Tính toán thiết kế theo phương án 1

Chương 5 TÍNH TOÁN THIẾT KẾ THEO PHƯƠNG ÁN 1 5.1 DÂY CHUYỀN CÔNG NGHỆ XỬ LÝ POLYMER SÂN PHƠI BÙN HỒ CÔ ĐẶC BÙN 1 2 3 9 4 5 HÓA CHẤT SÔNG 6 11 8 CLO 100 BÃI CHÔN LẤP LỌC RO 7 Ghi chú: 1. SCR – Trạm bơm cấp I, 6. Bể chứa trung gian, 11. Mạng lưới. 2. Bể trộn cơ khí, 7. Lọc RO, 3. Bể phản ứng tạo bông, 8. Bể khử trùng, 4. Bể lắng ngang, 9. Bể chứa nước sạch, 5. Bể lọc nhanh, 10. Trạm bơm cấp II, Ống dẫn nước xử lý Ống dẫn nước rửa lọc Ống dẫn khí rửa lọc Ống dẫn bùn Ống dẫn nước tuần hoàn Hình 5.1 Sơ đồ dây chuyền công nghệ xử lý tại nhà máy theo phương án 1. Thuyết minh sơ đồ dây truyền công nghệ: Nước thô được thu từ sông Lòng Tàu qua Song chắn rác vào công trình thu nước ven bờ kết hợp Trạm bơm cấp I và bơm nước thô đến Bể trộn cơ khí. Bể trộn làm nhiệm vụ hòa trộn hóa chất để quá trình keo tụ xảy ra. Nước từ bể trộn dẫn vào Bể phản ứng, Bể phản ứng hoàn thành nốt quá trình keo tụ, két dính tạo bông cặn. Từ bề phản ứng nước dẫn sang Bể lắng ngang theo hai hướng ngược nhau qua các ngăn lắng, ngăn lắng làm nhiệm vụ lắng cặn và thu nước trong dẫn sang bể lọc nhanh qua các đường ống dẫn. Nước từ bể lọc được đưa sang bể chứa trung gian, bể chứa này có nhiệm vụ điều hòa lưu lượng trước khi dẫn nước sang hệ thống Lọc RO (Rverse Omosis), nước ra hệ thống Lọc RO gồm hai dòng: dòng nước tinh khiết và dòng nước thải. Dòng nước thải chủ yếu là nước mặn sẽ được thải ra nguồn qua hệ thống ống dẫn, dòng nước sạch sẽ được được khử trùng trước khi đưa sang bể chứa nước sạch. Trạm bơm cấp II lấy nước từ bể chứa nước sạch và cung cấp ra mạng. Dùng sà lan vận chuyển nước đến các đài nước ở những khu vực của từng xã rồi đưa vào đường ống cấp của xã. Hồ cô đặc bùn thu cặn từ bể lắng và nước rửa bể lọc, để làm giảm dung tích cặn của bể. Sân phơi bùn làm khô bùn từ bể nén bùn rồi đưa dến bãi chôn lấp.. Quá trình rửa lọc được trạm bơm cấp II dùng máy sục gió thổi trong thời gian 6 phút và lấy nước từ bể chứa nước sạch bơm rửa lọc đến khi thấy nước trong mới thôi. Quá trình rửa lọc màng được thực hiện khi: lượng nước lấy ra giảm 10% so với công suất thiết kế (chất lượng nguồn nước đầu vào, áp lực như ban đầu thiết kế), tỉ số áp lực nước đầu vào và ra tăng 15% với thiết kế trong 48 giờ, nồng độ muối trong nước tinh khiết tăng 5%. Dung dịch rửa HCl 0,2% hay NaOH 0,1%, thời gian rửa khoảng 1giờ 10 phút (lưu ý: nếu màng quá bẩn nên ngâm qua đêm 10 – 15 giờ). 5.2 TÍNH TOÁN CÁC CÔNG TRÌNH XỬ LÝ Do công trình còn nâng cấp nước cấp lên 40.000 m3/ngđ vào năm 2020-2025 nên ta tính toán thiết kế cho các công trình trước khi qua lọc RO là 60.000 m3/ngđ. Tỉ lệ nước khi lọc qua RO là 2/3. Có nghĩa là : 2 phần nước sạch và 1 phần nước thải bỏ 5.2.1 Công Trình Thu a. Công trình thu Do đặc điểm bờ sông tốt không bị sặc lở, ta chọn công trình thu nước vên bờ loại kết hợp (công trình thu và trạm bơm bố trí kết hợp trong một nhà). Công trình được thiết kế thành 2 ngăn thu và 2 ngăn hút. * Song chắn rác (SCR) Diện tích công tác của SCR: (m2) Trong đó: Q - lưu lượng tính toán của công trình; Q = 0,695m3/s, v - vận tốc nước chảy qua SCR; v = 0,5m/s (QP: 0,4 0,8m/s), n - số cửa thu nước; n = 2, K1 - hệ số co hẹp do các thanh thép; a - khoảng cách giữa các thanh thép; a = 50mm (QP: 40 ÷ 50mm), d - đường kính thanh thép; d = 10mm (QP: 8 ÷ 10mm). n- số cửa thu nước; n = 2, K2 - hệ số co hẹp do rác bám vào song; K2 = 1,25, K3 - hệ số kể đến ảnh hưởng của thanh thép; tiết diện tròn lấy K3 = 1,1. 1,15 (m2) Lấy kích thướt của SCR là: L x B = 1,15 x 1m. * Lưới chắn rác (LCR) Diện tích công tác của LCR: (m2) Trong đó: Q - lưu lượng tính toán của công trình; Q = 0,695m3/s, v - vận tốc nước chảy qua LCR; lưới chắn phẳng v = 0,4m/s (QP: 0,2 ÷ 0,4m/s), n - số lượng của đặt lưới; n = 2, K1 - hệ số co hẹp; a - kích thước mắt lưới; a = 5mm (QP: 2x2 ÷ 5x5mm), d - đường kính dây đan lưới; d = 1,5mm (QP: 1 ÷ 1,5mm). K2 - hệ số co hẹp do rác bám vào lưới; K2 = 1,5, K3 - hệ số kể đến ảnh hưởng của hình dạng; K3 = 1,15 (QP: 1,15 ÷ 1,5). p - tỉ lệ giữa phần diện tích bị khung và các kết cấu khác chiếm so với diện tích công tác của lưới; p = 25%. 3,166 (m2) Kích thướt LCR: L x B = 1,7 x 1,87m. * Ngăn thu – ngăn hút Kích thướt mặt bằng ngăn thu: Chiều dài: A1 = 3m (QP: 1,6 ÷ 3m), Chiều rộng: B1 = BLưới + 2e = 1,7 + 2 x 0,5 = 2,7 (m) (e = 0,4 ÷ 0,6m) Kích thướt mặt bằng ngăn hút: + Chiều rộng: B2 ≥ 3Df Df - đường kính phiễu hút Df = 1,3.Dh (QP: 1,3 ÷ 1,5.Dh). Mỗi ngăn bố trí 3 ống hút, lưu lượng mỗi ống hút: Qô = m3/s = 116 (l/s) Tra bảng II, Bảng tính toán thủy lực ta có: Dh = 350mm, v = 1,12m/s (QP: 0,7 ÷ 1,5m/s) → Df = 1,3 x 0,35 = 0,455 m → 3.Df = 3 x 0,455 = 1,365m Chọn B2 = 2,7m ≥ 1,365 ≥ 3Df → thỏa. Khoảng cách từ phiễu hút đến tường: a1 = Df = 0,455m (QP: 0,5 ÷ 1.Df). Khoảng cách giữa 2 phiễu hút kề nhau: a2 = [2,7 – (0,455 + 0,455)]2 = 0,895 (m.) Kiểm tra lại khoảng cách: (QP: 1,5 ÷ 2) → thỏa. Chiều dài ngăn hút: A2 = 3m. * Kích thướt mặt đứng công trình Khoảng cách từ mép dưới cửa thu nước đến đáy sông: h1 = 1m (QP: 0,7 ÷ 1m) Khoảng cách từ mép dưới cửa đặt LCR đến đáy công trình: h2 = 0,7m (QP: 0,5 ÷ 1m) Khoảng cách từ mực nước thấp nhất (MNTN) đến mép trên cửa: h3 = 0,5m (QP: h3 ≥ 0,5m) Khoảng cách từ MNTN đến miệng vào phiễu hút: → h6 = 1,2m Khoảng cách từ đáy ngăn hút đến miệng vào phiễu hút: → h5 = 0,8m Khoảng cách từ MNTN đến sàn công tác: h4 = 0,7m (QP: h4 ≥ 0,5m) Chiều cao gian quản lý: h7 = 3m (QP: h7 ≥ 3m) MNTN của sông Lòng Tàu là 10m. MNCN của sông Lòng Tàu là 16m. Bảng 5.1 Thông số thiết kế và vận hành công trình thu nước ven bờ. STT Thiết kế Thông số vận hành và thiết kế Đơn vị Số lượng 1 Song chắn rác Số cửa thu cửa 2 Diện tích SCR m2 1,15 Kích thướt SCR: l x b m 1,15 x 1 2 Lưới chắn rác Số cửa đặt lưới cửa 2 Diện tích LCR m2 3,166 Kích thướt LCR: l x b m 1,7 x 1,87 Đường kính ống hút mm 350 Đường kính phiễu hút mm 455 3 Kích thướt mặt đứng công trình Khoảng cách từ mép dưới cửa thu đến đáy sông m 1 Khoảng cách từ mặt dưới cửa đặt LCR đến đáy công trình m 0,7 Khoảng cách từ MNTN đến mép trên cửa m 0,5 Khoảng cách từ MNTN đến miệng vào phiễu hút m 1,2 Khoảng cách từ đáy ngăn hút đến miệng vào phiễu hút m 0,8 Khoảng cách từ MNTN đến sàn công tác m 0,7 Chiều cao gian quản lý m 3 5.2.2 Công Trình Điều Chế Hóa Chất a. Thiết bị pha phèn và định lượng phèn * Bể hòa trộn Ta có