- Dung tớch bể hũa tan được tớnh theo cụng thức:
d. Tớnh toỏn hệ thống thu nước.
- Hệ thống thu nước bề mặt bằng mỏng thu nước dọc cú tỏc dụng thu nước đó đạt hiệu quả lắng đều trờn bề mặt bể, làm giảm tải trọng nước ở cuối bể, tăng hiệu quả lắng nước.
* Hệ thống mỏng thu nước: được thiết kế dạng hỡnh chữ nhật, làm bằng vật liệu thộp khụng gỉ.
- Tại mỗi ngăn lắng dựng mỏng thu đặt cỏch thành bể là 1,5 m. + Khoảng cỏch giữa 2 tim mỏng thu là 3 m.
+ Lưu lượng nước tại mỗi mỏng thu:
+ Tốc độ nước cuối mỏng thu: V = 0,7(m/s). + Tiết diện ướt của mỏng cần: f = = 0,12 (m2). Chọn mỏng cú kớch thước: B = 0,3m, H = 0,4 m.
- Dọc theo 2 bờn thành mỏng đặt tấm thộp cú răng cưa thu nước lắng, chiều cao của răng cưa là 100 mm. Tấm thộp chữ V này được gắn với mỏng thu nước bằng cỏc bu lụng và cú thể điều chỉnh chiều cao của tấm chắn cho phự hợp.
+ Lưu lượng nước thu qua mỏng chữ V: q = 1,4 ì h5/2
+ Với chiều cao nước trung bỡnh qua mỏng chữ V là h = 30 mm thỡ lưu lượng qua mỗi răng cưa là:
qrc = 1,4 ì 0,03 5/2 = 2,18ì10-4 (l/s). + Số lượng răng cưa trờn 1 mỏng sẽ cần:
n = = = 360 (răng cưa)
- Chiều dài mỏng thu cần thiết để đảm bảo thu được nước đó đạt hiệu quả lắng nước xỏc định theo cụng thức (10-7) tài liệu “Tớnh toỏn thiết kế cỏc cụng trỡnh trong hệ thống cấp nước sạch” – PGS.TS Trịnh Xuõn Lai:
+ Vận tốc nước dõng: Vd = H B n Q ì ì ì ì 2 3 1 π + Vận tốc lắng cặn theo chiều thẳng đứng: U0 = n B L Q ì ì Để cặn khụng bị kộo lờn: Vd < U0
Suy ra chiều dài mỏng thu:
L < = = 14,13 (m) + Lấy chiều dài mỏng thu nước là L = 14 m.
Bố trớ 180 răng cưa trờn mỗi thành mỏng. Khoảng cỏch giữa cỏc răng cưa trung bỡnh là 155 mm. Độ cao của thành vỏn chữ V cú thể điều chỉnh được độ cao thụng qua bu lụng nối với mỏng thu nước.
* Mương thu nước chung: ở cuối bể lắng tớnh với + Lưu lượng : Q = 0,324 (m3/s).
+ Tốc độ nước chảy là : V= 0,7 (m/s). ⇒
Tiết diện ướt của mương : F = 0,463 (m2). + Chiều rộng mương thu là : b = 1,5 (m).
+ Chiều cao lớp nước trong mương là : h = 0,7 (m).
- Ống dẫn nước từ bể lắng sang bể lọc D = 500 mm,tốc độ V = 1,18 m/s.
- Cấu tạo bể bao gồm: Tất cả cỏc Van, phụ tựng cần thiết cho việc phõn phối nước và xả bựn.
Kớch thước bể lắng ngang:
B (m) Lụđ (m) L (m) HXD (m) Hc (m) Ho(m) Hn(m) hbv(m)
(a) II.7. BỂ LỌC AQUAZURV SỬ DỤNG ĐAN LỌC 2 TẦNG HDPE.
(b) II.7.1.Sơ đồ cấu tạo.
32 2 1 4 5 9 8 7 6 h h h h h b1 1 2 3 4 5 b
1. Ống dẫn nước sau lắng sang bể lọc. 6. Ống dẫn nước rửa lọc. 2. Mỏng phõn phối nước đầu bể lọc. 7. Đan lọc 2 tầng HDPE. 3. Mỏng chữ V. 8. Lớp sỏi đỡ.
4. Ống thu nước rửa lọc. 9. Lớp cỏt lọc. 5. Ống dẫn giú rửa lọc.
Hỡnh II.9. Sơ đồ cấu tạo bể lọc AquazurV sử dụng Đan lọc 2 tầng HDPE.
II.7.2. Xỏc định diện tớch mặt bằng và số lượng bể cụng tỏc.
