Chương 5: TÍNH TOÁN CÁC HẠ MỤC TRONG DÂY CHUYỀN XỬ LÝ NƯỚC 5.1. TRẠM BƠM NƯỚC THÔ HÒA PHÚ
5.2. TRẠM XỬ LÝ NHÀ MÁY NƯỚC TÂN HIỆP
5.2.4. Bể lắng lamenlla (bể lắng lớp mỏng) với dòng chảy nghiêng ngược chiều
5.2.4.1. Công suất thiết kế
- Công suất nước thô thiết kế: 315.000 m3/ngày.
- Chia làm 2 đơn nguyên:
- Công suất thiết kế 1 đơn nguyên: Qđơn nguyên = 315.000/2 = 157.500 m3/ngđ = 6.562,5 m3/h 1,823 m3/s.
- Chọn 6 bể lắng:
Công suất thiết kế 1 bể: Qbể =157.500/6 = 26.250 m3/ngđ = 1093,75 m3/h 0,304 m3/s.
5.2.4.2. Chức năng
Lắng bông cặn được hình thành từ bể phản ứng.
5.2.4.3. Kích thước công trình a. Mặt bằng bố trí
- Bể phản ứng cơ khí và bể lắng lớp mỏng được xây dựng hợp khối.
- Chọn các thông số cơ bản. Dựa vào điều 6.66 TCXDVN 33:2006.
Chọn tấm lắng lớp mỏng được làm bằng nhựa, có đường kính w = 0,05 m, đặt nghiêng 600 chiều dài ống lắng = 1m, chiều cao khối trụ lắng: H = x sin = 1 x sin 60 = 0,866 (m).
Vận tốc lắng U0 theo bảng 6,9 TCXDVN 33:2006, U0 = 0,45 0,5 mm/s đối với nước đục vừa xử lý bằng phèn, chọn U0 = 0,45 mm/s.
Công suất nước đi vào 1 bể lắng.
QL = Q ể = 1,05 x 1093,75 = 1148,4375 (m3/h) = 0,319 (m3/s) Trong đó:
: Hệ số thủy lực, = 1,05(lấy theo giáo trình “ Nguyễn Ngọc Dung, Xử lý nước cấp”).
Qbể: Công suất thiết kế 1 bể theo giờ; Qbể = 1093,75 m3/h.
Tổng diện tích mặt bằng của bể lắng được xác định theo công thức 6.13, TCXDVN 33:2006.
F α QL 3,6 U
1,3 0,319
3,6 0,47 10 245 m Trong đó:
α: Hệ số sử dụng thể tích của bể lắng lấy α = 1,3
U0: tốc độ rơi của cặn ở trong bể lắng ( mm/s), U0 = 0,45(mm/s)
Vậy kích thước thiết kế của bể lắng là.
Fb-TK= L x B = 58m x 4,2m
Diện tích ngang của vùng lắng ( vùng đặt khối lắng lớp mỏng). Được tính theo công thứ 6.9, TCXDVN 33:2006.
FL QL a
1148,4375
5 230 m
Trong đó:
a: Tải trọng bề mặt của bể lắng (m3/m2.h); Chọn a = 5 m3/m2.h đối với nước vừa đục vừa có màu, lấy trong khoảng 4,6 ÷ 5,6 m3/m2.h ( theo điều 6.66, TCXDVN 33:2006).
Vậy kích thước thiết kế vùng đặt khối lắng lớp mỏng là.
FL-TK = L x B = 55m x 4,2m = 231 m2
Mặt bằng bố trí lắng lớp mỏng
- Bể phản ứng cơ khí và bể lắng lớp mỏng được xây dựng hợp khối, được ngăn cách bởi vách hướng dòng của bể phản ứng.
- Như tình toán ở trên thì khoảng các giữa hệ thống lắng lớp mỏng và vách hướng dòng của bể phản ứng là 2,4 m.
- Chiều dài tổng cộng của bể lắng là Lb = 58 m.
- Chiều dài lắp đặt khối lắng lớp mỏng là LL =55 m.
- Vậy khoảng cách giữa khối lắng lớp mỏng với tường của bể lắng là Lb - LL = 58 – 55
= 3 m.