hàm lượng cặn của nước nguồn: SS = 473 mg/l Theo bảng 2 – 1 (GT xử lý nước cấp của Ts. Nguyễn Ngọc Dung): Lượng phèn nhôm khô sử dụng là: 45 ÷ 70mg/l. Căn cứ vào độ màu của nước nguồn là 40 Pt – Co, liều lượng phèn nhôm là: (mg/l) → So sánh lượng phèn tính theo hàm lượng cặn và độ màu , ta chọn: Pp = 45mg/l Sử dụng phèn thị trường chứa 35,5% Al2(SO4)3. Phèn đựng trong bao xếp thành đống cao 2m trong kho; đem cân các bao phèn theo khối lượng cần cho mỗi ngày rồi cho vào bể hòa tan để hòa thành dung dịch. Dung tích bể hòa trộn: = = 6,75 (m3) Trong đó: n - thời gian giữa 2 lần hòa trộn (Q > 50.000m3/ngđ thì n = 6 ÷ 8h, chọn n = 6h). - trọng lượng riêng của dung dịch phèn. bh - nồng độ dung dịch phèn trong thùng hòa tan (bh = 10%). Chọn 2 bể, mỗi bể được thiết kế hình tròn, đường kính bể phải lấy bằng chiều cao công tác của bể d = h. Nên (m) Lấy chiều cao an toàn của bể hòa trộn là 0,3m (QP: 0,3 ÷ 0,5m). Chọn số vòng quay cánh quạt là 40vòng/phút (quy phạm ≥ 40vòng/phút). Chiều dài cánh khuấy lấy bằng 0,4 đường kính bể: lc = 0,4.d = 0,4.1,63 = 0,652 m. (QP: l = 0,4 ÷ 0,45d) Chiều dài toàn phần của cánh quạt là: 0,82 x 2 = 1,304 (m) Diện tích mỗi cánh quạt thiết kế 0,1m2 cánh quạt/1m3 dung dịch trong bể (QP = 0,1 ÷ 0,15). Diện tích bản cánh: Wc = 0,1.Wh = 0,1.6,75/2 = 0,3375 (m2 ). Chiều rộng mỗi cánh quạt: bc=(m) Công suất động cơ để quay cánh quạt lấy là 3,0kW. * Bể tiêu thụ: Dung tích bể tiêu thụ: (m3) Chọn 2 bể tiêu thụ, dung tích mỗi bể = (m3) Bể được thiết kế với tiết diện vuông, đáy hình chóp 4 cạnh đều góc cân, với góc nghiêng là 45o (QP = 45o ÷ 50o) với diện tích được xác định như sau: Hàm lượng phèn sử dụng: Pp = PAl = 45mg/l Hàm lượng phèn mua sử dụng cho cả trạm trong một ngày (trong đó phèn sạch chiếm 80%) (kg/ngđ) = 140,625 (kg/h) Hàm lượng cặn khô = 20%. (kg/h) Trong 100% cặn ướt có chứa 90% nước và 10% cặn khô, tức là: 100 kg cặn ướt 10 kg cặn khô x 28,125 kg – Khối lượng cặn ướt chứa trong đáy chóp của bể hòa trộn: (kg/h) Mà khối lượng riêng của cặn trong 1 m3 cặn: = 1,01tấn/m3 = 1010kg/m3 Cho hàm lượng cặn từ bể hòa trộn sang bể tiêu thụ là 20 % (kg/h) Dung tích đáy bể tiêu thụ phèn (sau 24h): (m3) Bể tiêu thụ được thiết kế với tiết diện vuông 2 x 2m, chiều cao phần hình trụ H1= 1,9m(với 20cm dự trữ chống tràn), chiều cao phần hình chóp H2= 1m. Tổng chiều cao bể tiêu thụ H = H1 + H2 = 1,9 + 1 = 2,9 m. Thể tích thực tế đáy bể: 2bể = 2,6 (m3) > 1,34 (m3) → thỏa Thể tích thực tế của bể: Wtt = 2 x 2 x 1,7 + x 2 x 2 x 1 = 8,13 (m3) Dưới đáy hình chóp đặt ống xả cặn với Dxả = 100mm. Lưu lượng qua ống xả cặn trong 1 phút: (m3/s) Vận tốc trong ống xả cặn: (m/s) * Thiết bị định lượng phèn không đổi kiểu phao Khavanski. Dựa vào bảng 2-2 (GT-XLNC của TS.Nguyễn Ngọc Dung) ta có kích thước của thiết bị định lượng như sau: Đường kính lỗ của màng chắn bằng chì = 5mm. Áp lực cột nước H = 150mm với lưu lượng dung dịch phèn là 79l/h. Toàn bộ phao và ống của thiết bị định lượng được đặt ngay trong bể tiêu thụ. b. Pha vôi * Lượng chất kiềm hóa: Trong đó: Pk - lượng chất kiềm hóa tính theo sản phẩm kỹ thuật (mg/l), Pp - lượng phèn sử dụng để keo tụ (mg/l), Pp = 45mg/l, e1, e2 - trọng lượng đương lượng của chất kiềm hóa và của phèn (mg/mgđl), Đối với chất kiềm hóa CaO: e1 = 28 Đối với chất keo tụ Al2(SO4)2: e2 = 57 Kt - độ kiềm nhỏ nhất của nước nguồn (mgđl/l) 1 - hệ số dự phòng của nước (mgđl/l), c - tỷ lệ hoạt tính của hóa chất sử dụng (%), c = 50%. (mgCaO/l) * Quá trình ổn định nước: Ta có: mg/l Độ kiềm: (mgđl/l) Nhiệt độ t = 28 0C Sau khi châm phèn, chất lượng nước trước khi quá trình thủy phân diễn ra: Hàm lượng CO2 tự do: (mg/l) Theo biểu đồ hình 1.2 (GT-XLNC Trịnh Xuân Lai) tra được pH0 = 6,6 (khi kt = 1,3 và mg/l). Tìm pHs theo biểu đồ hình 1.3 (GT-XLNC Trịnh Xuân Lai) ta có: f1(t) = 1,98; f2(Ca2+) = 2,15; f3(Kt) = 1,12; f4(P) = 9,25 → pHs = f1(t) - f2(Ca2+) - f3(Kt) + f4(P) = 1,98 - 2,15 - 1,12 + 9,25 = 7,96 Vậy cần phải nâng pH lên khoảng 6,8 – 7,96 bằng vôi để quá trình keo tụ diễn ra tốt nhất. Chỉ số bảo hòa của nước: I = pH0 – pHs = 6,6 – 7,96 = - 1,36 → nước có tính xâm thực Trong trường hợp này pH0 = 6,6 < pHs = 7,96 < 8,4. Liều lượng vôi cần dùng là: a = e..Kt = 28 x 0,6 x 1,3 x = 43,68 (mg/l) Trong đó: e - đương lượng của kiềm đối với Ca(OH)2, e = 28mg/mđlg P - hàm lượng chất kiềm hoạt tính trong sản phẩm kỹ thuật, p = 50% Tra biểu đồ (Hình 15.4) tìm được =0,6 (khi I = 1,36, pH0 = 6,6) PTPƯ: Ca(OH)2 + 2CO2 = Ca(HCO3)2 Cho một lượng vôi : mg/l (mg/l) Khối lượng vôi phải mua: (mg/l) Khối lượng HCO3- được tạo thành: (mg/l) Độ kiềm tạo ra: (mgCaCO3/l) Độ kiềm trong nước tăng đến giá trị: mg CaCO3/l = 1,55 mgđl/l Tra lại bảng pH theo CO2 tự do sau phản ứng của vôi là: (mg/l) Ta có: pH’ = 7,2 → thỏa Vậy châm 45mg/l phèn nhôm thì dùng 33,06mg/l CaO tinh khiết » 66,12mg/l lượng vôi mua được để ổn định nước cho quá trình keo tụ. Hàm lượng Ca2+ trong nước tăng: mg/l Phản ứng keo tụ xảy ra: Al3+ 3H+ 3HCO3- Sau khi keo tụ, pH của nước tăng lên 7,96. Ta có: I = pH - pHs = 7,2 – 7,96 = -0,76 < 0 Sau quá trình keo tụ, ta cần ổn định nước để tránh xâm thực nhưng do pH của nước vẫn nằm trong khoảng tiêu chuẩn cho phép nên không nhất thiết phải châm vôi. * Bể hòa trộn vôi: Dung tích bể hòa trộn vôi: (m3) Trong đó: Qtt = 60.000 m3/ngđ = 2.500 m3/h, Chọn n = 6h - số giờ giữa hai lần pha vôi (QP: 6h ÷ 12h), Pv = 27,41 + 66,12 = 93,53 mg/l, bv = 10% - nồng độ vôi sữa, = 1 tấn/m3 - khối lượng riêng của vôi sữa. Chọn 2 bể mỗi bể có dung tích = 7,015m3. Bể được thiết kế hình tròn, đường kính bể phải lấy bằng chiều cao công tác của bể: d = h nên: (m) Lấy chiều cao an toàn của hòa trộn vôi là 0,3m (QP: 0,3 ÷ 0,5m). Ta chọn thiết bị khuấy trộn vôi bằng cánh quạt. Chọn số vòng quay cánh quạt là: 40vòng/phút (quy phạm ³ 40vòng/phút), suy ra lượng cặn trong bể sẽ tích luỹ về phía đáy nhờ có lực ly tâm. Chiều dài cánh quạt lấy bằng 0,4 đường kính bể: (m) (QP: l = 0,4d ÷ 0,45d) Chiều dài toàn phần của cánh quạt là: 0,832 x 2 = 1,664 (m) Diện tích mỗi cánh quạt bằng 0,1m2 cánh quạt trên 1m3 vôi sữa trong bể (QP: 0,1 ÷ 0,2m2). Diện tích toàn bộ cánh quạt: (m2) Chiều rộng của mỗi cánh quạt: (m) * Bể tiêu thụ: Dung tích bể tiêu thụ vôi được xác định theo công thức: (m3) Trong đó: Qtt = 60.000 m3/ngđ = 2.500m3/h, Chọn n = 6h - số giờ giữa hai lần pha vôi (QP: 6h ÷ 12h), Pv = 27,41 + 