CHƯƠNG II TỔNG QUAN VỀ CÁC PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ NƯỚC MẶT
3.5.4.Bể lọc nhanh
Chọn bể lọc với 1 lớp vật liệu lọc là cát thạch anh và 1 lớp sỏi đỡ, tính toán với 2 chế độ làm việc là bình thường và tăng cường
Nguyên tắc làm việc của bể: gồm 2 quá trình:
- Quá trình lọc: Nước được dẫn từ bể lắng sang, qua mương phân phối vào bể lọc, qua lớp vật liệu lọc, lớp sỏi đỡ vào hệ thống thu nước trong và đưa vào bể chứa nước sạch - Quá trình rửa lọc: Nước rửa và khí được cấp vào bể lọc qua hệ thống phân phối nước và khí rửa lọc, qua lớp sỏi đỡ, lớp vật liệu lọc và kéo theo căn bẩn tràn vào máng thu nước rửa, thu vào máng tập trung, rồi được xả ra ngoài theo mương thoát nước. Quá trình rửa được tiến hành đến khi nước rửa hết đục thì ngừng rửa
Diện tích các bể lọc nhanh
(6.103 [3])
Trong đó:
Q: là công suất hữu ích của trạm (m3/ngày)
T: là thời gian làm việc của trạm 1 ngày đêm (h). T=24h Vtb: là tốc độ lọc tính toán ở chế độ làm việc bình thường
Tra bảng 6.11 [3], ta chọn lớp vật liệu lọc có dmax = 1,6 (mm); dmin = 0,7 (mm); dtươngđương = 0,75 – 0,8 (mm); hệ số không đồng nhất K = 1,3 – 1,5; chiều dày của lớp vật liệu lọc L = 1300 – 1500 mm thì Vtb = 6 m/h (quy phạm 6 – 8 m/h).
a: là số lần rửa mỗi một bể lọc trong một ngày đêm ở chế độ làm việc bình thường. Chọn a = 2.
t1: thời gian rửa (h). t1 = 6 phút = 0,1 (h) (bảng 6.13 [3]) t2: thời gian ngừng bể lọc để rửa t2 = 0,35 (h)
Số bể lọc cần thiết: N = 0,5 x = 0,5 x . Chọn 5 bể.
Kiểm tra tốc độ lọc khi làm việc tăng cường với điều kiện ngừng 1 bể để rửa (m/h). (Đạt yêu cầu quy phạm 7 – 9,5 m/h)
Diện tích mỗi bể: f = (m2)
Chọn kích thước mỗi bể lọc: f = L x B = 5,4 x 3 = 16,2 m2 Chiều cao của bể lọc nhanh:
H = hd + hv +hn+ hp+ hh= 0,7 + 1,4 + 2 + 0,5 + 0,7 = 5,3 m Trong đó:
hd: chiều cao của lớp sỏi đỡ (bảng 6.12 [3]). Chọn hd = 0,7m hv: chiều cao lớp vật liệu lọc (bảng 6.11 [3]). Chọn hv = 1,4 m hn: chiều cao lớp nước trên vật liệu lọc. hn = 2m
hp: chiều cao phụ. hp = 0,5m
hh : chiều cao hầm phân phối gió và nước rửa lọc. hh = 0,7 m (quy phạm hh 0,3 m)
Xác định hệ thống phân phối nước rửa lọc: Chọn biện pháp rửa lọc bằng gió, nước kết hợp.
