Thiết kế nhà máy cấp nước cho Thị trấn với số dân 50.000 người
Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (471.7 KB, 43 trang )
THIẾT KẾ HỆ THỐNG CẤP NƯỚC CHO THỊ TRẤN 50.000 DÂN
I. LÝ DO VÀ NHIỆM VỤ THIẾT KẾ
1. LÝ DO THIEÁT KEÁ
Song song với việc học lý thuyết ở trên lớp sinh viên phải thực hiện đồ án môn học,
nhằm hồn thành và nắm vững mơn học “xử lý nước cấp”.
2. NHIỆM VỤ THIẾT KẾ
Thiết kế nhà máy cấp nước cho Thị trấn với số dân 50.000 người, Thị trấn khơng có
nhà máy xí nghiệp, có vài hộ gia đình làm tiểu thủ cơng nghiệp.
Phần: Thuyết minh
Tính tốn cơng suất trạm xử lý (m3/ngđ)
Tính tốn các cơng trình đơn vị
Phần: Bản vẽ
Trắc dọc theo nước
Bố trí mặt bằng trạm
Bản vẽ chi tiết (một cơng trình đơn vị tự chọn)
GVHD : GS.TS Lâm Minh Triết
-1-
SVTH:
THIẾT KẾ HỆ THỐNG CẤP NƯỚC CHO THỊ TRẤN 50.000 DÂN
II. CÁC SỐ LIỆU THIẾT KẾ
1. Dân số của thị trấn: N = 50.000 dân
2. Các chỉ tiêu về chất lượng nước sông:
STT
01
Chỉ tiêu
PH
Nước mặt
6,7
TCVN- 5501
6 – 8.5
02
03
04
05
06
07
08
09
10
11
12
13
14
15
Độ đục (N.T.U)
Độ màu (Pt – Co)
Độ kiềm (mgđl/l)
Độ mặn mg/l (Cl-)
Sắt (mg/l)
Nitrit mg/l (N–NO2)
Nitrat mg/l (N – NO3)
Amonia mg/l (N –NH3)
Mangan (mg/l)
Ca2+(mg/l)
HCO32- (mg/l)
Vi Sinh(Coliform/100mg)
Độ oxy hoá (mg/l)
Hàm lượng cặn (mg/l)
40
70
2
200
0.4
0,002
0,2
0,1
0.2
20
1,5
4000
5,3
500
<5
< 10
< 10
< 250
< 0.3
0
<5
<3
< 0.1
GVHD : GS.TS Lâm Minh Triết
-2-
SVTH:
0
THIẾT KẾ HỆ THỐNG CẤP NƯỚC CHO THỊ TRẤN 50.000 DÂN
III. XÁC ĐỊNH LƯNG NƯỚC TIÊU THỤ:
- N= 50.000 dân
- qtc= 120 l/ng.ngđ ( tra bảng 3.1/14 – TCXD 33-2006)
1. Lượng nước dùng cho sinh hoạt:
Qsh =
qN
120 × 50.000
K ng .d =
× 1,3 = 7800 m3 /ngđ
1000
1000
Trong đó:
- qtc: lượng nước 1 người tiêu thụ trong 1 ngày đêm (l/ng.ngđ)
- N: số dân tính toán
- K: hệ số không điều hoà, K=1,3
2. Lưu lượng nước phục vụ công cộng ( tưới cây xanh, rửa đường, cứu hỏa … ) :
Theo bảng 3.1 – TCXD 33 - 2006 cho đô thị loại II, III
Q1 = 10%Qsh = 10% × 7800 = 780 m3/ngđ
3. Lưu lượng nước cho công nghiệp dịch vụ:
Q2 = 10%Qsh = 10%7800 = 780 m3/ng.đ
4. Lưu lượng nước cho khu công nghiệp:
Q3 = 30%Qsh = 30%7800 = 2340 m3/ng.đ
5. Lượng nước thất thoát:
Q4 = 25%(Qsh + Q1 + Q2 + Q3 ) = 25%11.700 = 2.925 m3/ngđ
6. Lượng nước cho yêu cầu riêng của nhà máy xử lý nước:
Q5 = 8%(Qsh + Q1 + Q2 + Q3 + Q4 ) = 8%14.625 = 1.170 m3/ngđ
7. Vậy công suất công trình thu:
Q = (QSh + Q1 + Q2 + Q3 +Q4+Q5 )
= 7.800+ 780 + 780 + 2.340+ 2.925 + 1.170
= 15.795 m3/ngñ
⇒ Q = 16.000 m3/ngñ = 666,67 m3/h = 0,19 m3/s
GVHD : GS.TS Lâm Minh Triết
-3-
SVTH:
THIẾT KẾ HỆ THỐNG CẤP NƯỚC CHO THỊ TRẤN 50.000 DÂN
IV. TÍNH TOÁN CÔNG NGHỆ CHO XỬ LÝ NƯỚC CẤP:
NỘI DUNG TÍNH TOÁN BAO GỒM:
1. ĐỀ SUẤT CÔNG NGHỆ CỦA TRẠM XỬ LÍ
