Luận văn tính toán thiết kế hệ thống cấp nước khu công nghiệp lê minh xuân cho phần diện tích mở rộng 200ha

Trang 1

Chương II: TÍNH TỐN THIẾT KẾ CÁC CƠNG TRINH DON VI

CHƯƠNG II: TÍNH TỐN CÁC CƠNG TRÌNH ĐƠN VỊ

3.1 TÍNH CƠNG SUÁT TRẠM XỬ LÝ

Trong khu công nghiệp, nước được dùng vào các viỆc sau: ¢ Nuéc ding trong quá trình sản xuất

° Nước dùng trong ăn uống và sinh hoạt của công nhân se Nước dùng cho việc tưới đường và tưới cây xanh

Tiêu chuẩn dùng nước của khu công nghiệp:

° An uống và sinh hoạt của công nhân: q;ạ = 25 l/người.ngày «Ổ Công nghiệp tập trung: q„= 60 m”/ha.ngày

¢ Tưới cây xanh và tưới đường bằng cơ giới: q= 4 l/m diện tích tưới a Nước dùng trong ăn uống và sỉnh hoạt của công nhân

4„xN _ 25x67000 1000 1000

Q” gay đêm — = 1675 m”/ngày.đêm

Trong đó,

_N: Số lượng cơng nhân trong khu công nghiệp, dự kiến N = 67000 người

° _qạ;: Tiêu chuân dùng nước của công nhân, qạu = 25 l/người ngày

b Nước dùng cho công nghiệp (nước dùng cho sản suất)

Đất của khu công nghiệp được sử dụng như sau: 70% đất dùng cho việc xây xí nghiệp, nhà xưởng: 30% dùng cho việc xây đường, trong cây xanh, nhà điều hành

O™ neay.dém= Yq, X f = 60 x 0.7 x200 =8400 mỶ/ngày.đêm Trong đó,

Trang 2

Chương II: TÍNH TỐN THIẾT KẾ CÁC CÔNG TRINH DON VI

e q„: Tiêu chuẩn dùng nước công nghiệp, q,„ = 60 m”/ha.ngầy

c Nước dùng cho việc tưới cây và rửa đuờng

Trong khu công nghiệp, khoảng 20% đất dùng cho việc làm đường và trong cây xanh q,x# _ 4x0,2x200x10000 1000 = 1000 =1600 m”/ngày.đêm

O'ngay.dém =

d Nước dùng để chữa cháy

Diện tích đất của khu công nghiệp lớn hơn 150ha, nên ta tính cho 2 đám cháy Tiêu chuẩn dùng nước cho một đám cháy, qeạ = 30 1⁄s, thời gian chữa cháy cho một đám cháy: t = 3

h 4„ x 3600 x/x2 _ 30x 3600x3x2 = 648 m’ngay.dém 1000 1000 ch _ Q ngay.dém — e Công suất trạm xử lý Tổng lưu lượng:

Q ngay dem= Q “ngày đem + Q ngày đem + Q ngay đem = 11675 mỶ/ngày.đêm

Công suất củaa trạm bơm cấp II phat vào mạng lưới cấp nước:

Qwu= Q ngay sem x K;= 11675 x 1,25 = 14593,75 m”/ngày.đêm Trong đó,

K,: Hệ số kể đến lưu lượng nước rò rỉ trên mạng lưới và lượng nước dự phòng, K,

= 1,1 + 1,4 Chon K, = 1,25

Công suất của trạm xử lý:

O„> =Ow, *xK„ +Ó¿¿ =15971 m”ngày.đêm Trong đó:

Trang 3

Chương HII: TÍNH TỐN THIẾT KẾ CÁC CƠNG TRÌNH ĐƠN VỊ

Kxr = 1,04-1,06 Chon Kx, = 1,05

Chon céng sut cia tram xt ly: Qx1 = 16000 m*/ngay.dém

Trong đó,

Qe ngay.dém = Qxr = 16000 m”/ngày.đêm

Q ngày đem Lu | = Ss max = 13500 m”/ngày.đêm ng > min min tb Q ngày.đêm — Kng X Q ngày.đêm = 0,7 x 13333,33 = 9333,33 m”/ngày.đêm Q7 mà, _ 16000 x1,4=933 mỶ/ngày.đêm 24 Bay Qn) — One an — 10796

min _ =———x0,4=1I160 mỶ/ngày.đêm

Kas”"* Hệ số không điều hòa ngày lớn nhất,

Kne™* = 1,2 — 1,4 Chon Ky,™*= 1,2

Ky”: Hé s6 khéng diéu héa ngay nhé nhất,

Kug™" = 0,7 — 0,9 Chon Kye™* = 0,7

K›s”^* Hệ số khơng điều hịa giờ lớn nhất,

Ky =1,4- 2,5 Chon Ky," = 1,4 Ky™" Hé s6 khong diéu hoa gid nhé nhat,

Trang 4

Bảng 3.1: — Ý nghĩa lưu lượng

Lưu lượng Mục tiêu cho thiết kế và vận hành

Quay” Đánh giá chi phí bơm(điện năng) và hóa chất

Qneay ” Xác định kích thước của bể chứa, trạm xử lý

Queay Kiểm tra sự lắng cặn của mương dẫn

Q5 Tính tốn thuỷ lực mạng lưới cấp nước

Dãy lưu lượng của thiết bị đo lường,thời gian nghỉ

OQ, của cơng trình bơm

Trang 5

3.2 ĐỀ RA CÁC CÔNG NGHỆ XỬ LÝ

3.2.1 Các thông số thiết kế

Viện Vệ Sinh - Y Tế Công cộng đã kiêm tra mẫu nước lấy tại KCN Lê Minh Xuân, kết quả

thử nghiệm thể hiện trong các bang sau:

Bảng 3.2 Kết quả thử nghiệm

Tiêu chuẩn BYT

Phương pháp 1329 BYT 2002 Kết quả

NH¿” Nessler hóa Nessler hóa 0

Mg” Titrimetric— EDTA mgi 7,2

Ca” Titrimetric— EDTA mg/1 32,2

Cl Titrimetric — AgNO; < 250 mg/l 5

NO; Phenoldisulfonic < 50 mg/l 0,01

NO>3 Phenoldisulfonic < 50 mg/l 0

SO,” Turbidimetric BaSO, < 250 mg/l 10,14

PO,” Turbidimetric BaSO, mg/l 3,56

Trang 6

Chỉ tiêu xét nghiệm Phương pháp ‘3 HN 2002 kết quả

D6 mau Cobalt color <15 Co 10

D6 duc Turbidity <2 NTU 18,06

PH pH meter 6,8 — 8,5 6,2

Độ kiểm tổng cộng Titrimetric H;SO¿ mgCaCOz/1 65

Cứng tổng cộng Titrimetric — EDTA < 300 mgCaCOQ3/1 58

Sắt tổng cộng Phenanthorlin < 0,5 mg/l 9

Nhận xét: Kết quả thử nghiệm cho thấy nước có độ đục, hàm lương sắt cao, không đạt tiêu

Trang 7

3.2.2 Đề ra các phương án xử lý phương án xử lý

Với tính chất nguồn nước như vậy, có 2 phương án được đề ra để xử lý nguồn nước trên

Phương án 1:

Nước

ngầm Lang

tiếp xúc

Nước bùn Nơi tiêu thụ

Thải ra cống

° Phương án 2:

Nước ` Gi x iéng bom `

ngầm Dàn mưa học

tiềp xúc

Trang 8

3.3 TÍNH TỐN CÁC CƠNG TRÌNH ĐƠN VỊ

Vì cơng suất trạm xử lý khá lớn Q = 16000 m/ngàyđêm, nên ta chia làm 2 đơn nguyên để xử

lý Mỗi đơn ngun có cơng xuất 8000 mỶ/ngàyđêm, tất cả các công trình đơn vị đều tinh cho

một đơn nguyên

A PHƯƠNG ÁN!

3.3.1 Tính tốn thùng quạt gió a Tính diện tích thùng quạt gió Diện tích thùng quạt gió

Trong đó,

° Q: Lưu lượng tính tốn, Q = 333,33 mỶ/h

e Cường độ tưới, qụ = 50 + 100 m”/m”.h Chọn qạ = 70 m”/mỶ.h

F _Q _ 333,33 _ 4,76m?

In 0

Chia làm 6 thùng, diện tích mỗi thùng:

f= ° _ 476 _ 0,78m? Chọn diện tích mỗi thùng: 0,9m x 0,9m = 0,81m” Lưu lượng qua mỗi thùng:

3 3

- 6 6 h § b Tính chiều cao thùng quạt gió

Trang 9

H= Hạ + Ayitx + Hem

Trong đó,

chọn Hạ = 0,5m

e H,: Chiéu cao ngăn thu nước ở đáy, chọn Hạ = 0,6m

-Ò - Huụ„, Chiều cao lớp vật liệu tiếp xúc Vật liệu tiếp xúc chọn là các vòng nhựa,

tổng chiều dày lớp vật liệu 1,5m

-> Chiểu cao của thùng quạt gió:

H = Hot Avix + Him = 0,5 +1,5 +0,6 = 2,6 m c Tính hàm lượng CO; và O; sau khi làm thoáng bằng thùng quạt gió

Nồng độ CO; trong nước sau khi nước qua thùng quạt gió, được tính theo cơng thức:

4-5) =4)

l-e

C=Ceo, + (Cy +Ceo, )

L—P xe

R

Trong đó

Coo, : Hàm lượng CO; có trong nguồn nước, Coo, =69 mg/l

Cs: Nồng độ CO; bảo hòa trong nước, Cs =1

Kp: Hệ số khuyếch tán, đối với CO;: t= 25°C — Kp = 0,84 R: Tỷ lệ gió và nướ: R = 15 + 60 chon R = 20

¢ t: Thoi gian lưu nước trong thùng quạt gió

Trang 10

Kạ: Năng suất truyền tách khi kỹ thuật, phụ thuộc vào bản chất khí và diện

tích bể mặt tiếp xúc của công trình, được tính theo cơng thức:

K; =2x2x10” =100x2x10% =2x107

A: Diện tích bể mặt tiếp xúc giữa khí và nước V: Thể tích thiết bị lam thoáng

Chọn A =100 V _=4-2)| =3) l-e

C= Ceo, + (Cy + Ceo, )x

1-—_“xe R -0,oria94{1- 5) 20 C = 69 + (1-69)x Ine = 6,38 0.84 =2 l 1-——_- xe "8 20

Hiệu suất khử CO,

n= 69 —6,3 _ 90%

Nồng độ O; trong nước sau khi nước qua thùng quạt gió, được tính theo cơng thức:

Trang 11

Chương HII: TÍNH TỐN THIẾT KẾ CÁC CƠNG TRÌNH ĐƠN VỊ

-Ò _ Cs, Nồng độ O; bão hoà trong nuéc, 6 t= 25°C > Cs = 8,4 mg/l

¢ Kp: Hé sé khuyéch tan, d6i vdi O2: t= 25°C — Kp = 0,03165 e =R: Tỷ lệ gió và nươé: R = 15 + 60 chon R = 20

e t: Thời gian lưu nước trong thùng quạt gió, t= 133s

©Ị - Kạ: Năng suất truyền tách khi kỹ thuật, Kạ = 0,02

ft) 1— ID ưng) 003 ! 65 In" C=0+(8,4-0)x = 7,828 1-

Giá trị pH của nước sau quá trình làm thống bằng thùng quạt gió

Trong đó,

44xK

H=lo —

pH =loE Ju

K: Độ kiểm sau làm thoáng, K= 1,084 mgdl/1

u: Lực ion của dung dich: 4 =0,000022P ,

P : Tổng hàm ludng muéi(mg/1), P < 1000 > 4 =0,022

K¡: Hằng số phân ly bậc một của axit cacbonic,

t=25°C, ta được Kị = 4,31x 107

Trang 12

Chương II: TÍNH TỐN THIẾT KẾ CÁC CƠNG TRINH DON VI quat gid, C= 2,98mg/l 44 x 1,084 H = log ————_ -_ 0,022 = 7,1 P = 431x107 x 6,3 d Tính hệ thống ống phun nước

