và Long Xuyên dẫn nước ngọt từ sông Hậu về phía kênh Rạch Giá làm tiêu lũ và tiêu chua Ba Thê và Tri Tôn là nơi tập trung đất phèn Kênh Vĩnh Tế và Tám Ngàn cũng bị chua vào mùa mưa từ tháng 5 đến tháng 8 Những vùng này cũng bị mặn nên nước vừa chua vừa mặn

Hệ thống sông Cửu Long

Các số liệu phân tích cho thấy chất lượng nước sông Cửu Long đều khá tốt cả 2 mùa khô và mưa cho mục đích cấp nước cho nhu cầu sinh hoạt và công nghiệp

Vào mùa khô, chất lượng nước mặt đạt đến lý tưởng nước cấp cho sinh hoạt Sông Hậu_khu Cần Thơ Long Xuyên có độ màu 19 – 50 Pt-Co, độ đục khoảng 9 JTU, hàm lượng Cl- dưới 14 – 15mg/l, độ cứng khoảng 12 – 14mg/l, TDS khoảng 20 – 40mg/l Sông Tiền_khu vực Cao Lãnh cũng rất tốt, độ màu 20 – 25 Pt-Co, SS khoảng 8 – 12mg/l Đặc biệt, cuối mùa khô có tháng độ màu (6 – 8 Pt-Co), độ đục của sông Tiền và sông Hậu đều thấp, chỉ cần lọc sơ bộ và khử trùng là có thể cấp cho nhu cầu sinh hoạt và công nghiệp

Vào mùa mưa, chất lượng nước 2 sông thay đổi khá lớn, nhất là độ đục và độ màu do lũ về từ đầu nguồn đem theo nhiều phù sa Độ màu tăng vọt, độ đục cũng tăng đến 87 – 103 JTU, TDS tăng không nhiều, hàm lượng Cl- còn 4 – 5mg/l Đầu mùa mưa, do nước xả ra từ đất nhiễm phèn ở một số nơi nên hàm lượng SO42- giảm còn 0 – 2 mg/l

Kết luận

Với nguồn nước mưa khó dự trữ, thường bị nhấn chìm trong mùa lũ; nước ngầm trữ lượng ít, bị nhiễm phèn nhiễm mặn, các kênh rạch lại bị ô nhiễm do nước thải sinh hoạt, rác thải sinh hoạt và chất thải từ chăn nuôi, hóa chất trong sản xuất nông nghiệp, việc cấp nước cho sinh hoạt ở vùng đồng bằng sông Cửu Long thật sự gặp khó khăn Do đó, với trữ lượng dồi dào, chất lượng khá tốt, nguồn nước mặt từ những sông lớn như sông Tiền, sông Hậu, sông vàm Cỏ…là lựa chọn tốt nhất để cấp nước sinh hoạt và công nghiệp cho khu vực này

IV THÔNG SỐ CHẤT LƯỢNG NƯỚC THÔ – YÊU CẦU ĐẦU RA

- Các thông số chất lượng nước thô đầu vào xét theo tiêu chuẩn nước mặt

- Yêu cầu chất lượng nước đầu ra là đạt tiêu chuẩn nước vệ sinh ăn uống và sinh hoạt (Tiêu chuẩn tạm thời ban hành kèm theo quyết định số 505 BYT/QĐ của Bộ y tế ngày 13/4/1992)

Nhận xét về các thông số chất lượng nước nguồn :

Các thông số nằm trong giới hạn :

- Tiêu chuẩn vệ sinh ăn uống

- Tiêu chuẩn nước mặt loại B

Bảng thông số chất lượng nước thô :

Thông số Giá trị Đơn vị Tiêu chuẩn nước mặt Tiêu chuẩn vệ sinh ăn uống

- Pt-Co

- mgđl/l mg/l mg/l mg/l mg/l mg/l mg/l mg/l MPN/100ml

6,5 – 8,5

0

0

V TÍNH TOÁN LƯU LƯỢNG TRẠM XỬ LÍ:

- Lượng nước cấp cho sinh hoạt :

1000

000 3 100 1000

3 ng m N

q

qtc : tiêu chuẩn dùng nước (l/người.ngày) Chọn qtc = 100 l/người.ngày

Theo TCVN 33 – 68, đối với thị trấn, trung tâm công nghiệp, tiêu chuẩn cấp nước qtc = 80 – 120l/người.ngày

N : dân số cấp nước, N = 3000 người

- Lượng nước cấp cho công cộng (tưới cây, rửa đường) :

a : hệ số kể đến lượng nước rò rỉ, a = 1,1 – 1,15

b : hệ số kể đến lượng nước dùng cho bản thân trạm xử lý, b = 1,05 – 1,1

- Lưu lượng ngày lớn nhất :

) / ( 600 ) / ( 592 3 1

- Lưu lượng ngày nhỏ nhất : Qmin Q TB K ngmin 600 0 , 8 480 (m3 /ng)

3

max

h m

CHƯƠNG II : MÔ TẢ CÔNG NGHỆ

I MỘT SỐ DÂY CHUYỀN CÔNG NGHỆ XỬ LÍ NƯỚC MẶT

1 Qui trình áp dụng khi nước nguồn đạt tiêu chuẩn nước cấp cho ăn uống, sinh

hoạt và công nghiệp, chỉ cần khử trùng rồi cấp cho người tiêu thụ

2 Qui trình áp dụng cho nước nguồn có chất lượng loại A ghi trong tiêu chuẩn

nguồn nước (TCXD 233-1999) : độ đục ≤ 30mg/l tương đương 15 NTU, hàm

lượng rong rêu tảo độ màu thấp

3 Qui trình áp dụng khi nước nguồn có chất lượng loại A theo tiêu chuẩn

nguồn nước cấp : độ đục ≤ 20 mg/l tương đương 10 NTU

4 Công nghệ xử lí nước nguồn đạt tiêu chuẩn loại B hoặc tốt hơn

Nước nguồn Bể trộn

Phèn

Keo tụ tạo bông

Lắng Lọc Tiếp xúc

khử trùngCung cấpClorine

Lắng nước rửa lọc

Xả cặn ra hồ nén cặn

Nước Bể trộn Bể lọc tiếp xúc Bể tiếp xúc khử trùng

ClorinePhèn

Lắng nước rửa lọcXả ra nguồn tiếp nhận

Nước nguồn Bể lọc chậm Bể tiếp xúc khử trùng Người tiêu thụNước nguồn Bể hòa tan phèn Bơm hoặc tự chảy cấp cho người tiêu thụ