2. TÍNH TOÁN CÁC CÔNG TRÌNH ĐƠN VỊ
3. TÍNH TOÁN CHI PHÍ XỬ LÍ
Tram bom cap 1, be chua co cham clo sơ bộ, trộn thủy lực vách, phèn
nhôm, vôi sữa, bể phản ứng, lắng ngang, tháo cặn, lọc 2 lớp , châm clo,
châm flo chổ bể chứa nươc sạch
1. ĐỀ SUẤT CÔNG NGHỆ CỦA TRẠM XỬ LÍ
Theo chất lượng nước nguồn thì phương án xử lý được đề ra là :
Phương án 1:
Phèn
Bể phản ứng có
lớp cặn lơ lửng
Bể trộn
cơ khí
Công trình
thu
Bể chứa
Bể lọc nhanh
Bể lắng
ngang
Clo
Phương án 2
Công
trình thu
Phèn
Bể trộn
cơ khí
Bể chứa
Bể lắng trong có
lớp cặn lơ lửng
Bể lọc nhanh
Clo
GVHD : GS.TS Lâm Minh Triết
-4-
SVTH:
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 Trieát
-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 định, 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 1oC 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 định, 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 m3/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:
K1 =
-
a + d 40 + 8
=
= 1,2
a
40
Hệ số co hẹp do rác bám vào song: thường lấy
K2 = 1,25
-
Hệ số kể đến hình dạng của thanh thép: K3 =1,25
Do đó, tiết diện của song chắn rác là:
ω=
Q
0,19 × 1,2 × 1,25 × 1,25
K1K 2 K 3 =
= 0,35m 2
v×n
0,5 × 2
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: Bs x Hs = 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 m3/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:
( a + d ) 2 = ( 4 + 1,5) 2
-
Hệ số co hẹp : K 1 =
-
Hệ số co hẹp do rác bám vào lưới:
-
Hệ số kể đến hình dạng: K3 =(1,15 ÷ 1,5), chọn K3=1,3
a2
42
K2 = 1,5
⇒ Diện tích lưới chắn là: ω
GVHD : GS.TS Lâm Minh Triết
-8-
= 1,89
SVTH:
THIẾT KẾ HỆ THỐNG CẤP NƯỚC CHO THỊ TRẤN 50.000 DÂN
ω=
Q
0,19 × 1,89 × 1,5 × 1,3
K1K 2 K 3 =
= 1,14
v×n
0,3 × 2
Chọn kích thước mắt lưới là: Bl x Hl = 0,8 m x 1,4 m
2.1.3 NGAÊN THU –NGĂN HÚT
o Kích thước mặt bằng ngăn thu:
-
Chiều dài :
A1 = (1,6 ÷ 3 )m, chọn A1 = 2,5 m
-
Chiều roäng :
B1 = Bl +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:
Dh =
4×Q
=
π ×v
4 × 0,19
= 0,45m
π × 1,2
Chọn vận tốc nước chảy trong ống là : v=1,2m/s
Vậy chọn ống hút làm bằng gang có đường kính Dh = 450 mm
-
Đường kớnh phieóu huựt: Df = (1,3 ữ 1,5)Dh
= 1,4 ì 450 = 630 mm
-
Chiều rộng: để tiện thi công ta chọn B2 = B1 = 2 m
-
Chiều dài: A2 = (1,5 ÷ 3)m , chọn A2=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 m3/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 m3/ngày
-
Hàm lượng cặn là: 500 mg/l
GVHD : GS.TS Lâm Minh Triết
-9-
SVTH:
THIẾT KẾ HỆ THỐNG CẤP NƯỚC CHO THỊ TRẤN 50.000 DÂN
-
Độ màu: 70 Pt – Co
-
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 dịnh là:
•
PAl = 4 70 = 33,47 mg / l
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: PAl = 50 mg/l
