Đề tài Bể lắng ngang

MỤC LỤC KẾ HOẠCH THỰC HIỆN GIẢI TRÌNH CHƯƠNG I: GIỚI THIỆU 1.1 SỰ LẮNG 1.2 BỂ LẮNG 1.2.1 Các loại bể lắng 1.2.2 Vị trí bể lắng xử lí nước 1.3 BỂ LẮNG NGANG 11 CHƯƠNG 2: ĐẶC ĐIỂM CẤU TẠO- HOẠT ĐỘNG BỂ LẮNG NGANG 12 2.1 CẤU TẠO 12 2.1.1 Các 12 2.1.2 Các phận cấu tạo chi tiết số loại bể lắng ngang 13 2.1.3 Đặc điểm cấu tạo chung 15 2.2 QUÁ TRÌNH HOẠT ĐỘNG CƠ BẢN CỦA BỂ 15 CHƯƠNG 3: THIẾT KẾ BỂ LẮNG NGANG 16 3.1 NGUYÊN TẮC CƠ BẢN CỦA THIẾT KẾ MỘT ĐƠN VỊ LẮNG 16 3.2 BỐN KHU VỰC CHÍNH BỂ LẮNG NGANG 17 3.2.1 Khu vực đầu vào 18 3.2.2 Khu vực lắng 19 3.2.3 Khu vực đầu 20 3.2.4 Khu vực thu-xả cặn 23 3.1 TIÊU CHUẨN, TÍNH TOÁN THIẾT KẾ CHO BỂ LẮNG NGANG 26 CHƯƠNG 4: CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN SỰ LẮNG TRONG BỂ LẮNG NGANG 29 4.1 ẢNH HƯỞNG CỦA SỰ XÁO TRỘN 29 4.2 ẢNH HƯỞNG CỦA SỰ ỔN ĐỊNH 30 4.3 ẢNH HƯỞNG CỦA SỰ XÓI MÒN 32 4.4 ẢNH HƯỞNG CỦA SỰ KẾT BÔNG 33 CHƯƠNG 5: THỰC TIỄN 35 5.1 ỨNG DỤNG THỰC TẾ THIẾT KẾ BỂ LẮNG NGANG 35 5.1.1 Tính toán kích thước bể 35 5.1.2 Thiết kế ngăn phân phối 36 5.1.3 Thiết kế ngăn thu nước 37 5.1.4 Thiết kế vùng xả cặn 38 5.1.5 Tính lượng nước dùng cho việc xả cặn bể lắng: 40 5.1.6 Tính toán máng thu cặn: 40 5.1.7 Kích thước xây dựng bể: 41 5.2 CÔNG TRÌNH THỰC TIỄN ĐANG ĐƯỢC ÁP DỤNG 42 CHƯƠNG 6: KẾT LUẬN 44 TÀI LIỆU THAM KHẢO 45 DANH SÁCH BẢNG Bảng 1: Các bể lắng đặc trưng sử dụng xử lý nước Bảng 2.Tải lượng tràn qua vách ngăn điển hình 23 Bảng Tiêu chuẩn thiết kế điển hình cho bể lắng ngang hình chữ nhật 28 Bảng Nồng độ hạt tương đối từ thí nghiệm lắng 34 DANH SÁCH HÌNH Hình Một số bể lắng phổ biến Hình Bể lắng dòng chảy ngang 11 Hình Bốn khu vực bể lắng ngang 12 Hình 5a Cấu tạo bể lắng ngang hình thông thường 13 Hình 5b Cấu tạo bể lắng ngang với nhiều hố tập trung cặn 14 Hình 5c Cấu tạo bể lắng ngang kết hợp bể phản ứng có lớp cặn lơ lửng 14 Hình 5d Cấu tạo chi tiết bể lắng ngang co hệ thống thu cặn khí 15 Hình 6.Sự khác biệt lắng rời rạc lắng kết 16 Hình Hai loại cửa đầu vào bể lắng ngang 19 Hình 8.Khu vực đầu bể lắng ngang 20 Hình 9a Cấu trúc thoát nước dạng máng tràn 21 Hình 9b Cấu trúc thoát nước dạng ngón 22 Hình 10.(a)Máng xả có lỗvà (b)Ống xả có lỗ 24 Hình 11 Bể lắng ngang thu cặn biện pháp khí 26 Hình 12a Ảnh hưởng xáo trộn bể lắng ngang 29 Hình 12b Ảnh hưởng xáo trộn đến hiệu bể lắng 29 Hình 13a Dòng ngắn mạch gây gió 31 Hình 13b Dòng ngắn mạch 32 Hình 14 Xói đáy (Bottom scour) 32 Hình 15a Sự tạo 33 Hình 15b Nồng độ hạt tương đối 34 KẾ HOẠCH THỰC HIỆN ĐẶT VẤN ĐỀ Tài nguyên nước thành phần chủ yếu môi trường sống, góp phần vào thành công chiến lược phát triển kinh tế - xã hội.Hiện nay, nguồn tài nguyên thiên nhiên quý quan trọng phải đối mặt với nguy ô nhiễm cạn kiệt.Nguy thiếu nước, đặc biệt nước nước hiểm họa lớn tồn vong người toàn sống trái đất.Chính để đáp ứng nhu cầu sử dụng nước cho người dân việc xử lí nước cấp quan trọng, để đảm bảo chất lượng Y Tế Việt Nam quy định Hiện có nhiều phương pháp xử lí nước, bên cạnh số phương pháp đại tuyển nổi, phương pháp màng phương pháp truyền thống lắng, lọc áp dụng rộng rãi cho nhà máy xử lí nước đạt hiệu cao Trong lắng khâu quan trọng dây chuyền công nghệ xử lý nước, giai đoạn làm sơ trước đưa vào bể lọc để hoàn thành trình làm nước.Và bể lắng ngang công trình phổ biến, sử dụng thiết kế sớm công trình lắng nước.