Lựa chọn các thống số ban đầu cho bể lọc nhanh
Thiết kế bể lọc nhanh một lớp vật liệu lọc là cát thạch anh với cỡ hạt 0,5-1,25 (mm), Chiều dày lớp vật liệu là 0,8 (m) . Hệ số khơng đồng nhất K = 1,5, Vtb = 6 (m/h), Vtc = 7 (m/h)
- Diện tích các bể lọc của trạm xử lý
Trong đĩ:
Q - Cơng suất hữu ích của trạm (m3/ngày) Q = 20000 (m3/ngày)
T - Thời gian làm việc của trạm trong một ngày đêm (h) T = 24 (h)
Vtb - Tốc độ lọc tính tốn ở chế độ làm việc bình thường vtb = 6 (m/s)
a - Số lần rửa mỗi một bể lọc trong 1 ngày đêm ở chế độ làm việc bình thường a= 1
Wtl - Cường độ nước rửa Wtl = 12 (1/s.m2) t1 - Thời gian rửa (h) t1 = 0,1
t2 - Thời gian ngừng bể lọc để rửa t2 = 0,35 h F = 202,75 (m2)
Số bể lọc cần thiết là N = 0,5 = 7,1 (bể) Chọn N = 7
Diện tích 1 bể lọc là f = F/N = 29(m2)
- Kiểm tra tốc độ tăng cường trong trường hợp đĩng 1 bể để rửa Vtc = Vtb x = 7 (m/h) ( quy phạm 6-7,5 m/h đạt yêu cầu )
tb tb aWt at V TV Q F 2 1 6 , 3 − − =
- Chiều cao tồn phần của bể lọc xác định theo cơng thức H = hđ + hv + hn + hp + hc (m)
Trong đĩ
hd: chiều cao lớp sỏi đỡ hd = 0,7 (m) hv: chiều dày lớp vật liệu lọc: 0,8 (m)
hn: Chiều cao lớp nước trên vật liệu lọc hn = 2 (m) hp: chiều cao bảo vệ hp = 0,5 (m)
hc: Chiều cao sàn đỡ chụp lọc: hs = 0,1 (m) và chiều cao từ đáy bể đến sàn đỡ chụp lọc: 1 (m)
H = 0,7 + 0,8 + 2 + 0,5 + 0,1 + 1 = 5,1 (m)
Xác định hệ thống phân phối nước rửa lọc
Chọn phương pháp rửa lọc bằng giĩ kết hợp với nước. Cường độ nước
rửa lọc 12 (l/sm2)
Độ nở tương đối của vật liệu lọc 45 %. Cường độ giĩ rửa lọc 15 (l/sm2)
- Lưu lượng nước rửa của 1 bể lọc là
Qrửa = f.W/1000 = 29x12/1000 = 0,348 (m3/s)
Chọn đường kính ống chính là 500 (mm) với v = 1,66 (m/s) ( quy phạm 1-2 m/s)
Xác định hệ thống dẫn giĩ rửa lọc
- Lưu lượng giĩ tính tốn là 15 (l/sm2)
Qgiĩ = Wgiĩ.f/1000 = 0,435 (m3/s)
Chọn đường kính ống dẫn giĩ chính là 175 mm vận tốc giĩ là 18 (m/s) (quy phạm 15-20 m//s).
Diện tích tiết diện ống giĩ chính là 0,024 (m2)
Tính tốn máng phân phối nước lọc và thu nước rửa lọc
Bể cĩ chiều dài là 5,8 m chiều rộng 5 m. Chọn mỗi bẻ 2 máng và khoảng cách giữa các máng là 1,7 (m) ( quy phạm <2,2 m)
qrửa = W.d.l = 116,232 (l/s) = 0,116 (m3/s)
Trong đĩ:
W: cường độ rửa lọc 12 (l/sm2)
d: khoảng cách giữa các tâm máng 1,7 (m) l: chiều dài máng 5,8 (m)
- Chiều rộng của máng là
Trong đĩ:
qm: Lưu lượng nước rửa tháo theo máng (m3/s). q = 0,116
a: Tỷ số giữa chiều cao của phần chữ nhật với nửa chiều rộng của máng, lấy bằng 1 ( quy phạm 1-1,5).
K: bằng 2,1 đối với máng cĩ tiết diện 5 cạnh.
Đáy máng thu cĩ độ dốc 0,01 về phía máng tập trung. B = 0,5 (m)
Vậy chiều cao phần hình chữ nhật là 0,25 (m) Chọn chiều cao phần đáy là 0,2 (m) Chiều dày của thành máng là 0,08
Chiều cao của máng là 0,25 + 0,2 + 0,08 = 0,53 (m)
- Khoảng cách từ đáy máng thu đến đáy máng tập trung H tính bằng (m) phải xác định theo cơng thức:
Trong đĩ
q - Lưu lượng nước chảy vào máng tập trung m3/s. q = 0,348 (m3/s)
∆ - Chiều rộng máng tập trung lấy khơng nhỏ hơn
0,6m.
g = 9,81 m/s2.