66,12 = 93,53 mg/l, bv = 5% - nồng độ vôi sữa = 1 tấn/m3 - khối lượng riêng của vôi sữa. Chọn 2 bể tiêu thụ, dung tích mỗi bể = (m3) Bể được thiết kế với tiết diện vuông, đáy hình chóp 4 cạnh đều góc cân, với góc nghiêng là 45o (QP = 45o ÷ 50o) với diện tích được xác định như sau: Bể được thiết kế với tiết diện vuông 2,2 x 2,2m, chiều cao phần hình trụ H1= 2,9m(với 20cm dự trữ chống tràn), chiều cao phần hình chóp H2= 1m. Tổng chiều cao bể tiêu thụ H = H1 + H2 = 2,9 + 1 = 3,9 m. Thể tích thực tế của bể: Wtt = 2 x 2 x 2,7 + x 2 x 2 x 1 = 14,68 (m3) Dưới đáy hình chóp đặt ống xả cặn với Dxả = 100mm. c. Kho hóa chất Diện tích kho hóa chất: Fkho= (m2) Trong đó: Q - công suất trạm xử lý, Q = 60.000m3/ngđ, P - liều lượng hóa chất tính toán g/m3, P = 45g/m3 t - thời gian dự trữ hóa chất trong kho, t = 15ngày, - hệ số tính đến diện tích đi lại và thao tác trong kho = 1,3, Go - khối lượng riêng của hóa chất, Go= 1tấn/m3. Pk - độ tinh khiết của hóa chất, Pk = 35%, h - chiều cao cho phép của lớp hóa chất, phèn nhôm cục: h = 2m, Fkho= = 75 (m2) Bảng 5.2 Những thông số thiết kế của các thiết bị điều chế hóa chất STT Thông số Đơn vị Pha phèn Pha vôi 1 Bể trộn bể 2 2 2 Thể tích bể m3 3,375 7,015 3 Kích thướt bể: d x h m 1,63 x 1,63 + 0,3 2,08 x 2,08 + 0,3 4 Chiều dài cánh khuấy m 0,652 0,832 5 Chiều rộng cánh khuấy m 0,103 0,3 6 Công suất đông cơ kW 3 3 7 Số vòng quay vòng/phút 40 40 8 Bể tiêu thụ bể 2 2 9 Thể tích bể m3 8,13 14,68 10 Kích thướt của bể: a x a x h m 2 x 2 x 2 2,2 x 2,2 x 3 11 Chiều cao phần hình chóp m 1 1 12 Đường kính ống xả cặn mm 100 100 13 Thiết bị định lượng phèn kiểu phao Khavanski - 14 Đường kính lỗ của màng chắn mm 5 - 15 Áp lực cột nước mm 150 - 16 Kho hóa chất m2 75 5.2.3 Bể Trộn Cơ Khí Q = 60.000m3/ngđ = 0,695m3/s. Nhiêt độ của nước: 250C Chọn bể trộn cơ khí dùng năng lượng cánh khuấy để tạo ra dòng chảy rối. Thời gian khuấy trộn phù hợp cho phèn phản ứng là 10s ÷ 1phút. Cường độ khuấy trộn cao, G = 800 1.000s-1 (GT.XLN-Trịnh Xuân Lai, 2004, trang 115). Chọn G = 1.000s-1, nên thời gian khuấy trộn ngắn hơn chỉ từ 1 ÷ 3s. Chọn thời gian khuấy trộn: T = 10s Thể tích bể khuấy trộn: V = Q x T = 0,695 x 10 = 6,95 (m3) Bể trộn vuông có kích thướt: a x a x h = 1,8 x 1,8 x 2,3m (với 0,25m chống tràn). Ống dẫn nước vào đỉnh bể, dung dịch phèn cho vào ngay cửa ống dẫn vào bể, nước đi từ trên xuống dưới qua lỗ của thành bể để dẫn sang bể phản ứng. Dùng máy khuấy tua bin 4 cánh nghiêng 450 hướng xuống dưới để đưa nước từ trên xuống. Đường kính máy khuấy: D a x 1,8 = 0,9 (m) Chọn D = 0,9 (m) Trong bể đặt 4 tấm chắn để ngăn chuyển động xoáy của dòng nước: Chiều cao tấm chắn : htc = h = 2 (m) Chiều rộng tấm chắn : btc = .a = 0,18 (m) Máy khuấy đặt cách đáy 1 khoảng : hck = D = 0,9 (m) Chiều rộng bản cánh khuấy: bck = .D = = 0,18 (m) Chiều dài bản cánh khuấy: lck = .D = = 0,225 (m) Năng lượng cần truyền vào nước : E = G2 .V.= 1.0002 x 6,95 x 0,001 = 6.950 (J/s) 7 (KW) Hiệu suất động cơ : = 0,8 Công suất của động cơ : P = = = 8,75 (KW) Số vòng quay của máy khuấy : n = = = 2 (vòng/s) = 120 (vòng/phút) Bảng 5.3 Các thông số thiết kế và vận hành bể trộn cơ khí. STT Thông số Đơn vị Giá trị 1 Số bể Bể 1 2 Thể tích bể m3 6,95 3 Thời gian khuấy trộn s 10 4 Cường độ khuấy trộn s-1 1.000 5 Kích thướt bể: a x a x h m 1,8 x 1,8 x 2,5 6 Số máy khuấy cái 1 7 Đường kính máy khuấy m 0,9 8 Chiều dài cánh khuấy m 0,225 9 Chiều rộng cánh khuấy m 0,18 10 Tốc độ quay cánh khuấy vòng/phút 120 11 Số tấm chắn mỗi ngăn Tấm 4 12 Chiều rộng tấm chắn m 0,18 13 Chiều cao tấm chắn m 2,15 5.2.4 Bể Phản Ứng Cơ Khí * Dung tích bể phản ứng W = = = 625 (m3) Trong đó: Q = 60.000m3/ngđ = 2.500 m3/h t = 15phút (QP: t = 1030 phút, Nguyễn Ngọc Dung, 2005, trang 60) Xây dựng 2 ngăn phản ứng, mỗi ngăn chia thành 3 buồng. Kích thướt chiều rộng và chiều cao của 1 buồng là: 4,2 x 4,2m. Tiết diện ngang của 1 ngăn: f = h x b = 4,2 x 4,2 = 17,64 (m2) Chiều dài mỗi ngăn: L = = = 17,72 (m) Trong đó: n = 2 - số ngăn phản ứng. Chiều dài mỗi buồng : l = 6m; L = 18m Các buồng được ngăn cách nhau bằng vách các ngăn hướng dòng theo phương thẳng đứng. Dung tích mỗi buồng: Wb = b x h x l = 4,2 x 4,2 x 6 = 105,84 (m3) Cấu tạo buồng khuấy gồm 1 trục quay và 4 bảng khuấy đặt đối xứng qua trục, toàn bộ đặt theo phương thẳng đứng. Tổng diện tích bản khuấy lấy bằng 15 % diện tích mặt cắt ngang bể (QP: 1520%) fc = = = 2,65 (m2) Diện tích 1 bản cánh : fc = = 0,663 (m2) Chiều dài bản cánh : lc = 3,6m Chiều rộng bản cánh : bc = = 0,185 (m) Bản cánh đặt ở khoảng cách tính từ mép ngoài đến tâm trục quay: R1 = 1,6m; R2 = 1,3m. Chọn tốc độ quay của buồng khuấy sử dụng bộ truyền động trục vít với 1 động cơ điện kéo chung cho 2 buồng khuấy. Lấy tốc độ khuấy lớn cho buồng đầu, giảm dần ở buồng sau: Buồng đầu: 5vòng/phút Buồng thứ hai: 4vòng/phút Buồng cuối cùng: 3vòng/phút (QP: 35vòng/phút, Nguyễn Ngọc Dung, 2005, trang 60) Kiểm tra tốc độ khuấy: Buồng phản ứng đầu tiên: Tốc độ chuyển động tương đối của các bản cánh khuấy so với nước: vn = 0,75 x Trong đó: n = 5vòng/phút - tốc độ khuấy. R - bán kính tính từ mép ngoài cánh khuấy đến tâm trục quay (m). R1 = 1,8 (m) R2 = 1,3 (m) Vận tốc 2 cánh phía ngoài: Vn = 0,75 = 0,70 (m/s) Vận tốc 2 cánh phía trong: Vn = 0,75 = 0,51 (m/s) Năng lượng để quay cánh khuấy: N = 51 x C x F x (V+ V) = 51 x 1,5 x 2,65 x (0,70 + 0,51) = 96,43 (W) Trong đó: = 20C = 1,5 : hệ số trở lực của nước (Nguyễn Ngọc Dung, 2005, trang 61) F = 2,65m2: tổng tiết diện bản cánh khuấy. Năng lượng tiêu hao cho việc khuấy trộn 1m3 nước trong buồng: Z = = = 0,91 (W/m3) Trong đó: W = 105,84m3 - dung tích buồng. N = 96,43W - năng lượng quay cánh. Giá trị Gradien vận tốc: G = 10. = 10.= 99,5 (l/s) (QP: 80100l/s) → thỏa (= 0,0092kgm2/ s: độ nhớt động học của nước ở 250C) P = G x T = 99,5 x 900 = 89.550 (qui phạm 40.000200.000) (Trong đó T là thời gian lưu nước lại trong bể : T = 15phút = 900s). Buồng phản ứng thứ hai: Vn = 0,75 = 0,57 (m/s) Vn = 0,75 = 0,4 (m/s) N = 51 x 1,5 x 2,65 x (0,57 + 0,4) = 50,5 (W) Z = = = 0,48 (W/m3) G = 10. = 10.= 72 (l/s) P = G x T = 72 x 900 = 64.800 (qui phạm 40.000200.000) Buồng phản ứng cuối cùng: Vn = 0,75 = 0,42 (m/s) Vn = 0,75 = 0,31 (m/s) N = 51 x 1,5 x 2,65 x (0,42 + 0,31) = 20,3 (W) Z = = = 0,19 (W/m3) G = 10. = 10.