Ở chuyên đề nhóm tập trung tìm hiểu bể lắng ngag hình chữ nhật MỤC TIÊU Mục tiêu đề tài giới thiệu bể lắng ngang, cấu tạo, nguyên tắc vận hành, thiết kế, yếu tố ảnh hưởng đến trình vận hành, ứng dụng thực tiễn bể NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU Phương pháp nghiên cứu: tìm kiếm, tham khảo sách, tài liệu nước ngoài, có chọn lọc thông tin hay, mới, hiệu để dịch xây dựng chuyên đề Ngoài ra, nhóm tham khảo ý kiến giảng viên trao đổi thông tin với nhóm có đề tài tương tự để hỗ trợ kiến thức trình thực Nôi dung ngiên cứu: Để hoàn thành chuyên đề, nhóm phải thực hiện:  Dịch tài liệu tham khảo chính, đọc hiểu nội dung  Hình thành ý tưởng dàn bài, cân nhắc nội dụng cần thiết cho chuyên đề  Tìm kiếm tài liệu, sách nước (trong nước) công bố có liên quan Sàng lọc thông tin phù hợp có tính lạ  Tham khảo tài liệu tiếng Việt giảng viên để nắm thông tin  Chỉnh sửa làm GIẢI TRÌNH [1] Water and wastewater engineering , Design Principles and Practice, Mackenzie L Davis, Ph.D., P.E., BCEE, Michigan State University Dòng 1-5 trang 385 Dịch hết phần “10-4 SEDIMENTATION BASIN DESIGN” trang 408  [2] Handbook of water and wastewater treatment technologies, Nicholas P.Cheremisinoff, Ph.D N&P Limited, Boston Oxford Auckland Johannesburg Melbourne New Delhi Dịch khung trang 316, bên trái  [3] Macquarie Matrix: Vol.2.2, December 2012, Sedimentation tank design for rural communities in the hilly regions of Nepal, E Wisniewski, Department of Chemical and Biomolecular Engineering, Melbourne School of Engineering, The University of Melbourne Dịch hết phần “Fundamental Design Principles of Sedimentation Units” Trang 163,164  [4] Operation of Water Treatment Plants Volume I, University Interprises, Inc.; 6th Edition edition (2008) Kenneth D Kerri, Dòng 1-13 trang 403 Dịch lesson 14: Sedimentation and Flotation, phần Location in the Treatment Process: Vị trí bể lắng xử lí nước Dịch hết phần “Zones” trang 2 [5] Water treatment, sedimation Dòng 14-24 trang 53 Dịch hết phần Inflences on settling in a horizontal flow tank trang 58 cột 2 [6] Sedimentation, Monreo L Weber shirk School of Civil and environmental engineering , Cornell university Dịch slile 12, 13, 14, [7] Primary treatment, report of plant tour at S 649 Shaffner Road Wheaton, IL 60187, Phone: 630-668-1515, Fax : 630-668-5536, Wheaton Sanitary District (web: http://www.wsd.dst.il.us ) Dịch trang PLAN TOUR [8] Simple Methods for the Treatment of Drinking Water, Grabriele Heber, GTZ; 1985 Dịch phần 3.3.2: 3.3.2 Simple