Clorine

5 Qui trình áp dụng khi nước nguồn có chất lượng loại C

Khái niệm chất lượng nước :

Loại A : nguồn nước có chất lượng tốt chỉ cần xử lí đơn giản trước khi cung cấp

Loại B : Nguồn nước có chất lượng bình thường có thể khai thác xử lí để cấp cho ăn

uống sinh hoạt

Loại C : Nguồn nước có chất lượng xấu nếu sử dụng vào mục đích cấp nước thì cần

phải được xử lí bằng các công nghệ đặc biệt, phải được giám sát nghiêm ngặt và

thường xuyên về chất lượng

Nước

nguồn Bể trộn

Phèn

Keo tụ tạo bông Lắng Lọc

Tiếp xúc khử trùngCung cấp

Clo

Lắng nước rửa

Xả cặn ra hồ và nén

Chất trợ keo tụ

Lọc qua than hoạt tính

II SƠ ĐỒ DÂY CHUYỀN CÔNG NGHỆ

Rửa ngược

Bể chứa nước sạch

Nước nguồn Công

trình thu

Thải đổ bùn khô

Bể trung gian

Bể lọc áp lực

Bể lọc áp lực

Hồ nénphơi bùnHồ nén phơi bùn

Bể tiêu thụ vôi Bể tôi vôi

Cung cấp

Bể trộn cơ khí

Bể tạo bông

Bể lắng ly tâm

Bể tiêu thụ phèn

Bể tiêu thụ phèn

Bể hòa tan phènNước - Phèn

VôiNước

Bể tiêu thụ Ca(OCl)2

Bể tiêu thụ Ca(OCl)2

Bể hòa tan Ca(OCl)2Nước - Ca(OCl)2

III LÝ DO LỰA CHỌN CÔNG NGHỆ

1) Công suất trạm xử lý là 600 m3/ngày Đây là trạm xử lý có công suất nhỏ

2) Các thông số của chất lượng nước thô đều nằm trong giới hạn :

- Tiêu chuẩn vệ sinh ăn uống

- Tiêu chuẩn nước mặt loại B

IV THUYẾT MINH CÔNG NGHỆ - HIỆU QUẢ XỬ LÍ

a Hiệu quả xử lý :

Mục đích chính của công nghệ xử lý trên là loại bỏ cặn, màu và đảm bảo khử trùng, loại bỏ hết vi sinh đảm bảo nước đầu ra đạt tiêu chuẩn ăn uống

Hiệu quả xử lý SS :

(%)7,97100220

5220

=

×

−

=η

Hiệu quả xử lý độ đục :

(%)2,98100110

2110

=

×

−

=η

Hiệu quả xử lý vi sinh :

(%)100100100

0100

=

×

−

=η

b Thuyết minh công nghệ :

1 Công trình thu, song chắn và lưới chắn

Nước nguồn qua họng thu (họng thu có bố trí 1 song chắn rác để loại trừ các vật thể có kích thước lớn, các vật trôi lơ lửng trong dòng nước), theo ống dẫn vào ngăn lắng cát Sau khi lắng cát, nước qua 1 lưới chắn rác đặt cuối ngăn lắng cát rồi vào buồng thu và bơm đến bể trộn

Mục đích của ngăn lắng cát và lưới chắn rác là giữ lại các hạt cát, loại bỏ mộ phần chất rắn lơ lửng nhằm bảo vệ và nâng cao hiệu quả làm sạch của các công trình phía sau

2 Bể trộn cơ khí

Nước và phèn sau khi đã pha chế đến nồng độ yêu cầu (5%) được dẫn vào bể trộn cơ khí Xáo trộn gây ra do cánh khuấy quay với tốc độ cao nhằm đảm bảo điều kiện phèn phân tán nhanh và đều vào toàn bộ khối lượng nước

3 Bể tạo bông cơ khí

Nước sau khi được trộn đều phèn được dẫn vào bể tạo bông Sử dụng cánh khuấy để khuấy chậm nhằm tạo điều kiện cho các bông đã keo tụ dính kết với nhau tạo thành các bông cặn lớn Bể được chia làm 3 ngăn nhằm ngăn vùng nước chết, khuấy trộn giảm dần về phía cuối bể Tốc độ khuấy trộn đủ lớn để tạo bông nhưng không quá lớn làm phá vỡ bông cặn

4 Bể lắng ly tâm

Nước sau khi tạo thành các bông cặn lớn trong bể tạo bông sẽ được dẫn vào bể lắng ly tâm để loại bỏ các bông cặn này

5 Bể trung gian

Nước được thu vào máng vòng của 2 bể phản ứng xoáy hình trụ, rồi được dẫn vào bể trung gian

6 Bể lọc áp lực

Nước từ bể trung gian được bơm vào 2 bể lọc áp lực Bể lọc có nhiệm vụ giữ lại các hạt cặn lơ lửng, bông cặn có kích thước lớn hơn lỗ rỗng, hay các hạt keo có kích thước bé hơn lỗ rỗng nhưng có khả năng dính kết và hấp thụ lên trên bề mặt hạt vật liệu lọc

7 Bể chứa nước sạch

Nước sau lọc được dẫn vào bể chứa nước sạch, trữ trong bể để cấp cho người tiêu thụ Trên đường ống dẫn đến bể, nước được tiếp xúc với clorine để diệt hoàn toàn vi sinh vật trong nước đồng thời đảm bảo lượng clo dư hoạt tính lớn hơn 0,3 mg/l và nhỏ hơn 0,5 mg/l nhằm khử trùng tốt trên mạng lưới đường ống phân phối nước, đảm bảo an toàn về mặt vi sinh cho người sử dụng

8 Trạm bơm cấp II

Nước từ bể chứa nước sạch được bơm đến nơi cần cung cấp

Chương III : TÍNH TOÁN HÓA CHẤT & CÁC CÔNG TRÌNH ĐƠN VỊ

I TÍNH TOÁN LƯỢNG HÓA CHẤT CẦN DÙNG

1 Phèn nhôm

a Liều lượng phèn nhôm cần sử dụng

Xử lý nước đục

Theo bảng 6.3_ TCXD 33_1985 :

Hàm lượng cặn Lượng phèn không chứa nước

Mùa mưa 150 – 200 mg/l201 – 400 mg/l 30 – 45 mg/l 40 – 60 mg/l

Xử lý nước có màu

Lượng phèn tính theo độ màu :

