thiết kế trạm xử lý nước cấp cho khu dân cư 5000 dân – nguồn nước mặt

Đầu tiên nước được bơm lên và chảy qua bể trộn cơ khí, chất keo tụ và vôi hoà trộn sẵn ở các công trình chuẩn bị dung dịch phèn, bể trộn vôi được cho vào nước và khuấy trộn đều giúp cho

THIẾT KẾ TRẠM XỬ LÝ NƯỚC CẤP CHO KHU DÂN

CƯ 5000 DÂN- NGUỒN NƯỚC MẶT

Chương 1: TỔNG QUAN

1.1.Khu dân cư:

*Giới thiệu:

Một khu dân cư mới được thành lập vơí dân số khoảng 5000 người, nằm cạnh một dòng sông, cách xa trung tâm thành phố Mạng lưới nước thành phố không cung cấp được Theo yêu cầu, cần phải thiết kế một trạm xử lý nước cấp đúng tiêu chuẩn cho khu dân cư này

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:

7 SO42- mg/l 400

1.4.Công suất của công trình:

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

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

Q TB, ngày = 1000

1000

5000

*2001000

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 chịu lửa:

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:

bể lắng li tâm bể lọc nhanh

bể chứa trạm bơm cấp II

mạng lưới

máy ép bùn bể nénbùn bánh bùn

2.2 Mô tả công nghệ:

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

Đầu tiên nước được bơm lên và chảy qua bể trộn cơ khí, chất keo tụ và vôi hoà trộn sẵn ở các công trình chuẩn bị dung dịch phèn, bể trộn vôi được cho vào nước và khuấy trộn đều giúp cho 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 bể lắng Phần chất bẩn không lắng được sẽ được loại bỏ bằng bể lọc Nước sau lọc sẽ được châm chlor khử trùng và chảy vào bể chứa Từ đây, nước được phân phối vào khu dân cư thông qua trạm bơm cấp II và mạng lưới cấp nước Phần cặn ở bể lắng sẽ được xử lý qua các công đoạn: nén bùn và khử nước

Chương 3: TÍNH TOÁN

3.1 CÔNG TRÌNH THU:

Công trình thu đặt ở lòng sông, buồng thu đặt sát bờ, trạm bơmtách riêng

Trong trường hợp bờ sông có độ dốc thoải, lòng sông ở xa bờ, ta bố trí họng thu và trạm bơm xa nhau, công trình thu đặt ở lòng sông, trạm bơm đặt trên bờ

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

Vận tốc chảy qua lưới v 0,6m/s để tránh hiện tượng kéo rác 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 chỗ và rác bám, K=1,5- 1,6, chọn K=1,5

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

H- áp lực của bơm, chọn H= 20 m

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

-hiệu suất của bơm, lấy =80%

Trong ngăn thu bố trí hai bơm cùng công suất 5 kW, một bơm hoạt động còn một bơm kia để dự phòng, hai bơm này được mắc song song 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 hoạc dưới dạng dung dịch Để định lượng được phèn vào nước dưới dạng bột hoạc hạt khô thì phải có phèn sản xuất ra dưới dạng bộ, nhưng ở nước ta không sản xuất loại phèn này, thêm vào đó việc định lượng phèn dưới dạng bột khô thường không chính xác và thường không đảm bảo vệ sinh vì nhiều bụi, nên có thể loại trừ việc dùng phèn bột Thường định lượng phèn vào nước dưới dạng dung dịch có nồng độ từ 1 ÷ 5%

Việc tăng nồng độ của dung dịch phèn sẽ làm giảm độ chính xác khi định lượng, vì vậy đầu tiên dùng các thùng hoà trộn để hoà trộn phèn có nồng độ cao, đồng thời để lắng bớt các cặn, tạp chất không tan trong nước ở bể hoà tan, sau đó 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 kích thước các cục phèn càng nhỏ, tăng cường độ tuần hoàn của nước trong bể hoà tan và tăng nhiệt độ của nước Vì vậy để đảm bảo thời gian hoà trộn phèn phù hợp với yêu cầu của các nhà quản lý đề ra cho nhàmáy của mình, thì cần phải đập nhỏ phèn trước khi cho vào bể hoà trộn

