TÍNH TOÁN TK BỂ LỌC AQUAZUR V (cải tiến)

BỂ LỌC AQUAZU-V
3.5.1 Sơ đồ cấu tạo

Hình 1. Sơ đồ cấu tạo bể lọc Aquazur-V

3.5.2 Tính toán bể lọc
a. Thông số tính toán
Theo mục 6.101 – TCXDVN 33 – 2006, bể lọc được tính toán theo 2 chế độ làm việc là
chế độ bình thường và chế độ tăng cường.
Bể lọc Aquazur – V sử dụng vật liệu lọc 1 lớp là cát thạch anh và với kích cỡ hạt khác
nhau.
Theo bảng 6.11 – TCXDVN 33 – 2006, ta có các thông số tính toán sau:
+ dmin = 0,7 (mm)
+ dmax = 1,6 (mm)
+ dhiệu dụng = 0,75 ÷ 0,8 (mm)
+ Hệ số dãn nở tương đối e = 30% (Theo bảng 6.13 – TCXDVN 33 – 2006)
+ Hệ số không đồng nhất K = 1,3 ÷ 1,5
+ Chiều dày của lớp vật liệu lọc: 1300 ÷ 1500 (mm), chọn H = 1200 (mm)
+ Tốc độ lọc khi làm việc bình thường: vbt = 8 (m/h)


b. Phương pháp rửa lọc
Theo mục 6.183 – TCXDVN 33 – 2006, ta có rửa lọc theo chế độ sau: rửa gió với cường
độ 15 – 20 (l/s.m2) trong 1 – 2 phút sau đó rửa kết hợp nước và gió trong thời gian 4 – 5
phút với cường độ gió 15 – 20 (l/s.m2) và nước 2,5 – 3 (l/s.m2) sao cho cát không bị cuốn
trôi vào máng thu nước rửa. cuối cùng ngừng rửa gió và tiếp tục rửa nước thuần túy với
cường độ 5 – 8 (l/s.m2) trong khoảng thời gian 4 – 5 phút.
a. Chu kỳ rửa lọc
Với các chỉ tiêu thiết kế ở trên và qua thực tế cho thấ độ rỗng của lớp cát lọc từ 0.410.42,
ta lấy bằng 0.42
Thể tích chứa cặn của 1m3 cát lọc : V0.105m3

Khối lượng cặn chiếm (3-4%) chọn 4%
G=40 x 0.105=4,2 kg
Tốc độ lọc 7m3/h, lớp cát dày 1.3m, hàm lượng cặn khi vào bể lọc là 12g/m 3(6.61 TCVN
33-2006), mỗi khối cát trong một giờ sẽ phải giữ lại được khối lượng cặn là
7 x 12 =84g=0.084 kg/h
Chu kỳ lọc để đảm bảo chất lượng : TL==50h
=> Vậy ta chọn 2 ngày rửa bể lọc 1 lần
d. Tổng diện tích mặt bằng của bể lọc
F=

Q
40000
=
= 238
T × V 24 × 7

(m2)

Trong đó:
Q - Công suất trạm. Q = 40000 m3/ngđ.
T-Thời gian làm việc trong ngày của bể. T = 24 h.
vbt - Tốc độ làm việc bình thường của bể. vbt = 7 m/h. (B6.11 – TCVN 33:2006)
Do bể lọc Aquazur có hệ thống quét bề mặt nên khi 1 bể rửa lọc các bể khác không phải
làm việc tăng cường, do vậy khi tính toán bể lọc ta chỉ tính với vận tốc làm việc bình
thường

-

Số bể lọc

1
1
N = × F = × 237 = 7, 71
2
2

=> N = 8 bể

=> Chọn bể Aquazur-V 2 ngăn lọc vậy số ngăn lọc cần có là n= 16 ngăn


F1b =

Diện tích mỗi bể là

F 238
=
= 30
N
8

(m2 )(thỏa yêu cầu 6.104 TCVN 33:2006 nhỏ hơn

120 m2)
=> Kích thước bể là BxL = 5x6 (m)
e. Chiều cao xây dựng bể lọc
Trong đó :
hk là chiều cao không từ đáy bể đến mép dưới sàn đỡ chụp lọc hk= 0,348
hđ là chiều cao lớp vật liệu đỡ hđ=0.1m (B6.12 TCVN 33 :2006)
hl là chiều dày lớp cát lọc l =1.5 m (B6.11 – TCVN 33:2006)

hn là chiều cao lớp nước trên mặt vật liệu lọc lấy hn=2m (6.106 TCVN 33 :2006)
hbv là chiều cao bảo vệ, lấy hbv=0.5m
=> HXD=0,348+0,1+1,5+2+0,5= 4,5m
f. Kiểm tra chế độ thủy lực tăng cường
-