Mực nước trong máng tập trung thấp hơn đáy máng thu 0,2 m. H = 0,76 (m) ( ) 5 3 2 ) m ( a 57 , 1 m q K B + = +0,2 3 2 2 73 , 1 ∆ = g q H
- Khoảng cách từ bề mặt lớp lọc đến máng thu nước tính bằng m xác định theo cơng thức:
Trong đĩ:
H: Chiều cao lớp vật liệu lọc (m) H= 0,8 e: Độ nở tương đối của lớp vật liệu lọc 45 %
h = 0,66 (m)
- Mang dốc về phía máng tập trung nên khoảng cách từ mặt lớp lọc đến máng thu ở phía dối diện máng tập trung là 0,66 + 5,8.0,01= 0,718
- Trên đỉnh tường tràn của máng cĩ vách chắn cát, nghiêng 45 0C về phía trong của bể lọc. Mép dưới vách chắn cát cao hơn mặt lớp vật liệu lọc 0,1 (m)
- Ống dẫn nước sau lọc với lưu lượng nước lọc là 119 (m3/h) cĩ đường kính 200 mm và vận tốc nước chảy là 1,05 (m/s) ( quy phạm 1-1,5 m/s)
- Ống dẫn nước từ bể lắng sang bể lọc, lưu lương mỗi ống là 119 (m3/h) cĩ đường kính 200 (mm) với vận tốc nước chảy 1,05 (m/s) ( quy phạm 0,8-1,2 m/s)
- Ống xả nước rửa lọc với lưu lượng nước thu tại máng là 0,232 (m3/s) cĩ đường kính 400 (mm) vận tốc nước sau rửa là 1,85 (m/s) ( quy phạm 1,5-2 m/s) Tính tốn sàn chụp lọc 30 , 0 100+ = He h
Thiết kế sàn chụp lọc chân dài cĩ rãnh thổi giĩ
Lựa chọn loại chụp HDPE M10 – chuơi dài D34-giĩ của cơng ty PVC- co, găn bằng đai ốc vặn ren.
Chọn số chụp lọc là 1435 cái, bố trí thành hàng 35x41 tương ứng với kích thước của bể là 5x5,8. Khoảng cách giữa các chụp lọc là 140 mm ( quy phạm là 140-180 mm)
TÍnh tổn thất áp lực trong bể lọc trong hệ thống ống phân phối khoan lỗ là
Trong đĩ:
V0 - Tốc độ ở đầu ống chính m/s. Vo = 1,66 (m/s) Vn - Tốc độ ở đầu ống nhánh m/s.Vn = 1,61 (m/s) ζ - Hệ số sức cản = 3,3/W1,8 = 40
W: tỉ số giữa diện tích các lỗ trên ống và diện tích tiết diện
ngang cuối ống 0,25
h =5,64 ( quy phạm <7 m)
- Tơn thất áp lực trong hệ thống phân phối giĩ chọn bằng 1 m - Tổn thất áp lực qua chụp lọc ) ( 2 2 2 2 m g V g V h=ζ c + n 2 2 g 2 V h µ =
Trong đĩ:
V - Tốc độ chuyển động của nước hoặc hỗn hợp nước và giĩ qua khe hở của chụp lọc lấy 1,5m/s.
Hệ số lưu lượng của chụp lọc: Đối với chụp lọc khe hở µ = 0,50. hchụp = 0,46 (m)
- Tổn thất áp lực qua lớp sỏi đỡ
hd = 0,22 LsW = 1,848 (m)
Trong đĩ:
Ls : chiều dày lớp sỏi đỡ 0,7 (m) W: Cường độ rửa lọc 12 (l/sm2) - Tổn thất áp lực trong lớp vật liệu lọc
h = (a+bw)L.e = 0,347 (m)
Trong đĩ
với cỡ hạt d: 0,5-1,25 thì a = 0,76, b = 0,017 ( theo giáo trình xử lý nước cấp – TS Nguyễn NGọc Dung )\
e: độ nở tương đối 0,45
L chiều dày lớp vật liệu lọc: 0,8 (m)
Áp lực để phá vỡ kết cấu ban đầu của lớp vật liệu lọc là 2 m - Tổn thất áp lực trong nội bộ bể lọc là
hl = 5,64 + 0,347 + 1,848 + 0,46 + 2 = 10,295 (m) Chọn máy bơm rửa lọc và bơm giĩ rửa lọc
- Áp lực cần thiết của máy bơm xác định theo cơng thức Hbơm = hhh + hơ + hp + hd + hvl + hbm + hcb =
Trong đĩ
hl = hp + hd + hvl + hbm = 10,295 (m)
hhh : cao độ hình học từ cốt mực nước thấp nhất trong bể chứa đến mép máng thu nước rửa
hhh = 5,53+3,5-2+0,66 = 7,69 (m)
5,53 : chiều sâu mực nước trong bể chứa (m) Độ chênh mực nước giữa bể lọc và bể chứa 3,5 m Chiều cao lớp nước trong bể lọc 2m
Khoảng cách từ vật liệu lọc đến mép máng 0,66
ho Tổn thất áp lực trên đường ống từ trạm bơm nước rửa đến bể lọc, chọn 1 m
Vậy Hb = 19 (m)
Dựa trên cơng suất là 348 l/s và cột áp 19 m, chọn bơm HS 300-250- 305/268 5/1-F-A-BBVP của Grundfos
- Chọn áp lực giĩ là 4 m với lưu lượng giĩ là 0,435 (m3/s) Sử dụng máy thổi khí longtech với các thơng số
Lưu lượng: 0.1 ~ 100 m3/ phút Cột áp: 0 ~ 6 m H2O.
