Công trình pha chế dung dịch vôi sữa

CHƯƠNG 3: TÍNH TOÁN CÁC CÔNG TRÌNH CHÍNH TRONG DCCNXLN 3.1 Bể hòa phèn.3.1 Bể hòa phèn

3.2 Công trình pha chế dung dịch vôi sữa

Liều lượng vôi.

1 2

100 35 100

1 57 1,38 1 55,1

28 90

p

k t

P e P K

e C

� � � �

 ���   ���  ���   ���  (mg/l) Lượng vôi tiêu thụ trong 30 ngày.

b. Dung tích bể pha vôi sữa

Dung tích bể pha vôi sữa được xác định theo công thức:

104

k h

v

Q n P

W b 

 � �

� � Trong đó:

Q: Công suất trạm xử lý, Q = 40000 (m3/ngđ) = 1666.67 (m3/h) n: số giờ giữa 2 lần pha vôi, n = 8 (h)

bv: Nồng độ vôi theo tiêu chuẩn bv= 4% - 10%, ta lấy bv = 5%

PK : liều lượng vôi.

 : tỉ trọng vôi.  = 1(T/m3)

Thay vào công thức ta được kết quả sau :

4 4

1666,67 8 55,1

10 10 5 1 14,7

k h

v

Q n P

W b 

� � � �

  

� � � � (m3)

+ Chọn 2 bể bằng nhau với dung tích 1 bể 1 14,7 2 2 7,35

h h b

W W   (m3)

kích thước bể hình vuông: a a h� � 1,7 1,7 2,6 7, 4� �  (m3) + Chiều cao bảo vệ là 0,4m

c. Thiết bị khuấy trộn:

Dùng máy khuấy để pha vôi tôi thành vôi sữa và giữ cho dung dịch không bị lắng xuống đáy bể.

- Chọn số vòng quay cánh quạt là 40 vòng/phút (quy phạm ≥ 40 vòng/ phút), chiều dài cánh quạt lấy bằng 0,4 đường kính bể ( quy phạm = 0,4 – 0,45d)

- Chiều dài : Lcq = 0,4a= 0,4×1,7 = 0,68 m.

- Chiều dài tổng của cánh 1,36 m

- Diện tích mỗi cánh quạt thiết kế là 0,15m2 cánh quạt/ 1m3 vôi sữa trong bể ( quy phạm 0,1 – 0,2 m2)

Fcq = 0,15 × 7,35 = 1.103 ( m2)

- Chiều rộng mỗi cánh quạt : bcq =0,128m - Công suất động cơ của máy khuấy :

3 4 1000 3 4

0,5 0,5 0,128 0,67 1,36 2 146,335

N  h n d z 0,9

 � � � � �  � � � � �  (KW) Trong đó

:trọng lượng thể tích của dung dịch vôi

chiều cao(hay chiều rộng) cánh quạt h=0,128m

số vòng quay của cánh quạt trong 1 giây n=40v/p=0,67v/s đường kính của vòng tròn do đầu cánh quạt tạo ra d=1,36m số cánh quạt trên trục máy khuấy,z=2

: hệ số hữu ích của cơ cấu truyền động =0,9a d. Thiết bị định lượng vôi.

Máy bơm định lượng vôi trong 1h:

Trong đó:

Q: công suất trạm xử lý (m3/h) P: nồng độ vôi ở bể tiêu thụ (%)

Chọn hai máy bơm định lượng vôi (1 công tác,1 dự phòng) có thông số kỹ thuật:

Q = 1166,67(l/h) H = 60m cột nước.

3.3 Tính toán bể trộn đứng thủy lực

- Công suất trạm xử lý là: 40000 m3/ngđ

- Chia thành 2 bể → Qbể = 20000 m3/ngđ = 0.2315 m3/s.

- Diện tích tiết diện ngang ở phần trên của bể trộn tính với vận tốc nước dâng vd = 25 mm/s = 0.025 m/s là:

0.2315 0.025 9.26 Ft Q

Vd   m2

- Nếu mặt bằng phần trên của bể trộn có dạng hình vuông, thi chiều dài mỗi cạnh a × a = 3.05 × 3.05 m.

