đồ án công nghệ xử lý nước cấp

Tham khảo các giáo trình xử lý nước cấp,thông tin từ giảng viên, tham khảo thông tin từ các nguồn khác như các trang web liên quan.- Xử lý số liệu và đánh giá dựa trên các tiêu chuẩn, qu

2.1 Đánh giá chất lượng nước nguồn 2

2.2 Tiêu chuẩn chất lượng nước sau xử lý 3

2.3 Xác định liều lượng hóa chất đưa vào 4

2.4 Hàm lượng cặn lớn nhất khi đưa hóa chất vào 8

2.5 Lựa chọn dây chuyền công nghệ 8

2.6 Đánh giá lựa chọn dây chuyền công nghệ 9

2.7 Thuyết minh công nghệ lựa chọn 10

CHƯƠNG 3 – TÍNH TOÁN CÁC CÔNG TRÌNH TRONG DÂY CHUYỀN CÔNG NGHỆ XỬ LÝ NƯỚC CẤP 12

3.1 Công trình chuẩn bị dung dịch phèn công tác 12

3.2 Thiết bị vôi tôi, pha chế sữa vôi và bơm định lượng vôi 18

3.3 Thiết kế giàn mưa 23

CHƯƠNG 1 - MỞ ĐẦU1.1 Mục tiêu

Thiết kế trạm xử lý nước cấp có công suất 30.000 m3/ngày đêm Nguồn nước lấy từ nguồnnước ngầm D Chất lượng nước cấp đạt tiêu chuẩn nước cấp cho sinh hoạt theo Quy chuẩnViệt Nam QCVN 01:2009 do Bộ Y tế ban hành.

1.2 Nội dung thực hiện

- Thu thập các tài liệu hướng dẫn thiết kế trạm xử lý nước cấp, Tiêu chuẩn xây dựng Việt

Nam, Quy chuẩn Việt Nam về cấp nước sinh hoạt Tham khảo các giáo trình xử lý nước cấp,thông tin từ giảng viên, tham khảo thông tin từ các nguồn khác như các trang web liên quan.- Xử lý số liệu và đánh giá dựa trên các tiêu chuẩn, qui định hiện hành của nhà nước về chấtlượng nguồn nước cấp.

- So sánh ưu nhược điểm và phạm vi ứng dụng của các loại công nghệ để chọn ra dâychuyền xử lý tối ưu, cho kết quả xử lý tốt nhất mà vẫn đáp ứng được yêu cầu về kinh tế.- Tính toán thiết kế công nghệ đã lựa chọn.

- Thực hiện các bản vẽ giúp cho những người có liên quan có thể hình dung được một cáchdễ dàng và nhanh chóng hình dáng, cao trình, vị trí, trình tự hoạt động của các công trìnhtrong công nghệ xử lý, đồng thời là cơ sở để xây dựng dây chuyền xử lý nước cấp.

- Công trình thu nước trạm bơm cấp thoát nước - ThS Lê Dung

- Tiêu chuẩn xây xựng Việt Nam - Tiêu chuẩn cấp nước 33-2006- Bộ xây dựng- Các bảng tính toán thủy lực – Nguyễn Thị Hồng.

CHƯƠNG 2 – NGHIÊN CỨU SỐ LIỆU VÀ LỰA CHỌN DÂY CHUYỀNCÔNG NGHỆ XỬ LÝ NƯỚC NGẦM

2.1 Đánh giá chất lượng nước nguồn

Trạm xử lý nước được thiết kế theo tiêu chuẩn nguồn nước cấp D Để thuận tiện cho việcđánh giá chất lượng nguồn nước ta lập bảng so sánh chỉ tiêu chủ yếu của nguồn nước D vớitiêu chuẩn lựa chọn nguồn nước sử dụng cho mục đích xử lý thành nước cấp sinh hoạt (CộtB - TCVN 233-1999).

Bảng 2.2 Kết quả phân tích mẫu nước sông Sở Thượng

STTChỉ tiêuĐơn vị tínhGiá trị phân tíchnguồn nước D

Giá trị giới hạnTCVN 233-1999

8 Hàm lượng cặn lơlững

Vì vậy, nguồn nước dưới đất D có thể sử dụng làm nguồn nước cấp cho trạm xử lý.