• Dung tích bể hoà trộn:
Wh =
Q × n × PAl
666,67 × 10 × 50
=
= 3,33m3
10.000 × bh × γ
10.000 × 10 × 1
Trong đó:
-
Q : lưu lượng nước xử lý, Q = 666,67 m3/h
-
n : thời gian giữa hai lần hoà tan phèn, với công suất
(10000 ÷50000) m3/ngày , n =(8 ÷ 12)h, chọn n = 10h
-
Pp : liều lượng phèn dự tính cho vào nước , Pp = 50 mg/l
-
bh : nồng độ dung dịch phèn trong thùng hoà trộn (10÷17 %),
lấy bh =10%
-
γ : khối lượng riêng của dung dịch, γ =1 tấn/m3
Chọn 1 bể hoà trộn, kích thước bể laø: 2m x 1,5m x 1,1 m = 3,3 m3
Dung tớch beồ tieõu thuù:
ã
Wt =
Whbh 3,33 ì 10
=
= 6,66m3
bt
5
Trong ủoự:
-
bt = (4 ÷ 10)% , chọn bt = 5%
-
bt : nồng độ dung dịch phèn trong thùng tiêu thụ
GVHD : GS.TS Lâm Minh Triết
- 10 -
SVTH:
THIẾT KẾ HỆ THỐNG CẤP NƯỚC CHO THỊ TRẤN 50.000 DÂN
Chọn 1 bể tiêu thụ, kích thước mỗi bể là: 2,0m x 1,96m x 1,7m = 6,664 m3
•
Chọn chiều cao an toàn ở bể hoà trộn và bể tiêu thụ laứ:(0,3 ữ 0,5)m
ã
Choùn quaùt gioự vaứ tớnh toaựn oỏng daón khí nén
Lưu lượng gió phải thổi thường xuyên vào bể hoà trộn là:
Qh = 0,06 xWh x F = 0,06 x 10 x 3,0 = 1,8 m3/phút
Trong đó: Wh = cường độ khí nén ở thùng hoà trộn 10l/sm2(theo qui phạm)
• Lưu lượng gió cần thiết ở bể tiêu thụ là:
Qt = 0,06 x 5 x3,92 = 1,176 m3/phút
Trong đó : cường độ khí nén ở thùng tiêu thụ lấy bằng 5 l/sm2
Tổng lương gió phải vào bể hoà trôn và bể tiêu thụ là:
•
Qgió = Qh + Qt = 1,8 + 1,176 = 2,976 m3/phút = 0,05 m3/s
Đường kính oỏng gioự chớnh:
ã
Dc =
4Qg
v
=
4 ì 0,05
= 0,065m = 65mm
ì 15
v= (10 ÷ 15)m/s, chọn v=15m/s
Đường kính ống dẫn gió ủeỏn thuứng hoaứ troọn
ã
Dh =
4Qh
4 ì 0,03
=
= 0,05m = 50mm
×v
3,14 × 15
Chọn Dh = 50 mm
Đường kính ống dẫn gioự ủeỏn ủaựy thuứng hoaứ troọn
ã
Ddh =
4 ì Qh
4 ì 0,03
=
= 0,036m = 36mm
π ×v×2
3,14 × 15 × 2
Đường kính ống nhánh vào thùng hoà trộn
•
-
Thiết kế 3 nhánh
Q nh =
-
0,03
= 0,005m3 / s = 5l / s
2×3
Suy ra:
GVHD : GS.TS Lâm Minh Triết
- 11 -
SVTH:
THIẾT KẾ HỆ THỐNG CẤP NƯỚC CHO THỊ TRẤN 50.000 DÂN
Dnh =
4 × 0,005
= 0,02m ≈ 20mm
3,14 × 15
Tính số lỗ khoan trên giàn ống gió ở bể hoà trộn:
Theo qui phaïm ( 6.22 – 52 TCXD 33-2006 ) :
- dl = 3 ữ 4mm
- vl = 20 ữ 30m/s
ã
Chieu dài ống nhánh;
ln=1,5m , chọn dl = 3mm ; vl= 25m/s
ã
Dieọn tớch loó
fl =
ã
d l2 ì 0,0032
=
= 7,07 ì 10-6 m
4
4
Tổng diện tích các lỗ trên 1 ống nhánh
Fl =
•
Qn 0,005
=
= 2.10− 4 m2
Vl
25
Số lỗ trên 1 nhánh
n=
Fl
2.10−4
=
= 28 lỗ
f l 7,07.10− 6
Khoan 1 hàng lỗ thì khoảng cách giữa các lỗ là:
l=
Ln 1500
=
= 53,57mm ≈ 54mm
n
28
GVHD : GS.TS Lâm Minh Triết
- 12 -
SVTH:
THIẾT KẾ HỆ THỐNG CẤP NƯỚC CHO THỊ TRẤN 50.000 DÂN
Vòi nước
Ống gió
Phèn
Ghi đỡ phèn
Ống dẫn dung dịch hoá chất sang bể
định lượng
6. Ống xả
1.
