Với lưu lượng nước vào bể à Q= 2000 m3/ngày.đêm = 83,333 m3/ h =0,02315 m3/s.
Theo tài liệu tham khảo “tính toán thiết kế các công trình trong hệ thống cấp nước sạch “ của TS Trịnh Xuân Lai trang 153 cho rằng khi tính tính toán bể lắng mà cặn không keo tụ thì chọn công thức của Liên Xô trước đây.
Diện tích bể lắng tính theo công thức : F=α 𝑄
𝑈°
Trong đó:
Q: lưu lượng nước vào bể (m3/h)
U0: tải trọng bề mặt hay tốc độ lắng của hạt cặn ( m/h)
∝:hệ số kể đến ảnh hưởng của dòng chảy rối trong vùng lắng α = 1
1−30𝐾
hệ số K phụ thuộc vào tỉ số L/H theo bảng sau:
L/H 10 15 20 25
K 7,5 10 12 13,5
α 1,33 1,5 1,67 1,82
Chọn U0=0,7 mm/s = 7*10-4 m/s (ứng dụng với hiệu quả lắng R=60%) Chọn tỉ số L/H =15 ta có hệ số α =1,5
→: F=α 𝑄
𝑈° = 1,5 *0,02315
7∗10−4= 49.6 m làm tròn F=50m2
Tỉ số L/H ≥ 5m (theo “ xử lí nước cấp cho sinh hoạt và công nghiệp” của TS:Trịnh Xuân Lai)
Chọn L = 50 → = √𝐹
5 = √50
5 = 3,2𝑚 . Làm tròn B = 3m Chiều dài của bể lắng là:
36 𝐿 = 𝐹
𝐵 = 50
3 = 16,7𝑚 . Làm tròn L = 17m
Chọn chiều cao vùng lắng H = 2,5m (H÷3,5m, theo “ Tính toán thiết kế các công trình trong hệ thống cấp nước sạch” của TS. Trịnh Xuân Lai).
Vận tốc nước chảy trong bể (V0):
𝑉𝑜 = 𝑄
𝐵𝐻= 0,02315
3×2,5 = 3,09 × 10−3m/s = 3,09 mm/s < 16,3 mm/s (vận tốc xói cặn)
Thời gian lưu (T) 𝑇 = 𝐻𝐹
𝑄 = 2,5×50
0,02315 = 5400(𝑠) = 1,5(ℎ) (T = 1,5÷3h, theo “Xử lý nước cấp cho sinh hoạt và công nghiệp” của TS. Trịnh Xuân Lai).
5.1.2. Thiết kế ngăn phân phối
Để phân phối đều trên toàn bộ mặt cắt ngang của bể cần đặt các vách ngăn ở đầu mỗi bể, cách tường 1÷2m. Vận tốc nước qua lỗ vách ngăn lấy bằng 0,5 m/s. Đoạn dưới của vách ngăn trong phạm vi chiều cao 0,3÷0,5m kể từ mặt trên của vùng chứa cặn nén không cần phải khoan lỗ. (Theo khoản 6.77 TCXD 33:2006).
Chọn độ cao làm việc thấp nhất của vách ngăn so với mặt trên của vùng lắng cặn là 0,5m. Khi đó, diện tích công tác của vách ngăn phân phối nước vào bể là:
𝐹𝑛 = 𝐵 × (𝐻 − 0,5) = 3 × (2,5 − 0,5) = 6𝑚2
Lưu lượng nước tính toán qua bể: qn = Q = 2000 m3/ngày đêm = 0,02315 m3/s.
Diện tích cần thiết của các lỗ ở vách ngăn phân phối nước vào là:
∑𝐹𝑙ỗ = 𝑄 𝑉𝑙ỗ
Theo khoản 6.77 TCXDVN 33:2006, vận tốc nước qua lỗ vách ngăn phân phối lấy bằng 0,5m/s. Do đó:
∑𝐹𝑙ỗ = 𝑄
𝑉𝑙ỗ = 0,02315
0,5 = 0,0463𝑚2
37 Lấy đường kính lỗ ở vách ngăn phân phối là d1 = 0,05m (d1 = 0,05÷0,15 m theo trang 73 – Xử lý nước cấp –TS.Nguyễn Ngọc Dung)
→ Diện tích 1 lỗ
𝐹1 𝑙ô =𝜋𝑑12
4 =𝜋 × 0,052
4 = 1,9625 × 10−3 𝑚2 Tổng số lỗ ở vách ngăn phân phối là:
𝑛1 =∑𝐹𝑙ô
𝐹1 𝑙ô = 0,0463
1,9625 × 10−3 = 23,59 𝑙ỗ
Chọn n1=24 lỗ
Bố trí: Ta bố trí 6 hàng dọc và 4 hàng ngang, với tổng số lỗ đục là 6×4=24 lỗ.