10030

600100035

100

ngày kg P

10045

600100035

100

ngày kg P

Lượng phèn lớn nhất cần sử dụng là a = 77,1 kg/ngày, nồng độ P = 45mg/l

Lượng phèn dự trữ trong một tháng :

)/

(3,2)/

(231330

1,77

a

b Thiết bị hòa tan, tiêu thụ và định lượng phèn

Nhiệm vụ:

Trước khi cho vào bể trộn đứng, phèn phải được hòa thành dung dịch trong bể hòa tan và bể tiêu thụ nhằm điều chỉnh đến nồng độ thích hợp (5%), rồi được dẫn vào bể trộn đứng hòa trộn đều với nước cần xử lý

Tính toán :

1 Bể hòa tan phèn (tính theo lượng phèn thô cần dùng trong mùa mưa)

Kích thước bể hòa tan :

Dung tích bể hòa tan :

10

)

b

P n Q

3

1(mW

- Q : Lưu lượng nước xử lý (m3/giờ), Q = 600 m3/ngày = 25m3/giờ

- P : Liều lượng phèn cần thiết lớn nhất (g/m3), P = 45 mg/L = 45g/m3

- n : Thời gian giữa hai lần hòa trộn (giờ)

Chọn theo công suất trạm Q < 1.200 m3/ngày, trạm làm việc 3 ca n = 24 giờ

- b1 : Nồng độ dung dịch phèn trong thùng hòa tan (%) (qui phạm 10 – 17%) Chọn b1 = 10% tính theo sản phẩm không ngậm nước

- γ : Khối lượng riêng của dung dịch phèn (T/m3), γ =1T/m3

)(270)(27,011010

4524

Số bể hòa tan phèn : N = 1

Bể được thiết kế hình tròn, đường kính bể bằng chiều cao công tác của bể D = H

) ( 7 , 0 4 27 , 0 )

( 27 , 0 4

3 3

2

m H

D m

D H

Thể tích xây dựng của bể :

)(38,014

7,04

3 2

2

m H

Khuấy trộn bằng máy trộn cánh quạt :

Chọn số vòng quay cánh quạt là 40 vòng/phút (qui phạm 30 – 40 vòng/phút)

Chọn chiều dài cánh quạt bằng 0,45 đường kính bể (qui phạm : 0,4 – 0,45)

Chiều dài cánh quạt :

)(315,07,045,045

,

Chiều dài toàn phần của cánh quạt :

)(63,032,02

04,02

12

1

m L

f b

N( )=0,5× × × 3× 4 ×

ηρTrong đó :

- ρ : trọng lượng thể tích của dung dịch được khuấy trộn

3

- hq : chiều cao cánh quạt, hq = bq = 0,04m

- n : số vòng quay của cánh quạt trong 1 giờ, n = 40 v/phút = (40/60) v/s

- d : đường kính của vòng tròn do đầu cánh quạt tạo ra khi quay

d = Lq = 0,63m

- z : số cánh quạt trên trục máy khuấy, z = 4

- η : hệ số hữu ích của cơ cấu truyền động, η =0,8

)(7,4463,060

4004,08,0

9975,

Các thông số thiết kế bể hòa tan : (chiều cao dự trữ 0,3m)

STT Thông số Đơn vị Kích thước

2 Bể tiêu thụ phèn

Kích thước bể tiêu thụ phèn :

Dung tích bể tiêu thụ :

) ( 54 , 0 5

10 27 , 0 )

2

1 1 3

b

b W m

Trong đó:

- W1 : Dung tích bể hòa trộn W1 = 0,27m3

- b1 : Nồng độ dung dịch trong bể hòa trộn b1 = 10%

- b2 : Nồng độ dung dịch trong bể tiêu thụ b2 = 5% (qui phạm 4 – 10%)

Thiết kế 2 bể tiêu thụ phèn, một làm việc và 1 dự trữ

Bể được thiết kế hình tròn, đường kính bể bằng chiều cao công tác của bể D = H

) ( 9 , 0 4 54 , 0 )

( 54 , 0 4

3 3

2

m H

D m

D H

Thể tích xây dựng của bể :

)(76,02,14

9,04

3 2

2

m H

Khuấy trộn bằng máy trộn cánh quạt :

Chọn số vòng quay cánh quạt là 40 vòng/phút (qui phạm ≥ 40 vòng/phút)

Chọn chiều dài cánh quạt bằng 0,45 đường kính bể (qui phạm : 0,4 – 0,45)

Chiều dài cánh quạt :

)(405,09,045,045

081,02

12

1

m L

f b

4005,08,0

9975,05

,0)

3 4

n h W

- hq : chiều cao cánh quạt, hq = bq = 0,05m

- n : số vòng quay của cánh quạt trong 1 giờ, n = 40 v/phút = (40/60) v/s

- d : đường kính của vòng tròn do đầu cánh quạt tạo ra khi quay

d = Lq = 0,81m

- z : số cánh quạt trên trục máy khuấy, z = 4

- η : hệ số hữu ích của cơ cấu truyền động, η =

Dung dịch phèn 5% ở bể tiêu thụ được định lượng đều với lưu lượng không đổi bằng bơm định lượng để đưa vào bể trộn

Các thông số thiết kế bể tiêu thụ: (chiều cao dự trữ 0,3m)

STT Thông số Đơn vị Kích thước

3 Chọn bơm định lượng

Lưu lượng dung dịch phèn 5% cần thiết đưa vào nước trong 1 giờ :

( ) 6 , 25 10 ( / ) 5

, 22 100

5 1000

45 25 1000

3

h l b

P Q

Cột áp bơm : H = 4m

Công suất bơm :

- qb : lưu lượng bơm, qb = 6,25.10-6 m3/s

- ρ : khối lượng riêng của dung dịch, ρ =997kg/m3

- g : gia tốc trọng trường, g = 9,81 m/s2

- H : cột áp bơm, H = 4m

- η : hiệu suất chung của bơm η = 0,72 – 0,93 Chọn η= 0,8

) ( 3 , 0 ) ( 10 3 , 0 8

, 0 1000

4 81 , 9 997 10

25 ,

W kW

Chọn máy bơm định lượng kiểu màng, loại chịu được axit có lưu lượng thay đổi từ

10 – 30l/h, công suất bơm 0,3W

Trong trạm bố trí 2 máy, một làm việc 1 dự phòng

2 Canxi hypôclorit Ca(OCl)2 (khử trùng nước)

a Liều lượng Ca(OCl) 2 cần sử dụng

Trạm xử lý có công suất nhỏ Q = 600 m3 /ngày < 1500 m3/ngày nên có thể sử dụng canxi hypôclorit Ca(OCl)2 để khử trùng nước Ca(OCl)2 là sản phẩm của quá trình làm bão hòa dung dịch vôi sữa bằng hơi clo Hàm lượng clo hoạt tính chiếm

