TÍNH TOÁN THIẾT KẾ BỂ LẮNG CÁT

Thuyết Minh Đồ Án Công Nghệ Xử Lý Nước Thải SVTH: Phạm Thị Tuyết Nhung
4.3 TÍNH TOÁN THIẾT KẾ BỂ LẮNG CÁT
Bể lắng cát đặt sau song chắn rác, đặt trước bể điều hòa lưu lượng và chất lượng, đặt trước bể
lắng đợt 1. Đôi khi người ta đặt bể lắng cát trước SCR, tuy nhiên việc đặt sau SCR có lợi cho
việc quản lý bể lắng cát hơn. Trong bể lắng cát các thành phần cần loại bỏ, lắng xuống nhờ
trọng lượng bản thân của chúng. Chúng ta phải tính toán làm thế nào cho các hạt cát và các hạt
vô cơ cần giữ lại sẽ lắng xuống còn các chất lơ lửng hữu cơ khác trôi đi.
Nhiệm vụ của bể lắng cát là loại bỏ cặn thô, nặng như cát, sỏi, mảnh vỡ thủy tinh, mảnh kim
loại, tro tàn, than vụn, vỏ trứng… để bảo vệ các thiết bị cơ khí dễ bị mài mòn, lắng cặn trong
các kênh hoặc ống dẫn, giảm. Có nhiều loại bể lắng cát phụ thuộc vào đặt tính dòng chảy: bể
lắng cát có dòng chảy ngang trong mương tiết diện hình chữ nhật, bể lắng cát có dòng chảy dọc
theo máng tiết diện hình chữ nhật đặt theo chu vi của bể tròn, bể lắng cát sục khí, bể lắng cát có
dòng chảy xoáy, bể lắng cát ly tâm. Ở đây ta chọn bể lắng cát thổi khí để tính toán thiết kế.
Bể lắng cát thổi khí có dạng hình chữ nhật, có hệ thống sục khí bằng ống nhựa khoan lỗ, lấy cát
ra khỏi bể bằng bơm phun tia để dồn cát về mương thu cát.
4.3.1 Tính Toán Kích Thước Bể Lắng Cát
Lưu lượng nước thải qua bể lắng cát: Q
tb
= 0,31 m
3
/s.
Thiết kế 2 bể lắng cát thổi khí, để khi cần ngừng 1 bể trong thời gian sữa chữa hoặc xúc cặn.
Thời gian lưu nước (HRT) chọn 3 phút = 180 s (Quy phạm 3 – 5 phút; Diệu, 2008).
Thể tích một bể:
9,27180
2
31,0
2
=×=×=
HRT
Q

V
(m
3
)
Chọn chiều cao nước trong bể 2 m.
Tỷ số chiều rộng và chiều cao B : H = 1,5 : 1 (Quy phạm B : H từ 1 – 1,5) (Diệu, 2008)
Chiều rộng bể: B = 2
×
1,5 = 3 (m)
Chiều dài bể:
65,4
23
9,27
=
×
=
×
=
HB
V
L
(m). Chọn L = 5 m.
Độ dốc ngang của đáy bể i = 0,4 (Quy phạm i = 0,2 – 0,4) dốc về phía mương thu cát.
4.3.2 Tính Toán Hệ Thống Thổi Khí
Cường độ khí nén: W = 5 m
3
/m
2
.h (Quy phạm từ 3 – 8 m
3

/m
2
.h) (Diệu, 2008) để đảm bảo vận
tốc xoay từ 0,25 – 0,3 m/s.
Lượng không khí cần cấp:
Q
khi
= W
×
F = W
×
B
×
L = 5
×
3
×
5 = 75 (m
3
/h) = 0,02 (m
3
/s)
Lượng khí trên 1m chiều dài bể:
GVHD: TS. Nguyễn Trung Việt
4-1
Thuyết Minh Đồ Án Công Nghệ Xử Lý Nước Thải SVTH: Phạm Thị Tuyết Nhung
004,0
5
02,0
===

L
Q
q
khi
(m
3
/s.m) = 4 (l/s.m)
Đường kính ống gió ta chọn D
gió
= 300 mm.
Tốc độ thổi khí:
3,0
3,0
02,04
4
22
=
×
×
==
ππ
gio
gio
gio
D
Q
V
(m/s)
Hệ thống sục khí nằm dọc theo một phía tường của bể. Chiều dài ống gió chính 4500 mm cách
tường mỗi đầu 250 mm.

Ống thổi khí cách đáy bể 50 cm (Quy phạm từ 45 – 60 cm) (Diệu, 2008).
Cách mực nước cao nhất: 0,75
×
H = 0,75
×
2 = 1,5 (m) (Quy phạm 0,7 – 0,75 H) (Diệu, 2008)
Trên ống gió chính khoan các lỗ có đường kính d
lỗ
= 5 mm (Quy phạm d
lỗ
= 3,5 – 5 mm) và nối
vào lỗ các ống có chiều dài 150 mm. Khoảng cách giữa các lỗ 250 mm.
Số lỗ trên ống chính:
362
250
4500
2
250
=×=×=
L
m
(lỗ)
4.3.3 Hệ Thống Bơm Phun Tia
Để dồn cát về máng thu, dọc đáy bể đặt ống cấp nước
Chọn đường kính ống cấp nước chính
φ
= 100 mm (Quy phạm > 100 mm) (Diệu, 2008)
Trên ống cấp nước chính chia thành nhiều ống nhánh. Các vòi cách nhau 0,4 m (Diệu, 2008)
Đường kính các vòi d = 50 mm (Quy phạm 35 – 50 mm; Huệ, 2004)
Đường ống cấp nước cách tường mỗi bên 100 mm

