THIẾT KẾ HỆ THỐNG CẤP NƯỚC CHO THỊ TRẤN 50.000 DÂN
• THUYẾT MINH CÔNG NGHỆ
Phương án 1:
- Nước từ sông sẽ được bơm lên trạm bơm cấp 1, tại miệng thu nước lắp đặt
song chắn rác để cản lại những vật rắn trôi nổi trong nước. Sau đó nước được
bơm đến bể trộn cơ khí.
- Tại bể trộn nước sẽ được tiếp xúc với hóa chất phèn để tạo kết tủa. Nhờ có
bể trộn mà hóa chất được phân phối nhanh và đều vào trong nước, nhằm đạt
hiệu quả xử lý cao nhất.
- Sau khi nước tạo bông cặn lắng ở bể trộn sẽ được dẫn đến bể phản ứng. Tại
đây
- Sau đó các bông cặn đó sẽ được lắng ở bể lắng ngang. Tiếp theo nước sẽ
chảy vào mương phân phối và được đưa vào bể lọc nhanh
- Những hạt cặn còn sót lại sau quá trình lắng sẽ được giữ lại trong vật liệu
lọc, còn nước sau lọc thì sẽ tiếp tục qua các công trình xử lý tiếp theo.
- Nước sau khi được làm sạch các cặn lắng thì cần phải được khử trùng để
tiêu diệt vi khuẩn và vi trùng trước khi đưa vào sử dụng
- Nước sau khi khử trùng sẽ được đưa đến bể chứa. Sau một thời gian nước sẽ
được bơm ra mạng lưới để đáp ứng cho nhu cầu của người dân.
Phương án 2
Cũng giống như phương án 1 nhưng ở phương án 2 không dùng bể lắng
ngang mà thay vào là dùng bể lắng trong có lớp cặn lơ lửng. Ở bể này các hạt
cặn sẽ tự kết hợp tạo thành bông cặn lớn hơn và lắng xuống đáy bể. Vì thế sơ
đồ xử lý này không sử dụng bể phản ứùng.
GVHD : GS.TS Lâm Minh Triết - 5 - SVTH:
THIẾT KẾ HỆ THỐNG CẤP NƯỚC CHO THỊ TRẤN 50.000 DÂN
• LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN TÍNH TOÁN:
Phương án 1:
Ưu điểm :
- Bể lắng ngang hoạt động ổn đònh, có thể hoạt động tốt ngay cả khi chất
lượng nước đầu vào thay đổi.
- Bể được hợp khối nên cụm xử lý được thu gọn thuận lợi trong vận hành.
Nhược điểm :
- Khối lượng công trình lớn, chiếm diện tích lớn.
Phương án 2:
Ưu điểm:
- Khối lượng công trình nhỏ hơn, tiết kiệm diện tích đất xây dựng.
- Bể lắng trong có lớp cặn lơ lửng đạt hiệu quả xử lý rất tốt.
Nhược điểm:
- Bể lắng trong có lớp cặn lơ lửng rất nhạy cảm với sự dao động về lưu
lượng và nhiệt độ của nguồn nước : thay đổi lưu lựơng không được quá 15% và
nhiệt độ không quá 1
o
C trong vòng 1h. Nếu lưu lượng thay đổi thất thường có
thể gây xáo trộn cặn gây hiệu quả xử lý rất thấp.
- Quản lý vận hành phức tạp : tầng cặn lơ lửng đòi hỏi phải ở một chiều cao
nhất đònh, theo dõi thường xuyên chất lượng nước đầu ra sau bể lắng để thu
cặn hợp lý.
⇒ Chọn Phương án 1 để tính toán.
GVHD : GS.TS Lâm Minh Triết - 6 - SVTH:
THIẾT KẾ HỆ THỐNG CẤP NƯỚC CHO THỊ TRẤN 50.000 DÂN
2. TÍNH TOÁN CÁC CÔNG TRÌNH ĐƠN VỊ
2.1 CÔNG TRÌNH THU:
Chọn loại công trình thu nước và trạm bơm bố trí kết hợp trong một nhà
Tính toán công trình thu gồm nội dung sau:
• Song chắn rác
• Lưới chắn rác
• Ngăn hút - Ngăn thu
2.1.1 SONG CHẮN RÁC
Song chắn rác đặt ở cửa thu nước của công trình.
Tính toán song chắn rác dựa trên các thông số sau:
- Lưu lượng công trình, Q = 0,19 m
3
/s
- Đường kính thanh thép, chọn d= 8mm
- Khoảng cách giữa các thanh thép, a=(40 ÷ 50)mm, chọn a=40 mm.