2.2 Tiêu chuẩn chất lượng nước sau xử lý

Chất lượng nước sau khi xử lý phải đảm bảo tiêu chuẩn vệ sinh ăn uống của Bộ Y Tế thông qua QCVN 01:2009/BYT.

STTChỉ tiêuĐơn vị tínhGiá trị phân tíchnguồn nước D

Giá trị giới hạnQCVN 01-2009

7 Độ cứng toàn phần mg/l CaCO3 25.22 3008 Hàm lượng cặn lơ

2.3 Xác định liều lượng hóa chất đưa vào

2.3.1 Liều lượng phèn keo tụ

Hàm lượng cặn lơ lững C = 10 (mg/l) tra bảng 6.3 TCXDVN 33-2006 ta chọn liều lượngphèn cần đưa vào để xử lý là Dp = 25 mg/l.

Hàm lượng cặn của nước nguồn(mg/l)

Liều lượng phèn nhôm Al2(SO4)3không chứa nước (mg/l)

Dp = 4√ 10= 4√ 10 = 12 (mg/l).So sánh 2 giá trị theo 2 cách xác định trên, chọn Dp = 25 mg/l.

 Xác định độ kiềm sau pha phèn

Độ kiềm của nước sau khi pha phèn K1 (mgđl/l) tính theo công thức:K1 = K0 -

e = 3,5 - 2557=3.06 (mgđl/l)Trong đó:

K0 : độ kiềm của nước nguồn trước khi pha phèn (mgđl/l)

Dp : Liều lượng phèn tính theo sản phẩm không ngậm nước (mg/l)e : đương lượng phèn tính theo sản phẩm không ngậm nước, e = 57.

2.3.2 Kiểm tra độ kiềm của nước cho yêu cầu keo tụ

 Độ kiềm sau khi làm thoáng:

K = K0 – 0,036Fe02+ = 3,5 – 0,036x 25 = 2,6 (meq/l)

Trong đó: K0 : độ kiềm ban đầu của nước nguồn, K0 = 3,5 meq/l.Fe02+ : hàm lượng sắt ban đầu có trong nước nguồn. Hàm lượng CO2 tự do trong nước nguồn

C0 ¿ 44 Ko

K 1 x 10pH + √ μ= 44 x 3,5

4,31.10−7x 105,8+√ 0,022=35,05(mg

l )

Trong đó: K0: độ kiềm ban đầu của nước nguồn, K0 = 3,5 meq/l

P: tổng hàm lượng muối trong nước ngầm, P< 1000 mg/l suy ra µ = 0,022µ: lực ion của dung dịch: µ = 0,022

K1: hằng số phân ly bậc 1 của H2CO3

Nhiệt độ nước nguồn 220C suy ra K1= 4,31.10−7

 Hàm lượng CO2 còn lại sau quá trình làm thoáng: C = C0 (1-a) + 1,6Fe02+Trong đó: C0: hàm lượng CO2 ban đầu có trong nước ngầm, C0 = 35,05 (mg/l)

a: hiệu quả khử CO2 của công trình làm thoáng ( a=0,8 giàn mưa, a=0,9thùng quạt gió)

Fe02+ : hàm lượng sắt ban đầu có trong nước ngầm- Chọn làm thoáng bằng thùng quạt gió, với a = 90% = 0,9

C = 35,05(1- 0,9) + 1,6x25 = 43,55 (mg/l).pH sau làm thoáng: pH= lgK 1 C44 −√μ=6,22

- Chọn làm thoáng bằng giàn mưa, với a= 80%C = 35,05(1- 0,8) + 1,6x25 = 47,1 (mg/l)pH sau làm thoáng: pH= lgK 1 C44 −√μ=6,2

Nhận xét: cả 2 phương pháp đều không thể nâng pH lên >6,8 đủ theo tiêu chuẩn ăn uống.

Vì vậy, cần bổ sung bể trộn kết hợp châm hóa chất để nâng pH lên đạt chuẩn xử lý nước cấpQCVN 01:2009 của BYT.

Tốt nhất, chọn làm thoáng bằng giàn mưa và châm hóa chất vôi để nâng pH lên.

2.3.3 Kiểm tra độ ổn định của nước sau keo tụ

J = pH0 - pHsTrong đó:

- pH0: độ pH của nước sau khi làm thoáng để khử sắt (vì là sử dụng nước ngầm).- pHs: độ pH cân bằng bão hòa của nước bằng cacbonat canxi.

