Tài liệu tính toán bể lọc nhanh trọng lực

8 bể lọc nhanh trọng lực Bể lọc đợc tính toán với chế độ làm việc bình thờng tăng cờng Dùng vật liệu lọc cát thạch anh với thông số tính toán: dmax = 1,6 (mm) dmin = 0,7 (mm) dtơng đơng =0,8 ữ1,0 (mm) Hệ số dãn nở tơng đối e = 20%, hệ số không đồng k = 2,0 Chiều dày lớp vật liệu lọc = 1,2 (m) Hệ thống phân phối nớc lọc hệ thống phân phối trở lực lớn chụp lọc đầu có khe hở Tổng diện tích phân phối lấy 0,8% diện tích công tác bể lọc (theo quy phạm 0,8 ữ 1,0 m) Tổng diện tích bể lọc trạm xử lý : F = Q T vbt 3,6.W t1 at vbt Trong đó: Q =1500 m3/h = 36000m3/ngđ Công suất TXL T :Thời gian làm việc trạm ngày đêm (giờ) T = 24h vbt :Vận tốc lọc tính toán chế độ làm việc bình thờng (m/h) Tra bảng với bể lọc nhanh lớp vật liệu lọc với cỡ hạt khác nhau, d tđ = 0,8 ữ 1mm, vbt = 7m/h a :Số lần rửa bể 1ngđ chế độ làm việc bình thờng, lấy a = lần W :Cờng độ rửa lọc (l/s_m2).Tra bảng :W = (l/s_m2) t1 :Thời gian rửa lọc (giờ) t1 = ' = 0,1 t2 :Thời gian ngừng bể lọc để rửa ,t2 = 0,35 36000 F = 224,69 (m2) 24.7 3,6.8.0,1 2.0,35.7 Số bể lọc cần thiết: N = 0,5 F = 0,5 224,69 =8(bể) *Kiểm tra lại tốc độ lọc tăng cờng đóng bể để rửa sửa chữa N =7 = (m/h) vtc = vbt N N1 N1 :Số bể lọc ngừng để sửa chữa :N1 = vtc = 8m/h < vtccf = ữ 10m/h Diện tích bể lọc : f = F/N = 224,69/8 =29 m2 Chọn kích thớc bể : L x B = 5,4X5,4m = 29,16m2 Kích thớc bể lọc Chiều cao toàn phần bể lọc nhanh : H = hđ + hv + hn + hp (m) Trong đó: hđ :Chiều cao lớp sỏi đỡ (m).Tra bảng hđ = 0,3 m (rửa gió nớc kết hợp) hv :Chiều dày lớp vật liệu lọc hv = 1,2 m hn :Chiều cao lớp nớc lớp vật liệu lọc (m):hn m.Lấy hn=2m hP :Chiều cao phụ kể đến việc dâng nớc đóng bể để rửa hP = 0,5m H = 0,3 + 1,2 + + 0,5 = m Tính toán máng thu nớc rửa lọc gió nớc kết hợp Chọn độ dốc đáy máng theo chiều nớc chảy i = 0,01 Mỗi bể bố trí máng thu Khoảng cách tâm máng 1,8 (m) < 2,2 (m) Khoảng cách từ tâm máng đến tờng 0,9 (m) < 1,5 (m) Lu lợng nớc rửa bể lọc là: qr = F1bì W (l/s) Trong đó: - W: Cờng độ nớc rửa lọc, W = (l/s.m2) - F1b: Diện tích bể: F1b = 29,16 (m2) qr = 8ì 29,16 = 233,28 (l/s) = 0,23328 (m3/s) Do bể bố trí máng thu nên lu lợng nớc vào máng là: 0,23328 q1m = =0,078 (m3/s) Chọn máng hình tam giác, ta tính toán máng dạng Chiều rộng máng Đợc tính theo công thức: Bm = K ì qm2 (1,57 + a ) Trong đó: - qm : Đã tính toán = 0,078 (m3/s) - a: Tỷ số chiều cao hình chữ nhật