2.
3.
4.
5.
SƠ ĐỒ BỂ PHA PHÈN SỤC BẰNG KHÔNG KHÍ NÉN
2.2.2 LIỀU LƯNG VÔI CHO VÀO
Liều lượng chất kiềm hóa ( vôi ) được tính theo công thức:
Pk =e1( Pp/e2 – Kt + 1 )100/c
Trong đó:
- Pk: hàm lượng chất kiềm hóa( mg/l)
- Pp: hàm lượng phèn cần dùng để keo tụ, Pp = 50 (mg/l)
- e1, e2: trong lượng đương lượng của chất kiềm hóa và của phèn, ta
có e1 = 28, e2 = 57 (mg/mgđl )
- Kt: độ kiềm nhỏ nhất của nước nguồn, Kt = 2 ( mgđl/l)
-
c: tỉ lệ chất kiềm hóa nguyên chất có trong sản phẩm sử dụng,
c = 80 (%)
⇒ Pt = 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.
GVHD : GS.TS Lâm Minh Triết
- 13 -
SVTH:
THIẾT KẾ HỆ THỐNG CẤP NƯỚC CHO THỊ TRẤN 50.000 DÂN
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 m3/nđ = 666,67 m3/h = 0,19 m3/s
Chọn thời gian khuấy trộn trong bể là 30 giây.
-
Thể tích bể trộn là:
V = 30 x 0,19 = 5,56 (m3 )
Chọn 1 bể trộn có tiết diện vuông.
-
Chiều dài cạnh của bể:
5,56
a =3V =3
= 1,41 m
2
2
-
Chiều cao hữu ích của bể:
5,56
h = V =
= 2,81 m
hi
a 2 1,412
-
Chiều cao toàn phần của bể
H = hhi + hbv = 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 lm = 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
GVHD : GS.TS Lâm Minh Trieát
- 14 -
SVTH:
THIẾT KẾ HỆ THỐNG CẤP NƯỚC CHO THỊ TRẤN 50.000 DÂN
Đường kính cánh tuabin:
D ≤ 0,5a = 0,5x 1,41 = 0,71 m. Chọn D = 0,7 m
Năng lượng cần truyền vaứo nửụực :
P = G2Và =10002 ì 5,56ì 0,0009= 5004 J/s = 5kW.
Với
G = 1000 s-1 : gradient vận tốc
µ = 0,0009 Ns/m2 : độ nhớt động lực của nước ứng với t = 25oC
Hiệu suất động cơ η = 0,8
Công suất thực tế của động cơ:
N=
5
= 6,26 kW
0,8
- Số vòng quay của máy khuấy:
P
n=
k .ρ .D 5
-
1/ 3
5004
=
1,08 × 1000 × 0,7 5
1/ 3
=3,02 vòng/s =181 (vòng/phút )
Chiều dài mỗi mái chèo:
L = 0,25 D = 0,25 x 0,7 = 0,175 (m)
-
Chiều rộng cánh khuấy:
B = 0,2.D = 0,2 x 0,7 = 0,14 (m)
2.3.3 TÍNH TOÁN ĐƯỜNG ỐNG DẪN NƯỚC VÀO VÀ RA:
- Đường kính ống dẫn nước vào bể d = 500 mm
-
Vận tốc nước chảy trong ống:
v=
-
4.Q
4 × 0,19
=
= 0,47 ( m/s )
2
2πd
2π × 0,5 2
Vận tốc nước dâng từ đáy lên:
vd =
-
Q 0,19
=
=
S 1,412 0,09 ( m/s )
Chiều cao mực nước chảy vào máng
hn = 3
Q2
0,19 2
=3
= 0,08 m
4 g .B 2
4 × 9,81 × 1,4 2
GVHD : GS.TS Lâm Minh Trieát
- 15 -
SVTH:
THIẾT KẾ HỆ THỐNG CẤP NƯỚC CHO THỊ TRẤN 50.000 DÂN
-
Vận tốc nước chảy qua máng:
v=
Q
0,19
=
=
2hn a 2 × 0,08 × 1,41 0,82 ( m/s ).