- Chiều rộng của bể lắng lấy bằng chiều rộng của bể phản ứng: Bb = 4,2 m.
b. Phương pháp xả cặn
- Chọn máy cào cặn “ chain-and-fligh” vì nó phù hợp với hệ thống lắng lớp mỏng.
- Mỗi bể lắng được trang bị 1 máy cào cặn.
- Máy cào cặn chuyển động với tốc độ 0,4 m/phút và đẩy cặn xuống hố thu cặn ở cuối bể lắng.
Thời gian cào cặn
T L v
58
0,4 145 phút 2,42 giờ Trong đó :
L: Chiều dài toàn bể(m); L = 58 m
v: Vận tốc chuyển động của máy cào cặn (m/phút); v = 0,4 m/phút
Với T = 2,42 giờ là phù hợp, vì theo TCXDVN 33:2006, nếu dùng máy cào cặn thì thời gian giữa 2 lần xả có thể lấy từ 1 ÷3 giờ.
c. Hố thu cặn
W T QL C m
δ
1 1148,4375 209,4 10
7000 32,7 m
Trong đó:
T: Thời gian thu cặn giữa 2 lần xả , chọn T = 1 h, theo điều 6.73 TCXDVN 33:2006, thời gian làm việc giữa 2 lần xả không lớn hơn 6 giờ
QL: Lưu lượng nước vào 1 bể ( m3/h); Q =1148,4375 (m3/h)
Cmax: Hàm lượng cặn lớn nhất sau khi keo tụ ( mg/l); Cmax = 209,4 (mg/l)
m: Hàm lượng cặn sau khi lắng (mg/l); chọn m = 10 mg/l (Lấy trong khoảng 10
÷12 mg/l, theo điều 6.68, TCXDVN 33:2006).
: Nồng độ trung bình của cặn đã nén chặt sau thời gian T ( g/ m3), theo bảng 6.2, giáo trình “ Trịnh Xuân Lai, Xử lý nước cấp cho sinh hoạt và công nghiêp”, Ứng với hàm lượng cặn trong nước nguồn là 34 mg/l; = 7000 g/m3.
Chọn kích thước hố thu cặn
- Chọn kích thước mặt bằng đáy: 1m x 1 m - Kích thước mặt bằng đỉnh: 4,2m x 4,2m
- Góc nghiêng của thành 700 ( Theo TCXDVN 33:2006; = 600 700) - Chiều cao phần hình tháp:
Ta có:
W 1
3h fđỉ fđá fđỉ fđá
h 3W
fđỉ fđá fđỉ fđá
3 32,7
17,64 1 √17,64 1 4,3 m Trong đó:
Wc: Thể tích phần chứa cặn của 1 bể; Wc = 32,7 m3 fđỉnh= 4,2 x 4,2 = 17,64 m2
fđáy = 1 x 1 = 1 m2 d. Ống xả cặn
Cặn được xả theo chu kỳ là 1 giờ , mỗi giờ xả được 32,7 m3 Thời gian xả cặn là 3 phút (180 s)
Tốc độ xả cặn:
v W
180
32,7
180 0,18 m/s 1 / Chọn đường kính ống xả cặn: d = 300 mm
Tiếp diện ống xả cặn
f 3,14 d 4
3,14 0,3
4 0,07m
Tốc độ xả cặn trong ống
vố 0,18
0,07 2,57 m/s Theo điều 6.74 vận tốc của cặn trong ống không nhỏ hơn 1 m/s.
Vậy đường kính ống xả cặn là d = 300mm.
e. Chiều cao bể lắng
Theo điều 6.66, TCXDVN 33:2006, chiều cao bể lắng được tính như sau.
Chiều cao phần ngập nước của hệ thống lắng lớp mỏng đến mực nước cao nhất trong bể trong khoảng 1,2 ÷2m; chọn h1 = 1,6 m.
Chiều cao khối trụ lắng: h2 =0,866m.
Chiều cao phần không gian phân phối nước dưới các ống lắng nghiếng; h3 Trong đó:
h3= h’3 + h’’3 = 1,2 + 1,5 = 2,7 m
h’3: Khoảng cách phần dưới các vách ngăn trong khoảng 1 ÷1,2 m (Theo giáo trình
“ Nguyễn Ngọc Dung, Xử lý nước cấp”); chọn h’3= 1,2 m.
h’’3: Chiều cao vùng chứa nén cặn thường lấy từ 1÷1,5 m (Theo giáo trình “ Nguyễn Ngọc Dung, Xử lý nước cấp”); Chọn h’’3 = 1,5 m.