Nhiệm vụ của bể hoà trộn là hòa tan phèn cục và lắng cặn bẩn Nồng độ dung dịch phèn trong bể hòa trộn thường cao nhưng không vượt quá nồng độ bảo hòa Theo TCXD – 33:1985 có thể 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 bằng máy khuấy, bể xây bằng bê tông cốt thép, bộ phận khuấy trộn gồm: động cơ điện, bộ phận truyền động và cánh khuấy kiểu phẳng

Bể hoà trộn phèn dùng cánh khuấy kiểu phẳng, số cánh quạt là 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 nước

nguồn (mg/l)

Liều lượng phèn nhôm Al2(SO4)3không chứa nước (mg/l) Đến 100

101-200 201-400 401-600 601-800

801 -1000

1001 -1400

25-35 30-45 40-60 45-70 55-80 60-90 65-105

(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 phèn P=50 mg/l

Căn cứ vào độ màu của nước nguồn là 150 Pt.Co, ta xác định được lượng phèn nhôm

Al2(SO4)3 cần thiết để khử màu theo công thức :

49150.4

Vậy chọn lượng phèn là P=50mg/l

Dung tích bể hoà trộn phèn tính theo công thức:

1000

100

1000

3

m b

P n Q b

P n Q W

h p

h

p

Trong 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

 : Khối lượng riêng của dung dịch  1tấn/m3

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

Vậy dung tích bể hoà trộn phèn là:

3

78,01.10.10000

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 (Theo tiêu 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 khấy trộn 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 (Quy phạm ≥ 40 vòng/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 phèn trong bể

fcq = 0,15.Wh = 0,15.0,78 = 0,117 m2

Chiều rộng mỗi cánh quạt là:

m13,045,0.2

117,0

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 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

1000 60 60 9 0

3

2 2

/,

.n.D

R

Đạt chế độ chảy rối

Công suất động cơ:

800 8 0

3.2.2 Bể tiêu thụ phèn

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

11,17

10.78,0

b W

Trong đó :

b : Nồng độ dung dịch phèn trong thùng tiêu thụ (%) Theo TCN – 33 – 85 nồng độ phèn trong bể tiêu thụ lấy bằng 4 ÷ 10% tính theo sản phẩm không ngậm nước Chọn b t= 7%

h

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

Chọn hai bể tiêu thụ đặt trong trạm, một bể làm việc còn một bể chuẩn bị dung dịch dự trữ

Kích thứơc mỗi bể : a x b x h = 1 x 1 x 1,1 m

Lấy chiều cao an toàn cho bể tiêu thụ phèn là 0,3 m (Theo tiêu chuẩn 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 lưu lượng không đổi bằng bơm định lượng để đưa vào bể trộn cơ khí phía sau

Tính toán thiết bị khuấy trong bể tiêu thụ phèn

Chọn số vòng quay cánh quạt là 60 vòng/phút (Quy phạm ≥ 30 vòng/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 phèn trong 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

1000 60 60 9 0

3

2 2

/,

.n.D

R

Đạt chế độ chảy rối

Công suất động cơ:

800 8 0

3.3 THIẾT BỊ PHA CHẾ VÔI:

Vôi được dùng để kiềm hoá nươc, làm mềm nước hoăïc để ổn định nước Vôi cho

vào nước có thể ở dạng vôi sữa hay vôi bão hoà

Trước tiên vôi sống phải được đem tôi Bể tôi vôi thường có dung tích đủ cho 30 ÷

40 ngày tiêu thụ của nhà máy và được chia làm nhiều ngăn để tiện việc lau rữa Có thể

dùng xẻng hoạc 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) , đã tính Pp=50mg/l

e1, e2 :Trọng lượng đương lượng của chất kiếm hoá và của phèn (mg/mgđl) (Trong

trường hợp này sử dụng chất kiềm hoá 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 phẩm sử 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



10000

v

k v

b

P n Q

W  (m3) 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 ÷ 12 giờ), 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 lượng không đổi bằng bơm định lượng để đưa vào bể trộn đứng, tương tự 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 bể pha vôi sữa được tính toán ở trên là Wv = 0,37 m3