Cơng suất: 1 ~ 100 HP
Độ ồn: nằm trong giới hạn tiêu chuẩn cho phép < 85 dB.
Tỉ lệ giữa lượng nước rửa lọc so với lượng nước vào bể lọc tính theo cơng thức
P =
Trong đĩ:
W : Cường độ nước rửa lọc (l/s.m2), W=12 l/s.m2
f : Diện tích một bể lọc (m2), f =29 m2
N : Số bể lọc, N=7
Q : Cơng suất trạm xử lý (m3/h), Q= 833,3 m3/h To : Thời gian cơng tác của bể giữa hai lần rửa (giờ)
(t t t ) (giờ) a
T
To = − 1+ 2 + 3
Với:
T: Thời gian cơng tác của bể lọc trong một ngày (giờ), T=24h a: Số lần rửa bể lọc trong một ngày, a =1
t1, t2, t3:Thời gian rửa,thời gian chết của bể và thời gian xả nước lọc đầu (giờ) Thời gian cơng tác của bể giữa hai lần rửa lọc là:
( ) 23,4 60 10 35 , 0 60 6 1 24 3 2 1 = + + − = + + − = t t t a T To giờ Vậy tỉ lệ lượng nước rửa lọc so với lượng nước vào bể lọc là:
% 5 , 4 1000 4 , 23 3 , 833 x7x100 12x29x6x60 1000 . . 100 . . 60 . . . 1 = = = x x T Q N t f W P o
Lượng clo để khử trùng nước đạt tiêu chuẩn cấp nước, vừa đảm bảo liều lượng
clo dư ở bể chứa nước sạch nằm trong khoảng 0.3 – 0.5 mg/l.
Dùng phương pháp khử trùng nước bằng clo lỏng. Đối với nước mặt lượng clo
cần dùng khoảng (2-3 mg/l), chọn mCl = 3mg/l (6.162 TCXD 332006) Liều lượng clo cần dùng (lấy bằng 1.3 lần so với lượng clo hoạt tính cần cho vào
nước theo TCXD 33 – 2006) là: 1.3 x 3 = 3.9 mg/l Sử dụng thiết bị clorator kiểu chân khơng
Liều lượng Clo cần thiết sử dụng trong 1 giờ:
C = = = 2,5(kg/h)
Trong đĩ:
Q: lưu lượng . Q=20000m3/ngđ
a: liều lượng Clo hoạt tính (mg/l).theo TCXD 33-2006, với nước mặt 3 mg/l Thể tích clo dùng trong 1 giờ là
2,5/1,47 = 1,7 (l/h) ( khối lượng riêng của clo lỏng): 1,47 kg/l)
Vận tốc vận chuyển clo trong ống là 0,8 m/s, chọn ống đường kính 80 mm
Liều lượng Clo cần thiết cho 1 ngày:
M = = = 85,7 kg
Trong đĩ:
C :liều lượng Clo hoạt tính cần thiết trong 1h. C=0,833kg/h t: thời gian hoạt động của trạm cấp nước.t=24h
b:hàm lượng Clo hoạt tính cĩ trong sản phẩm,b =70% bình đựng Clo cĩ cơng suất bay hởi Cs = 3kg/h
chọn 2 bình đựng Clo loại 50 lit
Lượng nước tính tốn cho Cloratơ làm việc lấy bằng 0.6 (m3/kgClo). TCXD332006) Lưu lượng nước cấp cho trạm clo là
Q = 0,6. 2,5 = 1,5 (m3/h) = 0,417 (l/s)
Xây dựng trạm cĩ khả năng dự trữ clo trong 30 ngày
Trạm Clo xây cuối hướng giĩ đc xây cách ly xung quanh bằng các cửa kín và hệ thống thơng giĩ thường xuyên bằng quạt.diện tích nhà clo theo tiêu chuẩn thì 3 m2 1 bình clorato và 4 m2 một cân bàn
Trạm cĩ 3 clorator ( 2 chính và 1 dự phịng) với diện tích cần cĩ: 3.3+3.4= 21 m2
Kích thước B.L=4,6x4,6