Settling Basins dòng 2-6  CHƯƠNG I: GIỚI THIỆU 1.1 SỰ LẮNG Lắng khâu quan trọng dây chuyền công nghệ xử lý nước ( trình xử lý mà hạt lơ lửng cặn, cát đất sét tách từ nước, làm sơ trước đưa vào bể lọc để hoàn thành trình làm nước) Nước cần xử lý đưa vào bể giữ lại suốt trình làm việc.Nhờ diện tích tiết diện bể lớn, tốc độ dòng chảy nhỏ mà trình xảy bể gần trạng thái tĩnh.Dưới tác dụng lực trọng trường, hạt cặn có khối lượng riêng lớn khối lượng nước bao quanh tự lắng xuống [1] Khi xét đến khả liên kết hạt nước, người ta phân chia trình lắng tự theo hai loại: lắng tự hạt không liên kết lắng tự hạt có khả liên kết với Lắng tự hạt riêng lẻ (không liên kết) xảy khả liên kết tự nhiên hạt không đáng kể, ví dụ trường hợp hạt cát Trong trình hạt cặn trì tính đồng nhất, không thay đổi kích thước, không thay đổi khối lượng riêng tốc độ lắng chúng xem không đổi Ngược lại, trình lắng kèm theo trình keo tụ tạo hạt tương tác với nhau, tạo keo kích thước trọng lượng chúng thay đổi ( tăng lên), vận tốc lắng mà thay đổi (nhanh hớn) [1] 1.2 BỂ LẮNG Để giữ lại chất không tan hữu (ở trạng thái chìm mặt nước), người ta dung phương pháp lắng Công trình thực trình lắng gọi bể lắng 1.2.1 Các loại bể lắng Có nhiều loại bể lắng khác - theo hình dạng chúng có hình dạng chữ nhật, hình vuông tròn; - theo cách đưa nước vào chúng loại liên tục gián đoạn; - theo hướng dòng chảy, có loại nằm ngang thẳng đứng Trong có số bể lắng phổ biến : bể lắng hình chữ nhật, bể lắng hình chữ nhật hai tầng , bể lắng hình vuông tròn với dòng chảy đứng, bể lắng chất rắn tiếp xúc (còn gọi bể lắng lamen) [4] Hình Một số bể lắng phổ biến.[4] Các bể lắng đặc trưng sử dụng xử lý nước liệt kê bảng Trong số bể liệt kê, thứ tự ưu tiên lựa chọn lắng cặn keo tụ/tạo (1) Bể lắng hình chữ nhật chứa mô-đun có tỷ lệ cao, (2) Bể hình chữ nhật dài (3) Bể lắng tốc đôc cao (còn gọi bể lắng cát sàn) Đối với trình làm mềm vôi xút, thành phần chất rắn tiếp xúc theo dòng lên (còn gọi bể lắng phản ứng bể lắng lớp bùn) ưu tiên lựa chọn Bể lắng dòng lên, bể lắng chất rắn tiếp xúc bể độc quyền có kích thước thiết kế thiết lập từ trước nhà sản xuất thiết bị Chúng không ưu tiên lựa chọn lí sau: (1) nhiệt độ dao động nhỏ mức 0,50C gây dòng chảy mật độ cao ngắn mạch (2) có tổn thất nhanh hiệu thủy lực chất rắn tải Tuy nhiên có trường hợp chúng thích hợp.Những điều thảo luận chi tiết Kawamura (2000) Dòng chảy ngang với ống dẫn trung tâm, ống dẫn ngoại vi, bể lắng dòng lên không khuyến khích không ổn định thủy lực chúng (Kawamura, 2000) [1] Bảng 1: Các bể lắng đặc trưng sử dụng xử lý nước [1] Tên Hình dạng nhận xét Bễ lắng ngang Bể dài hình chữ nhật Nguồn cấp trung tâm Hình tròn, dòng chảy ngang Nguồn cấp ngoại vi Hình tròn, dòng chảy ngang Bể lắng đứng Độc quyền Dòng chảy đứng, bễ lắng chất rắn tiếp xúc Tuần hoàn bùn vớ lớp phủ bùn, độc quyền Bễ lắng modun tỉ lệ cao Hình chữ nhật, có song song ống, độc quyền Bổ sung cát nhỏ, độc