Cường độ nước rửa lọc Wn = 16 l/s.m2 (quy phạm 16 – 18 l/s.m2), độ trương nở của lớp vật liệu lọc là 25%. Cường độ gió rửa lọc Wgió = 16 l/s.m2 (quy phạm 15 – 20 l/s.m2)
Lưu lượng nước rửa của một bể lọc: (m3/s)
Nước rửa lọc được dẫn vào mỗi bể bằng 2 ống dẫn chính. Vận tốc chảy trong ống chính cho phép chọn v = 2 m/s. ([3], quy phạm v = 1,5 – 2 m/s)
Đường kính ống dẫn nước rửa lọc chính:
Chọn ống chính bằng thép không rỉ, có đường kính D = 300mm Xác định hệ thống dẫn gió rửa lọc:
Lưu lượng gió tính toán là:
(m3/s)
Lấy tốc độ gió trong ống dẫn gió chính là 16 m/s (quy phạm 15 – 20 m/s) Đường kính ống dẫn gió chính
Chọn ống dẫn gió bằng thép không gỉ, có đường kính Dgió = 150 mm Tính toán máng phân phối và thu nước rửa lọc:
Bể có chiều dài là 5,4m. Chọn mỗi bể bố trí 3 máng thu nước rửa lọc có đáy hình tam giác. Khoảng cách giữa các tim máng là d = 5,4/3 = 1,8 m. ([3], quy phạm d không lớn hơn 2,2m) (theo điều 6.117 [3])
Lượng nước rửa thu vào mỗi máng là: (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
qm = Wn x d x l = 16 x 1,8 x 5,4 = 155,52 (l/s) = 0,1555 m3/s Trong đó:
Wn: cường độ rửa lọc. Wn = 16 l/s.m3 d: khoảng cách giữa các tim máng l: chiều dài của máng. l = 5,4 m
Chiều rộng của máng:
Chọn Bm = 550mm Trong đó:
a: tỉ số giữa chiều cao phần hình chữ nhật với nửa chiều rộng máng. a = 1,3 ([3], quy phạm a = 1 – 1,5)
k: hệ số đối với tiết diện máng hình tam giác. k = 2,1 Chiều cao phần hình chữ nhật:
Vậy chọn chiều cao máng thu nước là hcn = 0,25m; lấy chiều cao của đáy tam giác hd = 0,2m. Độ dốc của máng lấy về phía máng nước tập trung là i = 0,01; chiều dày thành máng là bm = 0,05m
Chiều cao toàn phần của máng thu nước rửa: Hm = hcn + hd + bm = 0,4 + 0,2 + 0,05 = 0,65 m
Khoảng cách từ bề mặt lớp vật liệu lọc đến mép trên máng thu nước xác định theo công thức:
(Theo 6.119 [3]) Trong đó:
H: chiều cao lớp vật liệu lọc (m). H = 1,4m
e: độ giãn nở tương đối ở lớp vật liệu lọc. (Theo bảng 6.13, điều 6.115). e = 25%
Theo quy phạm, khoảng cách giữa đáy dưới cùng của máng dẫn nước rửa phải nằm cao hơn lớp vật liệu lọc tối thiểu 0,07m. Chiều cao toàn phần của máng thu nước là: Hm = 0,5m. Vì máng dốc về phía máng tập trung i = 0,01, máng dài 3m.
Vậy lấy
Nước rửa lọc từ máng thu tràn vào mương tập trung nước, nên khoảng cách từ máng thu đến đáy mương tập trung tính theo công thức:
[3] Trong đó:
qm: lưu lượng nước chảy vào máng tập trung nước. qm = 0,048 x 3 = 0,144 m3/s
: chiều rộng của máng tập trung. = 0,8m. ([3], chiều rộng máng tập trung không nhỏ hơn 0,6m)
g: gia tốc trọng trường. g = 9,81 m/s2
Tính toán ống thu nước lọc:
Nước sau khi lọc được đưa về bể chứa dự trữ. Vận tốc nước của ống thu nước sạch chung là 1,2 (m/s)
Đường kính ống dẫn nước đã lọc tập trung sang bể chứa:
Chọn D = 250mm Trong đó:
Q: lưu lượng nước (m3/s)
v: vận tốc nước chảy trong ống dẫn nước vào bể lọc (m/s) (quy phạm 0,8 – 1,2m/s) Đường kính ống xả nước lọc:
Nước rửa lọc được xả qua 2 ống. Đường kính mỗi ống:
Trong đó:
v: vận tốc nước chảy trong ống thoát nước rửa (m/s) (quy phạm 1,5 – 2m/s) Chọn đường kính ống là Dc = 300mm bằng thép không rỉ.