Khoảng cách giữa trục các lỗ theo hàng dọc là: (2,5 – 0,5)/4=0,5 m
Khoảng cách giữa trục các lỗ theo hàng ngang là: 3/6=0,5m
5.1.3. Thiết kế ngăn thu nước
Thiết kế ngăn thu nước tương tự như ngăn phân phối, thiết kế vách ngăn thu nước ở cuối bể, trên vách ngăn được đục lỗ hình tròn cho nước đi qua. Đường kính lỗ vách ngăn thu nước chọn d2=0,05 m.
Tốc độ nước chảy qua lỗ: 0,5 m/s (Theo TCXD 33-2006)
Khoảng cách tới tường bể 0,5m ≤ x ≤ 1,5m (Theo TCXD 33-2006)
38 Chọn độ cao làm việc thấp nhất của vách ngăn thu nước so với mặt trên vùng lắng cặn là 1,5m. Khi đó, diện tích công tác của vách ngăn phân phối nước vào bể là :
𝐹𝑛 = 𝐵 × (𝐻 − 1,5) = 3 × (2,5 − 1,5) = 3𝑚2 Diện tích cần thiết của các lỗ ở vách ngăn thu nước ở cuối bể
𝐹𝑡ℎ𝑢 = 𝑄
𝑉𝑡ℎ𝑢 =0,02315
0,5 = 0,0463 (𝑚2) Diện tích 1 lỗ
𝐹1 𝑙ô= 𝜋𝑑12
4 =𝜋 × 0,052
4 = 1,9625 × 10−3𝑚2 Tổng số lỗ ở vách ngăn phân phối là:
𝑛2 =∑𝐹𝑙ô
𝐹1 𝑙ô = 0,0463
1,9625 × 10−3 = 23,59 𝑙ỗ
Chọn n2=24 lỗ
Bố trí: Ta bố trí 6 hàng dọc và 4 hàng ngang, với tổng số lỗ đục là 6×4=24 lỗ.
Khoảng cách giữa trục các lỗ theo hàng dọc là: (2,5 – 1,5)/4=0,25 m
Khoảng cách giữa trục các lỗ theo hàng ngang là: 3/6=0,5m 5.1.4. Thiết kế vùng xả cặn
Việc xả cặn dự kiến tiến hành theo chu kỳ với thời gian giữa hai lần xả cặn T=24h (T=6h÷24h theo TCXD 33-2006)
Thể tích phần chứa cặn của bể: (Trang 36/TCXD 33-2006) 𝑉𝐶 =𝑇 × 𝑄 × (𝐶 − 𝑚)
𝑁 × 𝜎 Trong đó:
- T: thời gian giữa hai lần xả cặn. Chọn T=24h - Q: lưu lượng tính toán. Q=2000 m3/s=83.333 m3/h - N: số lượng bể lắng ngang = 1 bể
- 𝜎: nồng độ trung bình của cặn đã nén chặt (g/m3), 𝜎 lấy theo bảng 6.8 trang 36 TCXD 33:2006 thì 𝜎 = 15000g/m3
-
39 (Trích bảng 6.8 trang 36 TCXD 33:2006)
Hàm lượng cặn trong nước nguồn Nồng độ trung bình của cặn đã nén tính bằng g/m3 sau thời gian
6h 12h 24h
Đến 50
Trên 50 đến 100 Trên 100 đến 40 Trên 400 đến 1000 Trên 1000 đến 1500
( Khi xử lý không dung phèn)
Khi làm mềm nước (Có độ cứng Magie nhỏ hơn 25% độ cứng toàn phần) bằng vôi hoặc vôi với sôđa
9000 12000 20000 35000 80000 200000
12000 16000 32000 50000 100000 250000
15000 20000 40000 60000 120000 300000
- C: hàm lượng cặn trong nước đưa vào bể lắng (mg/l) 𝐶 =𝐶𝐹𝑒
56 × 𝑀𝐹𝑒(𝑂𝐻)3 =9,4
56 × 104 = 17,46𝑚𝑔/𝑙 - m: hàm lượng cặn sau khi lắng
Với hiệu quả lắng 60%, ta có m được tính như sau:
m=(17,46 – 17,46×0.6)=6,984 mg/l Tính thể tích phần chứa cặn:
𝑉𝐶 =24 × 83.333 × (17,46 − 6,984)
15000 = 1,397 𝑚3 Chiều cao trung bình của vùng chứa nén cặn:
𝐻𝑐 =𝑉𝑐
𝐹 =1,397
50 = 0,028𝑚 = 28𝑚𝑚
40 5.1.5. Tính lượng nước dùng cho việc xả cặn bể lắng:
Lượng nước dùng cho việc xả cặn bể lắng tính bằng phần tram lưu lượng nược xử lý, được xác định theo công thức:
𝑃 =𝐾𝑃× 𝑉𝐶 × 𝑁
𝑄 × 𝑇 × 100%
Trong đó:
𝐾𝑃: hệ số pha loãng cặn, bằng 1,2÷1,5 Suy ra:
𝑃 = 𝐾𝑃× 𝑉𝐶 × 𝑁
𝑄 × 𝑇 × 100% =1,5 × 1,397 × 1
83,33 × 24 × 100% = 0,105%
5.1.6. Tính toán máng thu cặn:
Hệ thống xả cặn thủy lực bằng máng hình tam giác có đặt ống thu dọc theo trục máng và xả cặn theo ống thu đó. Thời gian xả cặn quy định t = 10÷20 phút, chọn thời gian xả cặn t = 15 phút để tính toán. Tốc độ nước chảy ở cuối máng không nhỏ hơn 1m/s.