- Ống dẫn nước vào bể:

Ứng với Q = 0.2315 m3 /s = 231.5 l/s �Dống = 500 mm, v =1.14 m/s tức là nằm trong giới hạn cho phép từ 1 ÷ 1.5 m/s.

- Đường kính ngoài của ống dẫn nước vào bể sẽ là 520 mm, vật liệu bằng thép không gỉ.

- Diện tích đáy bể (chỗ nối ống) là: Fd 0.7 0.7 0.49�  m2

- Chọn góc nón α = 40° thì chiều cao phần hình tháp (phần dưới bể) sẽ là:

1 40 1 40

( ) cot (3.05 0.7) cot 3.23

2 2 2 2

d t d

H  b b g   g  m.

- Thể tích phần hình tháp của bể trộn:

1 1

W ( . ) 3.23(0.49 9.26 0.49 9.26) 13.86

3 3

d  h fd t fd  f ft d    �  m3

- Thể tích toàn phần của bể với thời gian lưu lại nước trong bể là 2 phút là:

WQ t�0.2315 120 27.28�  m3

- Thể tích phần trên ( hình hộp) của bể vôi là:

Wt W W d 27.28 13.86 13.92  m3 - Chiều cao phần trên của bể là:

13.92 9.26 1.51

Ht   m.

- Nước chảy trong máng đến chỗ ống dẫn nước ra khỏi bể, vì vậy lưu lượng nước tính toán của máng sẽ là:

- Máng chính: Qm = 0.2315 m3 /s, vm =0.6 m/s → fm = 0.39 m2

→ b×h = 500 x 480 mm.

- Máng phụ: 1

0.2315

0.139

m 3

Q  

m3 /s → f1m = 0.232 m2

→ bxh = 600 x 480 mm.

3.4 Tính toán thiết kế bể lắng ngang

Bể lắng ngang là loại có thiết kế đơn giản nhất cho phép nước chảy qua một bể lắng khá dài. Đây là loại bể thường được tìm thấy trong các nhà máy XLN quy mô lớn. Bể lắng hình chữ nhật có nhiều lợi thế như khả năng dự báo, chi phí hiệu quả và bảo trì thấp.

Ngoài ra, các bể lắng hình chữ nhật ít có khả năng ngắn dòng, đặc biệt là khi chiều dài ít nhất bằng hai lần chiều rộng. Hiệu quả lắng có thể lên đến 60%.

Ưu điểm :

Dễ thiết kế, xây dựng và vận hành

Áp dụng cho lưu lượng lớn (>15.000 m3/ngày) 3.4.1 Sơ đồ cấu tạo.

Hình 1.4 cấu tạo bể lắng ngang

a. Đặc điểm cấu tạo

Cấu tạo bể lắng ngang có 5 bộ phận chính : - Bộ phận phân phối nước vào bể - Vùng lắng cặn

- Hệ thống thu nước đã lắng - Hệ thống thu xả căn

- Khoang chứa bùn

Mặt khác, trong bể lắng có đặt thêm các vách ngăn hướng dòng ở trong vùng phân phối nước để tăng hiệu quả phân phối nước và ổn định. Các vách ngăn làm bằng ghạch.

b. Tác dụng và cơ chế của quá trình lắng.

- Dòng nước chuyển động theo phương nằm ngang ở trong chế độ chảy tầng, tốc độ dòng chảy tại mọi điểm trong bể đều bằng nhau. Thời gian lưu lại của mọi phân tử nước đi qua bể đều bằng nhau và bằng dung tích bể chia cho lưu lượng dòng chảy.

- Trên mặt cắt ngang vuông góc với chiều dòng chảy ở đầu bể, nồng độ các hạt cặn có cùng kích thước tại mọi điểm đều bằng nhau

- Hạt cặn ngừng chuyển động khi chạm đáy bể

- Để thỏa mãn các điều kiện trên trong bể lắng ngang phải có 4 vùng riêng biệt : vùng phân phối đảm bảo đưa nước vào và phân phối đều nước, cặn trên toàn bộ mặt cắt ngang đầu bể; vùng lắng; vùng chứa cặn; vùng thu nước.

