5 .1Nghiên cứu số liệu và lựa chọn dây chuyền công nghệ xử lý nước
5.2.4.2 .Tính tốn
5.2.5. Bể phản ứng cơ khí
Nguyên lý làm việc của bể là q trình tạo bơng kết tủa diễn ra nhờ sự xáo trộn của dịng nước trong bể bằng biện pháp cơ khí. Bể có bộ phận chính là các cánh khuấy. Cánh khuấy thường có dạng bản phẳng đặt đối xứng với nhau qua trục quay và có thể được đặt theo phương nằm ngang hoặc thẳng đứng. Bể phản ứng cơ khí được chia thành nhiều ngăn, mỗi ngăn có từ 3 – 4 buồng, mỗi buồng có một cường độ khuấy trộn khác nhau và giảm dần từ đầu đến cuối bể tương ứng với sự lớn lên của bông cặn. 5.2.5.1. Sơ đồ cấu tạo
Hình 5.6. Cấu tạo bể phản ứng kiểu cơ khí 1:Hành lang 2: Ngăn phân phối nước vào bể 3: Máy khuấy cơ khí 4: Vách ngăn đục lỗ
5.2.5.2. Tính tốn bể phản ứnga. Kích thước bể: a. Kích thước bể:
Dung tích bể phản ứng cơ khí:
= = 1736,11 (m3) Trong đó:
Q : lưu lượng thiết kế, m3/h
t : Thời gian lưu nước trong bể (T = 10 30phút) . Lấy T = 20 phút
Chọn số bể N = 2 bể phản ứng, ta có dung tích mỗi bể là : (m3)
Xây dựng mỗi bể có 2 ngăn phản ứng, kích thước mỗi ngăn: rộng 4,2( m), sâu 4,2(m).
Dung tích mỗi ngăn là: = (m3)
Chiều cao xây dựng bể phản ứng H = h+hbv = 4,2+0,5=4,7m ( chiều cao bảo vệ là 0,5m)
Tiết diện ngang mỗi ngăn: = hb = 4,24,2= 17,64(m2).
Đồ Án Tốt Nghiệp Kĩ Sư Trang 67 Ngành Cấp Thốt Nước
Trong đó : n là số ngăn của bể phản ứng (n=2 ngăn)
Theo chiều dài ta chia mỗi ngăn làm 3 buồng bằng các vách ngăn hướng dòng nước theo phương thẳng đứng. Khoảng cách ở buồng thứ nhất là 8 m, buồng thứ hai là 8 m, và buồng cuối là 8,6 m. Dung tích buồng thứ nhất và buồng thứ hai là 141,12(m3). Dung tích buồng thứ ba là 151,7(m3 )
Cường độ khuấy trộn trong các buồng dự kiến đạt các giá trị gradien tốc độ 70 s-1, 50s1, 30 s-1 .
Mỗi bể chia làm 2 ngăn bởi các vách thẳng đứng, nước chuyển động theo chiều đứng. Mỗi ngăn chia làm 3 buồng, mỗi buồng đặt 1 máy khuấy, tổng số máy khuấy là
n = 12 máy (khi phải sửa chữa một máy ít ảnh hưởng tới chế độ làm việc của bể). Cấu tạo guồng khuấy gồm trục quay và bốn bản cánh đặt đối xứng qua trục. Sử dụng bộ truyền động trục vít với một động cơ.
Ta có tổng diện tích bản cánh khuấy lấy bằng 15% diện tích mặt cắt ngang của bể (quy phạm 15- 20%)
Tổng diện tích bản cánh khuấy là : Diện tích một bản cánh là: = 0,66 (m2)
Chiều dài cánh lấy là: lc = 2 (m). Chiều rộng bản cánh là: b. Tính tốn kiểm tra các chỉ tiêu khuấy trộn
Ta có:
Bản cánh đặt ở khoảng cách tính từ mép ngoải đến tâm trục quay: R1 = 1,8 (m) và R2 = 1,3 (m)
Chọn tốc độ của guồng khuấy, sử dụng bộ truyền động trục vít với một động cơ điện kéo chung 3 guồng khuấy.
Tốc độ quay cơ bản ở buồng thứ nhất n = 5 (vòng/phút), buồng thứ hai n = 4 (vòng/phút), buồng thứ 3 là n = 3 (vòng/phút).