nửa chiều rộng máng, a = 1,5 (quy phạm 1ữ1,5) - K: hệ số phụ thuộc vào hình dạng máng, với máng có tiết diện đáy hình tam giác ta lấy K = 2,1 Bm= 2,1ì ( 0,078) (1,57 + 1,5) 0,4 (m) Chiều cao phần máng chữ nhật 1,5 ì Bm 1,5 ì 0,4 H1 = = = 0,3 (m) 2 Chiều cao máng H2 = H1 + 0,5ì Bm = 0,3 + ì 0,4 = 0,5 (m) Chiều cao toàn máng Hm = H2 + m (m) Trong đó: m chiều dày đáy máng, lấy m = 0,1 (m) Do Hm = 0,1 + 0,5 = 0,6 (m) Kiểm tra khoảng cách từ bề mặt lớp vật liệu lọc tới mép máng thu nớc đợc xác định theo công thức: Hìe h= + 0,25 (m) 100 Trong đó: - e : Độ trơng nở vật liệu lọc rửa, e = 20% - H: Chiều cao lớp vật liệu lọc (m) 1,2 ì 20 => h = + 0,25 (m) = 0,49 (m) 100 Theo quy phạm, khoảng cách đáy dới máng dẫn nớc rửa phải nằm cao lớp vật liệu lọc tối thiểu 0,07 (m) Chiều cao toàn phần máng thu nớc rửa là: Hm = 0,6 (m) Vì máng dốc phía máng tập trung 0,01, máng dài 5,4 (m) nên chiều cao máng phía máng tập trung là: 0,6 + 0,054 = 0,654 (m) Do khoảng cách mép lớp vật liệu lọc đến mép dới máng thu Hm phải lấy bằng: Hm = 0,654 + 0,07 = 0,724 (m) Máng thu kiểu đáy hình tam giác 0,5B 0,75B B Khoảng cách từ đáy máng thu tới đáy mơng tập trung nớc đợc xác định theo công thức sau: hm = 1,75ì q2m + 0,2 (m) g ì B2 m Trong đó: - qm : Lu lợng nớc chảy vào máng tập trung nớc; qm =qr = 0,23328 ( m3/s) - Bttm: Chiều rộng máng tập trung , Theo quy phạm, chọn Bttm = 0,7 (m) - g : Gia tốc trọng trờng, g = 9,81 m/ s2 Vậy: hm = 1,75ì 0,23328 9,81 ì 0,7 + 0,2 (m) hm = 0,59 (m) Chọn vận tốc nớc chảy mơng rửa lọc 0,8 (m /s) Tiết diện ớt mơng rửa là: qr ( m2 ) Vk 0,23328 Fmơng = = 0,29 ( m2) 0,8 Fmơng = Chiều cao nớc mơng tập trung rửa là: F 0,29 h= B = = 0,42 (m) 0,7 m Theo TTVN 33.85 đáy ống thu nớc phải cách mực nớc mơng rửa 0,3m, ta phải bố trí ống thu nớc có cốt đáy ống cách đáy mơng khoảng 0,75 (m) b Tính toán hệ thống rửa lọc Bể đợc sử dụng hệ thống phân phối nớc trở lực lớn sàn chụp lọc Rửa lọc gió nớc kết hợp Quy trình rửa bể: Đầu tiên, ngng cấp nớc vào bể Khởi động máy sục khí nén, với cờng độ 18 (l/s.m2), cho khí nén sục vòng phút Cung cấp nớc rửa lọc với cờng độ 2,5 (l/s.m2), kết hợp với sục khí vòng phút Kết thúc sục khí, rửa nớc với cờng độ (l/s.m2) vòng phút Cung cấp nớc vào bể tiếp tục trình lọc xả nớc lọc đầu Tính toán số chụp lọc Sử dụng loại chụp lọc đuôi dài, loại chụp lọc có khe rộng (mm) Sơ chọn 50 chụp lọc (m2) sàn công tác, tổng số chụp lọc