Theo quy phạm TCXD 33-2006 quy định: nếu -0.5 <J < +0.5 thì nước có tính ổn định.

a Xác định pH0:

Như trên, pH sau quá trình làm thoáng bằng giàn mưa có giá trị là pH0 = 6.2.

b Xác định pHs phụ thuộc vào các hàm số sau:

pHs = f1(t) – f2(Ca2+) – f3 (K) + f4(P)Trong đó:

- f1(t): hàm số nhiệt độ của nước

- f2(Ca2+): hàm số hàm lượng của ion Ca2+ của nước- f3 (Kt): hàm số độ kiềm của nước

- f4(P): hàm số tổng hàm lượng muối của nướcSuy ra:

- f1(t) = 2 với nhiệt độ của nước t= 220C- f2(Ca2+) = 1,6 với Ca2+ = 40 (mg/l)

- f3 (Kt) = 1,55 với độ kiềm sau khi pha phèn = 3,06 (mgđl/l)- f4(P) = 8,82 với P = 350 (mg/l)

Suy ra: pHs = f1(t) – f2(Ca2+) – f3 (K) + f4(P)= 2 – 1,6 – 1,5 + 8,82 = 7,72

c Chỉ số bão hòa của nước:

J = pH0 - pHs = 6,2 – 7,72 = -1,52 < - 0,5.

Nhận xét: nước không ổn định, có hàm lượng CO2 lớn hơn giá trị cân bằng, nên nước cótính xâm thực, cần phải xử lý độ ổn định của nước bằng cách kiềm hóa (sử dụng vôi để kiềmhóa nước).

2.3.4 Liều lượng vôi cần dùng để đưa nước về trạng thái ổn định(J=0):

Dựa vào bảng 6.20 TCXDVN 33-2006, ta có: với J < 0, pH0 <pHs<8,4 thìDK = β K ởđây βtra theo đồ thị hình H-6.5.

Trong đó: K: độ kiềm của nước trước khi xử lý ổn định có giá trị bằng 3,5 (mgđl/l)pH0: độ pHcủa nước trước khi xử lý ổn định bằng 6,2, với J= -1,54 suy ra β=0,35

Dk: liều lượng chất kiềm (mgđl/l)Ta có: DK = β K = 0,35.3,06 = 1,07 (mgđl/l).

Ta chuyển đổi DK thành đơn vị trọng lượng kỹ thuật D’K (mg/l):D’K = DK.e100

Ck = 0,56 x 28 x 10080 = 37,45 (mg/l).

Trong đó: e: đương lượng của hoạt chất trong kiềm mg/mgđl Đối với vôi tính theo CaO, e =28

Ck: hàm lượng hoạt chất trong sản phẩm kỹ thuật CK = 80%Lượng vôi cần thiết cung cấp cho trạm xử lý:

Lượng vôi cần thiết trong 1 ngày đêm :37,45(mgl )×30.000(m 3

ngày)=1284(kg/ngày )

2.4 Hàm lượng cặn lớn nhất khi đưa hóa chất vào

Cmax = C0max + 0,25.M + Kp.Dp + D’K (mg/l)Trong đó: C0max: hàm lượng cặn ban đầu trong nước, C0max = 10 mg/l.

M: độ màu của nước nguồn, M = 10 Pt- Co.

Kp: là hệ số ứng với từng loại phèn, với phèn nhôm sạch, Kp = 0,55.Dp: liều lượng phèn đưa vào nước, Dp = 25 mg/l

D’k: liều lượng vôi đưa vào nước, D’k = 42,8 (mg/l)Suy ra: Cmax = 10 + 0,25x10 + 0,55x25 + 37,45 = 63,7 (mg/l).

2.5 Lựa chọn dây chuyền công nghệ

Việc lựa chọn công nghệ xử lý phụ thuộc vào chất lượng nước đặc trưng của nguồnnước đầu vào Các vấn đề cần đề cập đến khi thiết kế quá trình xử lý nước bao gồm: chấtlượng nước thô, yêu cầu về chất lượng nước sau khi xử lý Dựa vào các số liệu đã có sẵn sosánh chất lượng nước trước và sau xử lý để quyết định cần xử lý loại bỏ chất gì ra khỏi nước,rồi chọn các thông số chính về chất lượng nước và đề xuất công nghệ xử lý đảm bảo nướcsau xử lý đạt tiêu chuẩn cấp nước.