Bể lắng cát (Nguồn từ Kawamura, 2000) 1.2.2 Vị trí bể lắng xử lí nước Các hình thức phổ biến trình lắng trầm tích sau đông tụ/kết trước trình lọc Đây loại lắng trầm tích đòi hỏi phải bổ sung hóa chất (trong đông tụ/kết bông) để loại bỏ cặn bẩn nước Lắng giai đoạn xử lý loại bỏ 90% hạt lơ lửng nước, có vi khuẩn Mục đích lắng để làm giảm nồng độ hạt lơ lửng nước nhằm giảm tải xử lý cho trình lọc.Có hai giai đoạn lắng trình xử lý nước Lắng trình tiền xử lý gọi tiền lắng (presedimentation) Tiền lắng gọi lắng trầm tích đơn giản trình phụ thuộc vào trọng lực hạt lơ lững nước Nếu đông tụ/kết bông, lắng đơn giản loại bỏ hạt thô dễ lắng khỏi nước mà bổ sung hóa chất Loại lắng thường diễn hồ chứa, lưu vực sạn, đập vụn, giai đoạn đầu vào trình xử lý Trong lắng sau đông tụ/kết để loại bỏ hầu hết hạt lơ lửng nước trước nước đến trình lọc, tiền lắng loại bỏ hầu hết trầm tích nước giai đoạn tiền xử lý.Vì vậy, tiền lắng giảm tải việc xử lý giai đoạn đông tụ/kết bể lắng, giảm lượng hóa chất đông tụ cần thiết để xử lý nước.Ngoài ra, tiền lắng hữu ích nước thô vào nhà máy từ hồ chứa thường có chất lượng nước đồng mà không lưu vực nước có Phần lại quan tâm tới lắng sau đông tụ/kết Chúng ta xem xét loại bể trầm tích phận bể lắng điển hình, cụ thể bể lắng dòng chảy ngang có hình dạng chữ nhật [4] Lắng thường sử dụng xử lý nước mặt để tránh tắc nghẽn nhanh lọc cát sau keo tụ hình thành cặn (hình ) [5] Hồ chứa Fe (III) Sự tạo cặn Sự loại bỏ cặn Bằng lắng đọng trầm tích Xử lý ozon Quá trình lọc Lọc than hoạt tính Cl2/Cl2O2 Hồ chứa nước Hình Sơ đồ trình thực xử lý nước mặt.[5] 10 Hình 13b Dòng ngắn mạch Từ hình 13b kết luận Cp thấp hơn( ngắn mạch), ngắn thời gian tối thiểu trung bình Điều giảm hiệu lắng dòng chảy ngang tăng tốc độ dòng chảy Hiệu bể lắng thấp với trường hợp dòng chảy ổn định 4.3 ẢNH HƯỞNG CỦA SỰ XÓI MÒN Về lí thuyết hạt lấy khỏi nước đến đáy bể lắng nhiên thực tế phục hồi lại Trong hình 14 thành phần hạt bắt buộc đáy bể hiển thị: Hình 14 Xói đáy (Bottom scour) Lực cắt nước hạt hình cầu là:   =  w vsc2 32 Trong đó:  : Lực cắt thủy lực [N/m2] λ = hệ số ma sát thủy lực(λ = 0,03) [-] vsc = vận tốc xói mòn tới hạn [m / s] Lực cắt hạt cùng( ma sát cắt) tỉ lệ thuận với phần chìm lớp bùn f = β (ρs - ρw) g d Trongđó: f = lực cắt [N/m2] β = hệ số cắt khí (b = 0,05) [-] Trong trạng thái cân lực cắt thủy lực lực cắt khí vận tốc tới hạn có thểđược tính:vsc= 40  s   w g.d w Khi vận tốc dòng chảy bể lắng thấphơn vận tốc xói mòn, xói mòn đáy không xảy ra: v0< hay = vsc không xảy xói mòn Với bề mặt chịu tải, chiều rộng chiều sâu củamột bể lắng xác định dựa sở tiêu chí 4.4 ẢNH HƯỞNG CỦA SỰ KẾT BÔNG Trong trình lắng, chất kết tụ hình thành kết quảva chạm hạt, vận tốc lắng tăng lên Hiện tượng gọi kết (hình 15a) Hình 15a Sự tạo 33 Trong bảng kết thử nghiệm lắng lơ lửng thể Trong hình 15b tần số tích lũy phân phối hóa vận tốc lắng đưa bể có độ sâu khác Từ thực tế phân phối