Chiều cao phần hình tháp: h4 = 4,3 m
Chiều cao bảo vệ: hbv = 0,5 m
Tổng chiều cao của bể lắng
H = h1 + h2 + h3 + h4 + hbv =1,6 + 0,866 + 2,7 + 4,3 + 0,5 = 9,966(m) f. Hệ thống lắng lớp mỏng
Kích thước hệ thống lắng lớp mỏng.
Chiều rộng: B = 4,2 m
Chiều dài: L = 55 m
Diện tích : F = B x L = 4,2 x 55 = 231 m2
Tải trọng bề mặt khi tất cả các bể hoạt động ( 6 bể hoạt động); a6 bể = 5 m/h
Tải trọng bề mặt khi 1 trong 6 bể ngừng hoạt động ( 5 bể hoạt động) a ể 6 5
5 6 m h⁄ Số lượng 1 ô lắng
Chọn chiều dài 1 ô lắng là: ô= 5 m
Số lượng ô lắng trong 1 bể:
ô ô
55
5 11 ô ắ Thông số kỹ thuật của tấm lắng lớp mỏng.
Tấm lắng lớp mỏng được chọn có
W= 0,05m, α= 600, l= 1 m, chiều cao khối trụ lắng H = 0,866m
Lưu lượng tính toán của 1 ô lắng Qô QL
nô
0,319
11 0,029 m s⁄
Chiều rộng của 1 ô lắng
rô = Rbể - lcos 600 = 4,2 – 1 x 0,5 = 3,7 m
Diện tích của 1 ô lắng
fô = lô rô 5 3,7 18,5 m
Vận tốc nước trong các tấm lắng
v Qô
fô sin60
0,029
18,5 0,866 1,81 10 m s⁄ 0,109 m phút⁄
Thời gian lưu nước lại giữ các tấm lắng lớp mỏng t l
v
1
0,109 9,17 phút g. Phân phối nước vào hệ thống tấm lắng lớp mỏng
Tường phân phối nước
Vách hướng dòng thứ 3( vách cuối của bể phản ứng) giữ vai trò phân phối nước vào bể lắng. Khoảng cách giữa tường này và cửa nước vào hệ thống lắng lớp mỏng được tính toán ở trên là 2,4 m.
Tường dẫn nước vào hệ thống lắng lớp mỏng
Chiều cao tường: ht = h1 + h2 + hbv = 1,6 + 0,866 + 0,5 = 2,966 m
Cửa dẫn nước vào phía dưới
Chiều cao cửa: h3 = 4,7 – 2,966 = 1,734 m Chiều rộng cửa: rcửa = 4,2 m
Diện tích cửa: fcửa = h3 x rcửa = 2,7 x 4,2 = 11,34 (m2) Tốc độ trung bình nước vào cửa
vTB ử QL f ử
0,319
11,34 0,028 m s⁄ h. Hệ thống thu nước sau lắng
Gồm có:
Ống đục lỗ
Các máng thu nước Mương tập trung nước - Ống đục lỗ
Chiều dài của mỗi ống:
ống = Rbể – (2bm + 4 x 0,05) = 4,2 – (2 x 0,7 + 4 x 0,05) = 2,6 m Trong đó:
0,05 là bề dày thành máng (m) bm: chiều rộng máng thu nước (m)
Một bể bố trí 35 ống thu nước. Khoảng cách giữa các tâm ống.
a L 35
55
35 1,57 m
Chọn đường kính ống thu nước làm bằng PVC , D150 thu nước trong đặt nằm ngang theo chiều rộng bể.