Với các chỉ tiêu của nước nguồn, và chỉ tiêu yêu cầu cần được xử lý như pH, hàmlượng sắt, hàm lượng mangan là chính Còn các chỉ tiêu khác như độ màu, độ đục, hay hàmlượng ion Ca2+ có giá trị tương đối nhỏ nên không cần xử lý riêng biệt Chỉ cần thiết kế nhàmáy có các công trình xử lý sắt, mangan, nâng pH và một số công trình phụ trợ như bể vôi,đường ống dẫn xả bùn, hệ thống cấp nước rửa lọc, xả cặn bể lắng Khi có các công trìnhchính này thì độ màu, độ đục cũng được xử lý kèm theo, vì chất lượng nước đầu vào khá tốt.Vì vậy, nhà máy xử lý chỉ cần có các công trình bắt buộc như bể trộn, bể lắng, bể lọc, bểchưa Cụ thể, chọn sơ đồ công nghệ xử lý như sau:

2.6 Đánh giá lựa chọn dây chuyền công nghệ

Lập bảng so sánh ưu và nhược điểm để đánh giá lựa chọn dây chuyền công nghệ xử lý phù hợp.

Ưu điểm

- Giàn mưa: + Dễ vận hành;

+ Việc duy tu, bảo dưỡng và vệ sinh định kỳ giàn mưa không gặp nhiều

- Hệ số khử CO2 trong thùng quạt gió từ 90 – 95% cao hơn so với giàn mưa.

- Bể lắng trong có lớp cặn lơ lửng

khó khan.

- Bể lắng ngang:

+ Hoạt động ổn định, có thể hoạt động tốt ngay khi chất lượng nước đầu vào thay đổi;

- Thùng quạt gió vận hành phức tạp hơn giàn mưa, khó cải tạo khi chất lượng nước đầu vào thay đổi, tốn điện năng khi vận hành Khi tăng công suất phải xây dựng thêm thùng quạt gió chứ không thể cải tạo.

- Bể lắng trong có lớp cặn lơ lửng xây dựng và vận hành phức tạp, rất nhạy cảm với sự dao động về lưu lượng và nhiệt độ nguồn nước khó khăn khi tăng giảm lưu lượng nước đầu vào.

Qua việc so sánh, ta thấy phương án 1 là hợp lý Chọn phương án 1 làm phương án tính toán.

2.7 Thuyết minh công nghệ lựa chọn

Nước được bơm từ giếng khoan và được bơm về khu xử lý qua tuyến ống dẫn nướcthô về đến khu xử lý, sẽ được bơm lên hệ thống giàn mưa nhằm khử sắt có trong nước, Fe2+có trong nước tiếp xúc với O2 khí trời sẽ chuyển thành Fe3+ Thủy phân tạo thành cặnFe(OH)3 và được tách nhờ quá trình lắng và lọc.

Tiến hành làm thoáng trước để khử CO2, hòa tan O2 và nâng pH của nước lên Trongcông trình làm thoáng bằng giàn mưa, pH của nước thấp làm cho hiệu quả của công trình xửlý của công trình không đạt Vì thế sau khi làm thoáng qua giàn mưa được châm thêm phènvôi nhằm kiềm hóa nước giúp cho tốc độ oxy hóa Fe diễn ra nhanh hơn pH của nước saulàm thoáng phải >6,8 thì công trình làm thoáng mới đạt hiệu quả.

Nước sau khi được châm vôi vào thì được đưa sang bể trộn Công trình này có mụcđích là trộn đều vôi và hóa chất để các phản ứng xảy ra hiệu quả Ở đây ta dùng bể trộn đứngvì chỉ có bể trộn đứng mới đảm bảo giữ cho các phần tử vôi ở trạng thái lơ lửng, làm choquá trình hòa tan vôi được triệt để và vôi sẽ không bị giữ lại trước các tấm chắn nếu dùngcác bể trộn khác Mặt khác, bể trộn đứng có cấu tạo đơn giản, dễ vận hành, chi phí quản lýthấp, và được dùng phổ biến, phù hợp với quy mô công suất và dây chuyền công nghệ xử lý.