Nước từ giếng được bơm lên vơi vận tốc chảy trong Ong chinh v, = 0,8 + 1,2 m/s Chon

v, = 1,06m/s -> Đường kính ống chính: 4 D, = qi x4 _ 0,0154x 4 = 0136m VXI 1,06 x 3,14

Chọn ống chính bằng thép có dudng kinh D, = 140 mm, phan ống nằm phía trong dần

mưa chọn bằng nhựa PVC có cùng đường kính

Các ống nhánh được bố trí dọc theo chiều dài của mỗi thùng Khoảng cách giữa 2 ống

nhánh theo quy định (0,2 - 0,3) m, chọn 0,225 m Số ống nhánh cần thiết: 0,9

0,225 x2=8 Chọn m=8ống

Lưu lượng qua mỗi ống nhánh:

3 4 _ 0.0194 _ 9.001925 m 8 Ss

qn =

Chiều dài một ông nhánh:

Trang 13

Chọn ống nhánh bằng nhựa PVC, có đường kính dạ = 42mm, dày 3mm

Để nước có thể phân phối đều trên khắp diện tích của mỗi thùng quạt gió, trên các

ống nhánh ta khoan các lỗ có đường kính dị = 8mm( quy phạm 5 - 10 mm) Tổng diện tích

các lỗ này lấy bằng (20 — 35 %) diện tích tiết diện ngang của ống chính Chọn 35 %, tổng

diện tích lỗ: 7rx DỲ, 3,14 x 0,147 o = 0,35 x = 0,35 x = 0,00539m7 Số lỗ cần thiết: " Ø 0,00593 n= = = 5 zx<đ, 314x0,0087 4 4 Z 1# ^ Rs Z Số lổ trên môi ống nhánh: "51 Chon n= 12 lỗ 22 8

Trên mỗi ống nhánh ta khoan 12 lỗ, các lỗ này xếp thành 2 hàng so le nhau hướng lên

trên và nghiên một góc 45” so với phương nằm ngang

Trên mỗi hàng của ống nhánh có 6 lỗ, khoảng cách giữa các lỗ:

L-D —

a= ˆ— 0,9 - 0.1435 = 0,06m

2x6 2x6

e Tính hệ thống ống thơi khí

Lưu lượng gió cần thiết đưa vào ứng với tiêu chuẩn là 10m” khơng khí cho 1 m° nước.Lưu lượng gió đưa vào:

3 3

Q, =10xq, =10x 55,56 = 555,56" =01547— 5S

Trang 14

x4

D, = “.x4_ p4 =0,104m, Chon D,= 110mm

Vy X# 18 x 3,14

Ap lực gió, được tính theo cơng thức:

A, =A, +H.,+A,,

Trong đó,

-Ị - Huụ„: Tổn thất áp lực qua lớp vật liệu tiếp xúc, lấy bằng 30mm/1m chiều cao lớp vật liệu tiếp xúc Huu„ = 30 x 1,5 = 45mm

¢ Ho»: Tén that cuc b6, Hy = 15 +20mm Chon H, = 20mm

¢ Hp»: Tổn that qua 6ng phan phéi, Hp, = 15mm

+> Aplựegió H, =45+20+15=80mm

Cơng suất máy thổi gió:

_7Xx9, xf,

102x7

Trong đó,

e _y: Khối lượng riêng của khơng khí, y= 1,165kg/m'

° _rị: Hiệu suất máy quạt gió, rị = 85%

Trang 15

Trang 16

3.3.2 Tính bể lắng tiếp xúc

a Tỉnh diện tích của bể lắng tiếp xúc

¡ Diện tích của bể lắng tiếp xúc

Diện tích tiết diện ngang vùng lắng của bể lắng ngang được xác định theo công thức:

= x Q

3,6 x V„ Trong đó:

m m

= Q: Luu lugng tinh toan: QO =8000——— = 333,33 — ;

ngaydem h

= y,:T6c d6 tinh todn cia déng nuéc di 1lén (mm/s) t6c dé nay phải nhỏ hơn tốc độ lắng của cặn v, = (0,0005 — 0,0006)^=

s

chon v, = 0,56” 8

= £:Hé sé dự phòng kể đến việc phân phối nước không điều trên toàn bộ mặt cắt ngang của bể Đối với bể lắng ngang kết hợp với bể lắng có lớp cặn lơ

lửng thì Ø =1,2

+» F = Bx—2 21,0 222 8? = 198 4m? 3,6 x V„ 3,6 x 0,56

Chia thành 3 bể lắng, diện tích mỗi bể:

F 1218

J=+= = 66,13m’

Trang 17

3

2-2 a 3

Chiều cao vùng lắng, đối với bể lăng tiếp xtc H, = 1,5 + 3,5 m Chon Hj=2 m Kiểm tra thời gian lưu trong bể lắng:

,_W _22x40,6

gq, 11111 = 0,8h = 48,2 phút, đạt yêu cầu

Kích thước mỗi bể: A x B = 3,2 x 20,8 = 66,56 mỉ

Để cặn có thể lắng tốt, trong bể ta đặt 8 tấm ngăn Khoảng cách giữa các tấm hướng dòng:

=o = 208-68 — 1 15m

8 8

A Z wx 2 Z A n 4 a wz: n x cA , 2 Ẩ a

Trên các tấm đó, ta khoan các lỗ để nước chảy về cuối bể, tổng diện tích các lỗ cần thiết:

S7 = 4e - CÓ?! — 0,1028m” V, 0,3

Các lỗ được khoan với đường kính d = 0,05 + 0,15 m Chọn dị = 0,15m, số lỗ cần thiết trên

một tấm:

n_ ti — 01028 ~20,46lỗ, Chọn n=21 lễ nm x 0,08

4

Nước từ dưới đáy bể đi lên, để phân phối đều khắp bể, ta dùng hệ thống ống đục lo có đường kính lỗ dụ = 20 mm Trong mỗi bể ta đặt 2 ống dọc theo chiều dài bể, khoảng cách giữa 2 ống

| =—x2=—x2=1,6m 4 4

Trang 18

3 4, _% _111,11 = 55,56

2 h

Diện tích mỗi ống phân phối, với vận tốc chảy trong ống vang = 0,8 m/s

/, =fn=— S9 — — 0019m2 v, 3600 0,8 0 Đường kính mỗi ống: 4 D, -(# * - =0,156m a 4

Chọn 6ng bang nhyfa PVC c6 Deng = 160 mm

Tổng diện tích lỗ phân phối lấy bằng 40% diện tích ống phân phơi:

40 0,019x4 Sr, = Le 21 1019 x 10 9 0076m? 100 100 Tống số lỗ trên mỗi ống I n= 2! — 0/0016 ~=24.2 Chọnn= xd, 314x0,02 24 lỗ 4 4

Trên mỗi ống, các lỗ được khoan thành 2 hàng so le với nhau (mỗi hàng 12 lỗ) hướng xuống

dưới lầm với phương thẳng đứng một góc 45°

mm 11111 _ ‘ bxv 3600x3,2x0,05 19m

b Tính chiều cao của bể lắng tiếp xúc

oa + tý s +

Chiều cao của bể lắng ngang tiếp xúc:

Trang 19

Trong đó:

Hpy: Chiéu cao bảo vé, Hyy=(0,3-0,5)m, chon Hyy = 0.3m

*%

* Hy: Chiéu cao phan ling, Hị = 2,2 m

* H,: Chiểu cao phần chứa cặn

Chiều cao phần chứa cặn, tính theo công thức: 3,2 _ _B-b _ 2 ° 2xig(90°—ø) 2xig|90° —50°) —0,2 =0,7m

Trong đó, œ là góc nghiêng ở đáy trên của ngăn chứa cặn Chọn a = 50°

—> Chiều cao của bể lắng ngang tiếp xúc:

A,=H,+H,+H,, =2,2+0,7+0,3=3,2m Chon Hy = 3,2m

Chọn chiều cao bể lắng có lớp cặn lơ lửng bằng chiều cao của bể lắng ngang, bang 3,2 m Để cặn dễ tháo ra ngoài, bể được xây dựng với độ dốc 0,02% Chiểu cao xây dựng cuối bể:

H,,, =3,2+ 0,02 x (13,8 + 9,4) = 3,664m, chon H,a = 3,7 m

c Tính ống xả cặn của bể lắng tiếp xúc

Hàm lượng cặn trong nước đưa vào bể lắng, được xác định theo công thức:

Ca =O, +KxP+0,25xM+yv

Trong đó,

o_ Cạ: Hàm lượng cặn của nguồn nước,

Ca = 2,4 x 18,06 = 43,34 mgi1

o_ P: Liều lượng phén tính theo sản phẩm không

Trang 20

o_ K: Hệ số phụ thuộc vào độ tinh khuyết của phèn

sử dụng

o_ Độ màu của nước, M = 10

o_ v: Liều lượng vối kiểm hoá nước, v = 0

C„„ =43,34+0+0,25x10+0= 45/84— Hàm lượng cặn có trong ngăn chứa cặn trong l giờ:

q,=C max xạ, = 45,84 x 10° xI1111=5,09 *# h Hàm lượng cặn có trong ngăn chứa cặn trong 12 giờ:

Q, = 5,09 x 12 = 61,08 kg/h

Thể tích cần thiết của vùng chứa cặn, được tính ứng với thời gian giữa 2 lần xả cặn 12h

3

w= Q _ 61,0810" _¢ 43 5 9500

Trong đó,

° ơ„: Nồng độ trung bình của cặn đã nén sau 12h

+> §=9500 g/m’

Kiểm tra lại thể tích vùng chứa cặn ứng chiều cao ngăn lắng cặn H,= 0,7 m:

W _| B 4) <H.x(L+1=! 3,2 - 0,2) x 0,7 x (13,8 + 9,4) = 27,6m?, dat yéu cau

Để tháo cặn ra khỏi bể lắng, ta dùng các ông khoan lỗ đặt ở đáy ngăn chứa cặn Đường kính ống tính toán với điều kiện xả hết cặn trong ngăn chứa cặn trong trong 15 phút

3

Me = 18) _ 0021777 t 15x60 §

Trang 21

Cặn trong bể được xả ra ngoài bằng cách tự chảy, với vận tốc chảy trong ống thu cặn v= l

m/s

Đường kính ông thu cặn:

4

D -| Yow ** _ [00217 X4 _ 1 66m Chon Dee = 168mm

VX 1x 3,14

Vì lưu lượng ở cuối đoạn ống giảm nên để đảm bảo vận tốc ta phải giảm đường kính ống ở

đoạn đầu, chọn D = 140mm, dài 14,5 mét

d Tính số lỗ trên ống thu cặn

Để cặn chảy vào ống thu cặn, trên ống thu cặn ta khoan lỗ, quy phạm dị > 20mm

Chọn dị = 20mm, với tốc độ chảy qua lỗ vụ = 1,5m/s Diện tích của một lỗ: 2 2 7 Ax / ae = 0,000314m? nx [A 4 K ˆ nw 4 Tổng diện tích lỗ trên ống xả cặn: q 0/0217 aS, = CU = 0,01467m’ Vv; 1,5 n= 0,01467 ~46 0,000314