- Vận tốc nước chảy qua song chắn, theo TCVN-33-85,
v=(0,4 ÷ 0,8)m/s, chọn v=0,5 m/s
- Số cửa thu nước, chọn n=2
Khi đó, tính được:
- Hệ số co hẹp do các thanh thép:
2,1
40
840
1
=
+
=
+
=
a
da
K
- Hệ số co hẹp do rác bám vào song: thường lấy
K
2
= 1,25
- Hệ số kể đến hình dạng của thanh thép: K
3
=1,25
Do đó, tiết diện của song chắn rác là:
2
321
35,0
25,0
25,125,12,119,0
mKKK
nv
Q
=
×
×××
=
×
=
ω
GVHD : GS.TS Lâm Minh Triết - 7 - SVTH:
THIẾT KẾ HỆ THỐNG CẤP NƯỚC CHO THỊ TRẤN 50.000 DÂN
Chọn kích thước song chắn rác là: B
s
x H
s
= 0,35 m x 1 m
2.1.2 LƯỚI CHẮN RÁC
• Lưới chắn rác là một tấm lưới đan bằng dây thép có đường kính 1,5 mm,
lưới chắn được đặt cuối đường ống, giữa ngăn thu và ngăn hút.
Chọn loại lưới phẳng để tính toán
Tính toán lưới chắn rác với các thông số sau:
- Q: Lưu lượng công trình, Q=0,19 m
3
/s
- n: số lượng cửa đặt lưới, n=2
- v: vận tốc nước chảy qua lưới, v = (0,2 ÷ 0,4)m/s, chọn v=0,3m/s
- d: đường kính dây đan lưới, d=(1 ÷ 1,5)mm, chọn d=1,5 mm
- Kích thước mắt lưới, a=4 mm
Khi đó:
- Hệ số co hẹp :
( ) ( )
89,1
4
5,14
2
22
2
1
=
+
=
+
=
a
da
K
- Hệ số co hẹp do rác bám vào lưới: K
2
= 1,5
- Hệ số kể đến hình dạng: K
3
=(1,15 ÷ 1,5), chọn K
3
=1,3
⇒ Diện tích lưới chắn là:
ω
GVHD : GS.TS Lâm Minh Triết - 8 - SVTH:
THIẾT KẾ HỆ THỐNG CẤP NƯỚC CHO THỊ TRẤN 50.000 DÂN
14,1
23,0
3,15,189,119,0
321
=
×
×××
=
×
=
KKK
nv
Q
ω
Chọn kích thước mắt lưới là: B
l
x H
l
= 0,8 m x 1,4 m
2.1.3 NGĂN THU –NGĂN HÚT
o Kích thước mặt bằng ngăn thu:
- Chiều dài : A
1
= (1,6 ÷ 3 )m, chọn A
1
= 2,5 m
- Chiều rộng : B
1
= B
l
+2e = 1 + 2x0,5 = 2,0 m
với e = (0,4 ÷ 0,6) , chọn e = 0,5 m
o Kích thước mặt bằng ngăn hút:
- Đường kính ống hút:
m
v
Q
D
h
45,0
2,1
19,044
=
×
×
=
×
×
=
ππ
Chọn vận tốc nước chảy trong ống là : v=1,2m/s
Vậy chọn ống hút làm bằng gang có đường kính D
h
= 450 mm
- Đường kính phiễu hút: D
f
= (1,3 ÷ 1,5)D
h
= 1,4
450
×
= 630 mm
- Chiều rộng: để tiện thi công ta chọn B
2
= B
1
= 2 m
- Chiều dài: A
2
= (1,5 ÷ 3)m , chọn A
2
=3m
Trong ngăn hút ta đặt các bơm trục ly tâm ngang để hút nước đưa vào trạm
xử lý, Sử dụng 2 bơm chìm ( 1 hoạt động, 1 dự phòng ) có lưu lượng 670 m
3
/h.