Lưu lượng cặn khi xả là:
𝑞𝑐 =𝑉𝐶
𝑡 = 1,397
15 × 60 = 1,552 × 10−3𝑚3/𝑠 Chọn chiều rộng xây dựng của mỗi máng xả cặn là Bm=1,4m Khoảng cách giữa hai mép máng thu = 0,1m
Tường máng nghiêng 450 so với phương thẳng đứng, suy ra chiều cao của máng là Hm=0,7m
Chiều rộng của máng + mép máng là: 1,5 m
Chiều dài máng xả cặn bằng chiều rộng của bể: 3 m
Chiều dài bể lắng là: 17m. Suy ra sẽ bố trí: 17/1,5=11,3 chọn bằng 11 máng thu.
11×1,5=16,5 m. Vậy sẽ bố trí khoảng cách giữa hai mép máng thu là 0,1m, còn 2 mép máng thu giáp tường bể sẽ có khoảng cách là 0,3m.
41 Chọn ống thu cặn đặt trong máng thu cặn có đường kính D=0,1m
Diện tích ống thu là:
𝐹ố𝑛𝑔 =𝜋𝐷ố𝑛𝑔2
4 =𝜋 × 0,12
4 = 7,85 × 10−3(𝑚2)
Tốc độ trung bình của cặn chảy qua ống phải lấy không nhỏ hơn 1m/s. Chọn 1m/s (Theo mục 6.96 TCXD 33:2006)
Chọn đường kính lỗ để thu cặn vào ống là: Dlo = 25 (mm) (Dlo ≥ 25mm theo TCXD 33:2006)
𝐹𝑙ỗ =𝜋𝐷𝑙ỗ
4 =𝜋 × 0,0252
4 = 4,9 × 10−4𝑚2 Số lỗ cần đục trên ống thu cặn:
𝑛 = 𝐹ố𝑛𝑔
𝐹𝑙ỗ =7,85 × 10−3
4,9 × 10−4 = 16 𝑙ỗ
Với số lỗ cần đục là 16, ta đục trên ống thu cặn hai hàng lỗ, mỗi hàng 8 lỗ, bố trí 2 hàng lỗ so le nhau 1 góc 450
5.1.7. Kích thước xây dựng của bể:
Chiều cao xây dựng bể:
Chiều cao bể có tính đến chiều cao bảo vệ là:
HB = H + HBV = 2,5 + 0,5 = 3m
Đáy bể được đổ bê tong với chiều dày 120m, suy ra tổng chiều cao xây dựng của bể lắng ( Bao gồm cả chiều cao máng xả cặn) là:
HXD = H + HBV + HM + 0,12 = 2,5 + 0,5 + 0.7 + 0,12 = 3,82 m
Chiều dài xây dựng bể:
Xây dựng bể bằng bê tông, tường dày 200mm, suy ra tổng chiều dài bể lắng kể cả 2 ngăn phân phối và thu nước:
LB = L + (2×0,2) + (2×1) = 17 + 2 + 0,4 = 19,4 m Tổng chiều dài của toàn bể lắng là:
LXD = LB + (2×0,2) = 19,4 + 0,4 = 19,8 m Chiều rộng xây dựng bể:
BXD = B + (2×0,2) = 3 + 0,4 = 3,4 m