30 – 45%, là chất không hút ẩm, có thể bỏa quản lâu trong kho tối, khô ráo mà không bị giảm độ hoạt tính của clo Điều này thích hợp với vùng đồng bằng sông Cửu Long không khí có độ ẩm cao

Đối vơi nước mặt, liều lượng clo hoạt tính a = 2 – 3 g/m3 Chọn a = 3 g/m 3

b Thùng tiêu thụ Ca(OCl) 2 :

Nhiệm vụ :

Ca(OCl)2 được bảo quản ở dạng bột nên trước khi đưa vào sử dụng phải pha chế Cho Ca(OCl)2 vào thùng hòa trộn, hòa tan với nước đến nồng độ 0,5 – 1 % đạt nồng độ yêu cầu Sau đó để lắng cặn bẩn và tạp chất Dùng bơm định lượng bơm lượng Ca(OCl)2 cần thiết vào nước

Tính toán :

Lượng Ca(OCl)2 cần dùng trong một ngày :

)/(14,5100035

1003

6001000

100

ngày kg c

P Q

- a : liều lượng clo hoạt tính, a = 3 g/m3

- c : hàm lượng Clo hoạt tính trong Ca(OCl)2 , c = 30 – 45%

Chọn c = 35% = 0.35 (có tính đến tổn thất trong bảo quản)

1 Bể hòa tan Ca(OCl)2

Kích thước bể hòa tan Ca(OCl) 2 :

Dung tích của bể hòa tan :

)(52,03510100

103600100

3 1

c b

t a Q

- Q : lưu lượng nước cần xử lý, Q = 600 m3/ngày

- a : liều lượng clo hoạt tính Đối với nước mặt, a = 2 – 3 g/m3 Chọn a = 3 g/m3

- t : Thời gian sử dụng cho 1 lần pha, t = 10 ngày

- c : hàm lượng Clo hoạt tính trong Ca(OCl)2 , c = 30 – 45%

Chọn c = 35% =0.35 (có tính đến tổn thất trong bảo quản)

- b : nồng độ dung dịch pha trong thùng hòa trộn ; b = 10%

Bể được thiết kế hình tròn, đường kính bể bằng chiều cao công tác của bể D = H

) ( 9 , 0 4 52 , 0 )

( 52 , 0 4

3 3

2

m H

D m

D H

Thể tích xây dựng của bể :

)(76,02,14

9,04

3 2

2

m H

Khuấy trộn bằng máy trộn cánh quạt :

Chọn số vòng quay cánh quạt là 40 vòng/phút (qui phạm ≥ 40 vòng/phút)

Chọn chiều dài cánh quạt bằng 0,45 đường kính bể (qui phạm : 0,4 – 0,45)

Chiều dài cánh quạt :

)(405,09,045,045

081,02

12

1

m L

f b

N( )=0,5× × × 3× 4 ×

ηρTrong đó :

- ρ : trọng lượng thể tích của dung dịch được khuấy trộn

3

- hq : chiều cao cánh quạt, hq = bq = 0,05m

- n : số vòng quay của cánh quạt trong 1 giờ, n = 40 v/phút = (40/60) v/s

- d : đường kính của vòng tròn do đầu cánh quạt tạo ra khi quay

d = Lq = 0,81m

- z : số cánh quạt trên trục máy khuấy, z = 4

- η : hệ số hữu ích của cơ cấu truyền động, η =0,8

)(16481,060

40051,08,0

9975,

Các thông số thiết kế bể hòa tan Ca(OCl) 2 : (chiều cao dự trữ 0,3m)

STT Thông số Đơn vị Kích thước

2 Bể tiêu thụ Ca(OCl)2 :

Kích thước bể tiêu thụ Ca(OCl) 2 :

Dung tích bể tiêu thụ :

) ( 2 , 5 1

10 52 , 0 )

2

1 1 3

b

b W m

- W1 : Dung tích bể hòa trộn W1 = 0,52 m3

- b1 : Nồng độ dung dịch trong bể hòa trộn b1 = 10%

- b2 : Nồng độ dung dịch trong bể tiêu thụ b2 = 1% (qui phạm 1 – 2%)

Thiết kế 2 bể tiêu thụ, một làm việc và 1 dự trữ

Bể được thiết kế hình tròn, đường kính bể bằng chiều cao công tác của bể D = H

) ( 9 , 1 4 2 , 5 )

( 2 , 5 4

3 3

2

m H

D m

D H

Tổng chiều cao bể : Hb = 1,9 + 0,3 = 2,2 (m) (chiều cao dự trữ 0,3m)

Thể tích xây dựng của bể :

)(2,62,24

9,14

3 2

2

m H

Khuấy trộn bằng máy trộn cánh quạt :

Chọn số vòng quay cánh quạt là 40 vòng/phút (qui phạm ≥ 40 vòng/phút)

Chọn chiều dài cánh quạt bằng 0,45 đường kính bể (qui phạm : 0,4 – 0,45)

Chiều dài cánh quạt :

)(855,09,145,045

,

Chiều rộng mỗi cánh quạt :

)(23,071,1

78,02

12

1

m L

f b

q

q

q = × = × =Công suất động cơ để quay cánh quạt :

z d n h W

N( )=0,5× × × 3× 4 ×

ηρTrong đó :

- ρ : trọng lượng thể tích của dung dịch được khuấy trộn

3

- hq : chiều cao cánh quạt, hq = bq = 0,23m

- n : số vòng quay của cánh quạt trong 1 giờ, n = 40 v/phút = (40/60) v/s

- d : đường kính của vòng tròn do đầu cánh quạt tạo ra khi quay

d = Lq = 1,71m

- z : số cánh quạt trên trục máy khuấy, z = 4

- η : hệ số hữu ích của cơ cấu truyền động, η =0,8

)(45,1)(14524

71,160

4023,08,0

9975,

3

kW W

Dung dịch Ca(OCl)2 1% ở bể tiêu thụ được định lượng đều với lưu lượng không đổi bằng bơm định lượng để đưa vào khử trùng nước