khác Hình 15b Nồng độ hạt tương đối Bảng Nồng độ hạt tương đối từ thí nghiệm lắng h = 0.075m t=0s h = 1.5m h = 2.25m h = 3.0m 100 100 100 100 t = 600 s 93 96 98 99 t = 1200 s 81 86 88.5 89.5 t = 1800 s 70.5 77.5 81 83 t = 2700 s 28 38 46.5 53 t = 3600 s 13.5 22 31 40 t = 5400 s 13.5 20 t = 7200 s 1.5 9.5 34 CHƯƠNG 5: THỰC TIỄN 5.1 ỨNG DỤNG THỰC TẾ THIẾT KẾ BỂ LẮNG NGANG 5.1.1 Tính toán kích thước bể Với lưu lượng nước vào bể Q= 2000 m3/ngày.đêm = 83,333 m3/ h =0,02315 m3/s Theo tài liệu tham khảo “tính toán thiết kế công trình hệ thống cấp nước “ TS Trịnh Xuân Lai trang 153 cho tính tính toán bể lắng mà cặn không keo tụ chọn công thức Liên Xô trước Diện tích bể lắng tính theo công thức : F=α 𝑄 𝑈° Trong đó: Q: lưu lượng nước vào bể (m3/h) U0: tải trọng bề mặt hay tốc độ lắng hạt cặn ( m/h) ∝:hệ số kể đến ảnh hưởng dòng chảy rối vùng lắng α= 1− 𝐾 30 hệ số K phụ thuộc vào tỉ số L/H theo bảng sau: L/H K α 10 7,5 1,33 15 10 1,5 20 12 1,67 25 13,5 1,82 Chọn U0=0,7 mm/s = 7*10-4 m/s (ứng dụng với hiệu lắng R=60%) Chọn tỉ số L/H =15 ta có hệ số α =1,5 →: F=α 𝑄 𝑈° = 1,5 * 0,02315 7∗10−4 = 49.6 m làm tròn F=50m2 Tỉ số L/H ≥ 5m (theo “ xử lí nước cấp cho sinh hoạt công nghiệp” TS:Trịnh Xuân Lai) 𝐹 50 5 Chọn L = 50 → = √ = √ = 3,2𝑚 Làm tròn B = 3m Chiều dài bể lắng là: 35 𝐿= 𝐹 𝐵 = 50 = 16,7𝑚 Làm tròn L = 17m Chọn chiều cao vùng lắng H = 2,5m (H÷3,5m, theo “ Tính toán thiết kế công trình hệ thống cấp nước sạch” TS Trịnh Xuân Lai) Vận tốc nước chảy bể (V0): 𝑉𝑜 = 𝑄 𝐵𝐻 = 0,02315 3×2,5 = 3,09 × 10−3 m/s = 3,09 mm/s < 16,3 mm/s (vận tốc xói cặn) Thời gian lưu (T) 𝑇= 𝐻𝐹 𝑄 = 2,5×50 0,02315 = 5400(𝑠) = 1,5(ℎ) (T = 1,5÷3h, theo “Xử lý nước cấp cho sinh hoạt công nghiệp” TS Trịnh Xuân Lai) 5.1.2 Thiết kế ngăn phân phối Để phân phối toàn mặt cắt ngang bể cần đặt vách ngăn đầu bể, cách tường 1÷2m Vận tốc nước qua lỗ vách ngăn lấy 0,5 m/s Đoạn vách ngăn phạm vi chiều cao 0,3÷0,5m kể từ mặt vùng chứa cặn nén không cần phải khoan lỗ (Theo khoản 6.77 TCXD 33:2006) Chọn độ cao làm việc thấp vách ngăn so với mặt vùng lắng cặn 0,5m Khi đó, diện tích công tác vách ngăn phân phối nước vào bể là: 𝐹𝑛 = 𝐵 × (𝐻 − 0,5) = × (2,5 − 0,5) = 6𝑚2 Lưu lượng nước tính toán qua bể: qn = Q = 2000 m3/ngày đêm = 0,02315 m3/s Diện tích cần thiết lỗ vách ngăn phân phối nước vào là: ∑𝐹𝑙ỗ = 𝑄 𝑉𝑙ỗ Theo khoản 6.77 TCXDVN 33:2006, vận tốc nước qua lỗ vách ngăn phân phối lấy 0,5m/s Do đó: ∑𝐹𝑙ỗ = 𝑄 0,02315 = = 0,0463𝑚2 𝑉𝑙ỗ 0,5 36 Lấy đường kính lỗ vách ngăn phân phối d1 = 0,05m (d1 = 0,05÷0,15 m theo trang 73 – Xử lý nước cấp –TS.Nguyễn Ngọc Dung) → Diện tích lỗ 𝐹1 𝑙ô 𝜋𝑑12 𝜋 × 0,052 = = = 1,9625 × 10−3 𝑚2 4 Tổng số lỗ vách ngăn phân phối là: 𝑛1 = ∑𝐹𝑙ô 0,0463 = = 23,59 𝑙ỗ 𝐹1 𝑙ô 1,9625 × 10−3  Chọn n1=24 lỗ Bố trí: Ta bố trí hàng dọc hàng ngang, với tổng số lỗ đục 6×4=24 lỗ  Khoảng cách trục lỗ theo hàng dọc là: (2,5 – 0,5)/4=0,5 m  Khoảng cách trục lỗ theo hàng ngang là: 3/6=0,5m 5.1.3 Thiết kế ngăn thu