= 45 (l/s) P = G x T = 45 x 900 = 40.500 (qui phạm 40.000200.000) Kết quả kiểm tra lại các chỉ tiêu khuấy trộn cơ bản cho thấy chúng đều nằm trong giới hạn cho phép. * Tường tràn từ bể trộn sang bể phản ứng: Bể trộn: Gt = 1.000l/s Đầu bể phản ứng: Gpư = 99,5l/s GTB = = = 550 (l/s) Từ công thức : G = 10. Z = = = 27,83 (W/m3) ≈ 0,028 (KW/m3) Tổn thất áp lực qua vách ht = == 0,00816 (m) (Q = 0,35 m/s - lưu lượng qua 1 ngăn phản ứng) Giả định độ ngập tường tràn: H = 0,28m Hệ số lưu lượng: m0 = (1+0,2 x ). .(0,402 + 0,054. ) Trong đó: hn = H – ht = 0,28 – 0,00816 = 0,27184 (m) P2 = hpư – hn = 4,2 – 0,27184 = 3,92816 (m) m = (1+0,2 x ). . (0,402 + 0,054 x ) = 0,127 Kiểm tra lại lưu lượng: Q = m x B x Trong đó: B = 4,2m - chiều rộng mỗi buồng. Q = 0,127 x 4,2 x= 0,35 (m/s) → thỏa Lấy cấu tạo: h1 = H = 0,28 (m) * Vách hướng dòng giữa buồng đầu và buồng giữa: (cách tính tương tự như trên) Kích thước vách ngăn hướng dòng dựa vào giá trị trung bình của Gradien vận tốc ở ngăn trước và sau tường ngăn. Buồng đầu: Gt = 99,5l/s Buồng giữa: Gpư = 72l/s Gtb = = = 85,75 (l/s) Từ công thức : G = 10. Z = = = 0,676 (W/m3) = 0,000676 (KW/m3) Tổn thất áp lực qua vách: ht = == 0,0002 (m) Giả định: H = 0,8m Hệ số lưu lượng: m0 = (1+0,2 x ). .(0,402 + 0,054. ) Trong đó: hn = H – ht = 0,8 – 0,0002 = 0,7998 (m) P2 = hpư – hn = 4,2 – 0,7998 =3,4002 (m) m = (1+0,2 x ). . (0,402 + 0,054 x ) = 0,027 Kiểm tra lại lưu lượng: Q = m x B x Trong đó: B = 4,2m - chiều rộng mỗi buồng. Q = 0,027 x 4,2 x= 0,359 (m/s) → thỏa Lấy cấu tạo: h2 = H = 0,8m * Vách hướng dòng giữa buồng giữa và buồng cuối: Buồng đầu: Gt = 72l/s Buồng giữa: Gpư = 45l/s Gtb = = = 58,5 (l/s) Từ công thức : G = 10. Z = = = 0,315 (W/m3) = 0,000315 (KW/m3) Tổn thất áp lực qua vách: ht = == 0,0000918 (m) Giả định: H = 1m Hệ số lưu lượng: m0 = (1+0,2 x ). .(0,402 + 0,054. ) Trong đó: hn = H – ht = 1 – 0,0000918 = 0,9999082 (m) P2 = hpư – hn = 4,2 – 0,7998 =3,2000918 (m) m = (1+0,2 x ). . (0,402 + 0,054 x ) = 0,02 Kiểm tra lại lưu lượng: Q = m x B x Trong đó: B = 4,2m - chiều rộng mỗi buồng. Q = 0,027 x 4,2 x= 0,374 (m/s) → thỏa Lấy cấu tạo : h3 = H = 1 (m) * Mương dẫn nước sang bể lắng: Nước từ bể phản ứng được dẫn sang bể lắng bằng mương. Vận tốc nước trong mương lấy: vm = 0,3 (m/s) (QP: 0,150,3 m/s) Diện tích mặt cắt mương: Fm = = 2,315 (m2) Chọn kích thước mương: 0,9 x 2,6m Bảng 5.4 Các thông số thiết kế và vận hành bể phản ứng cơ khí. STT Thông số Đơn vị Giá trị 1 Số ngăn phản ứng ngăn 2 2 Kích thướt mỗi ngăn: l x b x h m 18 x 4,2 x 4,2 3 Số buồng phản ứng buồng 3 4 Kích thướt mỗi buồng: l x b x h m 6 x 4,2 x 4,2 5 Chiều rộng mỗi buồng m 4,2 6 Chiều cao mỗi buồng m 4,2 7 Chiều dài bản cánh m 3,6 8 Chiều rộng bản cánh m 0,185 9 R1 m 1,8 10 R2 m 1,3 11 Tốc độ khuấy buồng đầu vòng/phút 5 12 Tốc độ khuấy buồng giữa vòng/phút 4 13 Tốc độ khuấy buồng cuối vòng/phút 3 14 h1 m 0,28 15 h2 m 0,8 16 h3 m 1 17 Chiều rộng mương m 0,9 18 Chiều cao mương m 2,6 5.2.5 Bể Lắng Ngang Lắng nước là giai đoạn làm sạch sơ bộ trước khi đưa nước vào bể lọc để hoàn thành quá trình làm trong nước. Bể lắng ngang có dạng hình chữ nhật, có thể làm bằng gạch hoặc bê tông cốt thép. * Số lượng, kích thước bể lắng: Tổng lưu lượng đầu vào Q = 60.000m3/ngđ = 2.500m3/h = 0,695m3/s. Chọn : Số bể lắng : N = 2 Tỉ số ≥ 25 ta có: k=13,5; a = 1,82 (Trịnh Xuân Lai, 2004, bảng 6.1) u = 0,5mm/s (Trịnh Xuân Lai, 2004, trang 154). Diện tích bề mặt: F = a = 1,82 x = 2.530 (m2) Chọn chiều rộng: B = 14 Chiều dài bể lắng: L = = = 90,36 (m) Chiều cao vùng lắng : H = L= = 3 (m) Vận tốc nước chảy trong bể : v= = = 8,27.10-3 (m/s) = 8,27 (mm/s) < 16,3mm/s (vận tốc xói cặn) Chuẩn số Reynols: Re = Trong đó: v - vận tốc nước chảy trong bể . - độ nhớt động học của nước. Ở 200C = 1,01.10-6m2/s (Trịnh Xuân Lai,2004,bảng 5.1) R - bán kính thủy lực, được tính theo công thức : R = = = 2,1 (m) Re = = = 17,2.106 Chuẩn số Froud: Fr = = = 3,3.10-6 < 10-5 Fr = 0,33.10-6 < 10-5 không bảo dảm điều kiện ổn định dòng . Để giảm trị số của chuẩn số Re và tăng giá trị của Fr ta chia bề rộng bể lắng làm 8 ngăn. Bề rộng mỗi ngăn là:b = = 1,75 m Vận tốc dòng chảy không đổi v= 8,04.10-3 (m/s) Bán kính thủy lực : R = = = 0,452 (m) Re = = = 3,7.103 = 3.700 Fr = = = 11.10-6 Fr = 1,1.10-5 > 10-5 bảo đảm diều kiện ổn định dòng . * Vùng phân phối nước vào: Để bảo đảm phân phối đều nước 2 bể lắng, ở mỗi bể đặt 8 cửa lấy nước (mỗi cửa ứng với một ngăn) lấy nước từ mương dẫn chung vào cửa lấy nước. Đường kính cửa thu: D = 500mm. Vận tốc qua cửa thu: vct = Với: f= 8 x N x = 8 x 2 x = 3,14 (m2) vct = = 0,221 (m/s) Tổn thất áp lực qua cửa thu : hct = = = 2,67.10 -3 (m) Để phân phối đều nước vào hai bể lắng ta xây vách ngăn bằng bê tông có đục lỗ. Vách ngăn đặt cách cửa thu 1,5m (QP: 1,5 ÷ 2,5m). Diện tích công tác của vách ngăn là: fn = b.(H - 0,3) = 1,75.(3 - 0,3) = 4,725 ( m2 ) Lưu lượng nước tính toán qua mỗi ngăn của bể là: qn = = = 0,04344 (m2/s) Mỗi vách ngăn ta bố trí vách ngăn phân phối nước vào ở đầu bể và vách ngăn thu nước ở cuối bể . Vận tốc qua lỗ từ 0,2 -0,3m/s; chọn v1 = 0,2 m/s. Tổng diện tích các lỗ ở vách ngăn phân phối nước vào: åf1 = = = 0,2172 (m2) Các lỗ trên tấm phân phối có lỗ như nhau d = 0,075 – 0,2m. Chọn d1 = 0,1m. f= =m2 Tổng số lỗ trên vách ngăn: n1 = = = 28 (lỗ ) Vách ngăn đục lỗ có: Chiều dài vách ngăn l = 3m, Chiều rộng vách ngăn b = 1,75m. Ở vách ngăn phân phối nước vào bố trí 7 hàng dọc và 4 hàng ngang. Chọn chiều cao hàng lỗ dưới cùng cách chiều cao lớp cặn là: 0,5m (QP: 0,3 ÷ 0,5m). Khoảng cách giữa trục các lỗ theo hàng ngang: 3 : 7 = 0,43 (m) Khoảng cách giữa trục các lỗ theo hàng dọc: (1,75 – 0,4) : 4 = 0,313 (m) Tổn thất qua lỗ: h =x= 1x = 0,002 m * Vùng thu nước: Phần thu nước sau bể lắng dùng hệ thống máng đục lỗ chảy ngập trên mặt nước cuối bể. Chiều dài máng: L = = 60,24 m Cứ mỗi ngăn bố trí 1 máng thu, khoảng cách giữa các tâm máng: a = b = 1,75m Tốc độ trong máng thu lấy vm = 0,6m/s (QP: vm = 0,6 ÷ 0,8 m/s) Tiết diện của máng thu: Ft = = = 0,0724 m2 Chiều rộng máng: chọn bm = 0,5 m Chiều sâu máng: hm = = = 0,145 m; Chọn hm = 0,16m Diện tích lỗ trên một máng thu: = = = 0,04344 m2 Trong đó: vlỗ - vận tốc qua lỗ; vlỗ = 1 m/s dlỗ - đường kính lỗ; chọn dlỗ = 30mm (QP: dlỗ ≥ 25 mm ) Số lỗ trên máng: n = = = 62 lỗ Mỗi bên bố trí 31 lỗ. Các lỗ đặt nằm ngang 2 bên ống, lỗ máng đặt cao hơn đáy máng 50mm (QP: 50 ÷ 80mm). Khoảng cách giữa các tâm lỗ: = 1,94 m = 1940 mm Mép trên của máng, cao hơn mức nước cao nhất trong bể là 0,1m. * Mương thu nước tập trung: Dung tích nước trong mương: Wm = L x B x H x 8 = 60,24 x 0,5 x 0,16 x 8 = 38,55 (m3) Kích thước mương tập trung: Chiều dài mương tập trung là 14m, Chọn chiều rộng mương tập trung là 1,5m, Chiều cao mương tập trung là 1,83m; chiều cao an toàn của mương là 0,3 ÷ 0,5m; lấy chiều cao của mương là 2,1m. * Vùng chứa cặn: Sử dụng hệ thống thu cặn bằng thủy lực. Ống thu xả cặn đặt ở trung tâm bể lắng dọc theo chiều rộng bể. Thể tích vùng chứa cặn của bể: Wc = (m3) Trong đó: T - thời gian làm việc giữa hai lần xả cặn (6 ¸ 24h); chọn T = 24h (khi xả cặn bể vẫn làm việc bình thường), Q - lưu lượng nước đưa vào bể (m3/h), N - số bể lắng ngang; N = 2, C - hàm lượng cặn còn lại trong nước sau khi lắng 10 ¸ 12mg/l; chọn C = 10mg/l = 10g/m3. - nồng độ trung bình của cặn đã nén; chọn d = 30.000g/m3, Cmax - hàm lượng cặn trong nước đưa vào bể lắng, được xác định theo công thức : C max = Cn + K.P + 0,25.M + v (mg/l) Cn - hàm lượng cặn nước nguồn (mg/l); Cn = 473mg/l, K - hệ số phụ thuộc vào độ tinh khiết của phèn sử dụng; sử dụng phèn nhôm không sạch K= 1,0, P - liều lượng phèn tính theo sản phẩm không ngậm nước (g/m3). P = 45mg/l M - độ màu của nước nguồn, M = 40Pt-Co, v - liều lượng vôi kiềm; v = 93,53mg/l. → C max = 473 +1,0 x 45 + 0,25 x 40 + 93,53 = 621,53 (g/m3) Wc = = 611,53 (m3) Diện tích mặt bằng một bể lắng: f b = = = 1.265 (m2) Chiều cao trung bình của vùng chứa nén cặn là: Hc = = = 0,5 (m) Chiều cao trung bình của bể lắng: Hbl = H + Hc = 3 + 0,52 = 3,52 (m) Chiều cao xây dựng của bể có kể chiều cao bảo vệ 0,3-0,5m. Hxd = 4m. Thể tích một bể lắng: Wb = L x Hxd x B = 90,36 x 4 x 14 = 5.060,16 (m3) Lượng nước tính bằng phần trăm mất đi khi xả cặn ở một bể là: P = .100 = x100 = 3,3 (%) (Kp - hệ số pha loãng, khi xả cặn bằng thủy lực Kp = 1,5) Chọn thời gian xả cặn: t = 8phút. Dung tích chứa cặn của một ngăn là: Wc-n = = 82,066 (m3) Lưu lượng cặn của một ngăn: qc-n = = = 0,17 (m3/s) Diện tích của máng xả cặn: Fm = = 0,114 (m2) (Chọn vm = 1,5m/s) Tổng diện tích lỗ trong máng xả cặn: f1 = = = 0,114 (m2) Chọn d = 30mm (quy phạm d ≥ 25mm) Diện tích lỗ: f1 = = = 0,000707 (m2) Số lỗ trên một bên máng xả cặn: n = = = 81 (lỗ) Khoảng cách các tâm lỗ: l = = = 1,116 (m) Đường kính ống xả cặn với qc-n = 0,17m3/s = 170l/s → Chọn dc = 400mm, vc = 1,34m/s. Tổn thất trong hệ thống xả cặn: H = (xd + + Sx). (m) Trong đó: xd - hệ số tổn thất qua các lỗ đục của máng; xd = 11,4 (Nguyễn Ngọc Dung, 2005), Sx - hệ số tổn thất cục bộ trong máng; Sx = 0,5, fc - diện tích ống xả cặn: fc = = = 0,1256 (m2) vc - tốc độ xả cặn, vc = 1,34m/s, fm - diện tích máng xả cặn, fm = 0,07m2, g - gia tốc trọng trường, g = 9,81. H = (11,4 + + 0,5) x = 1,2 (m) Khi xả cặn một ngăn, mực nước trong bể hạ xuống: H = = = 0,384 (m) (fn =1,75 x 90,36 = 123,2 m2) Bảng 5.5 Thông số thiết kế và vận hành bể lắng ngang. STT Thiết kế Thông số vận hành và thiết kế Đơn vị Số lượng 1 Số bể lắng Số bể lắng bể 2 Kích thướt bể lắng: l x b x h m 90,36 x 14 x 4 Số ngăn lắng của một bể ngăn 8 Chiều rộng mỗi ngăn m 1,75 2 Vùng phân phối nước vào Số cửa lấy nước ở mỗi bể cửa 8 Đường kính cửa thu mm 500 Vách ngăn đặt cách cửa thu m 1,5 Diện tích công tác của vách ngăn m2 4,725 Đường kính lỗ trên tấm phân phối m 0,1 Số lỗ trên tấm phân phối lỗ 28 3 Vùng thu nước Số máng thu của một ngăn máng 1 Tích diện máng thu m2 0,0724 Kích thướt máng thu: l x b x h m 60,24 x 0,5 x 0,16 Đương kính lỗ trên máng thu mm 30 Số lỗ trên máng thu lỗ 62 Khoảng cách từ mép trên của máng đến mực nước cao nhất m 0,1 4 Mương tập trung Chiều rộng của mương tập trung m 1,5 Chiều dài của mương tập trung m 14 Chiều cao của mương tập trung m 2,1 5 Vùng chứa cặn Thể tích vùng chứa cặn m3 611,53 Diện tích mặt bằng một bể lắng m2 1.265 Chiều cao trung bình vùng chứa cặn m 0,5 5.2.6 Bể Lọc Nhanh Chọn bể lọc nhanh 2 lớp, có nguyên tắc làm việc cấu tạo và tính toán hoàn toàn giống bể lọc nhanh phổ thông, chỉ khác là có 2 lớp vật liệu lọc: Lớp phía dưới là cát thạch anh, có đường kính 0,7mm, hệ số không đồng nhất K = 2, chiều dày lớp cát lọc bằng 400mm. Lớp phía trên là lớp than antraxit nghiền nhỏ có cỡ hạt lớn hơn d = 1,2mm; hệ số không đồng nhất K = 2, chiều dày lớp than là 400mm. Khi lọc: Nước được dẫn từ bể lắng sang, qua máng phân phối vào bể lọc, qua lớp vật liệu lọc. Lớp sỏi đỡ vào hệ thống thu nước trong và được đưa về bể chứa trung gian. Nhờ có lớp vật liệu lọc phía trên có cỡ hạt lớn hơn nên độ rỗng lớn hơn, do đó sức chứa cặn bẩn của bể tăng lên từ 2 ÷ 2,5lần so với bể lọc nhanh phổ thông. Vì vậy có thể tăng tốc độ lọc của bể và kéo dài chu kỳ làm việc của bể. Sau khi rửa, nước rửa được bơm qua hệ thống phân phối nước rửa lọc, qua lớp sỏi đỡ, các lớp vật liệu lọc và kéo theo các cặn bẩn tràn vào máng thu nước rửa ở giữa chảy về cuối bể và xả ra ngoài theo mương thoát nước. Quá trình tiến hành rửa đến khi hết đục thì ngưng. Cường độ rửa lấy từ (17 ÷ 19) l/s.m2, thời gian rửa (6 ÷ 8 )phút. Tổng diện tích bể lọc của trạm xử lý: F = (m2) Trong đó: Q - Công suất trạm xử lý ( m3ngày /đêm), Q= 60.000 m3/ngày đêm, T - Thời gian làm việc của trạm một ngày đêm (giờ). T = 24h, Vbt - Tốc độ lọc tính toán ở chế độ làm việc bình thường (m/h),ở đây bể lọc nhanh 2 lớp vật liệu lọc; chọn Vbt = 10m/h, a - Số lần rửa mỗi bể trong 1 ngày đêm ở chế độ làm việc bình thường; chọn a =2, Điều kiện rửa lọc hoàn toàn tự động: W - Cường độ nước rửa lọc (l/s.m2) với bể lọc nhanh 2 lớp vật liệu lọc rửa nước thuần túy thì 15 ÷ 16l/s.m2; chọn W = 15l/s.m2; t1 - Thời gian rửa lọc (h); chọn t = 6ph = 0,1h; t2 - Thời gian ngừng bể lọc để rửa (h); chọn t2 = 0,35h. F = = 263,62 (m2) Số bể lọc cần xác định theo công thức: N = 0,5 = 0,5= 8,1 → chọn 8 bể Kiểm tra lại tốc độ lọc tăng cường: vtc = vbt = 10. = 11,43 (m/h) Với N1: số bể lọc ngừng làm việc để sửa chữa; chọn N1 = 1bể => vtc = 11,43 nằm trong khoảng (10 ÷ 12m/h) → đảm bảo. Diện tích mỗi bể lọc là: fbể = = = 33 (m2) Chọn kích thước bể là: 6 x 5,5m = 33 (m2) Chiều cao toàn phần của bể lọc nhanh : H = hđ + hv + hn + hp Trong đó: hđ - chiều cao lớp sỏi đỡ; hđ = 0,7m, hv - chiều dày lớp vật liệu lọc gồm: than antraxit và cát thạch anh; hv = L1 + L2 = 0,8m hn - chiều cao lớp nước trên lớp vật liệu lọc(m) hn ≥ 2m; hn = 2m hp - chiều cao phụ (0,3 ÷ 