- B l c AquazurV s dung an l c 2 t ng HPDE s d ng v t li u l c l cỏtể ọ ử đ ọ ầ ử ụ ậ ệ ọ à
th ch anh v i cỏc c h t khỏc nhau:ạ ớ ỡ ạ
+ dmin = 0,7 mm. + dmax = 1,6 mm. + d10 = 0,8 mm.
+ Hệ số khụng đều K = 1,3 ữ 1,5.
+ Chiều dày lớp vật liệu lọc là: 1,3 (m). + Chiều dày lớp nước trờn mặt cỏt lọc 2,3 m. + Tốc độ lọc: V = 6 ữ 8 (m/h).
- Rửa lọc bằng nước và giú kết hợp.
- Tổng diện tớch mặt bằng cỏc bể lọc được tớnh như sau: F = (m2)
Trong đú:
+ Q : Cụng suất trạm xử lý, Q = 28000 (m3/ngđ) = 1166,67 (m3/h). + V : Tốc độ lọc tớnh toỏn ở chế độ làm việc bỡnh thường, vbt = 7 (m/h). F = = 166,67 (m2)
- Số bể lượng bể lọc xỏc định theo cụng thức thực nghiệm: N = ì = 6,5
- Lấy số lượng bể lọc bằng 6 bể. Kiểm tra tốc độ lọc tăng cường : vtc = vtb = 7 ì = 8,4 (m/h) < vtc cho phộp = 15 (m/h) - Như vậy số bể lọc N = 6 là hợp lý.
- Diện tớch mỗi bể:
F1b = = 27,78 (m2)
- Chọn bể Aquazur V loại 1 ngăn lọc, bề rộng mỗi ngăn lọc bằng 4 m. - Chiều dài mỗi ngăn là:
L = = 6,945 (m). L y L = 7m.ấ
Di n tớch m t b ng th c t c a b l c: Fệ ặ ằ ự ế ủ ể ọ 1bể = 4 ì 7 = 28 m2.
- Tớnh đến kớch thước mỏng thu nước rửa lọc, thỡ chiều rộng của mỗi bể lọc là:
- Vậy kớch thước mỗi bể: L ì B = 7 ì 5 (m) - Chiều dày lớp vật liệu lọc là: h3=1,3 m. - Thể tớch cỏt lọc bằng:
Vcỏt = 1,3 ì 28 = 36,4 (m3).
- Độ rỗng của lớp cỏt lọc bằng: 30%. - Thể tớch giữ cặn trong lớp vật liệu lọc là:
Vcặn = 0,3 ì Vcỏt = 0,3 ì 36,4= 10,92 (m3) + Chu kỡ lọc: Độ rỗng thực tế của cỏt lọc: 30% Chiều dày lớp cỏt lọc: l = 1,3m. Thể tớch chứa cặn của 1m3 cỏt lọc: V=4 1 ì 0,3ì 1= 0,075 (m3) Khối lượng cặn chiếm 3-4%(cặn nhẹ 3%):
G = 30(kg/m3)ì0,075 = 2,25(kg/m3)
Tốc độ lọc 7 m3/h, lớp cỏt dày 1,3m, hàm lượng cặn khi vào bể lọc là 12(g/m3) , mỗi khối cỏt trong một giờ sẽ phải giữ lại được khối lượng cặn là:
7 ì 12 = 84g = 0,084kg.
Chu kỳ lọc để đảm bảo chất lượng: TL = 2,25/0,084 = 26,78 h. Để chất đảm bảo chất lượng nước, Chọn chu kỳ lọc là T = 24h <TL Với T=24h, mỗi bể sẽ lần lượt được rửa trong 1 ngày.
II.7.3. Tớnh toỏn hệ thống phõn phối nước lọc + Ống phõn phối nước lọc:
- Lưu lượng nước phõn phối vào mỗi bể lọc với tốc độ lọc bỡnh thường là: Ql = = = 194,44 ( m3/h) = 54 (l/s)
- Lưu lượng nước phõn phối vào bể lọc với tốc độ làm việc tăng cường (khụi phục nước chữa chỏy ): ΣQ = 331,58 (l/s).
Q1 = 331,58 331,58 55,26 6 Q N = = ∑ (l/s)
Nước từ bể lắng dẫn sang bể lọc bằng 2 ống gang xỏm DN=400, V= 1,21(m/s), 1000i = 4,94, vận tốc tăng cường V= 1,31 (m/s), 1000i = 5,52. Dẫn vào mương cú B x L x H=1100 x 1200x1100mm.
