Chương 4: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ 4.1 Tính toán lượng hóa chất cần dùng 4.1.1 Phèn nhôm: a) Mùa mưa Lưu lượng nhà máy: Q = 250000 m3/ngđ = 10417 m3/h = 2,89 m3/s Độ màu nước vào mùa mưa: Pmùa mưa = 250 Pt-Co Lượng phèn cần sử dụng để xử lý nước vào mùa mưa là: a= = = 63,2 mg/l Khi xử lý độ đục hàm lượng nhôm cần thiết lấy theo TCXD – 33:2006 Hàm lượng cặn nước nguồn (mg/l) < 100 101 – 200 201 – 400 401 – 600 601 – 800 Liều lượng phèn nhôm: Al2(SO4)3 không chưa nước mg/l 25 – 35 30 – 40 35 – 45 45 – 50 50 – 60 801 - 1000 1001 – 1400 60 – 70 70 – 80 Ta có SS = 300 mg/l mà hàm lượng cặn lơ lửng thuộc (201 – 400mg/l) liều lượng phèn cần 35 – 45 mg/l, mà xử lý độ màu lượng phèn cần 63,2 mg/l nên xử lý ta chọn lượng phèn cao cần sử dụng 63,2 mg/l Lượng chất keo tụ sử dụng ngày là: m = 63,2 x 250000 x10-6 = 15,2 tấn/ngđ Mà: Al2(SO4)3 Al2(SO4)3.18H2O 342 666 15,2 m= ? m = = 29,6 tấn/ngđ Lượng phèn lưu trữ tháng là: A = = 888 tấn/tháng b) Mùa khô Độ màu nước vào mùa khô: Pmùa khô = 70 mg/l Lượng phèn cần sử dụng để xử lý nước vào là: a= = = 33,5 mg/l Lượng chất keo tụ sử dụng ngày là: m= 33,5 x 250000 x10-6 = 8,375 tấn/ ngđ Mà: Al2(SO4)3 Al2(SO4)3.18H2O 342 666 8,375 m= ? m = = 16,31 tấn/ngđ Lượng phèn lưu trữ tháng là: A = = 489,3 tấn/tháng • Diện tích sàn kho chứa phèn: Lượng phèn lưu trữ tháng vào mùa mưa 888 tấn/tháng Trọng lượng thể tích đổ thành đống γ = 1,1 – 1,4 tấn/m (Trịnh Xuân Lai 2004) Chọn γ=1,4 tấn/ m3 Thể tích phèn choáng chỗ kho : W = = 634,3 m3 Phèn đựng bao xếp thành đống cao 2m kho Diện tích mặt để phèn là: F = = 317,2 m2 Thiết kế kho có chiều rộng 17m chiều dài 20m chiều cao 4m, kho có cửa lớn để ô tô lùi vào đổ phèn trực tiếp vào kho, chung quanh xây kín có lợp mái che để chống mưa bụi, có cửa thông thoáng gió để chống ẩm không khí kho Kho xây liền với gian đặt công trình chuẩn bị dung dịch phèn Hằng ngày đem cân bao phèn theo khối lượng cần cho vào bể hòa tan để hòa thành dung dịch • Bể hòa trộn phèn Dung tích bể hòa trộn phèn (phèn khô) W= (m3) Trong đó: Q: lưu nước nước cần xử lý (m3/h), Q = 250.000 m3/ngđ = 10417 m3/h n: khoảng thời gian hai lần hòa tan (h), n = 3h ( Q > 100000 m 3/ngđ, Trịnh Xuân Lai-2004) a: liều lượng phèn cần thiết lớn theo sản phẩm không ngậm nước (g/ m 3), a = 63,2 g/ m3 p: nồng độ dung dịch phèn thùng hòa tan ( 10 -17% TCVN 33-2006), p = 10% γ: trọng lượng riêng dung dịch phèn (t/ m3) γ= 1.4 t/m3 ( Trịnh Xuân Lai-2004)  W = = 14,1 m3 Chọn bể có dạng hình vuông chiều rộng B = 2,5 m Phần bể tạo vách nghiêng phía ống xả cặn, vách nghiêng tường 45º Chiều cao phần hình chóp cụt bể 0,5 m Chiều rộng phần đỉnh hình chop cụt (phần tiếp xúc với đất) : 1m Chiều cao phía phần hình vuông bể 2,3 m Chiều cao an toàn 0,5 m Chiều cao xây dựng bể H = 2,3 + 0,5 + 0,5 = 3,3 m Thể tích thực tế: W = 2,8 x 2,52 + x(2,5 + + ) = 18,3 m3 Bể có máy khuấy kiểu cánh quạt phẳng Chọn số vòng quay cánh quạt: 40 vòng/phút (quy phạm: n = 30 – 40 vòng/phút, Trịnh Xuân Lai-2004) Chiều dài cánh quạt tính từ trục quay: lcq = 0,45.B = 0,4 x 2,5 = (m) (quy phạm: 0,4 -0,45 d) Chiều dài toàn cánh quạt: Lcq = x = (m) Diện tích cánh quạt thiết kế 0,15 m2 cánh quạt/m3dung dịch (quy phạm 0,1 – 0,2 m2) Fcq = 0,15 x 14,1 = 2,115 (m2) Chiều rộng cánh quạt: bcq = Fcq 2,115 = = 0,53 Lcq 2 (m) Ta xây dựng bể hòa tan phèn bể hoạt động bể dự phòng Đường kính ống dẫn nước vào bể với qnước=1,2 l/s, ống thép d =70mm, nằm đầu bể Cứ 3h hòa tan ta bỏ vào 0,987 phèn Đường