Tốc độ lọc của bể ở chế độ làm việc tăng cường được xác định theo công thức
sau :

==7,46<9.5 (m/h)
-

Quy phạm VTC = 7-9.5(m/h) : vậy tốc độ lọc như trên là thỏa mãn và số bể đã chọn
N=8 là hợp lý.
Fi =

-

Diện tích mỗi bể là

F 30
=
= 7,5
n
4

(m2)

Chọn kích mỗi bể 3 x 2.5 m
Bể lọc AquazurV có 2 loại (1 ngăn lọc và 2 ngăn lọc) ; ta chọn bể có 2 ngăn lọc ; diện

F1ngan =

tích một ngăn trong bể là :

F1 30
=
= 15
2
2

(m2)

Theo sách XLNCSH của Trịnh Xuân Lai tr.247 thì B=(2.5-5)m ; ta chọn chiều rộng một
ngăn lọc là bm = 2,5m.
-

Chiều dài mỗi ngăn là L== 6m


-

Chiều rộng bể bao gồm cả máng thu nước rửa lọc ở giữa bể là :
B=2 x bn+ bm+2 x dm(m)

Trong đó :
bn là chiều rộng mỗi ngăn ; b=2,6m
bm là chiều rộng máng ; bm=0.6m
dm là chiều dày thành máng ; d=0.1m
=> B=
Chọn kích mỗi ngăn lọc là B x L=5,8 x 6 m

Chọn kích thước mỗi bể là B x L = 2,5 x 6(m)
Thể tích cát lọc trong một ngăn bể lọc là : V=1.5x2,5x6= 22,5 m3
g. Máng phân phối chữ V
Sơ đồ cấu tạo máng phân phối nước chữ V là :

Hình 5.14 Máng chữ V
Trong đó :
b : chiều rộng máng chữ V
Hm : chiều cao máng chữ V
Máng chữ V vừa giữ chức năng phân phối nước vừa có vai trò tạo ra lớp nước quét trên
bề mặt cát lọc nên tiết kiệm nước rửa lọc và tăng hiệu quả rửa lọc.
-

Lưu lượng nước qua một máng là :
Qmang =

Q
0, 463
=
= 0, 029
n× N
2×8

(m3)

Trong đó :
Q : lưu lượng nước vào bể lọc, Q = 40000 (m3/ngđ) = 0,463(m3/s)


N : số bể lọc, N = 8 bể

n : số máng chữ V có trong một bể lọc, n = 2 máng
-

Tiết diện nước qua máng chữ V là :
Fmang =

Qmang
Vmang

=

0, 029
= 0, 0725
0, 4

(m2)

-

Máng chữ V, nghiên góc 45° => b x h = 0,25 x 0,35

-

Đáy máng đặt cách lớp vật liệu trên 0,1m => Chọn 0,5m (6.124 TCVN 33 :2006)

-

Chọn đáy máng cách mặt lớp lọc 0,5m ( 6.124 TCVN 33 :2006 >= 0,1 mm)

i. Lỗ phân phối nước vào

Nước được phân phối từ máng chữ V vào bể bằng các lỗ phân phối ở máng. Lỗ phân phối
ở máng chữ V có nhiệm vụ phân phối đều nước quét ngang bề mặt vật liệu lọc trong quá
trình rửa lọc
-

Cường độ quét ngang mực nước chọn bằng 8 m3/h.m2 = 2,2 l/s.m2

=> Lưu lượng quét ngang bề mặt 1 bể
Q1b = 2,2 x F1b = 2,2 x 30 = 66l/s = 0,066 m3/s
-

Mỗi bể chia làm 2 máng chữ V nên lượng nước quét ngang bề mặt của 1 máng là :
q = Q1b/2 = 0,066/2 = 0,033 m3/s