2.4 BỂ PHẢN ỨNG CÓ LỚP CẶN LƠ LỬNG:
2.4.1 KÍCH THƯỚC BỂ
- Diện tích mặt bằng của bể:
S=
Q
0,19
2
=
N .v 2 × 2,2 × 10− 3 = 42,09 m
Với :
Q = 0,19 m3/s : công suất trạm xử lý
v: vận tốc đi lên của dòng nước trong bể phản ứng, với hàm lượng
cặn 500 mg/l, tra bảng được v = 2,2 mm/s.
N: số bể phản ứng lấy bằng số bể lắng ngang, N = 2
TC nước nguồn
Nước nguồn có độ đục
20 - 50
1,2
50 - 250
-
v(mm/s)
0,9
thấp
-
Hàm lượng cặn (mg/l)
< 20
1,6
250 – 2500
2,2
Nước có độ đục trung
bình
- Nước có độ đục lớn
-
Chọn chiều rộng của bể phản ứng bằng chiều rộng của bể lắng ngang
là: B = 5,6 m.
- Chiều dài ngăn phản ứng:
42,09
L= S =
= 7,5 m
B
5,6
- Thể tích bể phản ứng ứng với thời gian lưu nước trong bể là 25 phút:
GVHD : GS.TS Lâm Minh Trieát
- 16 -
SVTH:
THIẾT KẾ HỆ THỐNG CẤP NƯỚC CHO THỊ TRẤN 50.000 DÂN
V =
Q.t
666,67 × 25
=
= 139 (m3)
60 N
60 × 2
- Chiều cao hữu ích của bể phản ứng:
V
139
hhi = F = 7,5 × 5,6 = 3,3 m thỏa (theo quy phạm > 3m)
- Chọn chiều rộng đáy bể bd = 0,3 m
- Chiều cao phần hình tháp:
0
hd = tg 60 × a =
3B
− 0,3 = 2,16 m
2 2
- Chieàu cao tổng cộng của bể:
H = hhi + hd + hbv = 3,3 + 2,16 + 0,44 = 5,9 m
2.4.2 HỆ THỐNG PHÂN PHỐI NƯỚC
- Nước theo mương vào máng phân phối nước rồi theo các đường ống
xuống đáy bể.
- Mương phân phối sâu 2,5 m, rộng 0,8 m
- Kích thước máng phân phối: cao hm = 1 m, dài L = 7,5 m, chiều rộng
máng 0,8 m.
- Thể tích máng: Vm= 1x 7,5 x 0,8 = 6 m3
- Thời gian lưu nước trong máng:
t=
Vm .2 N 6 × 4
=
= 126,32 (s) = 2,1(phút) > 1 phút
Q
0,19
Chọn 6 ống nhựa để dẫn nước từ máng xuống đáy bể
- Lượng nước qua mỗi ống chính
qc =
Q
0,19
=
= 0,008 (m3/s)
2 N .9 4 × 6
Chọn ống có đường kính dc = 150 mm
- Vận tốc nước chảy:
GVHD : GS.TS Lâm Minh Triết
- 17 -
SVTH:
THIẾT KẾ HỆ THỐNG CẤP NƯỚC CHO THỊ TRẤN 50.000 DÂN
vc =
4q c 4 × 0,008
=
= 0,45 (m/s)
πd c2 π × 0,15 2
Từ ống chính nước sẽ đựơc phân theo hai hướng bởi hai ống nhánh để
phân phối nước.
- Lượng nước qua mỗi ống nhánh
qn =
q c 0,008
=
= 0,004 (m/s)
2
2
- Đường kính ống nhánh:
dn =
4q n
=
πv n
4 × 0,004
= 0,09 (m)
π × 0,6
Lấy d = 90 mm
-
Khoảng cách giữa các ống chính:
ec =
L 7,5
=
= 1,25 (m)
6
6
Hai ống đầu tiên cách thành bể 0,5 m.