kính ống dẫn nước bể q = 94 l/p = 1,6l/s => d = 70mm, đặt cách đáy 200mm (TCVN 33:2006/30) Đặt máy bơm dung dịch q = 94 l/phút c) Dung tích bể tiêu thụ phèn Dung tích bể: W (m3) = Trong đó: Q: lưu nước nước cần xử lý (m3/h), Q = 250000 m3/ngđ = 10417 m3/h n: khoảng thời gian hai lần hòa tan (h), n = 3h ( Q > 100000 m 3/ngđ, Trịnh Xuân Lai-2004) a: liều lượng phèn cần thiết lớn theo sản phẩm không ngậm nước (g/ m 3), a = 63,2 g/ m3 p: nồng độ dung dịch phèn thùng hòa tan (4-10 % TCVN 33-2006) Chọn p = 5% γ: trọng lượng riêng dung dịch phèn (t/ m3) Υ= 1,4 t/m3 ( Trịnh Xuân Lai-2004)  W = = 28,2 m3 Chọn bể có dạng hình vuông chiều rộng B = 3,3 m Phần bể tạo vách nghiêng phía ống xả cặn, vách nghiêng tường 45º Chiều cao phần hình chóp cụt bể m Chiều rộng phần đỉnh hình chop cụt (phần tiếp xúc với đất) : 1m Chiều cao phía phần hình vuông bể 2,5 m Chiều cao an toàn 0,5 m Chiều cao xây dựng bể H = 2,5 + + 0,5 = 3,8 m Thể tích thực tế: W = 2,5 x 3,32 + x(3,3 + + ) = 34,7 m3 Ống xả phải có đường kính không nhỏ 100mm, ống dẫn dung dịch điều chế phải đặt cách đáy 100-200mm ( TCVN 33-2006) Dưới đáy hình chóp lắp ống xả D150 Bể có máy khuấy kiểu cánh quạt phẳng Chọn số vòng quay cánh quạt: 40 vòng/phút (quy phạm: n = 30 – 40 vòng/phút, Trịnh Xuân Lai-2004) Chiều dài cánh quạt tính từ trục quay: lcq = 0,4.B = 0,4 x 3,3 = 1,32 (m) (quy phạm: 0,4 -0,45d) Chiều dài toàn cánh quạt: Lcq = 1,32 x = 2,64 (m) Diện tích cánh quạt thiết kế 0,15 m2 cánh quạt/m3dung dịch (quy phạm 0,1 – 0,2 m2) Fcq = 0,15 x 28,2 = 4,23 (m2) Chiều rộng cánh quạt: bcq = Fcq 4,23 = = 0,8 Lcq 2,64 (m) Đường kính ống dẫn phèn 10% vào d = 80mm Đường kính ống dẫn nước vào q = 1,3 l/s, d = 70 mm Ống dẫn nước đặt đầu bể Đường kính ống dẫn nước khỏi bể q = 13,2 m 3/h = 3,7 l/s , d =70 mm, v = 1,07 m/s, đặt cách đáy 200mm Bơm định lượng q = 13,2 m3/h Xây dựng bể tiêu thụ phèn bể làm việc bể chuẩn bị dung dịch dự trữ d) Chọn bơm dung dịch phèn bơm định lượng Chọn bơm định lượng để đưa dung dịch phèn vào bể trộn Dung dịch phèn từ bể hòa tan theo định kỳ 3h bơm lên bể tiêu thụ lần Chọn thời gian bơm t = (sau lần bơm, dung dịch phèn sẽ hòa tan liên tục, bơm, 1giờ pha chế đến nồng độ P = 5% bể tiêu thụ) Lượng phèn cần thiết tính cho lần bơm: = 10417 x 63,2 x =1975063g = 1975 kg G1: Lượng phèn cần thiết (kg) Q: Lưu lượng (m3/h) a: Liều lượng phèn sử sụng (mg/l) n: Thời gian bơm lên bể tiêu thụ (giờ) (Nồng độ hòa tan bão hòa phèn tính theo Al 2(SO4)3 bảng 4.1 từ 33% đến 36% ứng với nhiệt độ nước từ 10 – 20oC) Chọn nồng độ dung dịch phèn bão hòa P=35 % Thể tích dung dịch phèn cần dùng giờ: = = 5642,9 (lít) Nếu bơm giờ, lưu lượng máy bơm: = (l/phút)  Chọn bơm chịu axit có lưu lượng Qbơm = 94 l/phút, H = 10 m cột nước, trạm đặt hai bơm (1 bơm làm việc, dự phòng) Đối với mùa khô: tính lượng phèn cần thể tích dung dịch phèn cần bơm lần (mùa mưa) Lượng phèn cần thiết tính cho lần bơm: = 10417 x 33,5 x = 1046908,5 g = 1047 kg Thể tích dung dịch phèn cần dùng giờ: = (L) Thời gian cần thiết: t = = 31,8 phút Bơm định lượng: Lưu lượng dung dịch phèn P = 5% cần thiết đưa vào nước = = 13 167 (l/h) = 13,2(m3/h) Chọn bơm định lượng kiễu màng có Q = 13,2m3/h, áp lực đẩy H = 60m cột nước Bảng tổng hợp liều lượng phèn Mùa mưa 250000 Mùa khô 250000 Liều lượng phèn(g/m3) 63,2 33,5 Lượng phèn sử dụng ngày (tấn/ngày) 29,6 16,31 Lượng phèn sử dụng tháng (tấn/ngày) 888 489,3 Lưu lượng nhà máy (m3/ngày) Bảng tổng hợp bể hòa tan tiêu thụ phèn Hình dạng Số lượng