Tính toán số chụp lọc:
Sử dụng loại chụp lọc có đuôi dài, có khe rộng 1mm, có đường kính phía trên 48mm và tổng chiều dài 280m. Chọn 40 chụp lọc trên 1m2 sàn công tác. (điều 6.122/[3]) Tổng số chụp lọc trong một bể là: (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
N = 40 x f = 40 x 16,2 = 648 cái
Ta bố trí 30 hàng dọc và khoảng cách giữa các tim chụp lọc theo hàng dọc là:
Trong đó: a là khoảng cách giữa các ống nhánh, chọn a = 0,3m (quy phạm 0,25 – 0,3m, điều 6.122/[3])
Và bố trí 22 hàng ngang, khoảng cách giữa các tim chụp lọc theo ngang ngang là:
Trong đó: a là khoảng cách giữa các chụp lọc, chọn a = 0,15m (quy phạm 0,14 – 0,18m, điều 6.122/[3])
Lưu lượng nước đi qua 1 chụp lọc:
l/s) = 4 x 10-4 (m3/s) Lưu lượng gió đi qua 1 chụp lọc:
l/s) = 4 x 10-4 (m3/s) Tổn thất áp lực qua chụp lọc:
(6.112 [3]) Trong đó:
V: tốc độ chuyển động của nước hoặc hỗn hợp nước và gió qua khe hở của chụp lọc (quy phạm V không nhỏ hơn 1,5m/s). Chọn V = 2 (m/s)
: hệ số lưu lượng của chụp lọc. Đối với chụp lọc có khe hở = 0,50 Tính tổn thất áp lực khi rửa bể lọc nhanh:
Tổn thất áp lực trong hệ thống phân phối bằng ống khoan lỗ của bể lọc cần xác định theo công thức: (6.111 [3]) Trong đó: vc: tốc độ ở đầu ống chính (m/s). vc = 1,6 m/s vn: tốc độ ở đầu ống nhánh (m/s). vn = 1,7 m/s : hệ số sức cản.
Với kw là tỉ số giữa tổng diện tích các lỗ trên ống của máng và diện tích tiết diện ngang của ống chính máng (quy phạm 35-40%). Chọn kw = 35% = 0,35
Tổn thất áp lực qua lớp sỏi đỡ:
hd = 0,22 x Ls x W = 0,22 x 0,7 x 16 = 2,464 m Trong đó:
Ls: chiều dày của lớp sỏi đỡ (m). L = 0,7m W: cường độ rửa lọc (l/s.m2). W = 16 l/s.m2
Tổn thất áp lực trong lớp vật liệu lọc:
hvl = (a + b x W) x L x e = (0,76 + 0,017 x 16) x 1,4 x 0,25 = 0,3612 m Trong đó:
a và b là hệ số phụ thuộc vào kích thước hạt vật liệu lọc. Ứng với kích thước hạt cát thạch anh có d = 0,5 – 1mm; a = 0,76; b = 0,017 [5]
e: độ giãn nở tương đối của lớp vật liệu lọc. e = 25% = 0,25 L: chiều dày lớp cát lọc. L = 1,4m
Áp lực phá vỡ kết cấu ban đầu của lớp cát lọc lấy hbm = 2m Vậy tổn thất áp lực trong nội bộ bể lọc là:
Ht = hp + hvl + hd + hbm = 5,3 + 0,3612 + 2,464 + 2 = 10,13 m
Bảng 3.6: Thông số tính toán bể lọc nhanh
STT Tên thông số Số liệu thiết kế Đơn vị
1 Số lượng bể 5 Bể
2 Chiều rộng 3 m
3 Chiều dài 5,4 m
4 Chiều cao 4,6 m
5 Thể tích 74,52 m3
Bể được xây dựng bằng bê tông cốt thép, với thành dày a = 200mm (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});