CHƯƠNG 5: TÍNH TOÁN VÀ THIẾT KẾ CÁC CÔNG TRÌNH ĐƠN VỊ
5.7.1 Tính toán kích thước bồn lọc than
Vật liệu chế tạo: thép không gỉ
Vật liệu hấp phụ: than hoạt tính với các đặc tính:
- Sản xuất tại Việt Nam từ than gáo dừa theo phương pháp hoạt hóa ở nhiệt độ 900– 1.0000C.
- Công dụng: khử màu, mùi, kim loại nặng, các hợp chất hữu cơ, thuốc trừ sâu.
Đặc tính kỹ thuật
- Kích thước hạt: 1,68 – 3,36mm (mesh size 6 - 12); 2,36 – 4,76mm (mesh size 4-8) - Tỷ trọng hạt: 520 – 550 kg/m3.
- Dạng hạt màu đen, khô, rời, có góc cạnh.
Bảng 5.9 Các chỉ tiêu cơ bản của than Chỉ tiêu Đơn vị Chỉ số iod mg/g 650 – 850 Độ hấp phụ CCl4 % 40 – 60 Benzene % 23 - 33 Methylene Blue ml/g 130 – 170 Chỉ số độ cứng % >=95 Độ tro % 2 - 5 Độ ẩm % =< 6 pH 7 – 8 (Nguồn: thietbinganhnuoc.vatlieuloc.com) Ưu điểm
- Đây là sản phẩm có giá rẻ so với hàng nhập ngoại, đạt tiêu chuẩn chất lượng cao, có thể ứng dụng trong các công trình xử lý nước cấp và nước thải.
Hình 5.4 Than hoạt tính
Thể tích than cần sử dụng:
Vth = Q.t , t là thời gian tiếp xúc với lớp than, chọn t = 10 phút. Vth = 6,5m3/h×10 phút× 601phúth = 1,08 m3 ≈ 1,1 m3.
Giả sử khối lượng riêng của than là 550kg/m3 thì khối lượng than cần sử dụng là: mth = 1,1 m3 × 550kg/m3 = 605kg.
Kích thước bồn lọc than hoạt tính
Chọn vận tốc lọc v = 10m/h.
Diện tích mặt cắt ngang của bồn lọc: F = Qv = 6,5m 3 /h 10m/h = 0,65 m2. Đường kính bồn lọc: D = √4.F п = 0,91m. Chọn D = 1,0 m → F = 0,785m2. Vậy vận tốc lọc sẽ là: v = QF = 6,5m 3/h 0,785m2 = 8,3 m/h.
Chiều cao lớp than: H = Vthan F = 1,1m 3 0,785m2 = 1,4 m.
Chiều cao bồn lọc than hoạt tính: H = Hth + Hs + Hn + Hp Trong đó:
Hth là chiều cao lớp than, Hth = 1,4m Hs là chiều cao lớp sỏi đỡ, Hs = 0,15m
Hn là chiều cao giãn nở của lớp than, lấy khoảng 30%Hth → Hn = 0,42m.
Hp là chiều cao từ miệng phễu thu đến mức giãn nở của lớp than khi rửa ngược, chọn Hp = 0,1m.
Vậy chiều cao tổng cộng than bồn lọc là:
H= 1,4 + 0,15 + 0,42 + 0,1 = 2,07 m. Chọn chiều cao thiết kế 2,1m. Thời gian tái sinh than phụ thuộc vào chất lượng nước thô đầu vào. Theo tiêu chuẩn 1329/2002, giới hạn độ đục là 15TCU. Do đó cần phải thu thập số liệu và đo đạc thường xuyên mẫu nước ra để thay mới lớp than.
Vậy kích thước bồn lọc than là D ×H = 1m× 2,1m. 5.7.2 Tính toán hệ thống phân phối và thu nước lọc
Phễu phân phối nước
Phễu cần được thiết kế sao cho khoảng cách thu nước xa nhất không quá 0,7m. Chọn phễu thu có kích thước như sau:
Đường kính lớn: 250mm
Chiều cao phễu: 150mm.
Hệ thống thu nước lọc
Hệ thống thu nước lọc bao gồm 1 tấm inox tròn được hàn liền với thân thiết bị. Trên tấm đỡ này ta bố trí các chụp lọc thu nước.
Chọn ống inox Ø32 làm ống chính để dẫn nước vào cũng như nước ra khỏi bồn. Số lượng bơm: 2
Tính cơ khí
Vì cột lọc than hoạt tính chịu áp lực nhỏ hơn bồn lọc áp lực nên để đơn giản ta chọn bề dày thân, đáy và nắp của cột trao đổi bằng bề dày của bồn lọc áp lực.
Thông số đáy nắp bồn lọc than như sau: Đường kính trong Dt = 1000mm
Chiều cao gờ hg = 25mm
Diện tích bề mặt trong F = 1,16m2 Chiều cao phần lồi của nắp ht = 250mm.
Chọn chiều dày đáy nắp 4mm (bằng chiều dày thân thiết bị).
Tính chân đỡ
Để tính chân đỡ thích hợp phải tính tải trọng của toàn thiết bị. Chọn vật liệu là thép CT3 có khối lượng riêng ρo = 7,85.103kg/m3. Khối lượng riêng của thép không gỉ X18H10T ρ = 7,9.103kg/m3.
(Bảng XII.7 Tính chất vật lý của kim loại đen_STT2)
• Khối lượng của thân:
Mth = п4 ( Dng2 - Dtr2 )×H×ρ = п4 (1,0082 – 1,02)×2,1×7,9.103
• Khối lượng đáy và nắp (Tra bảng XIII.11/384_STT2) Mđn = 2×36kg = 72kg.
• Khối lượng nước:
MH2O = п. Dt
2
4 ×H×ρn = п.1,0 2
4 ×2,1×1000 = 1695kg. • Khối lượng than:
Mthan = Vthan × ρthan = 1,1 m3 × 550kg/m3 = 605kg. • Khối lượng lớp sỏi đỡ:
Chọn msỏi = 50kg. • Khối lượng đĩa thu nước:
mđ = п. Dt
2
4 ×H×ρ = п.1,0 2
4 ×0,006×7,9.103 = 37,3 kg.
→Khối lượng của một cột trao đổi ion:
ΣM = 209 + 72 + 1695 + 605 + 100 + 37,3 = 2718,3 kg.
Tải trọng đặt lên các chân đỡ (chọn thiết bị có 3 chân đỡ) G = P3 = 27183N3 = 9061N ≈ 0,91.104 N.
Tra bảng XIII.35_STT2, chọn chân đỡ ứng với tải trọng cho phép trên một chân là 104N.