-
Khoảng cách giữa hai ống nhánh:
en =
B 5,6
=
= 1,4 m
4
4
- Tổn thất áp lực qua các mối nối trên đường ống:
v2
h1 = ∑ ξ
2g
Với ξ: hệ số tổn thất cục bộ trong đừơng ống:
ξ1=1, ξ2 = 2,56, ξ3 = 0,588, ξ4 = 0,5
v: vận tốc nước chảy trong oáng.
0,45 2
0,6 2
+ (2,56 + 0,588 + 1)
= 0,08 (m)
⇒ h1 = 0,5
2 × 9,81
2 × 9,81
-
Tổn thất áp lực dọc theo chiều dài ống:
hd = 6,993 × 2,75.10-3 + 5,836 × 1,3510-3 = 0,03 (m)
GVHD : GS.TS Lâm Minh Trieát
- 18 -
SVTH:
THIẾT KẾ HỆ THỐNG CẤP NƯỚC CHO THỊ TRẤN 50.000 DÂN
-
Tổn thất áp lực từ đáy lên mặt nước
hn = 1,5× (hi + hd)10-2 = 1,5(3,3+ 2,16)10-2 = 0,08 (m)
-
Tổn thất áp lực mà nước từ máng cần khắc phục:
h = h1+ hd + hn = 0,08 + 0,03 + 0,08= 0,19 (m).
2.4.3 TÍNH TOÁN VÁCH NGĂN:
-
Trong ngăn phản ứng đặt hai tường tràn để hướng dòng, khoảng cách
giữa các tấm tường:
ecd =
8,84
= (m)
3
-
Chiều cao lớp nước trên vách tràn: chọn hnt = 0,6m.
-
Vận tốc nước tràn từ bể phản öùng:
2Q
0,35
=
= 0, 032m / s (m/s) ( theo quy phaïm < 0,05 m/s)
B.2 N .hnt 6 × 3 × 0, 6
vt =
-
Chiều cao bức trường tràn tính từ đáy bể đến mép vách:
ht = H – hbv – hnt = 5,9 – 0,44 – 0,6 = 4,86 (m).
-
Chiều cao lớp vách tràn tiếp theo là : 4,76 (m)
-
Cuối bể ta bố trí vách tường hướng dòng có chiều cao chọn hhd = 4,6m
-
Chiều cao khe từ bể phản ứng sang bể lắng: 3,3 + 2,16 – 4,6 = 0,86 (m)
-
Vận tốc nước chảy trên vách hướng dòng:
v=
-
2Q
0,19
=
= 0,02 (m/s) < 0,05 thỏa.
h.B.2 N 0,86 × 5,6 × 2
Trước khi qua bể lắng nước sẽ qua tường ngăn để hướng dòng và phân
phối nước. Chiều cao tường ngăn: htn = 0,5 × 5,9 = 2,95 (m).
-
Khoảng cách từ tường ngăn đến tường tràn: e= 0,8 m
-
Vận tốc nước chảy qua khe:
vk =
2Q
0,19
=
= 0,021 (m/s) (theo quy phạm là < 0,03 m/s).
2 N .B.e 2 × 5,6 × 0,8
GVHD : GS.TS Lâm Minh Trieát
- 19 -
SVTH:
THIẾT KẾ HỆ THỐNG CẤP NƯỚC CHO THỊ TRẤN 50.000 DÂN
HÌNH : BỂ PHẢN ỨNG CÓ LỚP CẶN LƠ LỬNG
2.5 BỂ LẮNG NGANG
•
Bể lắng dùng để loại trừ ra khỏi nước các hạt cặn lơ lửng có khả năng lắng xuống
đáy bể bằng trọng lực.