2.2 TÍNH TOÁN LIỀU LƯNG HÓA CHẤT
2.2.1 THIẾT BỊ ĐỊNH LƯNG LIỀU LƯNG PHÈN
Tính toán dựa trên các thông số sau:
- Q = 16.000 m
3
/ngày
- Hàm lượng cặn là: 500 mg/l
- Độ màu: 70 Pt – Co
GVHD : GS.TS Lâm Minh Triết - 9 - SVTH:
THIẾT KẾ HỆ THỐNG CẤP NƯỚC CHO THỊ TRẤN 50.000 DÂN
- Độ đục: 40 N.T.U
• Căn cứ vào hàm lượng cặn của nguồn nước mặt là: 500mg/l, chọn liều
lượng phèn nhôm không chứa nước dùng để xử lý nước đục theo bảng 6.3
Liều lượng phèn để xử lí nước trang 47 “TCXD 33-2006” là: 50 mg/l
• Căn cứ vào độ màu của nguồn nước là 70 Pt-Co , nên liều lượng phèn
nhôm được xác dònh là:
lmgP
Al
/47,33704
==
So sánh liều lượng phèn cần dùng để khử độ đục và liều lượng phèn cần để
khử độ màu thì ta chọn liều lượng phèn tính toán là: P
Al
= 50 mg/l
• Dung tích bể hoà trộn:
3
33,3
110000.10
501067,666
000.10
m
b
PnQ
W
h
Al
h
=
××
××
=
××
××
=
γ
Trong đó:
- Q : lưu lượng nước xử lý, Q = 666,67 m
3
/h
- n : thời gian giữa hai lần hoà tan phèn, với công suất
(10000 ÷50000) m
3
/ngày , n =(8 ÷ 12)h, chọn n = 10h
- P
p
: liều lượng phèn dự tính cho vào nước , P
p
= 50 mg/l
- b
h
: nồng độ dung dòch phèn trong thùng hoà trộn (10÷17 %),
lấy b
h
=10%
- γ : khối lượng riêng của dung dòch, γ =1 tấn/m
3
Chọn 1 bể hoà trộn, kích thước bể là: 2m x 1,5m x 1,1 m = 3,3 m
3
• Dung tích bể tiêu thụ:
3
66,6
5
1033,3
m
b
bW
W
t
hh
t
=
×
==
Trong đó:
- b
t
= (4 ÷ 10)% , chọn b
t
= 5%
- b
t
: nồng độ dung dòch phèn trong thùng tiêu thụ
Chọn 1 bể tiêu thụ, kích thước mỗi bể là: 2,0m x 1,96m x 1,7m = 6,664 m
3
• Chọn chiều cao an toàn ở bể hoà trộn và bể tiêu thụ là:(0,3 ÷ 0,5)m
GVHD : GS.TS Lâm Minh Triết - 10 - SVTH:
THIẾT KẾ HỆ THỐNG CẤP NƯỚC CHO THỊ TRẤN 50.000 DÂN
• Chọn quạt gió và tính toán ống dẫn khí nén
Lưu lượng gió phải thổi thường xuyên vào bể hoà trộn là:
Q
h
= 0,06 xW
h
x F = 0,06 x 10 x 3,0 = 1,8 m
3
/phút
Trong đó: W
h
= cường độ khí nén ở thùng hoà trộn 10l/sm
2
(theo qui phạm)
• Lưu lượng gió cần thiết ở bể tiêu thụ là:
Q
t
= 0,06 x 5 x3,92 = 1,176 m
3
/phút
Trong đó : cường độ khí nén ở thùng tiêu thụ lấy bằng 5 l/sm
2
• Tổng lương gió phải vào bể hoà trôn và bể tiêu thụ là:
Q
gió
= Q
h
+ Q
t
= 1,8 + 1,176 = 2,976 m
3
/phút = 0,05 m
3
/s
• Đường kính ống gió chính:
mmm
v
Q
D
g
c
65065,0
15
05,04
4
==
×
×
==
ππ
v= (10 ÷ 15)m/s, chọn v=15m/s
• Đường kính ống dẫn gió đến thùng hoà trộn
mmm
v
Q
D
h
h
5005,0
1514,3
03,044
==
×
×
=
×
=
π
Chọn D
h
= 50 mm
• Đường kính ống dẫn gió đến đáy thùng hoà trộn
mmm
v
Q
D
h
dh
36036,0
21514,3
03,04
2
4
==
××
×
=
××
×
=
π
• Đường kính ống nhánh vào thùng hoà trộn
- Thiết kế 3 nhánh
Q
slsm
nh
/5/005,0
32
03,0
3
==
×
=
- Suy ra:
mmmD
nh
2002,0
1514,3
005,04
≈=
×
×
=
Tính số lỗ khoan trên giàn ống gió ở bể hoà trộn:
GVHD : GS.TS Lâm Minh Triết - 11 - SVTH:
THIẾT KẾ HỆ THỐNG CẤP NƯỚC CHO THỊ TRẤN 50.000 DÂN
Theo qui phạm ( 6.22 – 52 TCXD 33-2006 ) :
- d
l
= 3 ÷ 4mm
- v
l
= 20 ÷ 30m/s
• Chiều dài ống nhánh;
l
n
=1,5m , chọn d
l