nước Thiết kế ngăn thu nước tương tự ngăn phân phối, thiết kế vách ngăn thu nước cuối bể, vách ngăn đục lỗ hình tròn cho nước qua Đường kính lỗ vách ngăn thu nước chọn d2=0,05 m Tốc độ nước chảy qua lỗ: 0,5 m/s (Theo TCXD 33-2006) Khoảng cách tới tường bể 0,5m ≤ x ≤ 1,5m (Theo TCXD 33-2006) 37 Chọn độ cao làm việc thấp vách ngăn thu nước so với mặt vùng lắng cặn 1,5m Khi đó, diện tích công tác vách ngăn phân phối nước vào bể : 𝐹𝑛 = 𝐵 × (𝐻 − 1,5) = × (2,5 − 1,5) = 3𝑚2 Diện tích cần thiết lỗ vách ngăn thu nước cuối bể 𝐹𝑡ℎ𝑢 = 𝑄 0,02315 = = 0,0463 (𝑚2 ) 𝑉𝑡ℎ𝑢 0,5 Diện tích lỗ 𝐹1 𝑙ô 𝜋𝑑12 𝜋 × 0,052 = = = 1,9625 × 10−3 𝑚2 4 Tổng số lỗ vách ngăn phân phối là: 𝑛2 = ∑𝐹𝑙ô 0,0463 = = 23,59 𝑙ỗ 𝐹1 𝑙ô 1,9625 × 10−3  Chọn n2=24 lỗ Bố trí: Ta bố trí hàng dọc hàng ngang, với tổng số lỗ đục 6×4=24 lỗ  Khoảng cách trục lỗ theo hàng dọc là: (2,5 – 1,5)/4=0,25 m  Khoảng cách trục lỗ theo hàng ngang là: 3/6=0,5m 5.1.4 Thiết kế vùng xả cặn Việc xả cặn dự kiến tiến hành theo chu kỳ với thời gian hai lần xả cặn T=24h (T=6h÷24h theo TCXD 33-2006) Thể tích phần chứa cặn bể: (Trang 36/TCXD 33-2006) 𝑉𝐶 = 𝑇 × 𝑄 × (𝐶 − 𝑚) 𝑁×𝜎 Trong đó: - T: thời gian hai lần xả cặn Chọn T=24h Q: lưu lượng tính toán Q=2000 m3/s=83.333 m3/h N: số lượng bể lắng ngang = bể 𝜎: nồng độ trung bình cặn nén chặt (g/m3), 𝜎 lấy theo bảng 6.8 trang 36 TCXD 33:2006 𝜎 = 15000g/m3 - 38 (Trích bảng 6.8 trang 36 TCXD 33:2006) Hàm lượng cặn nước nguồn Nồng độ trung bình cặn nén tính g/m3 sau thời gian 6h 12h 24h Đến 50 9000 12000 15000 Trên 50 đến 100 12000 16000 20000 Trên 100 đến 40 20000 32000 40000 Trên 400 đến 1000 35000 50000 60000 Trên 1000 đến 1500 80000 100000 120000 ( Khi xử lý không dung phèn) 200000 250000 300000 Khi làm mềm nước (Có độ cứng Magie nhỏ 25% độ cứng toàn phần) vôi vôi với sôđa - C: hàm lượng cặn nước đưa vào bể lắng (mg/l) 𝐶= - 𝐶𝐹𝑒 9,4 × 𝑀𝐹𝑒(𝑂𝐻)3 = × 104 = 17,46𝑚𝑔/𝑙 56 56 m: hàm lượng cặn sau lắng Với hiệu lắng 60%, ta có m tính sau: m=(17,46 – 17,46×0.6)=6,984 mg/l Tính thể tích phần chứa cặn: 𝑉𝐶 = 24 × 83.333 × (17,46 − 6,984) = 1,397 𝑚3 15000 Chiều cao trung bình vùng chứa nén cặn: 𝐻𝑐 = 𝑉𝑐 1,397 = = 0,028𝑚 = 28𝑚𝑚 𝐹 50 39 5.1.5 Tính lượng nước dùng cho việc xả cặn bể lắng: Lượng nước dùng cho việc xả cặn bể lắng tính phần tram lưu lượng nược xử lý, xác định theo công thức: 𝑃= 𝐾𝑃 × 𝑉𝐶 × 𝑁 × 100% 𝑄×𝑇 Trong đó: 𝐾𝑃 : hệ số pha loãng cặn, 1,2÷1,5 Suy ra: 𝑃= 𝐾𝑃 × 𝑉𝐶 × 𝑁 1,5 × 1,397 × × 100% = × 100% = 0,105% 𝑄×𝑇 83,33 × 24 5.1.6 Tính toán máng thu cặn: Hệ thống xả cặn thủy lực máng hình tam giác có đặt ống thu dọc theo trục máng xả cặn theo ống thu Thời gian xả cặn quy định t = 10÷20 phút, chọn thời gian xả cặn t = 15 phút để tính toán Tốc độ nước chảy cuối máng không nhỏ 1m/s Lưu lượng cặn xả là: 𝑞𝑐 = 𝑉𝐶 1,397 = = 1,552 × 10−3 𝑚3 /𝑠 𝑡 15 × 60 Chọn chiều rộng xây dựng máng xả cặn Bm=1,4m Khoảng cách hai mép máng thu = 0,1m Tường máng nghiêng 450 so với phương thẳng đứng, suy chiều cao