Để phõn phối nước đều vào cỏc bể lọc sử dụng cỏc lỗ B x H 300 x 300mm, tốc độ làm việc bỡnh thường: v = 0,6, tốc độ làm việc tăng cường: v = 0,67.
Mỏng chữ nhật phõn phối nước ở đầu cỏc bể cú chiều rộng bằng B x L x H = 800 x 4000 x 800mm phõn phối vào mỏng chữ V ở cạnh sườn bể bằng cửa thu kớch thước 800ì 1000 mm.
+ Ống thu nước lọc và dẫn sang bể chứa.
- Hệ thống ống thu nước sau khi lọc gồm: ống thu nước lọc từ cỏc bể ra mỏng thu chung, ống từ mỏng thu chung đến ống dẫn nước lọc về bể chứa.
- Tớnh toỏn ống thu nước lọc bao gồm tớnh đường kớnh ống dẫn từ khoang thu nước ra ống thu chung và đường kớnh đường ống dẫn nước chung đến bể chứa.
- Lưu lượng nước ra khỏi mỗi bể lọc bằng 54 (l/s). Theo điều 6.120 TCXDVN 33 - 2006, đường kớnh ống dẫn nước lọc xỏc định theo vận tốc nước chảy trong cỏc ống trong trường hợp làm việc tăng cường là 1 ữ 1,5 (m/s) với lưu lượng nước lọc ra khỏi bể lọc khi làm việc tăng cường tại mỗi bể là: 55,26 (l/s) = 0,0553 (m3/s), vậy diện tớch tiết diện ống thu nước lọc tại mỗi bể là:
⇒ Đường kớnh ống thu nước lọc tại mỗi bể là :
D = = = 0,42 (m), chọn ống D = 450 (mm)
- Tớnh toỏn ống thu nước lọc chung cho hệ thống bể lọc. Ta tớnh toỏn cho trường hợp bể làm việc tăng cường, vận tốc nước chảy trong mường là V= 1-1,5 (m/s).
- Hệ thống bể lọc bao gồm 6 bể lọc xếp bố trớ thành 2 dóy qua 2 mương thu nước lọc tập trung, như vậy cú thể chia ống thu nước lọc chung thành 2 đoạn và cỏc đoạn lần lượt phục vụ cho cỏc bể đưa nước đó lọc vào đoạn đú.
- Đoạn thứ 1 phục vụ cho 2 bể: + Tiết diện mặt cắt ướt của ống là:
ƒ1 = = 0,0921 (m2) + Đường kớnh ống:
D = = = 0,342 (m), chọn ống D = 350 (mm) - Đoạn thứ 2 phục vụ cho 3 bể:
+ Tiết diện mặt cắt ướt của ống là:
ƒ1 = = 0,138 (m2) + Đường kớnh ống:
D = = = 0,42 (m), chọn ống D = 450 (mm)
Sau đú, nước được dẫn tới bể chứa nước sạch. Vỡ rửa bể luõn phiờn nhau, khi rửa 1 bể, cỏc bể khỏc vẫn hoạt động bỡnh thường nờn cú thể bố trớ 2 ống riờng biệt dẫn nước tới bể lọc.
II.7.4. Tớnh toỏn hệ thống phõn phối nước rửa lọc: +Quy trỡnh rửa lọc:
Sau quỏ trỡnh vận hành, tổn thất qua lớp vật liệu lọc tăng cao và độ đục của nước lọc cũng tăng (giảm chất lượng) theo thời gian. Do đú, bể lọc cần được rửa lọc để hoàn nguyờn khả năng làm việc cũng như đảm bảo chất lượng sản phẩm.
Bể lọc cần được rửa với 1 trong hai tỏc nhõn sau:
- Độ chờnh ỏp qua lớp vật liệu lọc lớn hơn mức định trước (2300mm);
- Thời gian tới hạn định trước (khoảng 24 giờ).
- Độ đục nước lọc vượt quỏ mức cho phộp đó cài đặt trước.
Khi một trong cỏc giới hạn núi trờn bị phỏ vỡ, quỏ trỡnh rửa lọc bắt đầu. Quy trỡnh rửa lọc được mụ tả như sau:
Bước 1: Đúng van dẫn nước lọc đồng thời mở van xả nước rửa để hạ mực nước trong bể lọc.
Bước 2: Khởi động mỏy bơm giú, mở van dẫn giú để xỏo trộn vật liệu và rũ cặn. Cường độ sục giú 60 (m3/m2.h) trong 2 phỳt. Nước thụ vẫn tiếp tục cho vào lọc để tạo tỏc dụng quột bề mặt và giảm tải cho cỏc ngăn lọc khỏc với lưu lượng 6 (m3/m2.h). Quỏ trỡnh này kộo dài 4 phỳt.