0,5m); chọn hp = 0,5 m H = 0,7 + 0,8 + 2 + 0,5 = 4 (m) * Xác định hệ thống phân phối nước rửa lọc: Chọn biện pháp rửa bể bằng gió và nước kết hợp. Cường độ nước rửa lọc W = 15 l/s.m2 (theo quy phạm là 15 ÷ 16 l/s.m2, ứng với mức độ nở tương đối của lớp vật liệu lọc là 50%). Cường độ Wgió = 18 l/s.m2. Đối với nước rửa. Lưu lượng nước rửa lọc của một bể lọc: Qr = = = 0,495 (m3/s) = 495 (l/s) Từ lượng nước rửa và cường độ rửa, người ta sẽ chọn loại chụp lọc và số lượng chụp lọc cho một bể lọc (chụp lọc chọn theo khe hở trên chụp và cường độ nước cho phép qua khe). Chọn tốc độ nước chảy trong ống dẫn v = 1,5 m/s (theo quy phạm v < 2m/s). Tiết diện ống dẫn nước rửa chuyển tới bể lọc là: SỐng = = = 0,33 (m2) Đường kính ống dẫn nước rửa đến bể lọc: DỐng = = = 0,65 (m) → Chọn Dống = 700mm → Kiểm tra lại vận tốc nước chảy trong ống dẫn nước chính: v = = = 1,3 (m/s) < 2 m/s Lấy khoảng cách giữa các ống nhánh là 0,275 m (QP: 0,25 ÷ 0,3 m), thì số ống nhánh của 1 bể lọc là: m = = = 40 (ống nhánh) Bố trí các ống: ống nhánh được đặt vuông góc với ống chính, sắp xếp 2 bên thành ống theo dạng hình xương cá, mỗi bên 20 ống. Lưu lượng nước rửa lọc chảy trong mỗi ống nhánh là: qn = = = 12,375 l/s = 0,012375 (m3/s) Diện tích ống nhánh, chọn tốc độ nước chảy trong ống nhánh là vc = 2m/s (nằm trong giới hạn cho phép 1,8 ÷ 2 m/s): Sống = = = 0,0062 (m2) Đường kính ống nhánh: d = = = 0,089 (m) → Chọn d = 90mm → Kiểm tra tốc độ nước chảy trong ống: v = = 1,95 (m/s) → nằm trong khoảng (1,8 ÷ 2m/s) Tổng diện tích lỗ lấy bằng 35% (QP: 30 ÷ 35%), tổng diện tích tiết diện ngang của ống. Tổng diện tích lỗ được tính là: w = 0,35 x 0,33 = 0,1155 (m2) Chọn lỗ có đường kính là 12mm (theo quy phạm 10 ÷ 12mm), vậy diện tích lỗ là: Wlỗ = = 0,000113 (m2) Tổng số lỗ: n0 = = = 1022 (lỗ) Số lỗ trên mỗi ống nhánh: n = = 26 lỗ Trên mỗi ống nhánh, các lỗ xếp thành 2 hàng so le nhau, hướng xuống phía dưới và nghiêng một góc 450 so với mặt phẳng nằm ngang. Số lỗ trên một hàng của ống nhánh là 26/2 = 13 lỗ. Khoảng cách giữa các lỗ: a = = = 0,33 (m) (0,725 - đường kính ngoài của ống dẫn nước chính (m)). * Hệ thống dẫn gió rửa lọc: Chọn cường độ gió thổi khí rửa lọc là 18 l/s.m2, thời gian thổi khí là 6 phút. Cường độ gió rửa một bể lọc: qgió = = = 0,594 (m3/s) Lấy tốc độ gió trong ống dẫn gió chính là 15m/s (QP: 15 ÷ 20m/s). Đường kính ống dẫn gió chính: Dgió = = = 0,225 (m ) → Chọn Dgió = 200mm Chọn số ống nhánh là 20 ống nối với ống chính theo dạng xương cá. Số ống nhánh sắp xếp 2 bên thành ống chính, mỗi bên 10 ống. Khoảng cách giữa các ống nhánh: a = (m) Lượng gió cấp cho 1 ống nhánh là: qgió  = = 0,01485 (m3/s) Đường kính ống gió nhánh: dnhánh = = = 0,035 (m) → Chọn Dgió = 35mm Tính số lỗ trên một ống nhánh dựa trên việc chọn tỷ lệ giữa tổng diện tích các lỗ trên diện tích mặt cắt ngang của ống chính. Chọn tỷ lệ tổng diện tích các lỗ trên ống nhánh bằng 35% diện tích ngang của ống khí chính (QP: 35 ÷ 40%). Tiết diện ngang của ống gió chính: Sgió = (m2) Tổng diện tích lỗ : wgió = 0,35 x 0,049 = 0,01715 (m2) Chọn đường kính lỗ thổi khí là 3mm (QP: 2 ÷ 5mm). Tổng số lỗ cần cho 1 bể lọc: m = = 2.428 (lỗ) Số lỗ trên một ống nhánh = 2.428/40 = 61 (lỗ). Số lỗ trên một hàng là: 61/2 = 31(lỗ) Lỗ gió trên ống nhánh phải được đặt hai hàng so le và nghiêng một góc 45o so với trục thẳng đứng của ống. Khoảng cách giữa các lỗ: a = = 0,093 (m) (0,210 - đường kính ngoài của ống gió chính) * Tính toán máng phân phối nước lọc và thu nước rửa lọc: Bể có chiều dài là 6m; chọn mỗi bể bố trí 3 máng thu nước rửa lọc có đáy hình tam giác, khoảng cách giữa các máng là d = 6/3 = 2m (quy phạm không được lớn hơn 2,2m ). Lượng nước rửa thu vào mỗi máng: Qm = W .d.l = 15 x 2 x 6 = 180 (l/s) = 0,18 (m3/s) Trong đó: W - cường độ rửa lọc; W = 15l/s.m2, d - khoảng cách giữa các tâm máng; d = 2m, l - chiều dài của máng; l = 6m. Chiều rộng máng: Bm = K = 2,1= 0,562 (m) Trong đó: a - Tỷ số giữa chiều cao phần chữ nhật (hcn) với nửa chiều rộng của máng; a = 1,3atm (1÷1,5) K - hệ số đối với tiết diện máng hình tam giác; K = 2,1. Chiều cao phần máng chữ nhật: a = hcn = = = 0,37 (m) Chiều cao phần đáy tam giác = 2/3 chiều cao phần hình chữ nhật: hđ = x 0,37 = 0,247 (m) Chiều dày thành máng lấy = 0,08m. Chiều cao toàn phần của máng thu nước rửa: Hm = hcn + hđ + = 0,37 + 0,247 + 0,08 = 0,697 (m) ≈ 0,7 (m) Khoảng cách từ bề mặt lớp vật liệu lọc đến mép trên máng thu nước: = + 0,25 = + 0,25 = 0,65 (m) Trong đó: L - chiều dày lớp vật liệu lọc; L = 0,8m, E - độ giãn nở tương đối của lớp vật liệu lọc; e = 50%. Theo quy phạm, khoảng cách giữa đáy dưới cùng của máng dẫn nước rửa phải nằm cao hơn lớp vật liệu lọc tối thiểu là 0,07m. Độ dốc đáy máng lấy về phía máng tập trung nước là i = 0,01; vì chiều dài của máng thu nước rửa là 6m nên chiều cao máng thu nước rửa ở phía mương thu nước tập trung là: 0,01 x 6 + 0,697 = 0,757 (m) Khoảng cách tối thiểu giữa mép trên cùng của máng dẫn nước rửa tới lớp vật liệu lọc là: = 0,757 + 0,07 = 0,827 (m) Vậy phải lấy bằng : = 0,65m Nước rửa lọc từ máng thu tràn vào máng tập trung nước. Khoảng cách từ đáy máng thu đến đáy máng tập trung: hm = 1,75 + 0,2 = 1,75 + 0,2 = 0,92 (m) Trong đó: qM - Lưu lượng nước chảy vào máng tập trung nước (m3/s); qM = 0,495 m3/s. A - Chiều rộng của máng tập trung; chọn A = 0,6m (QP: A ≥ 0,6m). G - gia tốc trọng trường g = 9,81m/s2. * Tính tổn thất áp lực khi rửa bể lọc nhanh: Tổn thất áp lực trong hệ thống phân phối bằng giàn ống khoan lỗ: hp = + (m) Trong đó: Vo - tốc độ nước chảy ở đầu ống chính; Vo = 1,3m/s Vn : tốc độ nước chảy ở đầu ống nhánh; Vn = 1,95m/s : hệ số sức cản; + 1 = 18,96 (Với: kW = 0,35 là tỷ số giữa tổng diện tích các lỗ trên ống, và diện tích tiết diện ngang của ống chính.) hp = 18,96 + = 1,83 (m) Tổn thất áp lực qua lớp sỏi đỡ : hđ = 0,22 Ls.W = 0,22 . 0,7 . 