Bể được thiết kế hình tròn, đường kính của bể phải lấy bằng chiều 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

÷ 0,5 m)

4

.4

,3

4.37,04.3





v 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 sữa trong 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

cần phải khuấy trộn để phân phối nhanh và đều hoá chất ngay sau khi chúng vào nước nhằm đạt được hiệu quả xử lý cao nhất

Chọn bể trộn tròn, với Q= 15600m3/ngày đêm=0,0181m3/s, nhiệt độ t=300C

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 D2/4 =D D2/4 =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= .V.G2 =0,8.10-3x 0,724 x 8002= 371W Với: -Độ nhớt động lực của nuớc, ở 300 C- =0,8.10-3N.s/m2

-Công suất của động cơ

N = P/ = 371/0,8 = 463,8 W Dùng máy khuấy tuabin bốn cánh nghiêng góc 450, hướng lên trên Đường kính cánh khuấy

Dkh =0,5m (Dkh =1/2 D) Trong bể đặt bốn tấm chắn để ngăn chuyển động xoáy của nước, chiều cao tấm 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





5 



x x

10 89 0

1000 60 144 5

0

3

2 2

/,

.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 khi phèn đã được trộn đều với nước và kết thúc giai đoạn thủy phân sẽ bắt đầu giai đoạn hình thành bông cặn Cần xây dựng các bể phản ứng với mục đích đáp ứng các yêu cầu kết dính để tạo ra bông cặn

Nguyên lý làm việc của bể là quá trình tạo bông kết tủa diễn ra nhờ sự xáo trộn của dòng nước trong bể bằng biện pháp cơ khí Bộ phận chính của bể là các cánh khuấy, cánh khuấy thường có dạng bản phẳng, đặt đối xứng qua trục quay Kích thước bản cánh được tính với tỉ lệ tổng diện tích bản cánh với mặt cắt ngang bể là 15-20% Các cánh khuấy được lắp vào trục quay tạo thành guồng khuấy Mỗi ngăn đặt một guồng khuấy Tốc độ quay của guồng lấy từ 3-5 vòng/phút Lấy tốc độ lớn cho ngăn đầu và giảm dần ở những ngăn sau Nhờ sự điều chỉnh tốc độ khuấy trộn này sẽ tạo điều kiện thuận lợi 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

Q-Lưu lượng cần xử lý Q = 1560 m3/ ngày đêm = 65 m3/giờ

t- thời gian lưu nước trong bể, chọn t = 30 phút ( qui phạm 10-30 phút)

Chia bể làm 3 ngăn, chọn kích thước chiều rộng và chiều cao của mỗi ngăn là:

h = b = 2,3 m

Tiết diên ngang của một ngăn:

f = h.b = 2,3 * 2,3 = 5,29 m2 Chiều dài bể:

m f

V

29,5

5,





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

Các ngăn được ngăn cách với nhau bằng các vách hướng dòng theo phương thẳng đứng Dung tích mỗi ngăn:

2,3 x 2,3 x 2 = 10,6 m3 Cấu tạo guồng khuấy gồm trục quay và bốn bản cánh khuấy đặt đối xứng qua trục, toàn bộ đặt theo phương ngang

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

fc = f * 0,17 = 5,29 * 0,17 = 0,9 m2 Diện tích một bản cánh là:

fc/4 = 0,9/4 =0,225 m2 Chọn 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 tâm trục quay là:

R v

60

75,0 2.75,

v v A C



b

A: Diện tích cánh khuấy, A = fc = 0,9 m2

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



 (s-1)

Trong đó:

P - Nhu cầu năng lượng (W)

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

 - Độ nhớt động học của nước, ở 300C,  = 0,798.10-3 N.s/m2

Vậy, 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 phân phối vào vùng lắng Trong vùng lắng nước chuyển động chậm dần từ tâm bể ra ngoài và từ dưới lên trên Ơû đây, cặn được lắng xuống đáy, nước trong thì được thu vào máng vòng và theo đường ống sang bể lọc