Nước sau khi hòa trộn sẽ được đưa sang bể lắng ngang thu nước ở cuối bể và được đưasang bể lọc, ở đây dùng bể lọc nhanh gồm 1 lớp vật liệu lọc là cát thạch anh.

Nước sau khi được lọc sạch sẽ được đưa sang bể chứa, clo sẽ được châm ngay trênđường ống vận chuyển qua bể chứa nhằm tăng thời gian tiếp clo tiếp xúc với nước, sau đónước sạch sẽ được phân phối vào mạng lưới tiêu thụ.

CHƯƠNG 3 – TÍNH TOÁN CÁC CÔNG TRÌNH TRONG DÂY CHUYỀN CÔNG NGHỆ XỬ LÝ NƯỚC CẤP

3.1 Công trình chuẩn bị dung dịch phèn công tác

Trước khi cho vào bể trộn đứng, phèn phải được hòa thành dung dịch trong bể hòa tan vàbể tiêu thụ nhằm điều chỉnh đến nồng độ thích hợp (5%), rồi được dẫn vào bể trộn đứng hòatrộn đều với nước cần xử lý.

a Bể hòa tan phèn

 Kích thước bể hòa tan

Dung tích bể hòa tan:

Công suất của trạm xử lý là Q = 30000 m3/ngày, suy ra n= 8 giờ.

bh: nồng độ dung dịch phèn trong thùng hòa tan (%) (quy phạm 10% - 17%)chọn bh = 10% tính theo sản phẩm không ngập nước.

γ: khối lượng riêng của dung dịch phèn (T/m3), γ=1 T/m3.

104×10×1 =2,5 (m3)

Ta thiết kế 1 bể hòa tan phèn Bể hòa tan có tiết diện hình tròn đường kính D =1,4mgồm 2 phần: phần trên hình trụ, bên dưới hình chóp có góc tâm 600, bề rộng đáy a=0,2m.Đáy bể đặt ống xả cặn D = 150mm

Chiều cao phần hình trụ:

π×D2= 4×2,5

3 ,14×1,42=1,6(m)Chiều cao phần hình chóp:

Hch= D−a2×tg(60

2 )

= 1,4−0,2

2 )=1

(m)Chiều cao dự trữ: Hdt = 0,3m (quy phạm 0,3-0,4m)

Tổng chiều cao bể hòa tan: H = Ht + Hdt + Hch = 1,6 + 0,3 + 1 = 2,9 (m)Thể tích xây dựng bể:

 Khuấy trộn bằng máy trộn cánh quạt

Chọn số vòng quay của cánh quạt là 30 vòng/phút (TCXDVN 33-2006 quy định 20 –30 vòng/phút).

Chọn chiều dài cánh quạt bằng 0,45 đường kính bể (quy phạm 0,4 – 0,45).Chiều dài cánh quạt: lq = 0,45 x D = 0,45 x 1,4 = 0,63 (m)

Chiều dài toàn phần của cánh quạt:Lq = 2 x lq = 2 x 0,63 = 1,26 (m)

Diện tích mỗi cánh quạt thiết kế 0,15m2 cánh quạt /1m3 vôi sữa trong bể (quy phạm 0,1– 0,2 m2)

fq = 0,15 x Wp = 0,15 x 3,45 = 0,52 (m2)Chiều rộng mỗi cánh quạt:

bq =

hq: chiều cao cánh quạt, hq = bq = 0,413m

n: đường kính của vòng tròn do đầu cánh quạt tạo ra khi quay.d = Lq = 1,26m

z: số cánh quạt trên trục máy khuấy, z = 4.

η : hệ số hữu ích của cơ cấu truyền động, η = 0,8

3×1,264×4=324 ,3

(W)Chọn động cơ có công suất 400W.

b Bể tiêu thụ phèn

Kích thước bể tiêu thụ phèn:Dung tích bể tiêu thụ:

bt =

3 ,45×10

5 =6,9 (m3)Trong đó:

Wp: dung dịch bể hòa trộn, Wp = 3,45 m3

bh: nồng độ dung dịch phèn trong thùng hòa tan (%) (quy phạm 10 – 17%).Chọn bh = 10% tính theo sản phầm không ngập nước.

bt: nồng độ dung dịch trong bể tiêu thụ bt = 5% (quy phạm 4 – 10 %).