15 = 2,31 (m) Trong đó: Ls : chiều dày lớp sỏi đỡ; Ls = 0,7m W : cường độ rửa lọc; W = 15l/s.m2 Tồn thất áp lực trong lớp vật liệu lọc : hvl = (a + bW ).L.e = (0,76 + 0,017 x 15) x 0,8 x 0,5 = 0,406 (m) Trong đó: L - chiều dày lớp mỗi vật liệu lọc; L1 = L2 = 0,4m. e - độ nở tương đối của lớp vật liệu lọc; e = 0,5 a, b - các hằng số phụ thuộc vật liệu lọc; với kích thước hạt d = 0,5 ÷ 1mm thì: a = 0,76; b = 0,017 . Áp lực để phá vỡ kết cấu ban đầu của lớp cát lọc lấy: hbm = 2m Vậy tổn thất áp lực trong bể lọc: Ht = hp + hđ + hvl + hbm = 1,83 + 2,31 + 0,406 + 2 = 6,546 (m) * Bơm rửa lọc: Áp lực công tác cần thiết của máy bơm rửa lọc: Hr = hhh + hô + ht +h cb Trong đó: hhh - độ cao hình học đưa nước tính từ mức nước thấp nhất trong bể chứa đến mép máng thu nước rửa lọc (m); hhh = 4 + 3,5 – 2 + 0,827 = 6,327 (m), 4 - chiều sâu mức nước trong bể chứa (m), 3,5 - độ chênh mực nước giữa bể lọc và bể chứa (m), 2 - Chiều cao lớp nước trong bể lọc (m), 0,827 - Khoảng cách từ lớp vật liệu lọc đến mép máng (m). hô - tổn thất áp lực trên đường ống dẫn nước từ trạm bơm nước rửa đến bể lọc. Giả sử chiều dài đường ống dẫn nước rửa lọc l = 100m. Đường kính ống dẫn nước rửa lọc D = 700mm, lưu lượng qr = 495l/s. Tra Bảng tính toán thủy lực đối với ống cấp nước bằng thép d = 50 ÷ 1.600mm (TOCT 110704-63), ta được hệ số tổn thất 1000i = 2,79. → hô = i.L = 2,79/1.000 x 100 = 0,279 m hcb - tổn thất áp lực cục bộ ở các bộ phận nối ống và van khóa; chọn hcb = 0,45 m Hr = 6,327 + 0,279 + 6,546 + 0,45 = 13,602 (m) Lưu lượng nước rửa lọc: Qr = W.f.N = 15 x 33 x 8 = 3.960 (l/s) = 3,96 (m3/s) Trong đó: W- cường độ nước rửa lọc (l/s.m2); W = 15(l/s.m2), F - diện tích một bể lọc (m2); f = 9,24m2, N - số bể lọc; N = 8 bể Công suất bơm : = = = 660 (kW) Trong đó: Q - lưu lượng bơm; Q = 3,96m3/s, H - áp lực của bơm; Hbơm = 13,602m, - khối lượng thể tích khối nước; = 1.000kg/m3,  - hiệu suất của bơm; hiệu suất = 80%. Chọn 2 bơm: một bơm làm việc, một bơm dự phòng. Tỉ lệ lượng nước rửa so với lượng nước vào bể lọc: P = (%) Trong đó: t1 - thời gian rửa lọc; t1 = 6phút, To - thời gian công tác của bể giữa 2 lần rửa (giờ): To = - ( t1 + t2 + t3 ) = - ( 6 + 10 + 21 )/ 60 = 11,4 (giờ) Trong đó: T - thời gian công tác của bể lọc trong 1ngày = 24giờ, N - số lần rửa bể lọc trong 1 ngày = 2lần, t1, t2, t3 - thời gian rửa, xả nước lọc đầu và thời gian chết của bể. => P = = 6 (%) Vì bơm có áp lực Hbơm = 13,602m nằm trong giới hạn Hbơm < 20m ta chọn bơm ly tâm có áp lực thấp, với công suất 660kW. Bảng 5.6 Thông số thiết kế và vận hành bể lọc nhanh. STT Thiết bị Thông số thiết kế và vận hành Đơn vị Số lượng 1 Bể lọc Số bể bể 8 Kích thướt bể lọc: l x b m 6 x 5,5 Chiều cao toàn phần m 4 Chiều cao lớp vật liệu lọc m 0,8 Chiều cao lớp sỏi đỡ m 0,7 Chiều cao lớp nước trên lớp vật liệu lọc m 2 Chiều cao phụ m 0,3 2 Hệ thống phân phối nước rửa lọc Đường kính ống chính mm 700 Khoảng cách giữa các ống nhánh m 0,257 Số ống nhánh của một bể ống 40 Đường kính ống nhánh mm 90 Đường kính lỗ mm 12 Tổng số lỗ lỗ 1.022 Số lỗ trên mỗi ống nhánh lỗ 26 Số lỗ trên mỗi hàng của ông nhánh lỗ 13 Khoảng cách giữa các lỗ m 0,33 3 Hệ thống phân phối gió rửa lọc Đường kính ống chính mm 200 Khoảng cách giữa các ống nhánh m 0,55 Số ống nhánh của một bể ống 20 Đường kính ống nhánh mm 35 Đường kính lỗ mm 3 Tổng số lỗ lỗ 2.428 Số lỗ trên mỗi ống nhánh lỗ 61 Số lỗ trên mỗi hàng của ông nhánh lỗ 31 Khoảng cách giữa các lỗ m 0,093 4 Máng phân phối nước lọc và rửa lọc Số máng thu mỗi bể máng 3 Khoảng cách giữa các máng thu m 2 Chiều rộng máng thu m 0,562 Chiều cao phần máng hình chữ nhật m 0,37 Chiều cao phần đáy hình tam giác m 0,247 Chiều dày thành máng m 0,08 Chiều cao toàn phần máng m 0,7 5 Bơm rửa lọc Số máy bơm máy 1 làm việc 1 dự phòng Áp lực công tác của bơm m 13,602 Công suất bơm kW 660 5.2.7 Tính Toán Lọc RO Và Lọc Chỉ a. Trạm lọc Kích thước trạm lọc : L x B x H = 20 x 8 x 5m b. Hệ thống xử lý * Lọc tinh: Màng MF (kích thước lỗ: 0,5). Số màng MF: 04 màng (mắc thành 02 dãy song song, mỗi dãy gồm 02 màng MF mắc nối tiếp). * Lọc Chỉ Kích thước của lõi lọc: gồm 2 lõi lọc mắc nối tiếp 5μ và 10μ. Các lõi lọc sau một thời giam sử dụng sẽ bị nghẹt và phải thay thế nằng lõi mới. Có thể đỏi lọc sợi quấn, kết cấu đặc, màng xếp hoặc lõi than họat tính Số ống lọc chỉ cần thiết: 48 bộ Hình 5.2 Vỏ và lõi lọc chỉ. * Hệ thống RO Màng sử dụng: màng tiêu chuẩn để xử lý nước biển của hãng Filmtec SW30-4040. Công suất màng đơn BW30-400: 19m3/ngày. Số màng BW30-400 trong hệ thống: a = = 527 (màng) Vỏ cao áp: Codeline mã số 40H1000-1 Mỗi codeline chứa 7 màng : số codeline = =75,18 ta lấy 76 codeline Do ta phải chỉnh áp suất hơp lý nên ta chia 76 codeline thành 4 dàn máy. Mỗi dàn ==19 codeline Vỏ cao áp với áp lực thẩm thấu Pmax=600psi=41bar Tổng lượng nước thô cần qua RO = = 1.5000 m3 Lượng nước thải ra =1.5000 – 10.000 =5000 m3 * Mô tả hoạt động của trạm: Nước qua bể lọc nhanh được bơm vào trạm qua hệ thống lọc tinh MF và lọc chỉ để giảm độ đục xuống dưới 1NTU. Nước sau khi qua cụm lọc thô được chứa trong bồn tạm để ổn định lưu lượng. Sau đó, nước được bơm qua hệ thống thẩm thấu ngược RO (Reverse Osmosis) dưới áp lực cao sẽ được tách thành dòng nước sạch (Permeate flow) và dòng muối đậm đặc (Concentrate flow). Hình 5.3 Môdun lọc RO. Bảng 5.7 Thông số thiết kế và vận hành trạm lọc RO. STT Thông số Đơn vị Giá trị 1 Kích thướt trạm lọc: l x b x h m 20 x 8 x 5 2 Kích thướt màng lọc tinh MF: l x b x h μm 0,5 3 Kích thướt lõi lọc chỉ: μ 5 ÷ 10 4 Số bộ lọc chỉ Bộ 48 5 Loại màng lọc RO Hãng Flimec BW30- 400 6 Công suất màng m3/ngđ 19 7 Công suất bơm Hp 150 5.2.8 Khử Trùng Nước Khử trùng nước là khâu bắt buộc cuối cùng trong quá trình xử lý nước cấp. Khử trùng để ngăn ngừa dịch bệnh, các vi sinh vật, vi khuẩn gây bệnh… Do các quá trình xử lý cơ học không thể loại trừ toàn bộ vi trùng nói trên, do đó phải tiến hành khử trùng bằng các biện pháp hóa học hoặc bằng các biện pháp lý học để đảm bảo chất lượng nước phục vụ nhu cầu ăn uống. Ở đây ta chọn phương pháp khử trùng bằng phương pháp hóa học, cụ thể là khử trùng bằng clo trong đường ống trước khi vào bể chứa. Clo là một chất oxy hóa mạnh, ở bất kỳ dạng nào (nguyên chất hay hợp chất); khi tác dụng với nước đều tạo thành phân tử HOCl có tác dụng khử trùng rất mạnh. Quá trình khử trùng xảy ra qua hai giai đoạn, đầu tiên chất khuếch tán xuyên qua vỏ tế bào vi sinh, sau đó phản ứng với men bên trong tế bào và phá hoại quá trình trao đổi chất dẫn đến sự diệt vong tế bào. Tốc độ của quá trình khử trùng nhanh khi nồng độ chất khử trùng tăng và nhiệt độ của nước tăng, đồng thời phụ thuộc vào dạng không phân ly của chất khử trùng,vì quá trình khuếch tán qua vỏ tế bào xảy ra nhanh hơn quá trình phân ly. Tốc độ khử trùng giảm rất nhiều khi trong nước có các chất hữu cơ, cặn lơ lửng và các chất khử khác. Clo sử dụng để khử trùng