-

Vận tốc nước qua lỗ lấy bằng vlỗ = 1 m/s (quy phạm 6.124 TCVN 33 :2006
vlỗ = 1 – 1,2 m/s). Chọn lỗ hình tròn có đường kính lỗ d lỗ = 50 mm. Diện tích một
lỗ là :

π × dlo2 3,14 × 0, 052
f1lo =
=
= 0,001963 (m 2 )
4
4
-

Tổng diện tích các lỗ trên một máng chữ V là :

-

Số lỗ trên một máng chữ V là :

-

Khoảng cách giữa các lỗ là :


e=

L
6
=
≈ 0,35
17 17

(nằm trong quy phạm e = 0,2 – 0,4m)

k. Hệ thống phân phối nước rửa lọc
Thiết kế mương tập trung mỗi dãy bể có dạng hình chữ nhật với chiều rộng B m = 0.6(m)
Nước đi từ bể lắng theo 2 đường ống D400 đưa vào mương tập trung ở đầu mỗi dãy bể
lọc rồi vào máng phân phối nước đầu mỗi bể sau đó đi vào máng chữ V để phân phối
nước đều trong bể.
Vận tốc trong mương lấy Vm = 0,5 (m/s) (Theo TCXDVN 33 – 2006, Vm = 0.4 – 0.6 m/s).
-

Chiều cao lớp nước trong mương tập trung:
Hm =

-

Q
0.463
=
= 0.77
Bm × Vm 0.6 × 2 × 0.5

(m)

Cửa từ mương tập trung vào mương phân phối:
F=

Q 0.463
=
= 0.12
Vm 8 × 0.5

(m2)

Thiết kế cửa có kích thước: B × H = 0.4 × 0.3 (m)
Mương được đặt dốc 5% đễ dễ dàng thu cặn lắng.
Chiều rộng mương phân phối nước vào bể chọn B pp = 0.6 (m), vận tốc nước trong mương
từ 0.3 ÷ 0.4 (m/s). Chọn Vpp = 0.3 (m/s).
-

Chiều cao lớp nước trong mương phân phối là:
H pp =

Q

0, 463
=
= 0.32
N × B pp × V pp 8 × 0.6 × 0.3

Trong đó:
Q: Lưu lượng nước vào bể lọc, Q = 1.1 (m3/s)
N:Số bể lọc, N = 8 bể
l. Tính toán hệ thống phân phối nước rửa lọc
Quy trình rửa lọc :
-

Ngừng cấp nước vào bể ;

(m)


-

Hạ mực nước trong bể xuống tới trên bề mặt lớp cát lọc 20 cm ;

-

Chế độ rửa nước và gió được lấy theo mục 6.123 TCXDVN 33 :2006 như sau :

-

Rửa gió với cường độ : 17 l/s.m2 trong 2 phút ;

-

Rửa kết hợp nước và gió trong thời gian t = 5 phút với cường độ gió 17 (l/s.m 2) và
nước 3 (l/s.m2) sao cho cát không bị trôi vào máng thu nước rửa ;

-

Rửa nước thuần túy với cường độ 8 l/s.m2 trong 5 phút.

-

Chọn phương pháp phân phối khí và nước bằng hệ thống đan lọc 2 tầng HDPE ;

-

Cung cấp tiếp nước vào bể để tiếp tục quá trình lọc và xả nước lọc đầu.

-

Tổng lượng nước rửa lọc theo quy trình rửa lọc trên là :
W= 3 × 5 × 60 × 30 + 8 × 5 × 60 × 30 = 99000 (l) = 99 (m3)

-

Lưu lượng nước rửa một bể lọc khi rửa nước thuần túy là :

qr = F1b × w

(m3/s)

Trong đó :

F1b : tiết diện của 1 bể, F1b = 30 (m2)
W : cường độ nước rửa lọc lớn nhất, W = 8 (l/s.m2)
qr = 30 × 8 = 240 (l/s) = 0,24 (m3/s)
m. Máng thu nước rửa lọc
Với kích thước bể là 5x 6 (m) ta chọn mỗi bể 2 máng phân phối nước và 1 máng thu nước
rửa lọc.
Khoảng cách giữa các tim máng là: d = =1m < 2,2m (theo 6.117 TC33-2006)
Khoảng cách từ tim máng tới tường là: 1m < 1,5m
Do bố trí 2 máng thu nên lưu lượng nước rửa thu vào một máng:
q m2
K.
(1,57 + a )
5