Các thông số thiết kế bể tiêu thụ Ca(OCl) 2 : (chiều cao dự trữ 0,3m)

STT Thông số Đơn vị Kích thước

3 Chọn bơm định lượng

Lưu lượng dung dịch Ca(OCl)2 1% cần thiết đưa vào nước trong 1 giờ :

( )l h c

b

a Q

100

35 100

1 1000

3 25

Công suất bơm :

Trong đó :

- qb : lưu lượng bơm, qb = 0,0215m3/s

- ρ : khối lượng riêng của dung dịch, ρ =997kg/m3

- g : gia tốc trọng trường, g = 9,81 m/s2

- H : cột áp bơm, H = 4 m

- η : hiệu suất chung của bơm η = 0,72 – 0,93 Chọn η= 0,8

)(3,010008

,01000

481,99970215,0

3 Vôi

a Lượng vôi cần sử dụng

Kiềm hóa nước :

Liều lượng vôi dùng để kiềm hóa :

c

K e

P e

- e2 : Trọng lượng đương lượng của vôi CaO, e2 = 28

- P : liều lượng phèn sử dụng (mg/l)

Mùa khô Pk = 30 mg/l

Mùa mưa Pm = 45 mg/l

- e1 : trọng lượng đương lượng của phèn nhôm, e1 = 57

- K0 : độ kiềm của nhỏ nhất của nước nguồn, K = 4mgđl/l

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

- c : tỉ lệ chất kiềm hóa nguyên chất có trong sản phẩm sử dụng, c = 75%

)/(9275

1001457

30

45

Dk và Dm đều âm (< 0) nghĩa là độ kiềm tự nhiên của nước đủ đảm bảo cho

quá trình thủy phân phèn nên không cần phải kiềm hóa nước

Xử lý ổn định nước :

Liều lượng phèn sử dụng (mg/l)

- e1 : trọng lượng đương lượng của phèn nhôm, e1 = 57

- K0 : độ kiềm của nhỏ nhất của nước nguồn, K0 = 4mgđl/l

Hàm lượng CO2 tự do có trong nước nguồn sau khi pha phèn :

57

30.445.44

57

45.445.44

Tra biểu đồ hình 1.3/trang 22 _Tập 2, Xử lý nước thiên nhiên cấp cho sinh hoạt và công nghiệp _Trịnh Xuân Lai

- Hàm số nhiệt độ của nước : t =250C⇒ f1(t)=2

- Hàm số hàm lượng ion Ca2+ trong nước : [ ] 40 / ( 2 ) 1,6

55,1)()/(5,3

k k

K f l mgđg K

K f l mgđg K

- Hàm số tổng hàm lượng muối của nước : P= 150 (mg/l) ⇒ f4(P) = 8 , 75

⇒

65,775,85,16,12)()()()(

6,775,855,16,12)()()()(

4 3

2 2 1

) (

4 3

2 2 1

) (

=+

−

−

=+

−

−

=

=+

−

−

=+

P f K f Ca f t f pH

m m

s

k k

s

Chỉ số bão hòa của nước :

8,06,78,6(max)

1,16,75,6(min)

k

s o

k

pH pH

I

pH pH

I

85,065,78,6(max)

15,165,75,6(min)

m

s o

m

pH pH

I

pH pH

I

Cả 4 trường hợp I < 0 chứng tỏ nguồn nước có tính xâm thực

1 Liều lượng vôi cần dùng để xử lý ổn định nước (ngăn ngừa quá trình xâm thực) :

pH 0 < pH s < 8,4 60 ( / )

75

28 100 2 , 3 5 , 0

100 2

l mg c

e K

- β : hệ số phụ thuộc vào pH0 và chỉ số bão hòa I của nước nguồn

β xác định theo biểu đồ hình 15.4/trang 530 _Tập 2, Xử lý nước thiên nhiên cấp cho sinh hoạt và công nghiệp _Trịnh Xuân Lai

3,08

,0

;8,6

5,01

,1

;5,6

I pH

nên lượng vôi tính theo β =0,5

2 Liều lượng vôi cần thiết cho việc cấy lên thành ống dẫn 1 lớp màng bào vệ canxi cacbonat CaCO 3 :

pH 0 < 8,4 và pH s < 7,7 ( )

c

e C

K

C K

I

2

100 10

220

1 10 5

- K : độ kiềm của nước nguồn sau khi pha phèn (mgđl/l)

- C : hàm lượng CO2 tự do có trong nước nguồn sau khi pha phèn (mg/l)

- e2 : trọng lượng đương lượng của vôi CaO, e2 = 28

- c : tỉ lệ chất kiềm hóa nguyên chất có trong sản phẩm sử dụng, c = 75%

, 28 10

5 , 3 220

1 10 5 2 , 28 5 , 3

) / ( 5 , 23 75

28 100 2

, 28 10 5 , 3 220

1 10 5 2 , 28 5 , 3

100 10

220

1 10 5

8 , 0

8 , 0 2

1 , 1

1 , 1 1

2

l mg D

l mg D

c

e C

K

C K D

k k

I k

I k

, 39 10

2 , 3 220

1 10 5 7 , 39 2 , 3

) / ( 33 75

28 100 7

, 39 10

2 , 3 220

1 10 5 7 , 39 2 , 3

100 10

220

1 10 5

85 , 0

85 , 0 2

15 , 1

15 , 1 1

2

l mg D

l mg D

c

e C

K

C K D

m m

I m

I m

Vậy lượng vôi lớn nhất cần sử dụng D = 60 mg/l

Lượng vôi cần sử dụng trong 1 ngày :

)/(361000

60

D Q

b Thiết bị vôi tôi, pha chế sữa vôi và dung dịch vôi bão hòa

Lượng vôi cần dùng dưới 50 kg trong 1 ngày (tính theo CaO) nên chọn sơ đồ sử dụng dung dịch vôi gồm có kho dự trữ ướt, bể pha vôi, thiết bị định lượng vôi

Trước tiên, vôi sống phải được đem tôi Do trạm xử lý có công suất nhỏ nên tôi vôi trong các bể tôi vôi thông thường thành vôi sữa đặc Sau đó, vôi sữa đặc được gàu ngoạm vận chuyển bằng cẩu palăng đưa sang bể pha vôi Tại đây, vôi được pha loãng đến nồng độ thích hợp (không lớn hơn 5%)