Lưu lượng nước thu qua mỗi ống Qố QL
35
0,319
35 0,009 m s⁄
Tốc độ nước chảy trong ống lấy vống = 0,6 m/s (theo TCXDVN 33:2006, điều 6.69, quy định vống = 0,5 0,6 m/s )
Tiếp diện của ống thu nước f Qố
vố
0,009
0,6 0,015 m - Lỗ
Tốc độ nước qua các lỗ, theo điều 6.69 TCXDVN 33:2006, chọn v = 1 m/s
Diện tích các lỗ trên 1 ống thu nước fỗ Qố
v
0,009
1 0,009 m
Chọn dlỗ = 20 mm (Theo TCXDVN 33:2006, điều 6.69, quy định dlỗ = 20÷30 mm
Diện tích 1 lỗ
fỗ π. d 4
3,14 20 . 10
4 0,000314 m
Tổng số lỗ trên 1 ống thu nước nỗ ∑ fỗ
fỗ
0,009
0,000314 28,66 lỗ , chọn nỗ 30 lỗ
Trên 1 ống bố trí 2 hàng lỗ thu nước so le nhau. Số lỗ trên 1 hàng nhàng = 30/2 =15 lỗ.
Khoảng cách giữa các tâm lỗ e lố
n à
2,6
15 0,17 m
Tổng số lỗ trên 35 ống
n nỗ 35 30 35 1050 lỗ
Lưu lượng tính toán qua mỗi lỗ Qỗ QL
∑ n
0,319
1050 0,000304 m s⁄
- Máng thu nước
Mỗi bể bố trí 2 máng thu nước
Lưu lượng tính toán cho 1 máng thu nước, khi 1 trong 6 bể ngừng làm việc.
Q QL 2
6 5
0,139 6
2 5 0,1914 m s⁄ Kiểu máng thu hình chữ nhật:
Tốc độ nước trong máng thu lấy vm= 0,6 (m/s), theo điều 6.69, TCXDVN 33:2006, quy định vm = 0,5 0,6 m/s.
Tiếp diện của máng thu
F Q
v
0,1914
0,6 0,319 m
Chọn chiều rộng máng: bm = 0,7 m
Chiều cao máng:
h F
b
0,319
0,7 0,5 m
Chiều cao bảo vệ: hbv = 0,15 m
Chiều cao toàn bộ : ∑ h h h 0,5 0,15 0,65 m
Tổn thất áp lực trong máng h v
2. g
0,6
2 9,81 0,0183 m - Mương tập trung
Lưu lượng tính toán cho mương tập trung: Q = 1,823 (m3/s)
Chọn hệ số thủy lực tính toán: =1,05 ( theo giáo trình “ Nguyễn Ngọc Dung, Xử lý nước cấp”).
Lưu lượng tính toán
Qtt = Q x = 1,823 x 1,05 = 1,914 (m3/s)
Chọn mặt cắt mương tập trung: B x H = 2,2m x 1,2m
Diện tích mặt cắt mương tập trung: Ftt = B x H = 2,2 x 1,2 = 2,64 (m2)
Vận tốc nước chảy trong mương tập trung
v Q
F
1,914
2,64 0,725 m s⁄
Bảng 5.3: Thông số thiết kế bể lắng lamenlla
STT Thông số Ký hiệu Đơn vị Giá trị
1 Số lượng n Bể 12
2 Kích thước thiết kế của bể lắng L x B m2 58 x 4,2 3 Kích thước thiết kế vùng đặt khối
lắng lớp mỏng L x B m2 55 x 4,2
4
Chiều cao
- Phần nước trên ống lắng - Phần đặt ống lắng nghiêng - Phần không gian
- Phần hình tháp - Bảo vệ
- Toàn phần
h1 h2 h3 h4
hbv H
m m m m m m
1,6 0,866
2,7 4,3 0,5 9,966
5 Ống xả cặn d mm 300
6
Hố thu cặn
- Kích thước mặt bằng đáy - Kích thước mặt bằng đỉnh - Góc nghiêng của thành
- Chiều cao phần hình tháp hc
m m độ
m
1 x 1 4,2 x 4,2
700 4,3
7
Hệ thống thu nước - Ống đục lỗ:
Số lượng ống trong 1 bể Chiều dài
Đường kính ống
Khoảng cách giữa các tâm ống Đường kính lỗ trên ống
Tổng số lỗ trên 1 ống - Máng thu nước:
Chiều dài máng Chiều cao máng - Mương tập trung
Kích thước mặt cắt
nống lống D a dlỗ
nlỗ bm hxd B x Hxd
ống m mm
m mm
lỗ m m m2
35 2,6 150 1,57