Chiều rộng máng: Bm=

theo TCVN 33-2006 trong đó: K là hệ số phụ thuộc vào dáng của máng, K=2.1
qm là lưu lượng nước rửa tháo theo máng, qm=0.24 m3/s


a là tỉ số giữa chiều cao phần hình chữ nhật với một nửa chiều rộng máng a=1.5m( theo
mục 6.117 TCVN33-2006 a=1-1.5m)
0.242
Bm = 2,1.
(1,57 + 1,5)3
5

=0.6m

=>chiều cao phần hình chữ nhật của máng: H1=0.750.750.35=0.45m

=>chiều cao phần tam giác của máng: H2=0.5
=>chiều cao hữu ích của máng: H=H1+H2=0.45+0.3=0.75m
=>chiều cao toàn phần của máng:
: chiều dày đáy máng, =0.1m
Thiết kế máng có độ dốc i=0,01 về phía mương tập trung
Khoảng cách từ bề mặt lớp vật liệu lọc đến mép trên máng thu nước:
(m)
Trong đó:
L là chiều dày lớp vật liệu, L=1.2m
e là độ dãn nở tương đối của vật liệu lọc, e=40%
=>
n. Tính toán đường ống
-

Đường kính ống dẫn nước rửa lọc:

Dr = = = 0,45m => Chọn ống có D = 450mm
Trong đó:
V = 1,5 m/s ( 6.120 TCVN 33:2006 từ 1,5-2m/s)
-

Đường kính của ống xả nước lọc bằng ống dẫn nước lọc D = 450mm

-

Ống thoát khí cao hơn bề mặt lóc 0,3m có D = 32mm ( 6.121 TCVN 33:2006)

-

Đường kính ống dẫn nước lọc tại mỗi bể:

-

Lưu lượng tăng cường tại mỗi bể

Qtc = 0,058 x = 0,066 (m3/s)
-

Diện tích tại mỗi bể:

F = = = 0.055 m2


D = = = 0,24 => Chọn D = 250mm
Trong đó:
V = 1,2 m/s ( 6.120 TCVN 33:2006 )
-

Ống thu nước lọc tại mỗi bể:

Đường kính ống thu nước lọc tại 2 bể là:
D=

4× N ×Q
=
π ×V

4 × 2 × 0.0578
=
π × 1.2

0.35 (m) → Chọn D = 350 (mm)

Đường kính của đoạn ống phục vụ 4 bể lọc là:
D=

4× N ×Q
4 × 4 × 0.0578
=
=
π ×V
π × 1.2

0.49 (m) → Chọn D = 500 (mm)

Đường kính của đoạn ống phục vụ 6 bể lọc là:
D=

4× N ×Q
4 × 6 × 0.0578
=
=
π ×V
π × 1.2

0.6 (m) → Chọn D = 600 (mm)

Đường kính của đoạn ống phục vụ 8 bể lọc là:
D=

4× N ×Q
4 × 8 × 0.0578
=
=
π ×V
π ×1.2

0.7 (m) → Chọn D = 700 (mm)

Đường ống vào mương phân phối:
D=

4×Q
4 × 0.2315
=
=
π ×V
π ×1.5

0.443 (m) → Chọn D = 450 (mm)

Trong đó:
V = 1.5 m/s ( 6.111 TCVN 33:2006)
-

Đường kính ống xả kiệt D = 200 mm ( 6.121 TCVN 33:2006)

p. Tính toán đan lọc 2 tầng HDPE

Đan lọc 2 tầng HDPE được thiết kế chủ yếu cho việc tăng vận tốc lọc và phân phối nước
và gió tốt hơn cho việc rửa ngược vật liệu lọc cho mọi bể lọc, đảm bảo tỷ lệ phân phối
đều trên 95% diện tích bề mặt bể lọc. Kiểu thiết kế 2 tầng và chia nhỏ từng đan với bề
dày mỗi đan lọc 305mm, phần trên đan lọc đặt tấm đệm IMS dày 35mm để tránh việc cát
rơi xuống đan lọc, sẽ đảm bảo việc phân phối nước và gió đồng đều cho mỗi lỗ
Kích thước chuẩn của đan lọc : l x b x h = 121x26,9x30,48 (cm)
Với kích thước 1 bể là BxL= 5 x 6m, ta sẽ cần 44 đan lọc cho 1 bể.