Hình vuông với đáy hình chóp cụt nghiêng 45º Bể tiêu thụ Hình vuông với đáy hình chóp cụt nghiêng 45o Kho chứa phèn Bể hòa tan Chiều dài (m) 2,5 Chiều rộng (m) 2,5 Chiều cao (m) 3,3 3,3 3,3 3,8 20 17 4.1.2 Tính toán vôi đưa vào để xử lý độ ổn định nước a) Xác định độ kiềm nước xử lý Liều lượng chất kiềm hóa tính theo công thức (dùng vôi để kiềm hóa nước): Pk = e1 - Kt + 1) mg/l Trong đó: Pk hàm lượng chất kiềm hóa (mg/l) e1, e2 trọng lượng đương lượng chất kiềm hóa phèn(mg/mgđl) Vì chọn phèn nhôm để keo tụ vôi để kiềm hóa nên e1 = 28 ( theo CaO), e2=57 ( theo Al2SO4) Pp hàm lượng phèn cần thiết để keo tụ mg/l Kt độ kiềm nhỏ nguồn nước mg/l C tỷ lệ chất kiềm hóa nguyên chất có sản phẩm sử dụng => Pk = 28 - 1,5 + 1) = 24,4 mg/l b) Liều lượng vôi Mùa mưa: - Cống suất trạm xử lý m3/ ng : Q = 250000 m3/ ngđ - Lượng phèn sử dụng để xử lý nước là: 63,2 g/m3 Mà : (Al2SO4)318H2O + Ca(OH)2 -> CaSO4 + 2Al(OH)3 + 18H2O 3x7454 g/m3 666 -> M= ?  M = = 21,1 g/m3 CaO + H2O -> Ca(OH)2 56 74 M=? 21,1 g/m3 CaSO4 + 2Al(OH)3 + 18H2O 666 33,5 g/m3 3x74 -> M=?  M = = 11,2 g/m3 CaO + H2O -> Ca(OH)2 56 M=? 74 100000 m 3/ngđ, Trịnh Xuân Lai-2004) a: liều lượng vôi cần thiết lớn theo sản phẩm không ngậm nước (g/ m 3), a = 22,9 g/ m3 p: nồng độ dung dịch vôi thùng hòa tan Chọn p = 5% (Trịnh Xuân Lai-2004) γ: trọng lượng riêng dung dịch vôi (t/ m3) γ = 1,4 t/m3 (Trịnh Xuân Lai-2004)  W = = 10,22 m3 Ta có tiết diện bể sau: Chọn bể có tiệt diện vuông B = m Phần bể tạo vách nghiêng phía ống xả cặn vách nghiêng tường 45º Chiều cao phần bể m Chiều cao phía phần trụ bể 2,3 m Chiều cao an toàn 0,5 m Chiều cao xây dựng bể H = 2,3 + + 0,5 = 3,8 m Thể tích thực tế: W= x x 2,8 + (2 + + ) = 12,7 m3 Trong trạm đặt bể làm việc dự phòng Khuấy trộn máy khuấy kiểu tuabin chong chóng, lắp cánh quạt, xây bê tông cốt thép Bộ phận khuấy trộn gồm động điện, phận chuyển động cánh khuấy kiểu tua bin Kích thước cánh khuấy Chiều dài cánh quạt tính từ trục quay: lcq = 0,4.B = 0,4 x = 0,8 (m) (quy phạm: 0,4 -0,45d) Chiều dài toàn cánh quạt: Lcq = 0,8 x = 1,6 (m) Diện tích cánh quạt thiết kế 0,15 m2 cánh quạt/m3dung dịch (quy phạm 0,1 – 0,2 m2) Fcq = 0,15 x 10,22 = 1,533 (m2) Chiều rộng cánh quạt: bcq = Fcq 1,533 = = 0,48 Lcq 1,6 (m) Vòng quay đạt 40 vòng/phút Đường kính ống dẫn nước vào bể có q = 0,95 l/s, chọn d = 70mm, v = 0,27m/s Cứ 3h cho vào 0,511 vôi vào bể Đường kính ống dẫn vôi 5% khỏi bể q = m 3/h = 2,5l/s => d = 70mm cách đáy 200mm Bơm dung dịch q = 9m3/h Ống xả cặn D150 Lưu lượng nước rửa lọc chảy ống nhánh: qn = 1827 ≈ 30l / s 61 Chọn đường kính ống nhánh dn = 169 mm Ống thủy tinh tốc độ nước chảy ống nhánh = 1,87 m/s (nằm giới hạn cho phép 1.8 m/s) Với đường kính ống d = 1000mm, tiết diện ngang ống: = 0,785 Tổng diện tích lỗ lấy 35% diện tích tiết diện ngang ống (Quy phạm cho phép 3035%) Tổng diện tích lỗ tính được: Chọn đường kính lỗ 12 mm (Quy phạm 1012mm) Diện tích lỗ: ωlô = π * (0,012) = 1,1304 *10 −4 m Tổng số lỗ: lỗ Số lỗ ống nhánh = lỗ Trên ống nhánh lỗ xếp thành hàng so le hướng xuống phía nghiêng góc 450 so với mặt phẳng nằm ngang Số lỗ hàng ống nhánh = = 20 lỗ Khoảng cách lỗ: a = = = 0,2 m 1,02: Đường kính ống gió (m) Chọn ống thoát khí φ 32mm đặt cuối ống Tính hệ thống dẫn gió rửa lọc: Chọn cường độ gió rửa bể lọc Wgió = 15 l/sm2 (quy phạm 1520 l/s.m2) Lưu lượng gió tính toán Wg * f Qg = = 1000 15 * 83 = 1,245m / s 1000 Chọn tốc độ gió ống dẫn gió v = 15 m/s (Quy phạm 1520 m/s) Đường kính ống gió chính: Dg = 4Q