Số bể tiêu thụ không được nhỏ hơn 2, nên ta thiết kế 2 bể, mỗi bể có dung tích Wp1 = 3,45m3

Bể tiêu thụ có tiết diện hình tròn đường kính D = 1,6m, gồm 2 phần: phần trên hình trụ, bêndưới hình chóp có góc tâm 600, bề rộng đáy a = 0,2m.

Đáy bể đặt ống xả cặn D = 150mmChiều cao phần hình trụ:

Ht=4×Wp1π×D2 =

4×3 , 45

3 , 14×1,62=1,3 (m)Chiều cao phần hình chóp:

H= Ht + Hdt + Hch = 1,3 + 0,3 +1,2 = 2,8(m)Thể tích xây dựng của bể:

Wp=π ×D2

4 ×(Ht+Hdt+Hch/3)=π ×1,62

4 ×(1,3+0,3+1,2 /3 )=4, 02 (m3)Các thông số thiết kế bể tiêu thụ phèn: (với chiều cao bảo vệ là 0,3m)

 Khuấy trộn bằng máy trộn cánh quạt:

Chọn số vòng quay cánh quạt là 40 vòng/phút (TCXDVN 33-2006 quy định > 40vòng/phút).

Chọn chiều dài cánh quạt bằng 0,45 đường kính bể (quy phạm 0,4 – 0,45)Chiều dài cánh quạt:

lq = 0,45x D = 0,45 x 1,6 = 0,72 (m)

Chiều dài toàn phần của cánh quạt:Lq = 2 x lq = 2 x 0,72 = 1,44 (m)

Diện tích mỗi cánh quạt thiết kế 0,15m2 cánh quạt /1m3 vôi sữa trong bể (quy phạm 0,1– 0,2 m2)

fq = 0,15 x Wp = 0,15 x 3,45 = 0,52 (m2)Chiều rộng mỗi cánh quạt:

bq =

hq: chiều cao cánh quạt, hq = bq = 0,107m

n: số vòng quay cánh quạt trong 1 giờ, n = 40 (v/phút) = 40/60(v/s)d: đường kính của vòng tròn do đầu cánh quạt tạo ra khi quay.d = Lq = 1,26m

z: số cánh quạt trên trục máy khuấy, z = 4.

η : hệ số hữu ích của cơ cấu truyền động, η = 0,8

(W)Chọn động cơ có công suất 650W.

c Chọn bơm định lượng phèn:

Lưu lượng dung dịch phèn b = 5% cần thiết đưa vào nước trong một giờ:

qb= Q×Dp1000×b=

1250×251000× 5100

=625(l/h)=1, 74 10−4

(m3/s)

Cột áp bơm: H = 100mCông suất bơm:

Trong đó:

qb: lưu lượng bơm, qb = 1,74 10−4 (m3/s)

ρ: khối lượng riêng của dung dịch, ρ = 997 kg/m3g: gia tốc trọng trường, g = 9,81 (m/s2)

Sàn đỡ phèn trong bể hòa trộn phải đặt ghi để có thể tháo gỡ được Khe hở giữa các ghi là15mm.

Bể tiêu thụ thiết kế đáy có độ dốc 0,005 về phía ống xã.Đường kính của ống xã cặn của bể tiêu thụ D = 150mm

Mặt trong của bể hòa trộn và tiêu thụ phải được phủ một lớp xi măng chống axít hoặc ốpgạch men chịu axit.

Bơm dung dịch phèn phải dùng bơm chịu được axit hoặc ejectơCác đường ống dẫn phèn làm bằng vật liệu chịu axit

Bể hòa tan và tiêu thụ phèn phải đặt ở trong một phòng riêng có thông hơi tốt.

3.2 Thiết bị vôi tôi, pha chế sữa vôi và bơm định lượng vôi

Ta sử dụng vôi ở dạng sữa, hòa vôi với nước để được dung dịch vôi sữa.

Lượng vôi cần thiết trong 1 ngày đêm: 37,45(mgl )×30.000(m 3

n: thời gian giữa hai lần pha vôi (giờ).

Công suất của trạm xử lý là Q = 30000 m3/ngày, suy ra n= 8 giờ.b2: nồng độ pha vôi sữa (%) bh = 5%

γ: khối lượng riêng của vôi sữa (T/m3), γ=1 T/m3.