1 Bể tôi vôi (kho dự trữ ướt)

Bể tôi vôi có dung tích đủ cho 30 – 45ngày tiêu thụ của nhà máy và đảm bảo lượng nước 3 – 3,5m3/tấn vôi cục

Chọn thời gian 45 ngày

Lượng vôi cần tôi trong 1 lần : G=axt =36x45=1620(kg)=1,62(T)

Lượng nước cần để tôi 1 tấn vôi cục là 3,5m3

Dung tích bể tôi vôi : V=3,5x1,62=5,67(m3)

Chia bể làm 2 ngăn để tiện việc thau rửa

Kích thước 1 bể là : dài : rộng : cao = 2m : 1,5m : 1m

Chọn chiều cao bảo vệ : hbv = 0,3m (chọn trong khoảng 0,3 – 0,5m)

Tổng chiều cao bể : H = 1 + 0,3 = 1,3 (m)

Thể tích 1 ngăn : V 2 1,5 1,3 3,9(m3)

Dung tích thực của bể tôi vôi : V=2×3,9=7,8(m3)

Vôi đã tôi được xúc sang bể pha vôi bằng gàu ngoạm

2 Bể pha vôi

Kích thước bể pha vôi :

Dung tích bể pha vôi :

b

D n Q m

2

W

Trong đó :

- Q : lưu lượng nước tính toán, Q = 600 m3/ngày

- N : số giờ giữa 2 lần pha vôi, n = 1 ngày

- D : liều lượng vôi cho vào nước, D = 60mg/l

- b2 : nồng độ vôi sữa, b2 = 5%

- γ : khối lượng riêng của vôi sữa, γ =1(T/m3)

)(72,015000.10

601600)

Đáy bể đặt ống xả cặn D = 150mm

Chiều cao phần hình trụ :

)(65,02,1

72,04

.4

2 2

2602

2,02,1260

a D

Chiều cao dự trữ : Hdt = 0,3m (qui phạm 0,3 – 0,4m )

Tổng chiều cao bể pha vôi sữa : H = Ht + Hdt + Hch = 0,65 + 0,85 + 0,3 = 1,8(m) Thể tích xây dựng của bể :

)(4,13

85,03,065,04

2,1.3

4

m

H H H

D

dt t

×

Các thông số thiết kế bể pha vôi : (chiều cao bảo vệ là 0,3m)

STT Thông số Đơn vị Kích thước

Khuấy trộn bằng máy khuấy :

Để giữ cho sữa vôi không bị lắng và có nồng độ đều 5% phải liên tục khuấy trộn bằng máy khuấy

Chọn máy khuấy kiểu tuabin chong chóng lắp 3 cánh quạt

Số vòng quay và công suất động cơ chọn theo bảng :

- n : số vòng quay của trục (vòng/phút)

- N : công suất động cơ (kW)

Tra bảng trên, D = 1,2m nên chọn máy khuấy có các thông số như sau :

- Đường kính cánh quạt : d = 300 mm

- Bước trục vít : a = 420 mm

- Số vòng quay của trục : n = 400 vòng/phút

- Công suất : N = 0,75kW

3 Chọn bơm định lượng

Lưu lượng dung dịch vôi sữa 5% cần thiết đưa vào nước trong 1 giờ :

( ) 8,3.10 ( / )30

51000

10060251000

3

h l b

D Q

Công suất bơm :

) ( 4 , 0 ) ( 10 4 , 0 8

, 0 1000

4 81 , 9 997 10

3 , 8 1000

- qb : lưu lượng bơm, qb = 8,3.10-6m3/s

- ρ : khối lượng riêng của dung dịch, ρ =997kg/m3

- g : gia tốc trọng trường, g = 9,81 m/s2

- H : cột áp bơm, H = 4 m

- η : hiệu suất chung của bơm η = 0,72 – 0,93 Chọn η= 0,8

Chọn bơm định lượng kiểu màng lưu lượng 10 – 40 l/h, công suất 0,4W Trong trạm đặt 2 bơm, 1 làm việc và 1 dự phòng

II TÍNH TOÁN CÁC CÔNG TRÌNH ĐƠN VỊ

1 Công Trình Thu

a Nhiệm vụ :

Đồng bằng sông Cửu Long là nơi có kết cấu đất nền yếu, bờ sông có độ dốc thoải, lòng sông ở xa bờ, sông có vận tốc dòng chảy ôn hòa, mực nước sông dao động lớn giữa mùa khô và mùa lũ, trong nước có nhiều cát và phù sa khi lũ về nên bố trí công trình thu đặt ở lòng sông, ngăn lắng cát và buồng thu đặt trên bờ, trạm bơm tách riêng nghĩa là họng thu và trạm bơm bố trí xa nhau

Đầu họng thu đặt lưới chắn để loại trừ các vật nổi có kích thước lớn Lưới chắn đan bằng sợi dây đồng, đường kính 1 – 2mm mắt lưới 5mm x 5mm Khung thép hàn có thể tháo lắp dễ dàng để dễ làm sạch và thay thế khi cần Nước theo ống dẫn đi vào ngăn lắng cát Sau khi được lắng cát, nước qua lưới chắn rác vào buồng thu, rồi được bơm lên hồ chứa

b Tính toán :

1 Song chắn rác bố trí tại họng thu :

Kích thước song chắn rác :

Song chắn rác được đặt ở đầu loe của ống từ chảy Song chắn bao gồm các thanh thép tiết diện hình chữ nhật

Diện tích song chắn rác :

1 3 2 1

2

1( )

v

Q K K K m

- F1 : diện tích song chắn rác (m2)

- Q : lưu lượng cần thu Q = 600m3/ngày = 25 m3/h = 0,007 m3/s

- v1 : vận tốc nước qua lưới v1 = 0,5 m/s < 0,6 m/s

- K1 : hệ số thu hẹp diện tích do các thanh thép

40

1040

a

d a K

a : khoảng cách giữa các thanh thép, qui phạm 40 – 50mm Chọn a = 40mm

d : chiều dày thanh thép, d = 8 – 10mm Chọn d = 10mm

- K2 : hệ số thu hẹp diện tích do rác bám vào song chắn rác, K2 = 1,25

- K3 : hệ số kể đến ảnh hưởng của hình dạng của thanh thép, thanh thép hình chữ nhật K3 = 1,25