Bước 3: Rửa giú và nước kết hợp với cường độ giú 20 (m3/m2.h), khởi động 1 mỏy bơm nước rửa với lưu lượng 10 (m3/m2.h). Lưu lượng này được thiết lập bằng cỏch đúng van dẫn nước chớnh trờn đường ống rửa và chỉ mở van by- pass. Quỏ trỡnh rửa với giú nước kết hợp kộo dài 5 phỳt.
Bước 4: Đúng van giú, tắt mỏy bơm giú, đồng thời mở van dẫn nước chớnh từ mỏy bơm rửa để bắt đầu quỏ trỡnh rửa nước thuần tỳy với cường độ 20 (m3/m2.h). Quỏ trỡnh này kộo dài từ 4 phỳt. Sau đú, khúa van dẫn nước rửa, tắt mỏy bơm rửa, đúng van xả nước rửa để tớch nước cho chu kỳ lọc mới.
⇒
Tổng lượng nước rửa lọc theo chu trỡnh rửa lọc như trờn là: W = ( 5 + 4 + 9 ) 28 = 85,87 (m3).
+ Tớnh toỏn đan lọc: - Cấu tạo: 127 127 34 0 127 127 127 127 1224 31 5 305 305 305 305
Hỡnh II.10. Cấu tạo Đan lọc 2 tầng HDPE.
- Xỏc định số hàng đan lọc trong một ngăn bể: n =
Trong đú:
+ L: chiều dài của bể, L = 7m = 7000mm. + 305: khoảng cỏch 1 hàng đan lọc (mm).
⇒
n = = 22,9, Chọn 23 hàng. - Xỏc định số cõy đan lọc trong một hàng đan lọc:
Với đan lọc 2 tầng HPDE chiều dài 1 cõy là 7m, mà chiều rụng của một ngăn bể là B =4000mm . Chọn 4 cõy cú chiều dài 100mm .
- Khi nước rửa mang theo cặn bẩn đi ra khỏi cỏc lỗ rỗng của lớp cỏt lọc, vận tốc dõng trong lớp nước trờn mặt cỏt giảm xuống 1,5 – 2,5 lần nờn cặn bẩn rất dễ lắng xuống. Trong thực tế, để thu được hết cặn bẩn, quóng cỏch tối đa đến mộp mỏng từ 0,75 – 1,5 m tuỳ thuộc vào tớnh chất của cặn và cường độ rửa lọc.
- Chọn mỗi bể bố trớ 1 mỏng chớnh thu nước rửa lọc chạy dọc theo chiều rộng bể.
- Lũng mỏng cú độ dốc 1% về phớa mỏng tập trung ( dốc theo chiều nước chảy)
- Đỉnh cỏc mỏng cú cựng cao độ, đảm bảo thu được nước đều theo bề mặt bể lọc.
- Chiều rộng của mỏng thu nước rửa lọc xỏc định theo cụng thức: Bm = K ì (m)
Trong đú:
+ K : hệ số phụ thuộc vào hỡnh dỏng của mỏng,với mỏng chữ nhật chọn K = 2,5.
+ qm : lưu lượng nước rửa thỏo theo mỏng, (m3/s). - Ta cú:
+ Lưu lượng xả nước rửa lọc tớnh toỏn bằng lưu lượng nước rửa lọc với cường độ rửa lọc 20 (m3/m2.h) = 5,56 (l/s.m2):
q1 = 5,56 (l/s.m2) 28 (m2) = 155,68 (l/s)
+ Lưu lượng nước quột bề mặt với cường độ bằng 6 (m3/m2h) = 1,67 (l/s.m2) q2 = 1,67 (l/s.m2) 28 (m2) = 46,67 (l/s)
⇒ Tổng lưu lượng nước xả là: q = 155,68 + 46,67 = 202,25 (l/s) = 0,202 (m3/s) + C : tỉ số giữa chiều cao với một nửa chiều rộng mỏng, C = 1,5 ( thoe TVXDVN 33:2006 là 1 1,5).
Bm = 2,5ì = 0,8 (m). Để mỏng phục vụ khi lọc tăng cường, chọn Bm = 1,2 (m). ⇒ Chiều cao của mỏng : Hcn = = = 0,9 (m).
⇒ Chiều cao toàn phần của mỏng : Htp = H + δ = 0,9 + 0,1 = 1 (m). + δ
: chiều dày đỏy mỏng, δ
= 0,1 (m).
- Thiết kế mỏng cú độ dốc i = 0,01 về phớa mương tập trung.