Wv=1250×8×37 ,45

104×5×1 =7,5 (m3)

Ta thiết kế 1 thùng đựng vôi sữa Bể pha vôi sữa có tiết diện hình tròn đường kính D=2m gồm 2 phần: phần trên hình trụ, bên dưới hình chóp có góc tâm 600, bề rộng đáy a=0,5m.Đáy bể đặt ống xả cặn D= 150mm

Chiều cao phần hình trụ:

π ×D2= 4×7,5

3 ,14×22=2,4(m)Chiều cao phần hình chóp:

Hch= D−a2×tg(60

2 )

= 2−0,5

2 )=1,3

(m)Chiều cao dự trữ: Hdt = 0,3m (quy phạm 0,3-0,4m)

Tổng chiều cao bể hòa tan: H = Ht + Hdt + Hch = 2,4 + 0,3 + 1,3 = 4 (m)Thể tích xây dựng bể:

Wv=π ×D2

4 ×(Ht+Hdt+Hch

3 )=π ×22

4 ×(2,4+0,3+1,33 )=10

Khuấy trộn bằng máy trộn cánh quạt

Chọn số vòng quay của cánh quạt là 30 vòng/phút (TCXDVN 33-2006 quy định 20 – 30 vòng/phút).

Chọn chiều dài cánh quạt bằng 0,45 đường kính bể (quy phạm 0,4 – 0,45).Chiều dài cánh quạt: lq = 0,45x D = 0,45 x 2 = 0,9 (m)

Chiều dài toàn phần của cánh quạt:

Lq = 2 x lq = 2 x 0,9 = 1,8 (m)

Diện tích mỗi cánh quạt thiết kế 0,15m2 cánh quạt /1m3 vôi sữa trong bể (quy phạm 0,1 – 0,2m2)

fq = 0,15 x Wv = 0,15 x 7,5 = 1,125 (m2)Chiều rộng mỗi cánh quạt:

bq =

12×

ρ: trọng lượng thể tích của dung dịch được khuấy trộn.t = 250C, suy ra ρ = 997 kg/m3

hq: chiều cao cánh quạt, hq = bq = 0,3m

n: số vòng quay của cánh quạt trong 1 giờ, n = 40 v/p = 40/60 v/sd: đường kính của vòng tròn do đầu cánh quạt tạo ra khi quay.d = Lq = 1,8m

z: số cánh quạt trên trục máy khuấy, z = 4.

η : hệ số hữu ích của cơ cấu truyền động, η = 0,8

(W)Chọn động cơ có công suất 2500W.

b Bể tiêu thụ vôi

Kích thước bể tiêu thụ vôi:Dung tích bể tiêu thụ:

Wtv=Wv×bhbt =

5 =15 (m3)Trong đó:

Wv: dung dịch bể hòa trộn, Wv = 7,5 m3

bh: nồng độ dung dịch vôi trong thùng hòa tan (%) (quy phạm 10 – 17%).Chọn bh = 10%

bt: nồng độ dung dịch trong bể tiêu thụ bt = 5% (quy phạm 4 – 10 %).

Số bể tiêu thụ không được nhỏ hơn 2, nên ta thiết kế 2 bể, mỗi bể có dung tích Wtv =7,5 m3

Bể tiêu thụ có tiết diện hình tròn đường kính D = 2 m, gồm 2 phần: phần trên hình trụ, bêndưới hình chóp có góc tâm 600, bề rộng đáy a = 0,5m.

Đáy bể đặt ống xả cặn D = 150mm

Chiều cao phần hình trụ:

π ×D2= 4×7,5

3 , 14×22=2,4(m)Chiều cao phần hình chóp:

H= Ht + Hdt + Hch = 2,4 + 0,3 +1,3 = 4 (m)Thể tích xây dựng của bể:

Wv=π ×D2

4 ×(Ht+Hdt+Hch/3)=π ×1,62

4 ×(2,4+0,3+1,3/3 )=10 (m3)Các thông số thiết kế bể tiêu thụ phèn: (với chiều cao bảo vệ là 0,3m)

STT Thông số Đơn vị Kích thước

 Khuấy trộn bằng máy trộn cánh quạt:

Chọn số vòng quay cánh quạt là 40 vòng/phút (TCXDVN 33-2006 quy định > 40vòng/phút).