= 3mm ; v
l
= 25m/s
• Diện tích lỗ
4
003,0
4
2
2
×
==
π
π
l
d
f
l
= 7,07
×
10
-6
m
• Tổng diện tích các lỗ trên 1 ống nhánh
4
10.2
25
005,0
−
===
l
n
l
V
Q
F
m
2
• Số lỗ trên 1 nhánh
28
10.07,7
10.2
6
4
===
−
−
l
l
f
F
n
lỗ
Khoan 1 hàng lỗ thì khoảng cách giữa các lỗ là:
l
mmmm
n
L
n
5457,53
28
1500
≈===
SƠ ĐỒ BỂ PHA PHÈN SỤC BẰNG KHÔNG KHÍ NÉN
GVHD : GS.TS Lâm Minh Triết - 12 - SVTH:
1. Vòi nước
2. Ống gió
3. Phèn
4. Ghi đỡ phèn
5. Ống dẫn dung dòch hoá chất sang bể
đònh lượng
6. Ống xả
THIẾT KẾ HỆ THỐNG CẤP NƯỚC CHO THỊ TRẤN 50.000 DÂN
2.2.2 LIỀU LƯNG VÔI CHO VÀO
Liều lượng chất kiềm hóa ( vôi ) được tính theo công thức:
P
k
=e
1
( P
p
/e
2
– K
t
+ 1 )100/c
Trong đó:
- P
k
: hàm lượng chất kiềm hóa( mg/l)
- P
p
: hàm lượng phèn cần dùng để keo tụ, P
p
= 50 (mg/l)
- e
1
, e
2
: trong lượng đương lượng của chất kiềm hóa và của phèn, ta
có e
1
= 28, e
2
= 57 (mg/mgđl )
- K
t
: độ kiềm nhỏ nhất của nước nguồn, K
t
= 2 ( mgđl/l)
- c: tỉ lệ chất kiềm hóa nguyên chất có trong sản phẩm sử dụng,
c = 80 (%)
⇒ P
t
= 28(50/57 – 2 + 1)x100/80 < 0 ⇒ Độ kiềm tự nhiên của nước đủ
đảm bảo cho quá trình thủy phân phèn, trường hợp này không cần kiềm
hóa nước.
2.3 BỂ TRỘN CƠ KHÍ
• Bể trộn có tác dụng giúp cho hóa chất tiếp xúc đều với nước. Nó đưa các phần tử hóa
chất vào trạng thái phân tán đều trong nước khi phản ứng xảy ra, đồng thời tạo điều
kiện tốt nhất giữa chúng với các phần tử tham gia phản ứng. Khi cho phèn vào nước
chúng sẽ tác dụng với muối kiềm của Ca, Mg để tạo thành các hydroxit kém tan dễ kết
tủa. Bông kết tủa của phèn sẽ hấp dẫn các hạt keo tự nhiên. Do đó, các hạt sẽ có kích
thước lớn và sẽ dễ lắng hơn.
2.3.1 KÍCH THƯỚC BỂ:
Q = 16.000 m
3
/nđ = 666,67 m
3
/h = 0,19 m
3
/s
Chọn thời gian khuấy trộn trong bể là 30 giây.
- Thể tích bể trộn là:
V = 30 x 0,19 = 5,56 (m
3
)
Chọn 1 bể trộn có tiết diện vuông.
GVHD : GS.TS Lâm Minh Triết - 13 - SVTH:
THIẾT KẾ HỆ THỐNG CẤP NƯỚC CHO THỊ TRẤN 50.000 DÂN
- Chiều dài cạnh của bể:
41,1
3
2
56,5
3
2
===
V
a
m
- Chiều cao hữu ích của bể:
81,2
2
41,1
56,5
2
===
a
V
hi
h
m
- Chiều cao toàn phần của bể
H = h
hi
+ h
bv
= 2,81 + 0,4 = 3,2 m
Tại cuối bể ta bố trí mương tràn dẫn nước sang công trình tiếp theo.
Mương có chiều ngang 0,6 m, cao 1 m
Chiều dài máng l
m
= 1,4m.
2.3.2 THIẾT BỊ KHUẤY TRỘN:
Dùng máy khuấy tuabin 4 cánh nghiêng 45o hướng lên để khuấy trộn đồng
thời kéo nước từ dưới lên
Đường kính cánh tuabin:
D ≤ 0,5a = 0,5x 1,41 = 0,71 m. Chọn D = 0,7 m
Năng lượng cần truyền vào nước :
P = G
2
Vµ =1000
2
× 5,56× 0,0009= 5004 J/s = 5kW.
Với G = 1000 s
-1
: gradient vận tốc
µ = 0,0009 Ns/m
2
: độ nhớt động lực của nước ứng với t = 25
o
C
Hiệu suất động cơ η = 0,8
Công suất thực tế của động cơ:
26,6
8,0
5
==
N
kW
- Số vòng quay của máy khuấy:
3/1
5
3/1
5
7,0100008,1
5004
××
=
=
Dk
P
n
ρ
=3,02 vòng/s =181 (vòng/phút )
- Chiều dài mỗi mái chèo:
GVHD : GS.TS Lâm Minh Triết - 14 - SVTH:
Không có nhận xét nào:
Đăng nhận xét