Chọn n = 46 lỗ, các lỗ được xếp thành 2 hàng 2 bên ống so le với nhau và quay xuống dưới

góc 45°

Khoảng cách giữa các tâm lỗ:

Trang 22

e Tính máng thu nước và ống phân phối nước vào bể lắng

i Máng thu nHÓc:

Trong mỗi bể lắng ta đặt một máng thu nước răng cưa, máng được đặt dọc theo chiều đài

của bể

Chiều dài máng thu nước được tính theo cơng thức

"—= - 8000 _

_5xHxy, 24x3600x2,9x0,00095

>

Chọn chiều dai mang Ly = 6,8m

Máng tràn gồm nhiều răng cưa hình chữ V Cơng thức tính lưu lượng qua mỗi răng hình chữ V

0=—C,tg5 2H”

Trong đó :

« Ở: sóc ở đỉnh tam giác, chọn Ở = 90°

° g: gia tỐc trọng trường

«Ổ H: chiều cao cột nước trên đỉnh tam giác, chọn H = 0,03 m

°¢ - Cd: hệ số lưu lượng, Chọn Cạ=0,6

Lư u lượng nươc qua mỗi răng hình chữ V

0,= ` x0.6x e— x J2x9.81 x 0.03 = 0.000225" /

Số răng cưa trên môi máng

" 8000

3 x 24 x 3600 x 0,000225 Chọn n = 138răng, mỗi bên của máng có 69 răng

= 137,17rang

Trang 23

Khoảng cách giữa các răng cưa được thiết kế bằng nhau và bằng 1/2 chiều rộng của một răng cưa

Chiều rộng của một răng:

68 _ 0,065m

Chọn máng rộng b= 0,3 m

Nước chảy trong máng thu với vận tốc v = 0,42 m/s, độ dốc của máng ¡ = 0.01

Thời gian lưu nước trung bình trong mắng:

L, 6,8 t= y =-4_= 815 0,42 Thể tích máng thu: Vv =Qxt=— 20) — x§1=0/25m) 3 x 24 x 3600 Chiều cao máng thu nước :

_ VY _ 09/225 _ 012m Bxb 68x03

Chiều cao máng thu cuối bể : 0,12 + 0,01x6,8 = 0,19m

Nước thu từ các bể lắng được tập trung vào một máng thu truớc khi phân phối sang các bề lọc, thời gian lưu nước trong máng 9s, thê tích máng cần thiết:

ƒỨ =Qxi=—Š CC Ó— x0=0833m” 3600 x24

Chọn kích thứơc mang: 0,2m x 14,3m x 0,3m

ii Tính ơng phân phối nước vào bể lắng

Nước từ thùng quạt gió đước dẫn vào bể lắng với vận tốc chảy v = (0,8 — 1,2 ) m/s

Trang 24

Chương II: TÍNH TỐN THIẾT KẾ CÁC CÔNG TRINH DON VI Đường kính ống: x4 p-.1 _ | 83,33x4 _ 0,1675m VXIT 1,05 x 3600 x 3,14

Chọn ống phân phối nước bằng thép khơng rỉ có đường kính D = 168mm

f Tính ngăn tách khí

Để trách việc cặn lắng không nổi lên trên, nước xử lý trước khi được phân phối bể lắng

thì được dẫn qua ngăn tách khí để tách khí Thể tích ngăn tách khí được tính ứng chiều dài

của bể tách khí bằng chiều dài của 3 bể lắng (10m) và vẫn tốc từ trên xuống không vượt qúa

0,05m/s

Thể tích cần thiết của ngăn tách khí:

V =Ox1=— oo? 60 = 555m’, chon V =6m° 24 x 3600

Kích thước của ngăn tách khí 10m x 0,4m x 1,5m = 6 mỶ

Trang 25

3.3.6 Tính tốn bể lọc nhanh hai lớp

a Tính kích thước bể

Diện tích các bể lọc nhanh hai lớp được tính theo cơng thức:

re Q

TX Vy —3,6xW xt, —axt, XV,

Trong đó,

« Q: Công suất trạm xử lý, Q = 8000 m”/ ngày T: Thời gian làm việc của trạm xử lý, T = 24h

¢ a: S06 lần rửa một bể trong một ngày, chọn a = 2 °ồ =W: Cường độ rửa lọc, W = 17 1/sm

° _/: Thờ gian rửa bể lọc, f,=6 phút

e _7,: Thời gian ngừng bể lọc để sữa chửa hoặc dé rita, t,, = 0,35

8000

F= =59,8mF

24 x 6 —3,6x17x0,1—2 x 0,35 x 6

Số bể lọc cần thiết, được tính theo cơng thức:

N =0,5x VF =0,5x 59,8 =3,868 ChọnN=4bể

Kiểm tra tốc độ lọc khi làm việc tăng cường, với điều kiện ngừng một bể để rửa:

Không đạt yêu cầu, qui phạm (6 — 7,5)

Trang 26

Tốc độ lọc khi làm việc tăng cường,

V„ — Vụ, X =6x 6 =7,2 Đạt yêu cầu Diện tích mỗi bể: F ƒ#=—= 27,8 _ 997m’ N Chọn kích thước mỗi bể lọc:L x B = 3 x 3,4= 10,2 m’

Chiều cao của bể lọc nhanh được xác định theo công thức:

H=h, +h, +h, +h,

Trong đó,

° h.: Chiều cao lớp sỏi đỡ lớp vật liệu, h, = 0,8m

° h,: Chiéu cao lép vat liéu, vat liéu loc gồm 2 lớp Lớp phía trên lalớp vật liệu loc than Angtraxit nghién nhỏ có cổ hạt dạ = 1,1 + 1,2 mm, chiều dày lớp than

h'*„ = 0,4m Lớp phía dưới là lớp vật liệu lọc cát thạch anh c6 dig = 0,7 + 0,75 mm,

chiều dày lớp cát 5”„ = 0,5m

° h Chiều cao lớp nước trên lớp vật liệu lọc, h, =1,2m

«Ổ b„: Chiểu cao phụ, b, =0,3m

H =0,5+0,4 + 0,8 +1,2 + 0,3 = 3,2m

b Tính hệ thống ống phân phối nước rửa lọc

Khi rửa bể lọc có 2 lớp vật liệu lọc thì cát và than dẽ xáo trộn lẫn nhau Do đó ta chỉ

dùng biện pháp rửa lớp vật liệu lọc bằng nước thuần tý với cường độ rửa lọc W = 17 + 19

1/s.m”, thời gian rửa 6 + 8 phút

Trang 27

10,2 x17 m°

= x W = =0,1734-—

g=/ 1000 s

Vận tốc chảy trong ống chính cho phép v, = (I,2— 2,4)" , chon v, = 2,4"

s s — Đường kính ống chính: 4 D, = Q.x _ 0,1734x 4 = 0303m V„.X# 2,4x3,14 Chọn ống chính bằng thép khơng rỉ, có đường kính D ; = 300mm

Để phân phối nước rửa lọc ta dùng hệ thống chụp lọc loại K1, có đường kính phía trên 70mm,

và tống chiều dài 188mm

c Tính tốn máng phân phối nước lọc và thu nước rửa lọc i Tính máng thu nước nước rửa lọc

Chiều dài mỗi bể 3,4 m, ta đặt trong mỗi bể 2 máng thu nước rửa lọc có đáy hình tam

3,4

giác Khoảng cách giữa các máng: đ= 2 =1,7m

Lưu lượng nước rửa thu vào mỗi máng, được tính theo cơng thức:

Gm ~Wxdxi,

Trong đó,

«Ổ =W: Cường độ rửa lọc, W = 17 l⁄s.m?,

° d: Khoảng cách giữa các tâm máng, d= 1,9m

mộ Gn =17x1,9x2,65= 85,507 = 0,08559

s s

Trang 28

2 b, =Kxs|_4"

Í(.57+a)

eỒ _A: TỈ số giữa chiều cao phần hình chữ nhật (h.„) với nửa chiều rộng của máng a =

Trong đó,

1 + 1,5 Chon a= 1,2

¢ K:Hệ số đối với tiết diện máng tam giác, K = 2,1

2

b, =2,1x5 008599 = 0,426m (1,57 +1,2)

Chiều cao phần hình chữ nhật:

, "` = 0,256m Chon hey, = 0,26

Chiều cao phần hình tam giác, chọn hạ = 0,12 Tổng chiều cao của máng thu nước:

h„.=h„+h, = 0,26 + 0,12 = 0,38m

Để nước chảy về cuối máng, ta thiết kế máng có độ dốc 0,01 Chiều cao phần cuối máng tập

trung nước:

h„ =h„ +0,01x1„ = 0,38+0,01x2,65 = 0,4065m Chon hy = 0,4m

Khoảng cách từ bể mặt vật liệu đến mép trên maág thu, được xác định theo công thức:

_L, xe “100 + 0,25 Trong đó,

Trang 29

_ 0,9 x 50

+ 0,25 =0,7m

m

ii Tính ống phân phối nước lọc

Nước sau lắng được thu tập trung ở máng thu, sau đó nước được chảy qua ống phân phối nươc lọc trước khi nước vào bể lọc Ống có đường kính 200mm

d Tính tổn thất áp lực khi rửa bể lọc nhanh

Tổn thất áp lực qua sàn chụp lọc, được tính theo cơng thức:

Ấp lực tốc độ: (áp lực tự động):

v 2 1x 0,6 2

h=y x =

2xg 2x9,81

n = 0,01836m

Ở cuối bể và hai bên bể, áp lực tốc độ này biến thành áp lực tinh vi v = 0 do đó độ chênh áp dưới sàn bể dH = 0,01836 Nếu chọn độ phân phối đều là 95%, tức vận tốc nước qua san chênh nhau dV = 5% = 0,05 Tổn thất cần thiết qua sàn là:

+1 x-Y x dH H,=06xH,x———®——— 3-2,2xP, 2 adv 045 _- 3—2,2x0,45 1 x x 0,0184 = 0,139m 2 ? 5 H, =0,6x0,9 x

Tổn thất áp lực qua lớp sởi phía trên đầu chụp lọc, được tính theo công thức: h, =0,22xL, xW =0,22x0,15 x12 = 0,396m

Trong d6,

¢ Ls: Chiéu day lép séi, L, = 0,15m

° W: Cudng dé rita loc, W = 17 I/s.m’

Trang 30

Trong đó,

e e: D6 gidn nd, e: =0,5

° - Kích thức hạt dạ= 0,5 - l mm —> a=0,76 ;b=0,17 h,, = (0,76 + 0,017x17)x 0,9 x 0,5 =0,47m

Trang 31

B PHƯƠNG ÁN II

3.3.4 Tính tốn dàn mưa

Vì nước nguồn có pH = 6,2 < 6,8, nên ta tính thiết bị làm thoáng để khử CO¿

Lượng oxy cần thiết để khử sắt :

X= Độ oxy hóa + 0,47H;S + 0,15Fe** = 4+0+0,15x6 = 4,9 mg/l

Độ kiểm của nước sau khi khử sắt, được tính theo cơng thức:

K =K, —0,036x CFe**

Trong đó,

¢ K,: Độ kiểm ban đầu của nguồn nước, K, = 1,3 mgđi/

¢ CFe: Nồng độ sắt ban đầu, CFe”' = 6 mg/

K =252—0,036x6= 1084 6 a Tính diện tích đàn mưa

Diện tích dần mưa:

Trong đó,

e Q: Lưu lượng tính tốn, Q= 333,33 m”/h

«Ổ Cường độ tưới, q= 5 + 10 m”/m”.h Chọn q= 10 m”/m”h

0 _33333

Dn 10 = 33,33: Chia dàn mưa thành 6 ngăn, diện tích mỗi ngăn:

_F _ 3333 = 556m’

Trang 32

Chọn kích thước mỗi ngăn của dàn mưa:B x L= 2 x 2,8 = 5,6 m

Lưu lượng qua mỗi ngăn:

3 3

g_33223 = 55,56 = 0,0154——

S

n

b Tinh chiéu cao dan mua

FL im =F fm +H, +H,

Trong đó,

«Ồ - Hụ: Chiều cao vật liệu tiếp xúc.Dàn mưa thiết kế có 3 sàn, với khoảng cách

0.55m Trên mỗi sàn đặt vật liệu tiếp xúc là than cốc dạng cục có đường kính d

= 29mm, diện tích bể mặt đơn vị: 110 m”/mỶ Mỗi lớp vật liệu tiếp xúc có

chiều dày 0.3m

Hy) = 2x0,55 + 3x0,3 = 2m

¢ H,: Chiéu cao ngăn thu nước, chọn Hạ = 0,6m

—> Chiểu cao của dàn mưa:

Hự> =0,5+2+0,6 =3,1m

c Tính hàm lượng CO; và O; sau khi làm thoáng bằng dàn mưa

Nồng độ CO; tự do trong nước, được tính theo cơng thức:

44xK

c,=— “xs

° K, x10)

Trong đó,

Trang 33

°ỔỒ uu: Lic ion cia dung dịch: ¿=0,000022P, P : Tổng hàm lượng muối(mg/)),

P<1000 > ¿=0,022

K¡: Hằng số phân ly bậc một của axit cacbonic, t= 25°C,

ta được Kị = 4,31x 107

_ 44 x1,3 69 M&

° 431x107 x 1062400) ˆ j

C

-> Tổng nồng độ CO; có trong nước:

Coo, =C, +16Fe™ =8,75 +1,6x 6 = 69>

Nồng độ CO; sau qúa trình làm thống, được tính theo cơng thức: C =Cạo, + KỈC; - Cạo,)

Trong đó,

Coo, : Hàm lượng CO; có trong nguồn nước, Coo, =69 mg/l

° Cs: Néng độ CO; bảo hòa trong nước, Cs =1

¢ K:Hé sé hiéu qua của q trình trao đổi khí, K =1-— e“.Đối với khí CO;, K =

0,25 - 0,35

—> Nồng độ CO; sau khi ra khỏi miệng phun và cách sàn tung thứ nhất

0,5 m, được tính theo công thức:

Cy =Coo, + K(Cs-Coo,), K=0,25

C, = 69 + 0,25x (1-69) = 52

—> Nồng độ CO; sau khi nước qua sàn tung thứ I, cách sàn tung thứ II 0,55m

Trang 34

C, =52+0,3x(1-52)= 36,77 ”

> Nồng độ CO; sau khi nước qua sàn tung thứ II, cách sàn tung thứ II 0,55m C;=C, +K(C¿—-C,), K=0,35

C, =36,7 + 0,35 (L—36,7)= 24,2— 5 -> Nồng độ CO; sau khi nước qua sàn tung thứ II

C,=C,+K(C,-C,), K=0,35

C, = 24,2 +0,35x (1- 24,2) = 161— Hiệu suất khử CO,

"

Nồng độ O; sau quá trình làm thống, được tính theo công thức:

Cạ, =Cy —(C; -C,)xe 5

Trong đó,

°ỊỒ Cs: Néng d6 oxy bdo hoa trong nước, phụ thuộc vào nhiệt độ và tổng hàm

lượng muối t= 25°C, P < 1000 mg/l > Cs = 8,4 mg/I

° K,: Hé sé téch khi kf thuat; t, thoi gian luu nuéc trong gidn(s) Theo bang 9.3 trang 360 “Cấp nước , tập 2” của Trịnh Xân Lai ta xác định được giá trị của

Kot cho toàn dàn thoáng: Kot = Kot; + Kotz + Kots = 1,12 + 1,21 + 1,21 = 3,54

Co, =Cy, -(C, -—C,)xe™ 2

Trang 35

Giá trị pH của nước sau q trình làm thống bằng dàn mưa

44xK

H=lo —

pH = loge Ju

Trong đó,

ƯỔỒ = K:Độ kiểm sau làm thoáng, K= 1,084 mgđú

° wu: Luc ion của dung dịch: ¿=0,000022P, P : Tổng hàm lượng muối(mgi/]), P <1000 > uw =0,022

¢ K,: Hang số phân ly bậc một của axit cacbonic, t = 25C, ta được K¡ = 4,3lx

107

«ỔỒ =C: Nồng độ CO; trong nước sau q trình làm thống bằng dàn mưa, C = 6,2 mgi 44xK H=lo — pH =log Ju 44 x 1,084 H = log ————-_——_ — |/0,022 = 6,7 P = 431x107 x 6,2 d Tính hệ thống ống phun nước

Nước từ giếng được bơm lên vơi vận tốc chảy trong ống chính v¿ < 2m/s

Chọn v = Im/s Đường kính ống chính: 4

D, = {42 %% = [R014 x4 — 0 1a0m

VX 1x 3,14

Chọn ống chính bằng thép có dudng kinh D, = 140 mm, dung kinh ngoai của ống D,.„ =

143,5mm, phần ống nằm phía trong dàn mưa chọn bằng nhựa PVC có cùng đường kính, dày

Trang 36

Các ống nhánh được bố trí dọc theo chiều dài của mỗi ngăn Khoảng cách giữa 2 ống nhánh

theo quy định (0,2 — 0,3) m, chọn 0,25 m Số ống nhánh cần thiết:

2,8

m= x2=22,4 Chon m=22 6ng

Lưu lượng qua mỗi ống nhánh:

3 đụ _ đ„ _ 0,0154 _ 00007”

m 22 S

Chiều dài một ông nhánh:

_B-D, 28-0140 nn 2 — Ị =1,33m Đường kính ống nhánh, chọn v, = 1,22 m/s 4 d, = đạp X4 — 0,0007 x 4 = 0,027m V„ X7 1,22 x 3,14

Chọn ống nhánh bằng nhựa PVC, có đường kính dạ = 27mm, dày 3mm

Để nước có thể phân phối đều trên khắp diện tích mỗi ngăn của dàn mưa, trên các ống nhánh ta khoan các lỗ có đường kính dị = 5mm( quy phạm 5 — 10 mm) Tổng diện tích các lỗ này lấy bing (30 — 35 %) diện tích tiết diện ngang của ống chính Chọn 35 %, tổng diện tích lỗ:

Trang 37

Chương II: TÍNH TỐN THIẾT KẾ CÁC CÔNG TRINH DON VI n x n= >" = 252 =12,4, Chonn= 1416 22 22

Trên mỗi ống nhánh ta khoan 14 lỗ, các lỗ này xếp thành 2 hàng so le nhau hướng lên trên

và nghiên một góc 45” so với phương nằm ngang

Trên mỗi hàng của ống nhánh có 7 lỗ, khoảng cách giữa các lỗ:

L-D —

a= có 2,8 — 0,1435 = 019m

2x7 2x7

Trang 38

3.3.5 Tinh toán bể lọc bể lọc tiếp xúc

a Tính kích thước bể

Diện tích các bể lọc tiếp xúc được tính theo công thức:

re Q

_ xXvy —3,6xW xt, —axt, XV,

Trong đó,

« Q: Cơng suất trạm xử lý, Q = 8000 m”/ ngày T: Thời gian làm việc của trạm xử lý, T = 24h

vọ,: Tốc độ lọc tính tốn ở chế độ làm việc bình thường,

Vục 5 m/h

-Ị _a: Số lần rửa một bể trong một ngày, chọn a= 2

W: Cường độ rửa lọc, W = 7 1/smỶ

,: Thời gian rửa bể lọc, f,=12 phút

° _/,: Thời gian ngừng bể lọc để sữa chửa hoặc để rửa(kể cả thời gian xả nước lọc

đầu), t, =0,65h

8000

F= - 73,76m”

24x5—3,6x7x0,2—2x0,65xS§

Số bể lọc cần thiết, được tính theo công thức:

N =0,5x VF =0,5x 4/58,7=4,2 ChọnN=4bể

Kiểm tra tốc độ lọc khi làm việc tăng cường, với điều kiện ngừng một bể để rửa:

4

=X = 6,67 N-N, 4-1

Vie = Var x

Trang 39

Chọn N=8 bể

Tốc độ lọc khi làm việc tăng cường,

=5x—Š— =5,7 Đạt yêu cầu N-N, 8-1 Vie = Var x oA , ÃZ+ 1# Diện tích mỗi bể: = = =9,22m’ F fay

Chọn kích thước mỗi bé loc:L x B = 2,8 x 3,3 = 9,24 m’

Chiều cao của bể lọc nhanh được xác định theo công thức:

H=h, +h, +h, +h,

Trong đó,

°Ị =J : Chiều cao lớp sàn đỡ chụp lọc, , =0,8zn

ho: Chiều cao lớp vật liệu, chọn vật liệu tiếp xúc là các thạch anh có đường kính

tương đương d = 0,9 - 1,4 mm và hệ số khong đồng nhất K= 2,5 Chọn h,, = 2m

hb,„: Chiều cao lớp nước trên lớp vật liệu loc, h, = 0.6m h„: Chiều cao phụ, b„ = 0,3m

A -0,84+2+4+0,6+0,3 =3,7m

e Tính hệ thống ống phân phối nước rửa lọc

Chọn phương pháp rửa bể lọc bằng gió, nước phối hợp Trước tiên gió được thổi với cường độ W = 18 + 20 1⁄s.m” vào để làm tung lớp vật liệu lọc tạo ra độ rỗng lớn, thời gian thối

khoảng 1+2 phút, sau đó rửa nước và khơng khí phối hợp với cường độ nước W = 2 + 3

Trang 40

Lưu lượng nước rửa lọc của 1 bể lọc( dùng hệ thống ông phân phối trở lực lớn) 3

= 208 *T 0,065 1000 s

9,=/x

Vận tốc chảy trong ông chính cho phép v, = (I — 2)— ,chon v, = L1

s S — Đường kính ống chính: 4 p,, = |ZeX4 — |0:065%4 _ 9 220m V.Xa 1,71 x 3,14

Chọn ống chính bằng thép khơng rỉ, có đường kính D ; = 220mm, đường kính ngồi của ống chính D = 223mm Đoạn ống phía trong bể chọn bằng nhựa PVC, dày 3,5mm

Để phân phối nước rửa lọc ta dùng hệ thống chụp lọc loại K1, có đường kính phía trên 70mm,

và tống chiều dài 188mm

f Tính tốn máng phân phối nước rửa lọc và thu nước rửa lọc

Chiều dài mỗi bể 3,3m, ta đặt trong mỗi bể 2 máng thu nước rửa lọc co đáy hình tam

3,3

giác Khoảng cách giữa các máng: đ= 2 = 1,65m

Lưu lượng nước rửa thu vào mỗi máng, được tính theo cơng thức:

In =Wxadxl,,

Trong đó,

W: Cường độ rửa lọc, W = 7 1/s.mỶ

e _ d: Khoảng cách giữa các tâm máng, d = I,65m

I„: Chiều dài cuảa máng, lạ = B = 2,8 m

ị m

dnt 7x 1,65 x 2,8 = 32,34 —- — 0,03234 —