g = πV g * 1,245 = 0,325m ≈ 0,35m π * 15 = 350 mm Diện tích mặt cắt ngang ống gió chính: Ωg = πd π * (0,35) = = 0,096m 4 Số ống nhánh lấy 61 Lượng gió ống nhánh: qg = 1,245 = 0,02m / s 61 Đường kính ống gió nhánh: dg = 4q g = πV g * 0,02 = 0,041(m) = 41mm π *15 Tổng diện tích lỗ lấy 40% tiết diện ngang ống gió (Quy phạm 3540%) ω g = 0.4 * 0,096 = 0,0384 m Chọn đường kính lỗ gió 3mm (Quy phạm 25mm)  Diện tích lỗ gió: π * d lôgio π * (0,003) f lôgio = = = 7,065 *10 −6 m 4 Tổng số lỗ gió: m= ω f g log io = 0,0384 = 5435 7,065 *10 −6 lỗ Số lỗ ống gió nhánh 5435 ≈ 89 61 lỗ Khoảng cách lỗ: a= L − 0,377 9,12 − 0,377 = = 0,1m * 45 * 45 Trong 0,377 m : Đường kính ống gió 45 : Số lỗ hàng số lỗ ống nhánh đặt thành hai hàng so le nghiêng góc 450 so với trục thẳng đứng ống * Tính toán máng phân phối lọc thu nước rửa lọc Bể có chiều dài 9,12m Chọn bể bố trí máng thu nước rửa lọc có đáy hình tam giác d= Khoảng cách máng 9,12 = 1,8m (Quy phạm không lớn 2,2m) Lượng nước rửa thu vào máng: qm = W*d*l Trong W: Cường độ rửa lọc W = 14 l/sm2 d : Khoảng cách tâm máng = 1,8 m l : Chiều dài máng = 9,12 m (bằng với chiều rộng bể) qm = 14 * 1,8 * 9,12 = 229,8l / s = 0,2298m / s Chiều rộng máng; Bm = K q m2 (1,57 + a ) (m) Trong a: Tỷ số chiều cao phần chữ nhật (h CN) với nửa chiều rộng máng, lấy a = 1.3 (Quy phạm a = 11.5) K: Hệ số máng hình tam giác, K = 2.1 Bm = 2.1 ×  a= (0,2298) = 0,62(m) (1,57 + 1,3) hCN B * a 0,62 * 1,3 → hCN = m = = 0,4(m) Bm 2  Vậy chiều cao máng chữ nhật hCN = 0,4 m Lấy chiều cao phần đáy tam giác hđ = 0,2 δm m Độ dốc đáy máng lấy phía máng tập trung nước i = 0,01 Chiều dày máng lấy = 0,08 m Chiều cao toàn phần máng thu nước rửa δm Hm = hCN + hđ + = 0,4 + 0,2 + 0,08 = 0,68 m Khoảng cách từ bề mặt lớp vật liệu lọc đến mép máng thu nước: ∆H m = L*e + 0,25 100 Trong L: Chiều dày lớp vật liệu lọc L = 0,8 m e: Độ giãn tương đối lớp vật liệu lọc lấy theo bảng 45 e = 45% ∆H m = 0.8 * 45 + 0,25 = 0,61m 100  Theo quy phạm khoảng cách đáy máng dẫn nước rửa phải nằm cao lớp vật liệu lọc tối thiểu 0,07 m Chiều cao toàn phần máng thu nước rửa H m = 0,68 m Vì máng dốc phía máng tập trung i = 0,01 máng dài 9,12 m nên Chiều cao máng phía máng tập trung: 0,68 + 0,01 * 9,12 = 0,77 (m) ∆H m = 0,77 + 0,07 = 0,84 m Vậy Nước rửa lọc từ máng thu tràn vào máng tập trung nước Khoảng cách từ đáy máng thu đến đáy máng tập trung: qM2 hm = 1,75 × + 0,2 g * A2 Trong đó: qM = 0,2298 *5 = 1,149 m3/s (do chọn máng thu nước): Lưu lượng nước chảy vào máng tập trung nước A: Chiều rộng máng tập trung Chọn A= 0.8m (Quy phạm không nhỏ 0.6m) G: Gia tốc trọng trường = 9.81m/s2 (1,149) hm = 1,75 × + 0,2 = 1,24m 9,81 * ( 0,8) Vậy Tổn thất áp lực rửa bể lọc nhanh Tổn thất áp lực hệ thống phân phố giàn khoan lỗ: v02 vn2 hp = ξ * + 2g 2g (m) Trong V0: Tốc độ nước chảy đầu ống v0 = 1,49 m/s Vn: Tốc độ nước chảy đầu ống nhánh = 1,87m/s G: Gia tốc trọng trường g = 9,81m/s ξ ξ= : Hệ số sức cản ξ= 2,2 +1 kW (kW = 0,35) 2,2 + = 18,96 (0,35)  = 18,96 * + = 2,15 + 0,17 = 2,32 m Tổn thất áp lực qua lớp sỏi đỡ: 0,22 * LS *W hđ = m Trong LS: Chiều dày lớp sỏi đỡ LS = 0,1m W: Cường độ rửa lọc W = 14 l/s.m2 = 0,22 *0,1 * 14 = 0,308 m Tổn thất áp lực lớp vật liệu lọc: hvl = ( a + b *W ) * L * e Với kích thước d = 0,51,25mm; a = 0,76; b = 0,017  hvl = (0,76 + 0,017 *14) * 0,8 * 0,45 = 0,35928 ≈ 0,36m Áp lực phá vỡ kết cấu ban đầu lớp cát lọc lấy hbm = m Vậy tổn thất áp lực nội bể lọc: ht = hp + hd + hvl + hbm = 2,32 + 0,308 + 0,36 + = 4,99m ≈ 5m Chọn bơm rửa lọc bơm gió rửa lọc Áp lực công tác cần thiết máy bơm rửa lọc Hr = hhh + hô + hp + hd + hvl + hbm+ hcb (m) Trong ht = hp + hd + hvl +hbm = (m) hhh : độ cao hình học từ cốt mực nước thấp bể chứa đến mép máng thu nước rửa(m)  hhh = 2,8 + 2,15 – 1,4 + 0,77 = 4,32 (m) 2,8 : Chiều sâu mức nước bể chứa (m) 2,12 : Độ chênh mực nước bể lọc bể chứa (m) 1,4 : Chiều cao lớp nước bể lọc (m) 0,77 : Khoảng cách từ lớp vật liệu lọc đến mép máng (m) hô : Tổn thất áp lực đường ống dẫn nước từ trạm bơm nước rửa đến bể lọc (m) Giả sử chiều dài đường ống dẫn nước rửa lọc l = 100m Đường kính ống dẫn nước rửa lọc D = 1000mm Qr = 1162 l/s Tra bảng 1000i = 1,04  = i*l = = 0,104 hc : Tổn thất áp lực cục phận nối ống van khóa v2 hcb = ∑ ξ * (m) 2g Giả sử đường ống rửa lọc có thiết bị phụ tùng sau: cút 90 0, van khóa, ống ngắn 12 hcb = ( * 0,98 + 0,26 + * 1) * = 0,21508 ≈ 0,2m * 9,81  Vậy Hr = 4,32+ 0,104 + + 0,2 = 9,6 (m) Với Qr =1,162 m3/s Hr = 9,6 m Chọn máy bơm rửa lọc phù hợp, máy bơm rửa lọc công tác phải chọn máy bơm dự phòng Với Qgió = 1,245 m3/s Hgió =3,5m, chọn máy bơm gió phù hợp Tỷ lệ lượng nước rửa so với lượng nước vào bể lọc: P= P= W * f * t1 * 60 * N *100 (%) Q * T *1000 14 * 83 * * 60 * 22 *100 = 7,97% 10147 *11,38 *1000  W : Cường độ rửa lọc (l/s.m2), W = 14 l/s.m2 f : Diện tích bể lọc (m2), f = 83 (m2) N : Số bể lọc, N = 22 bể lọc Q : Công suất trạm xử lý (m3/h); Q = 10147 m3/h T0 : Thời gian công tác bể hai lần rửa (giờ) To =  T 24 − ( t1 + t + t ) = − ( 0,1 + 0,17 + 0,35) = 11,38(h) n t1 t2 t3: Lần lượt thời gian rửa xả nước lọc đầu thời gian chết bể (giờ) n: Số lần rửa bể lọc ngày n = lần T: Thời gian công tác bể ngày (giờ) T = 24 Đường ống xả nước rửa lọc: Lượng nước xả lượng nước cấp cho rửa lọc Qxả =1162 l/s Lấy đường kính ống đường kính ống cấp nước rửa lọc D = 1000 (mm) Tính toán đường ống xả nước lọc đầu: Ta có: vbt = (m/h) Tra bảng tra thủy lực ta đường kính d = 400 mm, v = 1,365 m/s, 1000i=6,29 Tính toán đường ống thu nước lọc : = = 184 l/s Do có 22 bể lọc nên bể lọc có ống thu nước lọc chung, có 11 ống thu với 10 đường kính khác nối với vạy tốn khó khăn cách lắp đặt Nên ta tính kích thước ống thu 11 bể lọc đầu, sau tính kích thước ống 22 bể ( với 11 bể lọc đầu 11 bể lọc sau) Đường ống thu chung 11 bể lọc đầu có lưu lượng là: 184 l/s * 11 bể = 2024 l/s Tra bảng tra thủy lực ta có d = 1400mm, v = 1,26 m/s, 1000i = 1,1 Đường ống thu chung 20 bể có lưu lượng là: 2024(l/s) + 2024(l/s) = 4048(l/s) Tra bảng tra thủy lực ta có d = 1600mm, v = 2,02(m/s), 1000i = 2,38 Vậy đường ống chung dẫn nước lọc qua bể chứa có q = 4048 l/s, d = 1600mm, v = 2,02 m/s, 1000i = 2,38 So sánh vận tốc lọc bình thường vận tốc rửa lọc: Ta có: = = = 6* = 1,67 l/s.m2 = 14 l/s.m2 Tỷ số = = 8,38 Vậy vận tốc rửa lọc gấp gần 8,38 lần so với vận tốc lọc bình thường Bảng 4.1 Các thông số thiết kế bể lọc STT Thông số Số lượng Số bể lọc Diện tích bể lọc Chiều dài bể Chiều rộng bể lọc Chiều cao toàn phần bể Chiều cao lớp vật liệu lọc Chiều cao lớp nuớc Chiều cao lớp đỡ Chiều cao thu nước sau lọc Đường kính ống rửa lọc(ống 1 nhánh) Số ống nhánh rửa lọc Số lỗ ống nhánh Đường kính ống gió Đường kính ống gió nhánh Số lỗ ống gió nhánh Chiều rộng máng thu nước rửa 61 40 77 thu 4.6 Tính toán bể chứa: Số liệu ban đầu : Q = 250000m3/ngđ bể chứa GIỜ 0—1 1—2 2—3 3—4 4.17 4.17 4.17 4.17 3.20 3.20 2.80 2.40 Nước vào bể (%Qngđ ) 0.97 0.97 1.37 1.77 Nước bể (%Qngđ ) vị trị m2 m m m m m m m 83 9.12 9,12 3,3 0.8 