So với một số kiểu bể lắng khác, bể lắng li tâm có một số ưu điểm sau: nhờ có thiết

bị gạt bùn, nên đáy có độ dốc nhỏ hơn so với bể lắng đứng , do đó chiều cao công tác của bể nhỏ, thích hợp xây dựng ở những khu vực có mực nước ngầm cao Bể vừa làm việc vừa xả cặn liên tục nên khi xả cặn bể vẫn 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 tích nằm giữa bể do

chuyển động xoáy của dòng nước, cặn không lắng xuống được: f = .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 = .rx2 = 3,14 32 = 28,25 m2

07 , 1

63,6625,285

,0

6521,

63,

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 m Chọn chiều cao bảo vệ là 0,3m

Kiểm tra lại tải trọng máng tràn: 54

6 4 2

1560



,R

Q

L ngày

Tính ngăn phân phối nước:

Ngăn phân phối nước được thiết kế hình trụ có khoan lỗ trên vách ngăn, mép dưới vách ngăn ngập dưới mực nước trong 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 = .d.h = 3,14.4.1,5 = 18,84 m2 Tổng diên tích các lỗ trên vách ngăn:

0603,03,0

0181,

fnlỗ

Xếp 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 mm Khoảng 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 ngăn phân phối nước:

%32,0

%100

*84,18

0603,0

Q c   (m3) Trong đó :

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

C : Hàm lượng cặn còn lại trong nước sau khi lắng (c = 10 ÷ 12mg/l).Trong

trường hợp này C = 12 mg/l

δ-nồng độ trung bình của cặn đã lắng lấy theo bảng nồng độ cặn sau lắng (bảng 2), chọn δ =30.000 g/m3

Cmax- hàm lượng cặn trong nước đưa vào bể lắng, xác định theo công thức

Cmax = Cn + k.P + 0,25.M + v (mg/l)

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)

Bảng 2: Nồng độ cặn sau lắng

Hàm lượng cặn có trong nước

nguồn (mg/l)

Nồng độ trung bình của cặn đã nén tính bằng

(g/m3) sau khoảng thời gian

6500

8500 25.000 29.000

7500

9300 27.000 31.000

8.000 10.000 30.000 35.000

(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 tương đương dtd=1,1 mm, hệ số không đồng nhất, k=2, chiều dày lớp cát 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 thu nước 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 theo các cặn bẩn tràn vào máng thu nước rửa ở giữa chảy về cuối bể và xả ra ngoài theo mương thoát nước Quá trình rửa được tiến hành đến khi nước rửa hết đục thì ngưng

Sau khi rửa, nước được đưa vào bể đến mực nước thiết kế, rồi cho bể làm việc Do cát mới rửa chưa được sắp xếp lại, độ rỗng lớn nên chất lượng nước lọc ngay sau rửa chưa đảm bảo, phải xả nước lọc đầu, không đưa ngay vào bể chứa Thời gian xả 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,



Trong đó :

Q : Công suất trạm xử lý (m3/ngày đêm), Q=1560m3/ ngày đêm

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 làm việc bình thường Chọn a=2, điều kiện rửa lọc hoàn toàn tự động

W : Cường độ nước rửa lọc (l/sm2) với bể lọc nhanh 2 lớp vật 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

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 m2Chọn 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 cát thạch 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 nhanh được tính theo công thức:

.4

v

Q D



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



Vậy chọn ống dẫn nước từ bể lắng sang máng phân phối nước của 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 ÷16 l/s.m2, ứng với mức độ nở tương đối của lớp vật liệu lọc là 50%)

Lưu lượng nước rửa của một bể lọc là :

s W

f

1000

15.31000

2.75,12.28,

1000.045,

2

m 0314,04

2,0.14,34

%



Chọn lỗ có đường kính là 12 mm (theo quy phạm 10 ÷ 12mm), vậy diện tích một lỗ sẽ là :

2 2

2

m 000113,

04

012,0.14,34

97000113,

0011,





lỗ o

Số lỗ trên một hàng của ống nhánh là: 8/2 = 4 lỗ

Khoảng cách giữa các tâm lỗ sẽ là :

m2,04.2

75,14

a