- Buồng phản ứng thứ nhất :
Dung tích buồng là : 141,12 (m3), thời gian lưu nước là : 20 phút. Tốc độ chuyển động tương đối của các bản cánh khuấy so với nước là : Bản cánh thứ nhất dài 1,8 (m)
m/s)
Bản cánh thứ hai dài 1,3 (m) : = 0,51 (m/s)
Năng lượng cần thiết để quay cánh khuấy là : (W)
F : Tiết diện bản cánh khuấy đối xứng, F = 1,33(m2)
Cb : Hệ số sức cản của nước, Cb phụ thuộc vào tỷ lệ chiều dài và chiều rộng của bản cánh khuấy → Cb = 1,5
Vậy năng lượng cần thiết để quay cánh khuấy là : = 5149,91 (W)
Khi đó:
Năng lượng tiêu hao cho việc khuấy trộn 1m3 nước trong buồng: = 0,35 (w/m3)
Giá trị gradien vận tốc:
= 61,98(s-1)
Với μ : Hệ số nhớt động học của nước, ở 25oC, μ = 0,0092 kgm2/s Giá trị : P = G × T = 61,98 × 1200 = 74377
→ Giá trị gradient tốc độ tương đương với tốc độ dự kiến 70 (s-1) - Buồng phản ứng thứ hai:
Dung tích buồng 142,12(m3), thời gian lưu nước 20 (phút)
Tốc độ chuyển động tương đối của các bản cánh khuấy so với nước là : Bản cánh thứ nhất dài 1,8 (m)
(m/s) Bản cánh thứ hai dài 1,3 (m) :
(m/s) Năng lượng cần thiết để quay cánh khuấy là :
= 5124,88 (w) Trong đó :
F : Tiết diện bản cánh khuấy đối xứng, F = 1,33 (m2)
Cb : Hệ số sức cản của nước, Cb phụ thuộc vào tỷ lệ chiều dài và chiều rộng của bản cánh khuấy → Cb = 1,5
Khi đó:
Năng lượng tiêu hao cho việc khuấy trộn 1m3 nước trong buồng: = 0,18 (w/m3)
Giá trị gradien vận tốc:
= 44,23(s-1)
→ Giá trị gradien tốc độ tương đương với tốc độ dự kiến là 50(s1) - Buồng phản ứng thứ ba :
Dung tích buồng : 151,7 (m3), thời gian lưu nước 13 (phút)
Đồ Án Tốt Nghiệp Kĩ Sư Trang 69 Ngành Cấp Thoát Nước
Bản cánh thứ nhất dài 1,8 (m) (m/s)
Bản cánh thứ hai dài 1,3 (m) : (m/s)
Năng lượng cần thiết để quay cánh khuấy là : = 5110,56(w)
Trong đó :
F : Tiết diện bản cánh khuấy đối xứng, F = 1,33 (m2)
Cb : Hệ số sức cản của nước, Cb phụ thuộc vào tỷ lệ chiều dài và chiều rộng của bản cánh khuấy → Cb = 1,5
Khi đó:
Năng lượng tiêu hao cho việc khuấy trộn 1m3 nước trong buồng: = 0,07 (w/m3)
Giá trị gradien vận tốc:
= 27,51(s-1)
=> Giá trị gradien tốc độ tương đương với tốc độ dự kiến là 30 (s1) c. Kết luận:
Kết quả điều chỉnh và kiểm tra các chỉ tiêu khuấy trộn cho thấy chúng đều nằm trong giới hạn cho phép.
Tốc độ chuyển động của cánh khuấy so với nước từ 0,31 ÷ 0,71 (m/s)
Gradien vận tốc từ buồng đầu tiên đến buồng cuối cùng dao động từ 70 ÷ 30 (s-1) d. Hệ thống phân phối nước qua bể lắng
Nước từ bể phản ứng sang bể lắng chảy qua tường tràn ngăn cách giữa bể lắng và bể phản ứng. Theo mục 6.83 – TCXDVN 33 – 2006, tốc độ nước tràn qua vách ngăn không quá 0,05 (m/s), lấy v = 0,05 (m/s)
Lưu lượng nước tràn qua tính cho 1 ngăn là: = 0,72 (m3/s) Chiều cao lớp nước trên tường tràn:
(m3)
Sau tường tràn đặt một vách ngăn treo lơ lửng nhưng ngập xuống 1/4 chiều cao bể lắng để hướng dòng nước đi xuống dưới. Tốc độ nước chảy giữa tường tràn và vách ngăn lơ lửng không quá 0,03 (m/s), lấy v = 0,03 (m/s) (Theo mục 6.83 – TCXDVN 33 – 2006 )
Khoảng cách cần thiết giữa tường tràn và vách ngăn là: (m3)