0,1 0,5 mm 1000 mm 169 ống lỗ Mm Mm lỗ lọc Chiều cao toàn phần máng Chế độ TBCII Giá 22 chính) Đường kính ống rửa lọc (ống Chế độ TBCI Đơn Nước lại bể (%Qngđ ) số bơm -1.59 -0.62 0.75 2.52 4.00 4.00 4.00 3.00 325 41 M 0.62 M 0.68 4—5 5—6 6—7 7—8 8—9 9—10 10—11 11—12 12—13 13—14 14—15 15—16 16—17 17—18 18—19 19—20 20—21 21—22 22—23 4.17 4.17 4.17 4.17 4.17 4.17 4.17 4.17 4.17 4.17 4.17 4.17 4.17 4.17 4.17 4.17 4.17 4.17 4.17 23—24 4.09 100 2.40 5.60 5.60 5.60 5.60 5.60 4.00 4.00 4.00 4.00 4.00 5.60 5.60 5.60 5.60 5.60 3.20 3.20 1.80 1.80 100 1.77 1.43 1.43 1.43 1.43 1.43 0.17 0.17 0.17 0.17 0.17 1.43 1.43 1.43 1.43 1.43 0.97 0.97 2.37 2.29 15.76 4.29 2.86 1.43 0.00 -1.43 -2.86 -2.69 -2.52 -2.35 -2.18 -2.01 -3.44 -4.87 -6.30 -7.73 -9.16 -8.19 -7.22 -4.85 -2.56 3.00 7.00 7.00 7.00 7.00 7.00 5.00 5.00 5.00 5.00 5.00 7.00 7.00 7.00 7.00 7.00 4.00 4.00 2.00 2.00 15.76 Bảng 4.11: Chế độ tiêu thụ nước theo ngày.K = 0,8 Thể tích thiết kế bể chứa nước Wtb = Wđhb + Wcc + Wbt Wbt = 10 000 m3 ( 4% tổng lưu lượng) Wđhb : Thể tích điều hoà bể chứa Wđhb = 13,45% Qngđ = 33625 m3 Wcc : Thể tích chứa nước để dập đám cháy h WCC: lượng nước dự trữ cho chữa cháy giờ: = = 1728 m3 Với n: số đám cháy xảy đồng thời (lấy n = 2) qtccc : Lưu lượng nước chữa cháy 1s Theo TCVN 2622:1995 q tccc = 80(l/s) cho nhà lớn tầng, số đám cháy xảy lúc 2, số người >500.000  Wtb = Wđhb + Wcc + Wbt = 33625 + 1728 + 10 000 = 45353 m3 Wtb = L.B.H = 2.95.60.4 = 39600 m3 Bảng 4.12 Tóm tắt chi tiết bể chứa Đơn vị m3 m m m Bể chứa thiết kế chìm làm bê tông cốt thép, gạch xây có dạng hình chữ nhật,chiều cao bảo vệ 0,3 m Tổng chiều cao bể chứa 4,3 m  Thời gian lưu nước bể chứa T= = = 0,1824 ngđ = 4,4 h  Ống dẫn nước vào bể Q = 2893 (l/s)  tra bảng tính toán thủy lực Nguyễn Thị Hồng D = 1600mm, v = 1,42 (m/s) Bố trí van đóng mở, côn mở rộng hướng lên mặt nước độ cao mực nước bể 4m để đảm bảo độ chênh áp lực mực nước bể lọc bể chứa ổn định, không phụ thuộc vào thay đổi mực bể chứa, đồng thời đảm bảo cho bể lọc làm việc ổn định, đảm bảo chất lượng nước  Ống hút Q1B = 556 (l/s)  tra bảng tính toán thủy lực Nguyễn Thị Hồng D = 700 mm , v = 1,42(m/s) ống hút Được đặt hố thu, có kết cấu đỡ van hút để đảm bảo độ ổn định cho hệ thống hút bơm • Ống xả tràn D =150 mm, v = 1,52 (m/s) Dạng hình côn có đường kính miệng D = 1000, hạn chế xâm nhập côn trùng • Ống thông D = 400 mm, h = 700 mm so với mặt lớp đất bể, với nhiệm vụ thông hơi, thông khí clo bể phải có nắp chụp không cho nước vào bể trời mưa, lưới nhựa chống côn trùng chui vào bể • Lớp đất phủ Chiều dày 0,5m, bên trồng cỏ tranh để chống tượng đẩy nổi, ổn định nhiệt độ nước bể.Hệ thống thoát nước mưa: với 14 ống thoát D = 400 mm Chống thấm cho nắp bể - Phễu: • × 700 = 910( mm) Dphễu= (1,3÷1,4) Dhút= 1,3 Khoảng cách từ miệng phễu → tới thành Yêu cầu: a > 0,5D => a > 0,5 x 910 = 460 (mm) • Khoảng cách từ miệng phễu → đáy bể Yêu cầu: b = 0,5D = 0,5 x 910 = 460 (mm) • Chiều cao phễu: c = 0,6D = 0,6 x 910 = 546 (mm) Ta lấy c = 550 (mm) • Khoảng cách từ MNTN đến miệng phễu: ( độ sâu đặt miệng phễu ) h ≥ 1,5D → h ≥ 1,5 x 910 = 1365 (mm) Ta lấy h = 1400 (mm) • Khoảng cách tối thiểu phểu: l = ( 1,5 ÷ ) x Dphểu = 1,5 x 910 = 1365 (mm) ta lấy 1400(mm) • Chiều cao vùng thu nước: Hvùngthu = h + b = 1400 + 460 = 1860(mm) = Ta lấy H = 1850 (mm) 4.7 TÍNH TOÁN KHỬ TRÙNG NƯỚC 4.7.1 Tính lượng Clo cần dùng Khử trùng nước Clo lỏng, sử dụng thiết bị phân phối C Clorator Lượng Clo dùng để khử trùng lấy liều