)(027,05,0

007,025,125,125,

⇒Đối với họng thu nước, song chắn rác hình vuông

Kích thước lưới chắn rác :

) ( 165 , 0 027 , 0

⇒ Kích thước lưới chắn rác : 165mm × 165mm

Số thanh cần có (đường kính sợi d1 = 1mm) :

165 = 10 x n + 40 x (n - 1) ⇒ n = 4 thanh

Khoảng cách giữa các thanh thực tế:

165 = 10 × 4 + w(4 - 1) ⇒ w = 42mm

Tổn thất áp lực qua song chắn rác :

2 1

2 1

2

12

1)

g C A

Q g C

- hL : tổn thất áp lực (m)

- C : hệ số lưu lượng xả qua lưới, C = 0,6

- Q : lưu lượng qua lưới, Q = 0,007 m3/s

- A : diện tích hiệu quả của lưới (m2)

- v1 : vận tốc nước qua lưới, v1 = 0,5m/s

- g = 9.81 m/s2

mm m

81,926,0

Vận tốc trong ống dẫn v = 0,7 - 1,5m/s

Do hàm lượng cát và phù sa mùa lũ nhiều nên chọn v = 1,5m/s để chống lắng đọng trong đường ống và chiều dài ống dẫn L < 100m Chọn L = 80m

Đường kính của ống dẫn :

mm m

v

Q

5,1

007,044

Kiểm tra lại vận tốc trong ống dẫn :

)/(4,108,0

007,044

Đường ống đặt trong giới hạn lòng sông phải được bảo vệ mặt ngoài khỏi sự xói mòn của bùn cát đáy sông và khỏi bị neo tàu làm cho hư hỏng bằng cách đặt sâu chúng dưới đáy tùy theo điều kiện địa chất cụ thể, ít nhất phải sâu 0,5m hoặc ốp bằng đất có gia cố chống xói lở (theo điều 5.93 TCXD 33 : 1985)

Tổn thất thủy lực trong ống tự chảy :

Tổn thất đơn vị theo chiều dài :

0375 , 0 81 , 9 2 08 , 0

4 , 1 03 , 0 2

2 2

v

λ : hệ số kháng ma sát, phụ thuộc vào vật liệu ống

v : vận tốc nước trong ống v = 1,4 m/s

D : đường kính ống D = 80mm

Đối với ống thép mới :

03 , 0 684

, 0 1 0159 , 0 684

, 0 1 0159 ,

226 , 0

226 , 0 226

,

=λ

Tổn thất thủy lực trong ống tự chảy :

g

v L

i m h

2 )

(

2

ξ

∑ +

×

=

- i : tổn thất đơn vị theo chiều dài, i = 0,0375

- L : chiều dài đoạn ống dẫn, L = 80m

- ∑ξ : tổng hệ số tổn thất cục bộ

Miệng vào : ξ =0,05

Miệng ra : ξ =1

05,1105,

4 , 1 05 , 1 80 0375 ,

×

× +

111,0Trong đó :

- ρ : khả năng vận chuyển trong ống tự chảy

- δ : độ lớn thủy lực trung bình của cặn, ρ

- u : vận tốc lắng cặn,

C

g v s m

=

2

) /

n : hệ số nhám, n = 0,11

R : bán kính thủy lực, đối với chế độ chảy đầy

Đối với ống tròn : 0,02( )

4

08,0

D

74,402,011,0

)/(3,174

,4

81,94,

1 2

s m

⇒

) / ( 4 , 21 08 , 0 017 , 0 81 , 9

4 , 1 3

, 1

017 , 0 1 11 ,

3 , 4

m kg

ρ : khả năng vận chuyển trong ống tự chảy

C0 : hàm lượng cặn của nước nguồn C0 = 220 mg/l = 0,22 kg/m3

Vậy C0 < ρ nên ống tự chảy có khả năng tự làm sạch

3 Ngăn lắng cát (ngăn thu)

Nhiệm vụ của ngăn lắng cát là giữ lại các hạt cát có kích thước d = 0,2mm

Ngăn lắng có cấu tạo như một mương lắng hình chữ nhật

Lưu lượng nước Q = 0,007 m3/s

Chọn vận tốc chảy ngang của dòng trong ngăn vng = 0,3 m/s

Tốc độ lắng của các cỡ hạt cát theo dòng chảy trong mương có thể chọn theo số

liệu công bố của hãng Degremont :

Đường kính hạt (cm) 0,005 0,01 0,02 0,03 0,04 0,05 0,1 0,2 0,3 0,5 1,0Vận tốc lắng tĩnh của hạt

vận tốc chảy ngang tới hạn 0 0,5 1,7 3,0 4,0 5,0 11 21 26 33

-Tra bảng, ứng với vận tốc chảy ngang vng = 0,3 m/s, tìm được vận tốc lắng của hạt

cát có d = 0,2mm = 0,02cm là Uo = 1,6 cm/s = 0,016m/s

Diện tích bề mặt cần thiết của ngăn lắng cát :

)(4375,0016,0

007,

Diện tích mặt cắt ngang của ngăn lắng cát :

) ( 023 , 0 3 , 0

007 ,

v

Q B H F

Chiều dài ngăn lắng :

)(8,06,0

4375,0

B

F

Chiều sâu từ đáy sông đến mực nước cao nhất Hn = 7m

Chọn chiều cao dự trữ : Hdt = 1,5m

Chiều cao ngăn thu : H = Hn + Hdt = 7 + 1,5 = 8,5m

Kích thước xây dựng của ngăn lắng cát L x B x H = 0,8m x 0,6m x 8,5m

4 Ngăn hút – Ngăn bơm

Kích thước ngăn hút bằng ngăn bơm : dài x rộng x cao = 2m x 1,5m x 8,5m

Kích thước xây dựng công trình thu :

Thể tích hầm thu : W = (0,8 x 0,6 + 2 x 1,5 x 2) x 8,5 = 85,5 (m3)

5 Lưới chắn rác (ở cửa thông giữa ngăn thu và ngăn hút)

Lưới chắn rác là 1 tấm lưới đan bằng dây thép, có mắt lưới 5mm x 5mm, đường kính sợi d2 = 1,5mm, gắn lên khung thép có mắt lưới 25mm x 25mm, đan bằng dây thép có đường kính 3mm

Kích thước lưới chắn rác :

Diện tích lưới chắn rác :

2 3 2 1

2

2( )

v

Q K K K m

Trong đó :

- F2 : diện tích lưới chắn rác (m2)