Số vòi phun:
242
400
4800
2
400
=×=×=
L
n
(vòi)
Lưu lượng nước lùa cát:
0975,0530065,0
=××=××=×=
LBVFVQ
(m
3
/s)
V: vận tốc đẩy cát về máng thu v = 0,0065 m/s (Diệu, 2008)
4.3.4 Mương Thu Cát
Dưới hệ thống thổi khí là mương thu cát. Góc nghiêng thành bên là 60
o
(Quy phạm góc nghiêng
≥
60
o
.
Lưu lượng cát a = 0,02 l/ng.ngđ = 0,00048 m
3
/người.h
GVHD: TS. Nguyễn Trung Việt

4-2
Thuyết Minh Đồ Án Công Nghệ Xử Lý Nước Thải SVTH: Phạm Thị Tuyết Nhung
Số dân cư tính toán là N
tt
= 257.000 người
Thu cát liên tục sau 3 phút = 0,05 giờ
Thể tích mương chứa cát:
168,605,0000.25700048,0
=××=××=
tNaV
(m
3
)
Diện tích hình thang mương thu cát:
23,1
5
168,6
===
L
V
F
(m
2
)
Chiều dài L = 5 m
Chiều cao h
m
= 1 m
Đáy bé: 1 m
Đáy lớn: 1,46 m

4.3.5 Sân Phơi Cát
Chiều cao bờ chắn H = 1 m (Quy phạm 1 – 2 m)
Dân số tính toán N
tt
= 257.000 người
Lượng cát tính theo đầu người a = 0,02 l/người.ngđ
Chiều cao lớp cát 4 m/năm (Quy phạm 4 – 5 năm; Triết, 2006)
Diện tích hữu ích sân phơi:
025,469
41000
365000.25702,0
1000
365
=
×
××
=
×
××
=
h
Na
F
tt
(m
2
)
Chiều dài 22 m
Chiều rộng 21,4 m
Chia thành 4 ngăn, mỗi ngăn dài 11 m, rộng 10,7 m. Bố trí 4 đường ống thu nước rĩ từ cát có

đường kính d
1
= 100 mm dọc theo chiều dài sân phơi cát, độ dốc đường ống i = 0,003. Các
đường ống cách thành chắn 3 m (mỗi ngăn lắp 2 ống). Trên ống có đục lỗ, đường kính lỗ d
2
= 5
mm và phủ một lớp đá mỏng.
Tường thành chắn dày 500 mm
Ống dẫn cát từ bể lắng cát sang sân phơi cát có đường kính d
3
= 200 mm
Máng phân phối cát kích thước 200 mm
×
200 mm có độ dốc i = 0,01
Đáy của các ngăn có độ dốc i = 0,01 dốc về phía ống thu nước rỉ của cát.
Bảng 4.5 Các thông số thiết kế Sân Phơi Cát
Cơ sở tính toán
Thông số thiết kế
Kích thước sân phơi Kích thước 1 ngăn Ống thu nước rĩ từ rác
N
tt
= 257.000 người Chiều cao H = 1 m Chiều cao 1 m Có 4 đường ống
a = 0,02 l/người.ngđ Chiều dài 22 m Chiều dài 11 m d
1
= 100 mm
F = 469,025 m
2
Chiều rộng 21,4 m Chiều rộng 10,7 m Cách thành chắn 3 m
Chia thành 4 ngăn Độ dốc i = 0,01 Độ dốc i = 0,003
Chiều cao lớp cát là 4

m/năm
Tường thành chắn dày
500 mm
Bố trí 2 đường ống thu
nước rĩ từ cát
Khoan lỗ có đường
kính lỗ là d
2
= 5 mm
Bảng 4.6 Các thông số thiết kế Bể Lắng Cát
GVHD: TS. Nguyễn Trung Việt
4-3
Thuyết Minh Đồ Án Công Nghệ Xử Lý Nước Thải SVTH: Phạm Thị Tuyết Nhung
Kích thước bể Hệ thống thổi khí Hệ thống phun tia Mương thu cát
Q
tb
= 0,31 m
3
/s W = 5 m
3
/m
2
.h
Đ.kính Φ = 100 mm
a = 0,02 l/người.ngđ
Thiết kế 2 bể Q
khí
= 0,02 m
3
/s Số vòi là 24 N

tt
= 257.000 người
HRT = 3 phút V
gió
= 0,3 m/s K.cách vòi 400 mm 3 phút thu cát một lần
V = 27,9 m
3
D
gió
= 300 mm d
vòi
= 50 mm V = 6,168 m
3
H = 2 m L
gió
= 4500 mm V = 0,0065 m/s F = 1,23 m
2
B = 3 m Cách tường 250 mm Q = 0,0975 m
3
/s Đáy bé: 1 m
L = 5 m Cách mực nước max 1,5 m Đáy bé: 1,46 m
Độ dốc i = 0,4 Khoan lỗ d
lỗ
= 5 mm
Góc nghiêng thành bên: 60
o
Khoảng cách các lỗ 250 mm
Có 36 lỗ L = 5 m
GVHD: TS. Nguyễn Trung Việt
4-4