lượng Clo hoạt tính cần thiết sử dụng 1h QCl2 Trong đó: = Q * a  mg    1000  L  = 10417*1  mg    1000  L  = 10,147  kg     h   m3     h  Q: công suất trạm xử lý, a: liều lượng Clo hoạt tính, a = (TCXD 33: 2006) Năng suất bốc bình Cs =  kg     h   kg  QCl    h  Cs Do số bình Clo đồng thời là: N = (TCXD 33: 2006) =  kg  10,417   h  = 3,47 Vậy dùng bình Clo sử dụng đồng thời Lượng nước tính toán: Cho Clorator làm việc lấy bẳng 0,6 (m3/ kgClo) (TCXDVN 33:2006) Lưu lượng nước cho trạm Clo là: Qcấp = 0,6 x Qclo = 0,6 x 3,47 = 2,082 (m3/h) = 0,58 (l/s) Đường kính ống: D= * Qcâp π *V = * 5,8 * 10 −4 = 0,035 ( m ) π * 0,6  D = 35 mm Liều lượng Clo cần thiết dùng để khử trùng ngày mClo= 10,147 x 24 = 243,5 (kg) Lượng nước tiêu thụ để hòa trộn với Clo ngày Qc = 5m3/h x 24h = 120 (m3/ngđ) Chọn số bình Clo dự trữ trạm đủ 30 ngày MClo = 30 x 243,5 = 7305(kg) Clo lỏng có tỉ trọng riêng 1,43 (tấn/m3) (TC 33:2006) Tổng lượng dung dịch Clo: QCl = 7305( kg ) = 5109 ( l )  kg  1,4 3   l  Sử dụng bình loại 5200(L) hoạt động, dự trữ Cấu tạo nhà trạm Trạm Clo xây dựng cuối hướng gió Trạm Clo xây dựng với gian riêng biệt: gian đựng cloratot, gian đặt bình Clo lỏng, gian có cửa thoát dự phòng riêng biệt Trạm xây cách ly xung quanh cửa kín, có hệ thống thông gió thường xuyên quạt với tần suất 12 lần tuần hoàn gió Không khí hút điểm thấp Trong trạm có dàn phun nước áp lực cao, có bể chứa dung dịch trung hòa Clo, có cố dung tích bình đủ để trung hòa Đường kính ống cao su dẫn Clo: Q DCl = 1,2 V Lưu lượng lớn Clo lỏng lấy lưu lượng trung bình từ 3-5 lần (chọn  m3  * QClh * 10,147  Q= = = 0,011 3600 3600  s  lần) Vận tốc đường ống lấy 0,8 m/s Q 0,011 DCl = 1,2 = 1,2 = 0,14 m = 140mm V 0,8 Ống cao su đặt ống lồng ống có độ dốc 0,001 đến thùng đựng Clo lỏng, ống mối nối 4.7.2 Tính toán lượng Flo cần dùng Để Flo hóa nước dùng Silic Florua Natri Liều lượng Florua Natri cho vào: 100 100 x K Cf − Df = [ma − ( F )] Trong đó: m: hệ số phụ thuộc vào chỗ đưa Flo vào nước xử lý Cho Flo bể chứa m=1 a: hàm lượng cần thiết Flo nước xử lý g/m3 phụ thuộc vào điều kiện khí hậu thay đổi theo mùa lấy từ 0,7-1,2 g/m3 ( chọn a = g/m3) K: hàm lượng Flo hóa chất tinh khiết tính %( Silic Florua Natri K=60) F-: hàm lượng Flo nước nguồn g/m3 Cf: hàm lượng hóa chất tinh khiết sản phẩm kỹ thuật % Df 100 100 x 60 90 = [1 − 0] = g/m3 Vậy lượng silic florua natri cần sử dụng :1g/m3 * 250000m3 = 250000 g = 250(kg) Công suất thiết bị hoà tan bão hoà Q c tính l/h (theo dung dịch bão hoà hoá chất) xác định theo công thức: Qc = = = 713,5 (l/h) Trong đó: Q- Lưu lượng nước xử lý m3/h n- Số thiết bị hoà tan bão hoà p - Độ hoà tan Silicflorua Natri (g/l) nhiệt độ 20°C p = 7,3 g/l; 40°C p =10,3 g/l Khi xác định thể tích thiết bị hoà tan bão hoà, thời gian lưu lại dung dịch thiết bị lấy không nhỏ 5h Tốc độ lên dòng nước thiết bị không lớn 0,1 mm/s [...]... của máng thu nước rửa là H m = 0,68 m Vì máng dốc về phía máng tập trung i = 0,01 máng dài 9,12 m nên Chiều cao của máng ở phía máng tập trung: 0,68 + 0,01 * 9,12 = 0,77 (m) ∆H m = 0,77 + 0,07 = 0,84 m Vậy Nước rửa lọc từ máng thu tràn vào máng tập trung nước Khoảng cách từ đáy máng thu đến đáy máng tập trung: qM2 hm = 1,75 × + 0,2 g * A2 3 Trong đó: qM = 0,2298 *5 = 1,149 m3/s (do chọn 5 máng thu nước) :... Chiều cao thu nước sau lọc Đường kính ống rửa lọc(ống 1 1 nhánh) Số ống nhánh rửa lọc Số lỗ trên 1 ống nhánh Đường kính ống gió chính Đường kính ống gió nhánh Số lỗ trên ống gió nhánh Chiều rộng