- Q : lưu lượng cần thu Q = 600m3/ngày = 25 m3/h = 0,007 m3/s

- v2 : vận tốc nước qua lưới v2 = 0,3 m/s (qui phạm 0,2 – 0,4m/s)

- K1 : hệ số thu hẹp diện tích do các thanh lưới chắn

56 , 2 5

, 2

5 , 1 5 ,

a : khoảng cách giữa các thanh thép, a = 2,5mm

d : đường kính thanh thép, d = 1,5mm

- K2 : hệ số thu hẹp diện tích do rác bám vào lưới chắn rác, K2 = 1,25

- K3 : hệ số kể đến ảnh hưởng của hình dạng, K3 = 1,15 – 1,5 Chọn K3 = 1,25

)(093,03,0

007,025,125,156,

⇒Lưới chắn rác hình vuông, có kích thước : F2 = 0 , 093 = 0 , 306 (m) = 306mm

Tổn thất áp lực qua lưới chắn rác :

2 2

2 2

2

12

1)

g C A

Q g C

- h2 : tổn thất áp lực (m)

- C : hệ số lưu lượng xả qua lưới, C = 0,6

- Q : lưu lượng qua lưới, Q = 0,007 m3/s

- A : diện tích hiệu quả của lưới (m2)

- v2 : vận tốc nước qua lưới, v2 = 0,3m/s

- g = 9,81 m/s2

mm m

81,926,0

Hiệu quả xử lý SS của lưới chắn rác : η =10%

Lượng cặn còn lại trong nước thô :

Mùa khô :SS =(1−0,1)×50=45(mg/l)

Mùa mưa :SS =(1−0,1)×220=200(mg/l)

6 Trạm bơm

Trạm gồm 2 bơm li tâm trục đứng, 1 làm việc và 1 dự phòng

Trạm xử lý làm việc 3 ca (24h/24h) nên lưu lượng bơm :Q Q tb 25(m3/h)

h

b = =Đường kính ống đẩy : Dd = 80mm

Vận tốc nước trong ống đẩy :

) / ( 4 , 1 08 , 0

007 , 0 4

4

2

D

Q v

- hh : tổn thất áp lực trong ống hút, hh = 0

- hđ : tổn thất áp lực trong ống đẩy

4 , 1 85 , 2

L : chiều dài ống dẫn từ trạm bơm đến bể trộn, L = 4m

i : tổn thất dọc đường đơn vị theo chiều dài :

g D

v i

λ : hệ số kháng ma sát, phụ thuộc vào vật liệu ống

v : vận tốc nước trong ống v = 1,4 m/s

D : đường kính ống D = 80mm

Đối với ống thép mới :

03 , 0 4

, 1

684 , 0 1 08

, 0

0159 , 0 684

, 0 1 0159 ,

226 , 0

226 , 0 226

λ

0375 , 0 81 , 9 2 08 , 0

4 , 1 03 ,

Cột áp bơm : H = 8,7 + 0 + 0,29 + 0,15 + 0,5 = 9,64 (m)

Chọn cột áp bơm H = 10m

Công suất bơm :

Trong đó :

- qb : lưu lượng bơm, qb = 0,007m3/s

- ρ : khối lượng riêng của dung dịch, ρ =997kg/m3

- g : gia tốc trọng trường, g = 9,81 m/s2

- H : cột áp bơm, H = 10 m

- η : hiệu suất chung của bơm η = 0,72 – 0,93 Chọn η= 0,8

)(18

,01000

1081,9997007,0

2 BỂ TRỘN CƠ KHÍ

a Nhiệm vụ:

Hòa trộn đều phèn nhôm 5% với nước Quá trình xáo trộn được tiến hành rất nhanh trong khoảng thời gian ngắn, gây ra do cánh khuấy quay với tốc độ cao nhằm đảm bảo điều kiện phèn phân tán nhanh, đều vào toàn bộ khối lượng nước

b Tính toán:

Ống dẫn nước vào ở đỉnh bể, dung dịch phèn cho vào ngay cửa ống dẫn vào bể, nước đi từ trên xuống dưới rồi được dẫn sang bể phản ứng

Chọn đường kính ống dẫn nước vào và ra khỏi bể : d = 100mm

Kiểm tra lại vận tốc nước trong ống :

( ) 0,9( / )

1,03600254

4

2 2

- Nhiệt độ trung bình của nước t = 250C

- Giá trị gradient vận tốc trung bình G = 50s-1

- Thời gian lưu nước cho quá trình tạo bông là t = 25 phút

- Giá trị G.t nên đạt trong khoảng 50.000 – 100.000

- Tải trọng bề mặt cho quá trình lắng LA= 250 m3/m2.ngày

Giả sử motour – hộp số có sẵn trên thị trường gồm các dạng sau :

Tốc độ quay (vòng/phút) Công suất (kW)

Lưu lượng bơm bằng lưu lượng trung bình giờ

)/(

25 m3 h Q

tb

b = =Chọn motour có tốc độ vòng quay n = 70 vòng/phút và công suất Pm = 0,37 kW Với hiệu suất truyền 75%, năng lượng truyền vào nước thực sự là :

)(27837075,075,

G

P m

V

μ

=

Trong đó :

- V : Thể tích bể trộn nhanh, m3

- G : Gradient vận tốc, G = 700 s-1

- μ : Độ nhớt động học, N.s/m2 μ = 0,89.10-3 N.s/m2 ở nhiệt độ 250C

637,0

s Q

Bảng các giá trị G trộn nhanh :

Thời gian trộn t (s) G (s -1 )

0.5 (trộn đường ống)

Bảng các loại cánh khuấy :

Chân vịt 3 lưỡiTurbin 4 cánh phẳng Turbin 6 cánh phẳng Turbin 6 cánh cong Turbin quạt 6 cánh Bản phẳng, 2 cánh D/W=4 Bản phẳng, 2 cánh D/W=6 Bản phẳng, 2 cánh D/W=8

0,326,3 6,3 4,8 1,65 2,25 1,6 1,15

Chọn cánh khuấy turbin 6 cánh có hệ số KT = 6,3 ; số vòng quay 70 vòng/phút Đường kính cánh khuấy :

( )7060 997 0,5( )3

,6

278)

n K

P m

- P : Năng lượng khuấy, P = 278W

- g : Gia tốc trọng trường , g = 9.81 m/s2

- n : Số vòng quay, n = (70/60) vòng/s