- Trong bể lắng, một hạt phân tử sẽ chuyển động theo dòng nước có vận tốc “v” và dưới tác dụng của trọng lực chuyển động xuống dưới với vận tốc “ω”. Như vậy, bể lắng có thể lắng những hạt mà quỹ đạo của chúng cắt ngang đáy bể trong phạm vi chiều dài của nó. Vận tốc chuyển động của nước trong bể lắng không lớn hơn 0,01m/s. Thời gian lắng dao động từ 1-3 giờ.

- Bằng nhiều thử nghiệm, các chuyên gia đã xác định được các số liệu sau đối với bể lắng dạng ngang:

- Vận tốc vào 0,2 – 0,3 m/s và vận tốc nước ra 0,5 m/s

- Cặn sau lắng có thể được thu bằng các phương pháp cơ khí hoặc thủ công:

- Độ dốc đáy bể lá 1% khi thu cặn bằng cơ khí - Độ dốc là 5 – 10% khi thu cặn bằng thủ công 3.4.2 Kích thước bể lắng ngang tiếp xúc

Bể lắng ngang thu nước ở cuối bể có Q = 40000 m3/ngđ.

Chia thành 8 bể → Tính cho 1 bể: Q = 5000 m3/ngđ = 208.33 m3/h.

- Tổng diện tích mặt bằng của 1 bể được xác định theo công thức:

F = 3.6 0

Q u

�

� Trong đó :

Q : Lưu lượng nước đưa vào bể lắng, Q = 208.33 m3/h

α : hệ số sử dụng diện tích bể lắng , α =1.3 (theo mục 6.71 TCXDVN 33:2006)

uo: tốc độ rơi của hạt cặn trong bể lắng (theo bảng 6.9 TCXDVN 33:2006 , với nước đục vừa , chọn uo = 0.6 mm/s)

 1.3 208.33 125.67 3.6 0.6

F  � 

� m2

- Chiều dài bể lắng L (m) được xác định theo công thức : L =

0

o o

H V u

�

Trong đó :

V0 : Tốc độ trung bình của dòng chảy ở phần đầu của bể lắng, lấy bằng 7 – 10 mm/s đối với nước đục vừa , lấy Vo = 7 mm/s.

H0 : Chiều cao trung bình của vùng lắng (m) lấy trong giới hạn 3-4 m . Chọn H0 = 2.5m ( Theo mục 6.72 TCVN 33:2006)

 L = 2.5 7 0.6

� = 2.9 m

- Chiều rộng mỗi bể là : B = 125.67 4.32 2.9

F

L   m.

3.4.3 Tính toán vách ngăn phân phối nước vào bể

Để phân phối đều trên toàn bộ diện tích mặt cắt ngang của bể lắng cần đặt các vách ngăn có xẻ khe ở đầu bể , cách tường từ 1-2m (Theo TCVN 33:2006 là 1 -2 m). Vận tốc nước qua lỗ vách ngăn lấy bằng 0.1 m/s.

- Tổng diện tích khe là : 0.058

0.1 0.58

khe khe

F Q

 v   m2 - Chọn xẻ 3 khe → 1

0.58 0.193

khe 3

F   m2 → F = b x h - Chọn b = 4 m → 0.193 0.05

4 h f

 b   m = 50 mm.

- Tổn thất qua khe : h =

2

2 v

g= 0.12

2 9.81� = 0.0005 (m)

3.4.4 Tính toán máng thu nước chữ V

- Máng thu nước sau bể lắng dùng hệ thống máng thu nước răng cưa

- Theo điều 6.84 TCVN 33:2006, máng phải đặt trên 2/3 chiều dài bể lắng . Vậy chiều dài máng là: Lm = 2

3×L = 2

3× 47 = 31.33 m

- Tiết diện 1 máng thu cần thiết với vận tốc cuối máng v = 0.6 m/s ( Theo mục 6.84 TCXDVN 33:2006 là 0.6 – 0.8 m/s)

 Máng thu chính:

Fm = 0.058 0.097 0.6

Q

v   m2

Chiều rộng x chiều cao máng thu = 320 x 320 mm.

 Máng thu phụ:

Chọn 10 máng thu → 1

0.058

0.0116

mang 5

Q   m3/s → 0.0116 0.02

m 0.6

F   m2 Chiều rộng x chiều cao máng thu = 150 x 150 mm