máng thu nước rửa 61 40 77 thu 4.6 Tính toán bể chứa: Số liệu ban đầu : Q = 250000m3/ngđ bể chứa GIỜ 0—1 1—2 2—3 3—4 4.17 4.17 4.17 4.17 3.20 3.20 2.80 2.40 Nước vào bể (%Qngđ ) 0.97 0.97 1.37 1.77 Nước ra bể... làm bằng máng đục lỗ ở 2 bên và đặt dọc theo trục mỗi ngăn Thời gian xả cặn quy định t =8-10 phút, ta lấy 10p Tốc độ chảy ở cuối máng k nhỏ hơn 1 m/s * Máng thu nước Tổng chiều dài máng cần thiết L > = = 257 m => L= 500 m Vì có 3 bể lắng nên chiều dài máng thu cho một bể là = 167 m Mỗi bể lắng chia thành 10 máng thu, khỏang cách tim máng 1,2 m, hai máng ngoài cách tường 1m Vậy chiều dài mỗi máng = 16,7... t3: Lần lượt là thời gian rửa xả nước lọc đầu và thời gian chết của bể (giờ) n: Số lần rửa bể lọc trong một ngày n = 1 lần T: Thời gian công tác của bể trong một ngày (giờ) T = 24 giờ Đường ống xả nước rửa lọc: Lượng nước xả chính bằng lượng nước cấp cho rửa lọc Qxả =1162 l/s Lấy đường kính ống bằng đường kính ống cấp nước rửa lọc là D = 1000 (mm) Tính toán đường ống xả nước lọc đầu: Ta có: vbt = 6 (m/h)... độ cao hình học từ cốt mực nước thấp nhất trong bể chứa đến mép máng thu nước rửa(m)  hhh = 2,8 + 2,15 – 1,4 + 0,77 = 4,32 (m) 2,8 : Chiều sâu mức nước trong bể chứa (m) 2,12 : Độ chênh mực nước giữa bể lọc và bể chứa (m) 1,4 : Chiều cao lớp nước trong bể lọc (m) 0,77 : Khoảng cách từ lớp vật liệu lọc đến mép máng (m) hô : Tổn thất áp lực trên đường ống dẫn nước từ trạm bơm nước rửa đến bể lọc (m) Giả... độ nước chảy trong ống chính sẽ là vc = 1,49 m/s (nằm trong giới hạn cho phép ≤ 2 m/s) Lấy khoảng cách giữa các ống nhánh là 0.3m (Quy phạm cho phép 0,250,3m) Số ống nhánh của một bể lọc : m= B 9,12 * 2 *2 = = 60.8 ≈ 61 0.3 0,3 ống Lưu lượng nước rửa lọc chảy trong một ống nhánh: qn = 1827 ≈ 30l / s 61 Chọn đường kính ống nhánh là dn = 169 mm Ống bằng thủy tinh thì tốc độ nước chảy trong ống nhánh... của máng, lấy a = 1.3 (Quy phạm a = 11.5) K: Hệ số đối với máng hình tam giác, K = 2.1 Bm = 2.1 × 5  a= (0,2298) 2 = 0,62(m) (1,57 + 1,3) 3 hCN B * a 0,62 * 1,3 → hCN = m = = 0,4(m) Bm 2 2 2  Vậy chiều cao máng chữ nhật là hCN = 0,4 m Lấy chiều cao phần đáy tam giác là hđ = 0,2 δm m Độ dốc đáy máng lấy về phía máng tập trung nước là i = 0,01 Chiều dày máng lấy = 0,08 m Chiều cao toàn phần của máng... của trạm xử lý, a: liều lượng Clo hoạt tính, a = 1 (TCXD 33: 2006) Năng suất bốc hơi của một bình Cs = 3  kg     h   kg  QCl 2    h  Cs Do đó số bình Clo đồng thời là: N = (TCXD 33: 2006) =  kg  10,417   h  3 = 3,47 Vậy dùng 3 bình Clo sử dụng đồng thời Lượng nước tính toán: Cho Clorator làm việc lấy bẳng 0,6 (m3/ kgClo) (TCXDVN 33:2006) Lưu lượng nước cho trạm Clo là: Qcấp = 0,6... với dung tích 653 m3, thời gian lưu nước 225s, tốc độ quay n = 5v/p Tốc độ chuyển động tương đối của bản cánh so với nước (Công thức 5.11 trang 131) V1 = = = 0,71 m/s V2 = = = 0,53m/s R1 = 1,8m bán kính chuyển động của cánh khuấy – n – số vòng quay trong một phút R2 = 0,75R1 = 0,75*1,8 = 1,35 Cb = 1,9 hệ số sức cản của nước (l/b >21) (trang 131) F tiết diện bản cánh khuấy đối xứng F = 1,224 m2 N =... ống gió nhánh 5435 ≈ 89 61 lỗ Khoảng cách giữa các lỗ: a= L − 0,377 9,12 − 0,377 = = 0,1m 2 * 45 2 * 45 Trong đó 0,377 m : Đường kính ngoài của ống gió chính 45 : Số lỗ trên một hàng vì số lỗ trên ống nhánh được đặt thành hai hàng so le và nghiêng một góc 450 so với trục thẳng đứng của ống * Tính toán máng phân phối lọc và thu nước rửa lọc Bể có chiều dài 9,12m Chọn mỗi bể bố trí 5 máng thu nước rửa