Chọn chiều dài cánh quạt bằng 0,45 đường kính bể (quy phạm 0,4 – 0,45)Chiều dài cánh quạt:

lq = 0,45x D = 0,45 x 2 = 0,9 (m)Chiều dài toàn phần của cánh quạt:

Lq = 2 x lq = 2 x 0,9 = 1,8 (m)

Diện tích mỗi cánh quạt thiết kế 0,15m2 cánh quạt /1m3 vôi sữa trong bể (quy phạm 0,1 – 0,2m2)

fq = 0,15 x Wtv = 0,15 x 7,5 = 1,125 (m2)Chiều rộng mỗi cánh quạt:

bq =

hq: chiều cao cánh quạt, hq = bq = 0,3m

n: số vòng quay cánh quạt trong 1 giờ, n = 40 (v/phút) = 40/60(v/s)d: đường kính của vòng tròn do đầu cánh quạt tạo ra khi quay.d = Lq = 1,8m

z: số cánh quạt trên trục máy khuấy, z = 4.

η : hệ số hữu ích của cơ cấu truyền động, η = 0,8

(W)Chọn động cơ có công suất 2500 W.

c Chọn bơm định lượng vôi:

Lưu lượng dung dịch vôi sữa b = 5% cần thiết đưa vào nước trong một giờ:

qb= Q×Dp1000×b=

1250×37 , 45

1000× 5100

=936 , 25(l/h)=2,6 10−4

(m3/s)Cột áp bơm: H = 100m

Công suất bơm:

Trong đó:

qb: lưu lượng bơm, qb = 2,6 10−4 (m3/s)

ρ: khối lượng riêng của dung dịch, ρ = 997 kg/m3g: gia tốc trọng trường, g = 9,81 (m/s2)

3.3 Thiết kế giàn mưa

3.3.1 Kích thước giàn mưa

Diện tích giàn mưa: F=Qqm Trong đó:

Chọn kích thước mỗi ngăn của giàn mưa: 7 x 4 = 28 m2

- Chiều cao giàn mưa :

Chiều cao giàn mưa từ đáy sàn thu đến đỉnh giàn mưa

H=2× h1+h2+3 ×h3+h4+h5

Trong đó:

h1: Khoảng cách giữa 2 sàn tung kế tiếp nhau; h1 = 0,5 (m).

h2: Khoảng cách từ hệ thống phân phối nước đến sàn tung trên cùng,h2 = 0,5 (m) h3: Bề dày lớp vật liệu ; h3 =0,3 (m).

h4: bề dày sàn đáy của sàn thu nước bằng bê tông cốt thép; h4 =0,2 (m).

h5:Chiều cao từ sàn thu nước đến tấm inox đầu tiên của sàn tung nước dưới cùng, h5=1 (m).

H=2× 0,5+0,5+3 ×0,3+ 0,2+1=3 , 60(m)

3.3.2 Thiết kế sàn tung

Được đặt dưới hệ thống phân phối 0,5 m

Sàn tung nước được làm bằng ván gỗ, gồm các ván rộng 20cm đặt cách nhau 10cm.( TCXD 33: 2006)

Giàn mưa 4 tầng với 3 sàn tung nước, mỗi sàn cách nhau 0,5m.

Máng thu nước đặt dưới đáy giàn mưa có độ dốc 0,02 về phía ống dẫn nước xuống bể trộn đứng, sàn thu nước được làm bằng bê tông cốt thép.

3.3.3 Hệ thống phân phối nước

Hệ thống phân phối nước vào giàn mưa bao gồm: 04 ống dẫn chính đưa nước từ giếng lên giàn mưa, 08 ống dẫn phụ đưa nước từ ống dẫn chính vào mỗi ngăn của giàn mưa và các ống nhánh phân phối nước vào giàn mưa.

Kiểm tra vận tốc của nước có trong ống: v = 4 ×Q

n: số ống nhánh ( ống )

L: chiều dài ngăn giàn mưa (m)

Theo quy phạm vận tốc nước chảy vào các ống nhánh (1,8- 2m/s), chọn v = 2m/sVậy ta chọn 47 ống

- Lượng nước chảy vào các ống nhánh :

Q2 = 0,043547 ≈ 9,26 × 10-4 (m3/s)- Đường kính ống nhánh :