thường là Clo ở dạng lỏng. Khí clo nén ở áp suất cao sẽ hóa lỏng và được chứa ở bình thép với khối lượng ổn định sẵn để dễ bảo quản và sử dụng. Ưu điểm của phương pháp này là vận hành đơn giản, rẻ tiền và đạt hiệu suất cao chấp nhận được. * Xác định lượng clo cần dùng để khử trùng: Phản ứng thủy phân giữa clo và nước xảy ra như sau: Cl2 + H2O HCl + HOCl Axit hypoclorit HOCl rất yếu, không bền và dễ dàng phân ly thành HCl và oxy nguyên tử: HOCl HCl + Hoặc có thể phân ly thành H+ và OCl- HOCl H+ + OCl- Cả HOCl, OCl- và là những chất oxy hóa mạnh có khả năng tiêu diệt vi trùng. Thời gian tiếp xúc không được nhỏ hơn 30 phút, Clo được bơm vào đường ống dẫn nước vào bể chứa nước sạch. Đối với nước mặt: lượng Clo lấy bằng 3 mg/L (QP: 23 mg/l, giáo trình Nguyễn Ngọc Dung, 2005, trang 193) Lượng Clo dư : 0,5 mg/L (QP: 0,30,5mg/L, GT. Nguyễn Ngọc Dung, 2005, trang193) Lượng Clo cần dùng để khử trùng: a = 3 + 0,5 = 3,5 (mg/L) Liều lượng Clo hoạt tính cần thiết sử dụng trong một giờ: C = Trong đó: Q - lưu lượng nước nguồn xử lý (m3/h); Q =416,67 m3/h A - liều lượng clo hoạt tính lấy theo tiêu chuẩn, 6.165 20TCN 33-1985; chọn a = 2mg/l => C = = 1,25 (kg/h) Liều lượng Clo cần thiết sử dụng trong một ngày: 1,25 x 24 = 30 kg/ngày Lượng Clo dự trữ trong 1 tháng: 30 x 30 = 900 (kg/tháng) = 0,9 (tấn/tháng) * Tính toán bể tiếp xúc khử trùng: Thể tích bể tiếp xúc W = = = 208,34 (m3) Trong đó: Q = 416,67m3/h t = 30 phút là thời gian tiếp xúc (qui phạm 3045phút). Chọn 1 bể tiếp xúc, kích thước mỗi bể: h = 2,5 + hat = 2,5 + 0,5 = 3m l = 10 b = 7 Chọn 2 ngăn tiếp xúc, kích thước mỗi ngăn + h=3m + l =5m + b=3,5m Bảng 5.8 Thông số kĩ thuật và vận hành của bể tiếp xúc khử trùng. STT Thông số Đơn vị Giá trị 1 Hàm lượng Clo tấn/ngđ 0,180 tấn/tháng 0,9 2 Số bể tiếp xúc bể 1 3 Thể tích bể tiếp xúc m3 208.34 4 Kích thướt bể tiếp xúc: l x b x h m 10x7 x 3 5 Số ngăn của 1 bể tiếp xúc ngăn 2 6 Kích thướt ngăn: l x b x h m 5 x 3,5 x 3 5.2.9 Hồ Cô Đặc, Nén Và Làm Khô Bùn Tính hồ cô đặc, nén và làm khô bùn cho trạm xử lý với 4 tháng mùa lũ. Lượng cặn khô vào bể nén bùn là: W = W1 + W2 Trong đó: W1 - là lượng cặn từ bể lắng: W1 = = = 36.690 (kg/ngđ) Trong đó: Cmax = 621,53g/m3, C - nồng độ cặn ra khỏi bể lắng; chọn 10g/m3, W2 - là lượng cặn từ bể thu hồi nước rửa lọc. Nước thải từ các bể lọc trong quá trình rửa lọc chủ yếu là các cặn có chứa hydroxyt kim loại trong quá trình xử lý hóa lý (Al, Fe, cát, bùn phù sa, muối đã kết tinh...). W2 = = = 600 (kg/ngđ) Trong đó: C - hàm lượng cặn vào bể lọc; C = 10mg/l = 10g/m3, Q - lưu lượng nước lọc; Q = 60.000m3/ngđ. W = 36.690 + 600 = 37.290 (kg/ngđ) Lượng bùn cần nén trong 4 tháng lũ: ΣW = 4 x 30 x 37.290 = 4.474.800 (kg) = 4.475 (tấn) Tải trọng nén bùn trong thời gian 4 tháng là qo = 110kg/m2 Diện tích mặt hồ cần thiết: Sbể = = 40.680 (m2) Chọn 2 hồ hình chữ nhật, có chiều rộng bằng ¼ chiều dài: 4B2 = → B = 71,31m; L = 71,31 x 4 = 285,24m Chiều rộng 2 hồ: ΣB = 2B + 3C = 71,31 x 2 + 3 x 5 = 157,62 (m) (C - chiều rộng một làn xe tải; C = 5m) Tổng chiều dài: ΣL = L + 2C = 285,24 + 2 x 5 = 295,24 (m) Đáy hồ có độ dốc 1 - 2% về phía cửa tháo nước. Thành và đáy hồ lát bê tông tấm, miết mạch bằng vữa ximăng atsfan để chống sói lở và ngăn không cho nước bẩn thấm vào nguồn nước ngầm. Đáy hồ gồm 3 lớp sỏi: Lớp sỏi dưới cùng: cỡ hạt 16 ÷ 32mm, dày 200mm, Lớp sỏi kế tiếp: cỡ hạt 4 ÷ 8mm, dày 100mm, Lớp sỏi trên cùng: cỡ hạt 1 ÷ 2mm, dày 100mm. Bùn chứa trong hồ bốn tháng, đến mùa khô, rút nước ra khỏi hồ, để phơi bùn trong 3 tháng, nồng độ bùn khô đạt 25%, tỷ trọng bùn γ = 1,2t/m3. Thể tích bùn khô trong hồ: V =1.864,6 (m2) Chiều cao bùn khô trong hồ: h 0,092 (m) Lượng cặn khô xả ra hàng ngày Wc = 37.290kg/ngđ, nồng độ cặn 4% tỷ trọng 1,03t/m3. Trọng lượng dung dịch cặn xả ra hàng ngày: w = = 9.322.500 (kg) = 9.322,5 (tấn) Thể tích bùn loãng xả ra trong 1 ngày: v = 9.230,2 (m3) Chiều cao bùn loãng trong mỗi hồ: h’ = = 0,227 (m) Chiều cao phần chứa cặn: hc = 0,227 + 0,092 = 0,319 (m). Nếu chiều sâu của hồ: H = hđáy + hchứa cặn + hdự trữ = 1,5 (QP: H = 1,2 ÷ 1,8m) → hchứa cặn = H - hđáy - hdự trữ = 1,5 - 0,4 - 0,3 = 0,8 (m) > 0,319m Trong đó: hđáy – gồm chiều cao 3 lớp sỏi; hđáy = 0,4m, hdự trữ - gồm chiều cao dự trữ; hdự trữ = 0,3m. Khi hồ chứa đầy bùn cặn, đem bơm chìm di động, đặt vào hố tập trung nước ở đầu ra, bơm hết nước để làm khô lớp cặn chứa trong hồ. Nước tách ra từ bể nén bùn được dẫn vào hệ thống thoát nước chung. Khi trên mặt bùn xuất hiện các vết nứt nẻ sâu 10 ÷ 20cm có thể xúc bùn khô ra ngoài, sau đó chỉnh sửa lại các lớp sỏi đỡ và hệ thống ống rút nước ở đáy hồ, rồi cho hồ trở lại làm việc. Bảng 5.9 Thông số thiết kế và vận hành hồ cô đặc, nén bùn và làm khô bùn. STT Thông số Đơn vị Giá trị 1 Số hồ nén Hồ 2 2 Kích thướt hồ nén: l x b x h m 71,31 x 285,24 x 1,5 3 Độ dốc đáy hồ % 2 4 Lớp sỏi dưới cùng Cỡ hạt mm 16 ÷ 32 Độ cao m 200 5 Lớp sỏi kế tiếp Cỡ hạt mm 4 ÷ 8 Độ cao m 100 6 Lớp sỏi trên cùng Cỡ hạt mm 1 ÷ 2 Độ cao m 100 5.2.10 Sân Phơi Bùn Lượng cặn tổng cộng dẫn đến sân phơi bùn: Wtc = 37,29 + 9.322,5 = 9.359,8 (kg/ngđ) Diện tích hữu dụng của sân phơi bùn (phơi trong 3tháng): F1 = = 5.232,2 (m2) (qo = 161kgSS/m2.ng - tải trọng cặn lên sân phơi bùn có thể lấy theo Bảng 9-16, trang 444, GT.XLNT của Lâm Minh Triết). Chia sân phơi bùn ra làm 10ô. Diện tích mỗi ô: fô = = 523,22 (m2) Kích thướt ô phơi: a x a = 23 x 23m Diện tích phụ của sân phơi bùn: đường xá, mương, máng... được tính theo công thức sau: F2 = K x F1 = 0,2 x 5.232,2 = 1.046,44 (m2) (K = 0,2 ÷ 0,4 - hệ số tính đến diện tích phụ). Diện tích tổng cộng của sân phơi bùn: F = F1 + F2 = 5.232,2 + 1.046,44 = 6.278,64 (m2) Chiều cao của sân phơi bùn: H = h1 + h2 + h3 + h4 Trong đó: h1 = 25cm - chiều cao lớp sỏi; đường kính 3,2 ÷ 25mm, h2 = 30cm - chiều cao lớp cát; đường kính 0,3 ÷ 1,1mm, h3 = 0,5m - chiều cao dung dịch bùn, h4 = 0,3m - chiều cao bảo vệ. H = 0,25 + 0,3 + 0,5 + 0,3 = 1,2m Dàn ống thu nước đường kính 100mm, độ dốc 1%. Bảng 5.10 Thông số thiết kế và vận hành sân phơi bùn. STT Thông số Đơn vị Giá trị 1 Diện tích sân phơi m2 5232,2 2 Diện tích phụ của sân phơi m2 1.046,44 3 Tổng diện tích sân phơi m2 6.278,64 4 Số ô phơi ô 10 5 Kích thướt hồ nén: a x a m 23 x 23 6 Chiều cao toàn phần m 1,2 7 Lớp sỏi Cỡ hạt mm 3,2 ÷ 25 Độ cao m 0,25 8 Lớp sỏi trên cùng Cỡ hạt mm 0,3 ÷ 1,1 Độ cao m 0,3