bể là: N = 50ì F1b = 50ì 29,16 = 1458 (cái) Bố trí 40 hàng chụp lọc, hàng 40 tổng cộng 1600 Sau pha rửa gió nớc đồng thời, cờng độ rửa nớc tuý W = (l/s.m2) W Lu lợng nớc qua chụp lọc là: q = = = 0,16 (l/s) = 1,6ì 10-4 (m3/s) N 50 Lấy diện tích khe chụp lọc 0,8% tổng diện tích sàn công tác, tổng diện 29,16 tích khe chụp lọc bể = 0,8ì = 0,233 (m2) 100 Diện tích khe hở chụp lọc là: f1 khe = 0,233 = 1,07ì 10-4 (m2) 1600 Vận tốc nớc qua khe chụp lọc là: q 1,6 ì 10 -4 V= f = = 1,5 (m/s) đảm bảo theo quy phạm 1,07 ì 10 -4 khe Vậy chọn 50 chụp lọc 1m2 bể, khoảng cách tâm chụp lọc theo chiều ngang chiều dọc bể 13,17 (cm) Tổn thất qua hệ thống phân phối chụp lọc là: V2K hPP = (m) (Theo 6.114 TCVN 33.85) 2ìgìà2 Trong : - VK : Vận tốc nớc qua chụp lọc; VK = 1,5 (m/s) - : Hệ số lu lợng chụp lọc, dùng chụp lọc có khe hở nên =0,5 g : Gia tốc trọng trờng, g = 9,81 (m/s2) 1,5 hPP = = 0,459 (m) ì 9,81 ì 0,5 - Tính toán đờng ống kỹ thuật Đờng ống dẫn nớc rửa lọc Lu lợng nớc cần thiết để rửa bể lọc: Qr = 3,6.f.W (m3/h) f: diện tích bể, f = 29,16m2 W: cờng độ nớc rửa, W = 8l/s.m2 Qr = 3,6.29,16.8 = 839,808(m3/h) = 233,28(l/s) Ta chọn đờng kính ống 450mm, v = 1,5m/s Hệ thống cấp khí Cờng độ rửa gió tuý là: W = 18 (l/s.m2) Vận tốc gió ống là: V = 20 (m/s) (quy phạm 15 ữ 20 m/s) Lu lợng gió cung cấp cho bể là: qgió = Wì F1b = 18 ì 29,16= 524,88 (l/s) = 0,525 (m3/s) Đờng kính ống dẫn gió chính: dd = 4ìq gió ìV = ì 0,525 = 0,183 (m) 3,14 ì 20 Chọn ống dẫn gió có đờng kính là: 200mm Đờng ống thu nớc tới bể chứa : Sử dụng đờng ống thu nớc từ bể lọc bể chứa Đờng ống đợc đặt cao khối bể lọc xuống thấp khỏi khối bể lọc ống từ bể ống thu nớc chung tải lu lợng 52,08l/s chọn đờng kính ống 250mm Đờng ống chung nhận lu lợng tăng dần, đờng kính ống tăng dần Cụ thể: bể lọc đầu tiên, ống tải lu lợng bể = 52,08l/s chọn đờng kính 250mm đến bể lọc thứ 2, ống nhận lu lợng = 52,08.2 = 104,16l/s chọn đờng kính 300mm đến bể lọc thứ 3, ống nhận lu lợng = 52,08.3 = 156,24l/s chọn đờng kính 400mm đến bể lọc thứ 4, ống nhận lu lợng = 52,08.4 = 208,32l/s chọn đờng kính 450mm Đờng ống xả kiệt Lấy đờng kính ống D100 (mm) Đờng ống xả rửa lọc Lợng nớc xả lợng nớc cấp cho rửa lọc Qxả = 233,28l/s Lấy đờng kính ống đờng kính ống cấp nớc rửa lọc D450 (mm) c tính toán tổng tổn thấ t áp lực rửa bể lọc Tổng tổn thất qua sàn chụp lọc Theo tính toán là: 0,459 (m) Tổng tổn thất qua lớp vật liệu