máng Hm=0,7m Chiều rộng máng + mép máng là: 1,5 m Chiều dài máng xả cặn chiều rộng bể: m Chiều dài bể lắng là: 17m Suy bố trí: 17/1,5=11,3 chọn 11 máng thu 11×1,5=16,5 m Vậy bố trí khoảng cách hai mép máng thu 0,1m, mép máng thu giáp tường bể có khoảng cách 0,3m 40 Chọn ống thu cặn đặt máng thu cặn có đường kính D=0,1m Diện tích ống thu là: 𝐹ố𝑛𝑔 = 𝜋𝐷ố𝑛𝑔 𝜋 × 0,12 = = 7,85 × 10−3 (𝑚2 ) Tốc độ trung bình cặn chảy qua ống phải lấy không nhỏ 1m/s Chọn 1m/s (Theo mục 6.96 TCXD 33:2006) Chọn đường kính lỗ để thu cặn vào ống là: Dlo = 25 (mm) (Dlo ≥ 25mm theo TCXD 33:2006) 𝜋𝐷𝑙ỗ 𝜋 × 0,0252 𝐹𝑙ỗ = = = 4,9 × 10−4 𝑚2 4 Số lỗ cần đục ống thu cặn: 𝐹ố𝑛𝑔 7,85 × 10−3 𝑛= = = 16 𝑙ỗ 𝐹𝑙ỗ 4,9 × 10−4 Với số lỗ cần đục 16, ta đục ống thu cặn hai hàng lỗ, hàng lỗ, bố trí hàng lỗ so le góc 450 5.1.7 Kích thước xây dựng bể:  Chiều cao xây dựng bể: Chiều cao bể có tính đến chiều cao bảo vệ là: HB = H + HBV = 2,5 + 0,5 = 3m Đáy bể đổ bê tong với chiều dày 120m, suy tổng chiều cao xây dựng bể lắng ( Bao gồm chiều cao máng xả cặn) là: HXD = H + HBV + HM + 0,12 = 2,5 + 0,5 + 0.7 + 0,12 = 3,82 m  Chiều dài xây dựng bể: Xây dựng bể bê tông, tường dày 200mm, suy tổng chiều dài bể lắng kể ngăn phân phối thu nước: LB = L + (2×0,2) + (2×1) = 17 + + 0,4 = 19,4 m Tổng chiều dài toàn bể lắng là: LXD = LB + (2×0,2) = 19,4 + 0,4 = 19,8 m Chiều rộng xây dựng bể: BXD = B + (2×0,2) = + 0,4 = 3,4 m 41 5.2 CÔNG TRÌNH THỰC TIỄN ĐANG ĐƯỢC ÁP DỤNG Quận Wheaton Sanitary lập vào năm 1925 theo Hoạt đông Quận Sanitary năm 1917 Năm 1926, bắt đầu xử lý nước thải vùng 35 mẫu Anh nằm đường Shaffner phía bắc Mack Road Trái với tên bao hàm, Quận Wheaton vệ sinh phần thành phố Wheaton Đó quan phủ riêng biệt mà xử lý nước thải từ khu vực tự nhiên chảy vào nhà máy xử lý nước thải Wheaton Sanitary áp dụng bể lắng ngang trính xử lí sơ nước cấp dự tính để loại bỏ vật chất bề mặt (như bọt dầu mỡ) hay vật chất lắng (như bùn) Cả vật chất lắng chứa đựng vật chất hữu Một bể xử lí xử lí tới 13,4 triệu gallons ngày Sau rời khỏi bể làm thoáng khí nhỏ cát bụi, nước thải đưa vào thứ gọi bể lắng Dòng chảy qua bể lắng bước chậm, để vật chất lắng lắng đáy bể vật chất bọt dầu mỡ bề mặt Các bể loại bỏ 50% vật chất hữu từ nước thải Quay đầu năm 1900, hình thức thông thường việc xử lí nước thải điển hình có hình thức xử lí cung cấp sở sở hữu công khai Nó không phổ biến khoảng năm 1940 cách xử lý thứ cấp bắt đầu xuất hầu hết nhà máy Đây hình ảnh bể lắng sơ cấp Những bể sơ cấp có gạt mà gọi thiết bị cào cặn di chuyển phía bể để loại bỏ vật liệu bọt dầu mỡ Sau đó, chúng di chuyển đến bể vòng theo hướng ngược lại để di chuyển vật chất lắng gọi bùn đến nơi thấp bể gọi hố thu cặn Bùn nằm cố định phễu sau bơm đến nơi bùn xử lý tiếp 42 Đây nhìn bể lắng sơ cấp hoạt động Thiết bị cào cặn thứ nằm ngang trông gần giống bảng, chúng sâu có vài inches Bể sâu khoảng 15 feet Như đề cập trước đó, thiết bị cào cặn di chuyển mặt nước để kéo dầu mỡ cặn bã vào gần cuối bể hình Sau đó, máy di chuyển đến bể, họ đẩy bùn phía xa bể vào hố thu bùn Loại bỏ mảnh vỡ Phía (cạnh trái ảnh) bể có máng thu bể để ngăn ngừa cặn bã mỡ chảy khỏi hồ Các cặn bã gom lại thông qua lỗ phía đầu bể Máng bọt tự xoay với đòn bẩy để đầu (phần mở rộng) ống cho phép vật liệu vào máng mà vận chuyển đến chêm Loại bỏ cặn lắng Bùn bơm khỏi phễu với máy bơm khí nén mà vận chuyển bùn áp suất không khí đến bồn kỵ khí để xử lí tiếp Các máy bơm nằm khoảng 20 feet mặt nước bể [6] 43 CHƯƠNG 6: KẾT LUẬN Trong trình xử lý nước lắng giai đoạn xử lý quan trọng, giúp loại bỏ lượng lớn thành phần chất rắn lơ lửng tạp chất có nước thải hay nước cấp Đối với loại hạt khác nhau, có cách tính vận tốc lắng khác yếu tố ảnh hưởng khác Tùy vào mục đích nghiên cứu mà sâu trọng tâm để nghiên cứu phần Trong thực tế nay, có nhiều loại bể lắng khác hình dạng chúng: hình chữ nhật hình vuông hay hình tròn,theo cách đưa nước vào chúng: lại liên tục gián đoạn ,theo hướng dòng chảy:có thể lọai nằm ngang hay nằm đứng Trong số qua việc tìm hiểu bể lắng ngang (Hình chữ nhật) bể lắng sử dụng phổ biến, thiết kế đời sớm nhấ đồng thời mang lại hiệu lắng cao ưu điểm dễ sử dụng áp dụng với nhà máy cần xử lí lượng nước lớn.Bể lắng ngang dùng sau khâu keo tụ, tạo trước khâu lọc nên giúp phần lớn việc loại bỏ chất rắn lơ lửng, tiết kiệm mặt chi phí, có hiệu suất khoảng 60% Bên cạnh bể lắng ngang có nhược điểm phải thiết kế nơi có mặt rộng nên dùng nhà máy có diện tích mặt lớn.Nên khu vực diện tích hẹp việc áp dụng bể lắng ngang lạithì không khả thi 44 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Water and wastewater engineering , Design Principles and Practice, Mackenzie L Davis, Ph.D., P.E., BCEE, Michigan State University [2] Handbook of water and wastewater treatment technologies, Nicholas P.Cheremisinoff, Ph.D N&P Limited, Boston Oxford Auckland Johannesburg Melbourne New Delhi [3] Macquarie Matrix: Vol.2.2, December 2012, Sedimentation tank design for rural communities in the hilly regions of Nepal, E Wisniewski, Department of Chemical and Biomolecular Engineering, Melbourne School of Engineering, The University of Melbourne [4] Operation of Water Treatment Plants Volume I, Kenneth D Kerri, University Interprises, Inc.; 6th Edition edition (2008) [5] Water treatment, sedimation [6] Sedimentation, Monreo L Weber shirk School of Civil and environmental engineering , Cornell university [7] Primary treatment, report of plant tour at S 649 Shaffner Road Wheaton, IL 60187, Phone: 630-668-1515, Fax : 630-668-5536, Wheaton Sanitary District (web: http://www.wsd.dst.il.us ) [8] Simple Methods for the Treatment of Drinking Water, Grabriele Heber, GTZ; 1985 [9] Xử lí nước cấp, TS Nguyễn Ngọc Dung [10] Tính toán phân phối nước cấp, TS Trịnh Xuân Lai [11] Web: doc.edu.vn/tai-lieu/de-tai-thiet-ke-be-lang-ngang-va-bon-loc-ap-luc-xuly-nuoc-ngam-huyen-nha-be-51464/ 45 46