- Khoảng cỏch từ bề mặt lớp vật liệu lọc đến mộp trờn mỏng thu nước: ∆Hm = L . e + 0,25 (m)
Trong đú:
+ L : chiều dày lớp vật liệu lọc, L = 1,3(m)
+ e : độ dón nở tương đối của vật liệu lọc, e = 30%
⇒∆Hm = 1,3 . 30% + 0,25 = 0,64 (m).chọn ∆Hm = 0,7m.
Theo quy phạm, khoảng cỏch giữa đỏy dưới cựng của mỏng dẫn nước rửa phải nằm cao hơn lớp vật liệu lọc tối thiểu là 0,07 (m).
Chiều cao toàn phần của mỏng thu nước rửa là: Hm = 1 (m). Vỡ mỏng dốc về phớa mỏng tập trung 0,01, mỏng dài 7 (m) nờn chiều cao mỏng ở phớa mỏng tập trung là:
1 + 0,07 = 1,27 (m)
+ Ống dẫn nước rửa lọc:
+ Lưu lượng xả nước rửa lọc tớnh toỏn bằng lưu lượng nước rửa lọc với cường độ rửa lọc 20 (m3/m2.h) = 5,56( l/s.m2):
q1 = 5,56 (l/s.m2) ì 28 (m2) = 155,68 (l/s) = 0,156 ( m3/s)
- Theo điều 6.111 TCXDVN 33 - 2006, vận tốc trong ống phõn phối nước rửa lọc cho phộp từ: 1,0 ữ 2,0 (m/s) ⇒ sơ bộ chọn Vr = 1,7 (m/s).
- Đường kớnh ống tớnh theo cụng thức sau: dr = = = 0,34 (m)
- Chọn ống dẫn nước rửa lọc bằng thộp DN350 ⇒ V = 1,58(m/s) -1000i =7,91.
+ Ống xả nước rửa lọc:
+ Lưu lượng xả nước rửa lọc tớnh toỏn bằng lưu lượng nước rửa lọc với cường độ rửa lọc 20 (m3/m2.h) = 5,56( l/s.m2):
q1 = 5,56 (l/s.m2) ì 28 (m2) = 155,68 (l/s).
+ Lưu lượng nước quột bề mặt với cường độ bằng 6 (m3/m2h) = là 1,67(l/s.m2):
q2 = 1,67 (l/s.m2) ì 28 (m2) = 46,67 (l/s). Vậy tổng lưu lượng nước xả là:
q = 155,68 + 46,67 = 202,25 (l/s) = 0,202( m3/s)
- Theo điều 6.111 TCXDVN 33 - 2006, vận tốc trong ống phõn phối nước rửa lọc cho phộp từ: 1,0 ữ 2,0 (m/s) ⇒ sơ bộ chọn Vr = 1,7 (m/s).
- Đường kớnh ống tớnh theo cụng thức sau: dr = = = 0,389 (m)
- Chọn ống dẫn nước rửa lọc bằng thộp DN400 ⇒ V = 1,58(m/s) -1000i =7,91. - Mương dẫn nước rửa lọc là mương tiết diện hỡnh chữ nhật cú B = 1000 mm.
+ Ống xả kiệt :
Chọn đường kớnh ống xả kiệt D =150 mm theo cấu tạo. - Đỏy bể cú độ dốc 0,005 về phớa ống xả kiệt.
II.7.5. Tớnh toỏn tổn thất ỏp lực và chiều cao bể lọc.
- Chiều cao xõy dựng bể lọc:
HXD = h1 + h2 + h3 + h4 + h5 (m) Trong đú:
+ h1 : chiều cao đan lọc 2 tầng HDPE, h1 = 0,34(m). + h2 : chiều dày lớp vật sỏi đỡ, h2 = 0,3 (m).
+ h3 : chiều dày lớp vật liệu lọc, h3 = 1,3(m).
+ h4 : chiều cao lớp nước trờn mặt vật liệu lọc, h4 = 2,3 (m). + h5 : chiều cao bảo vệ bể, h5= 0,5 (m).
⇒ HXD = 0,34 + 0,3 + 1,3 + 2,3 + 0,5 = 4,74(m). - Đỏy bể cú độ dốc 0,005 về phớa ống xả kiệt.
II.7.5. Tớnh toỏn tổn thất ỏp lực và chiều cao bể lọc.
- Chiều cao xõy dựng bể lọc:
HXD = h1 + h2 + h3 + h4 + h5 (m) Trong đú:
+ h1 : chiều cao đan lọc 2 tầng HDPE, h1 = 0,34(m). + h2 : chiều dày lớp vật sỏi đỡ, h2 = 0,3 (m).