đỡ hđỡ = 0,22ì Lđỡì W (m) Trong đó: - Lđỡ :Chiều dày lớp sỏi đỡ dày = 0,2 (m) - W : Cờng độ nớc rửa lọc = (l/s.m2) hđỡ = 0,22ì 0,2ì = 0,352 (m) Vậy Tổn thất áp lực bên lớp vật liệu lọc hVLL = ( a+ b ì W) ì hL Trong đó: - a,b thông số phụ thuộc đờng kính tơng đơng lớp vật liệu lọc, với dtđ = 0,8-1 (mm) => a = 0,76; b = 0,017 - hL : Chiều cao lớp vật liệu lọc = 1,2 (m) Vậy hVLL = ( 0,76+ 0,017 ì 8) ì 1,2 = 1,08 (m) Tổng tổn thất đờng ống dẫn nớc rửa lọc Tính với ống: h = hdd + hCB Trong đó: - hdd: Tổn thất chiều dài ống từ trạm bơm nớc rửa đến bể chứa Sơ chọn 100 (m) Theo tính toán ta có lu lợng nớc chảy ống qr = 0,4167/2 = 0,20836 (m3/s), đờng kính ống Dchung = 450 (mm) Tra bảng ta có 1000 i = 5,13 100 = 0,513 (m) 1000 hCB : Tổn thất áp lực cục van khoá, sơ chọn hCB = 0,3 (m) hdd = i ì L = 5,13ì - Vậy h = 0,513 + 0,3 = 0,813 (m) Vì có đờng ống nên h = 2.0,813 = 1,626m d Tính toán chọn bơm rửa lọc áp lực cần thiết bơm rửa lọc đợc tính theo công thức: hB = h +hr+hdt + hdl (m) Trong đó: - h : Độ chênh lệch hình học mực nớc thấp bể chứa nớc tới cao độ máng thu nớc, đợc tính theo công thức: h = h1 + hK + hS + hđ + hl + Hm + Hm h1 : độ chênh cốt MĐ trạm xử lí cao độ MNTN bể chứa, lấy h1 = -0,5m hK : Chiều cao hầm phân phối nớc: hK = (m) Với hS : Chiều dày sàn chụp lọc, hS = 0,1 (m) hđ : Chiều cao lớp vật liệu đỡ; hđ =0,3 (m) hl : Chiều cao lớp vật liệu lọc; hl = 1,2 (m) Hm : Khoảng cách từ mép dới máng phân phối đến lớp vật liệu lọc, Hm = 0,724 (m) Hm : Chiều cao máng thu nớc rửa lọc; Hm = 0,6 (m) => h = -0,5 + + 0,1 + 0,3 + 1,2 + 0,724+ 0,6 = 3,424 (m) - hr : Tổng tổn thất áp lực rửa lọc: hr = hPP + hVLL+ hđ (m) Theo tính toán ta có: hr = 0,459 + 1,08 + 0,352 = 1,891 (m) - h: Tổng tổn thất đờng ống dẫn nớc rửa lọc: h = 1,626 (m) - hdt : áp lực dự trữ để phá vỡ kết cấu ban đầu hạt vật liệu lọc, lấy h dt = (m) Tóm lại: hB= 3,424 + 1,891 +1,626 + = 8,941 (m) Để tiện cho tính toán, lấy hB = (m) Vậy chọn bơm nớc rửa lọc có Qr = 0,23328 ( m3/s) áp lực Hr = (m) e Chiều cao xây dựng bể lọc Chiều cao xây dựng bể lọc đợc xác định theo công thức: Hxd = hk + hS + hd + hl +hn + hBV Trong đó: - hk , hS , hd , hl : hệ số đợc trình bày hBV = 0,5 (m) - hn : chiều cao lớp nớc vật liệu lọc (m) 5400 500 Hxd = 1+ 0,1+ 0,3 + 1,2 + + 0,5 Hxd = 5,1 (m) 2000 Lớp vật liệu lọc 760 1200 300 100 Lớp nước vật liệu lọc 5100 Lớp vật liệu đỡ Sàn chụp lọc 1000 Hầm thu nước