2.5.1 KÍCH THƯỚC BỂ:
•
Vận tốc trung bình của dòng nước trong bể:
vtb = K x u0
Trong đó:
-
u0 : tốc độ rơi của hạt cặn, chọn =0,55mm/s,
( qui phạm = (0,5 ÷ 0,6)m/s)
-
Chọn L/H0 =15 ,tra bảng có K=10 ; α = 1,5
nên vtb = 10 x 0,55 = 5,5 mm/s
•
Diện tích mặt bằng bể là:
GVHD : GS.TS Lâm Minh Triết
- 20 -
SVTH:
THIẾT KẾ HỆ THỐNG CẤP NƯỚC CHO THỊ TRẤN 50.000 DAN
F =
Q
666,67
= 1,5
= 505m 2
3,6u0
3,6 ì 0,55
ã
Choùn soỏ beồ laộng ngang: n = 2 bể
•
Chọn chiều cao vùng lắng: H0= 3 m (quy phạm 3÷ 4 m )
⇒ Chiều rộng moói beồ laứ:
B=
ã
Q
666,67
=
= 5,6m
3,6 ì vtb ì H 0 ì N 3,6 × 5,5 × 3 × 2
Mỗi bể lắng ngang được chia làm 2 ngăn,
⇒ Chiều rộng mỗi ngăn là: b =
B 5,6
=
= 2,8m
3
2
F
505
•
Chiều dài bể lắng: L = B ì N = 5,6 ì 2 = 45,0m
ã
45,0
Kieồm tra lại tỉ số H = 3 = 15 Đúng bằng tỉ số đã chọn
o
•
Nếu chiều rộng mỗi ngăn b = 2,8 m hàng lỗ cuối cùng nằm cao hơn
L
mức cặn tính toán là 0,3m (theo qui phạm là 0,3 ÷ 0,5m) thì diện tích
công tác của vách ngăn phân phối vào bể, đặt cách đầu bể 1,5 m (theo
qui phạm laứ 1 ữ 2m) laứ:
Fn = b ì ( H 0 − 0,3) = 2,8 x ( 3 – 0,3 ) = 7,56 m2
•
Lưu lượng nước tính toán qua mỗi ngăn của bể là:
q =
666,67
= 167m3 / h = 0,0463m3 / s
2× 2
2.5.2 TÍNH TOÁN MÁNG THU NƯỚC:
Nước từ bể phản ứng có lớp cặn lơ lửng chuyển sang bể lắng qua vách
ngăn sát thành tràn, ngập sâu 0,3m hướng dòng nước chảy xuống phân bố
đều trên bề mặt và tránh xáo động bề mặt bể.
- Chiều cao nước trên thành tràn:
GVHD : GS.TS Lâm Minh Triết
- 21 -
SVTH:
THIẾT KẾ HỆ THỐNG CẤP NƯỚC CHO THỊ TRẤN 50.000 DÂN
∆Η =
qn
0,0463
=
= 0,33 (m)
b.v 2,8.0,05
Phần thu nước sau bể lắng dùng hệ thống máng đục lỗ chảy ngập trên mặt
nước cuối bể:
- Chiều dài máng:
2
2 × 45
L=
= 30 (m)
3
3
Cứ mỗi ngăn bố trí hai máng thu, khoảng cách giữa các tâm máng:
a=
2,8
= 1,4 (m)
2
- Tốc độ trong máng thu lấy vm = 0,6 (m/s) (quy phạm 0,6 ÷ 0,8 m/s)
q
0,0463
n
- Tiết diện của máng thu: Ft = 2.v = 2.0,6 = 0,04 (m2)
m
- Chiều rộng máng: chọn bm = 0,2 (m)
F
0,04
t
- Chiều sâu máng: hm = b = 0,2 = 0,2 (m)
m
- Tốc độ qua lỗ vl = 1 m/s. Diện tích lỗ trên một máng thu:
∑ fl =
qn
0,0463
=
= 0,0232 (m2)
2.vl
2 ×1
- Đường kính lỗ chọn dl = 25 mm (quy phạm dl 25mm)
∑f
0,0232
l
- Số lỗ trên máng: n = f = 0,00049 = 48 (lỗ)
l
Mỗi bên bố trí 24 lỗ
Các lỗ thường nằm ngang hai bên ống, lỗ của máng phải đặt cao hơn đáy
máng 50 80 mm.
Khoảng cách giữa các tâm lỗ: 30/24 = 1,25 (m)
Mép trên của máng cao hơn mức nước cao nhất trong bể 0,1m
2.5.3 TÍNH TOÁN THIẾT BỊ CẶN LẮNG
Việc xả cặn dự kiến tiến hành theo chu kì với thơi gian giữa hai lần xả
GVHD : GS.TS Lâm Minh Triết
- 22 -
SVTH:
THIẾT KẾ HỆ THỐNG CẤP NƯỚC CHO THỊ TRẤN 50.000 DÂN
cặn là T=24h. Thể tích vùng chứa nén cặn của 1 bể lắng là:
W =
TQ( C max − C ) 24 × 666,67( 567,5 − 12 )
=
= 127 m 3
Nδ
2 × 35000
Trong đó:
- T: thời gian làm việc giữa gai lần xả cặn (6 ÷ 24)h,
- Q: lưu lượng nước đưa vào bể, Q = 666,67 m3/h
- N : số lượng bể lắng ngang, N=2
- C: hàm lượng cặn còn lại trong nước sau khi lắng (10 ÷ 12)mg/l,
chọn C=12mg/l.
- Cmax: hàm lượng cặn trong nước đưa vào bể lắng, được xác định theo
công thức sau:
Cmax= Cn + KP + 0,25M + v =500 +1x50 +0,25x70 +0 = 567,5 mg/l
- δ : nồng độ trung bình của cặn đã nén chặt , chọn δ=35000g/m3
•
Diện tích mặt bằng 1 bể lắng là:
fb =
•
F 505
=
= 252,5m 2
N
2
Chiều cao trung bình của vùng chứa nén cặn là:
Hc =
•
Wc
127
=
= 0,5m
f b 252,5
Chiều cao trung bình của bể lắng:
H b = H 0 + H c = 3 + 0,5 = 3,5m
•
Chiều cao xây dựng của bể lắng:
H XD = 3,5 + 0,5 = 4m
0,5 m = chiều cao bảo vệ
•
Chiều dài tổng cộng của bể lắng cả 2 ngăn phân phối và thu nước:
Lb = 45 + 2.1,5 = 48 m
GVHD : GS.TS Laâm Minh Trieát
- 23 -
SVTH:
THIẾT KẾ HỆ THỐNG CẤP NƯỚC CHO THỊ TRẤN 50.000 DÂN
•
Thể tích 1 bể lắng:
Wb = Lb H b B = 48 ì 4 ì 5,6 = 1075,2m3
ã
Lửụùng nửụực tớnh bằng phần trăm mất đi khi xả cặn ở 1 beồ laứ:
P=
ã
K Wc
QT
1,5 ì 127 ì 100
= 2,4%
666,67
ì 24
2
Dung tớch chửựa caởn cuỷa 1 ngaờn laứ:
Wc n =
ã
ì 100 =
127
= 63,5m3
2
Lưu lượng cặn ở 1 ngăn là:
qc − n =
Wc − n
63,5
=
= 0,11 (m3/s)
t
10 × 60
Thời gian xả cặn qui ủũnh t= 8 ữ10 phuựt, choùn t=10 phuựt
ã Dieọn tích của máng xả cặn (chọn vm=1,25 m/s)
F m=
0,11
= 0,09m 2
1,25
•
Kích thước máng a = b/2
•
Nếu a = 0,21m thì b = 0,42 m
•
Tốc độ nước qua lỗ = 1,25 m/s
•
Chọn dlỗ = 25mm (qui phạm ≥ 25mm)
•
Ta có : flỗ=0,00049m2
•
Tổng diện tích lỗ trên 1 máng xả cặn là :
∑ fl =
•
Số lỗ 1 bên máng xả cặn là :
n=
•
qc − n 0,11
=
= 0,09m 2
vl
1,25
∑ fl
0,09
=
= 90 lỗ
2 f l 2 × 0,00049
Khoảng cách tâm các lỗ
GVHD : GS.TS Lâm Minh Triết
- 24 -
SVTH:
THIẾT KẾ HỆ THỐNG CẤP NƯỚC CHO THỊ TRẤN 50.000 DAN
L=
ã
L 45
=
= 0,5m (qui phaùm l= 0,3 ữ 0,5 m )
n 90
Đường kính ống xả cặn cới pc-n=0,11 m3/s, chọn Dc=350 mm ứng với
vc=2,2m/s
•
Tổn thất trong hệ thống xả cặn
v2
f2
H = ξ d + c2 + ∑ ξ × c
2g
fm
2,2 2
0,096 2
= 11,4 +
+ 0,5
2 × 9,81 = 3,2m
0,09 2
Trong đó:
- ξd : là hệ số tổn thất qua lỗ đục ủa máng, lấy =11,4
- Σξ :hệ số tổn thất cục bộ trongmáng
- fc : diện tích ống xả cặn,
πd 2 3,14 × 0,352
=
= 0,096 m2
4
4
- fm : diện tích máng xả cặn: fm= 0,21x 0,42 = 0,09m2
- Vc : tốc độ xả cặn
•
g : gia tốc trọng trường
Khi xả 1 ngăn mực nước trong bể hạ xuống ∆H :
∆H =
( qc − n − qn ) × 60t = ( 0,11 − 0,0463) 60 × 10 = 0,3m
fn
GVHD : GS.TS Lâm Minh Triết
45 × 2,8
- 25 -
SVTH:
