Công trình thu nước trạm bơm cấp thoát nước

·o hoµ Th­êng gÇn b·o hoµ Th­êng kh«ng tån t¹i KHÝ NH3 XuÊt hiÖn ë c¸c nguån n­íc nhiÔm bÈn Th­êng cã KhÝ H2S Th­êng ë nång ®é trung b×nh Th­êng cã ë nång ®é cao NO3- Th­êng thÊp Th­êng cã C¸c vi sinh vËt Vi trïng lµ lo¹i g©y bÖnh virót c¸c lo¹i vµ t¶o C¸c vi trïng do s¾t g©y ra th­êng xuÊt hiÖn 2. ChÊt l­îng n­íc cÊp cho ¨n uèng vµ sinh ho¹t. N­íc cÊp cho sinh ho¹t ph¶i kh«ng mµu, kh«ng mïi vÞ, kh«ng chøa c¸c chÊt ®éc h¹i, c¸c vi trïng vµ t¸c nh©n g©y bÖnh. Hµm l­îng c¸c chÊt hoµ tan kh«ng ®­îc v­ît qu¸ giíi h¹n nguy hiÓm. Theo tiªu chuÈn ViÖt Nam tµi chÝnh- 20 TCN, chÊt l­îng n­íc cÊp cho sinh ho¹t ph¶i cã c¸c chØ tiªu chÊt l­îng nh­ ë b¶ng II-4 d­íi ®©y: ChØ tiªu chÊt l­îng §èi víi ®« thÞ §èi víi n«ng th«n §é trong Schneller, sm >30 > 25 §é mµu, thang mµu cobait <10 <10 Hµm l­îng cÆn kh«ng tan £ 3 £ 20 CÆn sÊy kh«, mg/l < 103 < 103 §é pH 6,5 ¸ 8,5 6,5 ¸ 9,5 §é cøng toµn phÇn, dH < 12 < 15 §é oxy ho¸ KMnO4, mg/l 0,5 ¸ 2 2¸ 6 Hydro sunfua, mg/l 0 0 Amoniac, mg/l N­íc mÆt 0 0 N­íc ngÇm < 3 < 3 Clorua, mg/l 70 ¸ 100 70 ¸ 100 Nitrit, mg/l 0 0 Nitrat, mg/l < 8 < 8 Florua, mg/l 0,7 ¸ 1,5 0,7 ¸ 1,5 Indua, mg/l 0,005 ¸ 0,007 0,005 ¸ 0,007 Photphat, mg/l 1,2 ¸ 2,5 1,2 ¸ 2,5 Sunfat, mg/l 250 300 Canxi, mg/l 75¸100 75¸100 S¾t, mg/l £ 0,3 £ 0,5 Mangan, mg/l £ 0,2 £ 0,3 §ång, mg/l < 3 < 3 Ch×, mg/l < 0,1 < 0,1 KÏm, mg/l < 5 < 5 Asen, mg/l < 0,05 < 0,05 Cr«m, mg/l 0 0 Xianua, mg/l 0 0 Clo d­, mg/l 0,5 0,5 ChØ sè coli < 20 < 20 Vi khuÈn kÞ khÝ trong 1ml 0 0 3. T×nh h×nh m«i tr­êng n­íc thµnh phè Hµ Néi HiÖn nay t¹i thµnh phè Hµ néi nhu cÇu sö dông n­íc, cÊp cho sinh ho¹t còng nh­ c«ng nghiÖp rÊt lín. Tuy nhiªn l­îng n­íc s¹ch cÊo cho sinh ho¹t nhÊt lµ vÒ mïa hÌ ®ang thiÕu trÇm träng. Hµ Néi cã c¸c nguån n­íc rÊt phong phó víi hÖ thèng s«ng hå dµy ®Æc vµ tr÷ l­îng n­íc ngÇm theo ®iÒu tra kh¶o s¸t cña Trung t©m n­íc s¹ch vµ M«i tr­êng – Bé n«ng nghiÖp lµ rÊt lín. Tuy nhiªn, ®èi víi nguån n­íc mÆt th× vµi n¨m trë l¹i ®©y, víi sù c«ng nghiÖp ho¸, ®« thÞ ho¸ nhanh chãng, mËt ®é d©n sè t¨ng nhanh nªn ®· bÞ « nhiÔm rÊt nhiÒu do c¸c nguyªn nh©n kh¸c nhau nh­ n­íc th¶i sinh ho¹t, n­íc th¶i c«ng nghiÖp kh«ng hÒ qua qua xö lý mµ ®ì th¼ng vµo c¸c hå chøa hay s«ng ngoµi lµm chóng hÕt kh¶ n¨ng tù lµm s¹ch. Ngoµi ra ë Hµ Néi cßn cã nguån n­íc mÆt rÊt lín lµ s«ng Hång nh­ng do kh«ng æn ®Þnh vÒ l­u l­îng còng nh­ chÊt l­îng. VÒ mïa m­a l­u l­îng qu¸ lín cßn mïa hÌ cã thÓ kh« c¹n l­îng phï sa ë ®©y rÊt cao. V× vËy xö lý n­íc nµy rÊt tèn kÐm mµ hiÖu qu¶ xö lý kh«ng cao. 4. Lùa chän d©y chuyÒn Qua c¸c ph©n tÝch ë trªn, ta thÊy ®èi víi Hµ Néi sö dông nguån n­íc ngÇm ®Ó xö lý n­íc cÊp lµ tèt nhÊt. Theo kh¶o s¸t th¨m dß cña Bé x©y dùng th× ë ®é s©u 100m n­íc ngÇm ë thµnh phè Hµ Néi cã chÊt l­îng nh­ ë b¶ng sau: B¶ng II-5: Th«ng sè chÊt l­îng n­íc th« §¬n vÞ Gi¸ trÞ + NhiÖt ®é (T) + PH + S¾t (Fe2+) + Mangan (Mn2+) + Can xi (Ca2+) + Magiª (Mg2+) + Oxy (O2) + HCO3- + SO42- + Cl- + NO3- + PO43- + §é trong + §é ®ôc 0C 0C mg/l mg/l mg/l mg/l mg/l mg/l mg/l mg/l mg/l mg/l sm Co 25 7,5 3 0,6 160 12 0 427 64 30 0 2 15 25 Tõ b¶ng th«ng sè chÊt l­îng n­íc th«, b¶ng chØ tiªu chÊt l­îng n­íc cÊp ta chän d©y chuyÒn xö lý n­íc ngÇm ë ®©y theo c¸c c«ng ®o¹n sau: H×nh II-1: h×nh khèi c¸c c«ng ®o¹n – xö lý GiÕng khoan Lµm tho¸ng b»ng gi·n m­a Lµm mÒm BÓ l¾ng BÓ l¾ng BÓ läc KiÓm tra æn ®Þnh n­íc Ph©n phèi ThuyÕt minh d©y chuyÒn: N­íc giÇm khai th¸c ®­îc b¬m lªn th× nh÷ng giÕng khoan, vµo ®­êng èng dÉn chÝnh nåi lªn ®Ønh cña th¸p giµn m­a, n­íc r¬i xuèng qua th¸p giµn m­a lµm cho s¾t (Fe2+) vµ mét phÇn mangan (Mn2+) sÏ ®­îc oxy ho¸. TiÕp theo n­íc ®­îc tËp trung vµo m¸ng råi vµo qu¸ tr×nh lµm mÒm n­íc ®ã lµ vµo bÓ trén c¬ khÝ (n­íc vµ dung dÞch s÷a v«i ®­îc cho ®ång thêi vµo bÓ nµy) ®Ó khuÊy trén ph©n t¸n ®Òu s÷a v«i vµo n­íc sau ®ã n­íc ®i vµo bÓ trén t¹o b«ng b»ng khuÊy trén c¬ khÝ.Tõ ®©y n­íc ®­îc ph©n phèi vµo bÓ l¾ng, bÓ l¾ng sÏ lÊy c¸c b«ng keo tô lµm gi¶m ®é cøng cña n­íc vµ l¾ng 1 phÇn b«ng s¾t, mangan ®­îc suy ho¸ tõ giµn m­a. Tõ bÓ l¾ng n­íc ch¶y tíi c¸c bÓ läc, t¹i ®©y nh÷ng b«ng s¾t kÕt tña cßn l¹i ®­îc t¸ch ra khái n­íc. Mét hîp chÊt kh¸c lµ hîp chÊt cña Mangan kh«ng thÓ oxi ho¸ b»ng kh«ng khÝ trong ph¹m vi nång ®é pH hiÖn cã Mangan ®­îc oxi ho¸ nhê xóc t¸c. §iÒu nµy diÔn ra trong suèt qu¸ tr×nh läc. Oxit s¾t lµ mangan ®­îc gi÷ l¹i trong líp c¸t läc mµ n­íc ®­îc läc qua råi ch¸y tíi qu¸ tr×nh clo ho¸. Sù clo ho¸ sÏ tiªu diÖt nh÷ng vi sinh vËt g©y bÖnh nÕu kh«ng sÏ lµm l©y lan nh÷ng dÞch bÖnh. Sau qu¸ tr×nh clo ho¸, n­íc ch¶y tíi bÓ chøa n­íc s¹ch, tõ ®ã ®­îc b¬m trùc tiÕp vµo m¹ng l­íi cÊp n­íc thµnh phè. PhÇn III. TÝnh to¸n thiÕt kÕ III.1. C«ng tr×nh thu n­íc th« L­u l­îng n­íc th« cÇn ®Ó xö lý ®­îc 10.000m3/ng Q = ( 1 + a1 + a2 + a3 ).10.000m3/ng Trong ®ã: a1: hÖ sè tÝnh ®Õn l­îng n­íc thÊt tho¸t (rß rØ, bay h¬i) läc a1 = 0,1 a2: hÖ sè tÝnh ®Õn l­îng n­íc röa bÓ läc, dïng trong nhµ m¸y a2 = 0,05 a3: hÖ sè dù tr÷ a3 = 0,1 VËy Q = 1,25 . 10.000 = 12.500m3/ng III.1.1. GiÕng khoan Dïng 4 giÕng khoan, khi ®ã c«ng suÊt mçi giÕng lµ Víi l­u l­îng nh­ trªn ta chän: èng v¸ch èng v¸ch lµ èng ®Ó gia cè, b¶o vÖ giÕng tr¸nh s¹t lë thµnh giÕng trong qu¸ tr×nh khai th¸c vµ ng¨n kh«ng cho chÊt l­îng nh÷ng xÊu tõ phi¸ trªn ch¶y vµo trong giÕng phÇn èng v¸ch còng lµ n¬i ®Ó l¾p ®Æt m¸y b¬m. èng v¸ch sö dông ë ®©y lµ thÐp ®en èng gßm nhiÒu ®o¹n ®­îc nèi l¹i víi nhau. ChiÒu dµy thµnh èng 10mm. ë ®©y giÕng khoan s©u kho¶ng 100m ta dïng mét cì ®­êng kÝnh (270mm) §­êng kÝnh trong cña èng v¸ch: dT = 250 mm (IV-16) èng läc: èng läc lµ bé phËn quan träng nhÊt cña giÕng khoan ®Þa chÊt cña giÕng lµ c¸t th« pha sái, nÕu sö dông èng läc c¾t khe sÏ dÔ bÞ t¾c giÕng. èng läc quÊn d©y lµ c¸c èng kh«ng rØ. D©y quÊn cã tiÕt diÖn trßn d = 1,5mm, Kho¶ng c¸ch gi÷a c¸c vßng d©y kho¶ng 1,5mm. X¸c ®Þnh kÝch th­íc èng läc: L­u l­îng giÕng ®­îc x¸c ®Þnh theo c«ng thøc: Q = P.D.L.V (IV-21) Víi D: ®­êng kÝnh èng läc, m L: chiÒu dµi c«ng t¸c cña èng läc, m V: vËn tèc n­íc ch¶y qua èng läc vµo giÕng ®¶m b¶o n­íc ch¶y trong tÇng chøa n­íc ®Õn giÕng lu«n ë trong tr¹ng th¸i ch¶y tÇng V = 60m.ngµy (IV-22) K: hÖ sè thÊm cña tÇng chøa n­íc, m/ng K = 70m/ng: ®Þa chÊt lµ c¸t th« pha sái V = 60m/ngµy TÝnh ®­îc : D.L = Tõ b¶ng tiªu chuÈn èng läc ta chän ®­îc ChiÒu dµi c«ng t¸c èng läc nµy phï hîp giÕng khoan kh«ng hoµn chØnh thu n­íc cã ¸p. Tæn thÊt mùc n­íc qua èng läc: Tæn thÊt nµy tÝnh tõ khi n­íc ch¶y tõ tÇng chøa n­íc vµo èng läc, däc theo èng v¸ch råi ®Õn b¬m sö dông c«ng thøc thùc nghiÖm Abram«p: , cm (IV-24) Trong ®ã: DS: Tæn thÊt mùc n­íc qua èng läc, cm S: §é h¹ mùc n­íc trong giÕng khi b¬m, m K: hÖ sè thÊm cña tÇng chøa n­íc ,m/ng a: HÖ sè phô thuéc vµo kÕt cÊu èng läc, èng läc l­íi, quÊn d©y: a= 17 w: DiÖn tÝch xung quanh cña èng läc, m2 DS = 17 èng l¾ng: MN§ MNT S H h L m 2r R 2r 5 4 3 2 1 N»m kÕ tiÕp èng läc, cã ®­êng kÝnh b»ng ®­êng kÝnh èng läc. CÊu t¹o lµ mét ®o¹n èng thÐp tr¬n, ®Çu d­íi ®­îc bÞt kÝn. ChiÒu dµi èng l¾ng 5m. èng l¾ng lµ bé phËn cuèi cïng cña giÕng ®Ó gi÷ l¹i cÆn, c¸t lät theo n­íc vµo trong giÕng. H.III-3: S¬ ®å cÊu t¹o giÕng khoan H.III-2 S¬ ®å tÝnh giÕng khoan hoµn chØnh thu n­íc cã c¸p 1. MiÖng giÕng 4. èng läc 2. èng v¸ch 5. èng l¾ng 3. §ai liªn kÕt TÝnh to¸n giÕng khoan: + B¸n kÝnh ¶nh h­ëng R: gi¸ trÞ cña b¸n kÝnh ¶nh h­ëng phô thuéc cÊu t¹o ®Þa chÊt cña tÇng chøa n­íc , tra theo b¶ng 2-2 C¸t th« pha sái: k = 70m/ng; R = 400m (IV-23) + §é h¹ mùc n­íc giíi h¹n Trong tÝnh to¸n giÕng khoan, øng víi mçi trÞ sè Q b¬m ra sÏ cã mét trÞ sè ®é h¹ mùc n­íc S t­¬ng øng. Ta ph¶i chän ®­îc ph­¬ng ¸n hîp lý nhÊt vÒ l­u l­îng khai th¸c vµ ®é h¹ mùc n­íc ®Ó nhãm giÕng khoan thiÕt kÕ ra kinh tÕ vµ lµm viÖc æn ®Þnh. Ph¶i ®¶m b¶o: S £ Sgh (IV-36) Trong ®ã: S: §é h¹ mùc n­íc trong giÕng thiÕt kÕ Sgh: §é h¹ mùc n­íc cho phÐp lín nhÊt cña giÕng thiÕt kÕ. Víi giÕng khai th¸c n­íc ngÇm cã ¸p: Sgh = H – (0,3¸0,5) m - DS - DHb (IV - 37) Víi H: ChiÒu d©u mùc n­íc tÜnh tÝnh ®Õn ®¸y c¸ch thuû khi ch­a b¬m, m H = 95m m: ChiÒu dµy tÇng chøa n­íc cã ¸p , m DS: Tæn thÊt mùc n­íc qua èng läc, m DS = 4 m DHb: §é s©u ®Êt b¬m d­íi mùc n­íc ®éng lÊy DHb = 4 m Sgh = 95 – 0,5 – 4 – 4 = 86,5m Nh­ vËy, ®é h¹ mùc n­íc trong giÕng so víi mÆt ®Êt lµ S £ 100- 86,5 = 13,5m 2a 2a R0 H×nh III.4- S¬ ®å bè trÝ giÕng khoan + ThiÕt kÕ 4 giÕng bè trÝ trªn 4 ®Ønh mét h×nh vu«ng. Nh­ vËy l­u l­îng cña mét trong 4 giÕng cã thÓ cung cÊp lµ : (IV- 48) Trong ®ã: r : b¸n kÝnh giÕng, m R0: b¸n kÝnh ¶nh h­ëng cña nhãm giÕng tÝnh tõ t©m ®Õn r×a mÆt ¶nh h­ëng, m a: Mét nöa chiÒu dµi c¹nh cña h×nh mµ trªn ®ã bè trÝ c¸c giÕng, m S: §é h¹ mùc n­íc , m m3/ng Nh­ vËy, l­u l­îng nµy thõa ®ñ ®Ó ®¸p øng cho c«ng suÊt giÕng thiÕt kÕ (3125m3/ng) II.1.2. HÖ thèng ®­êng èng thu n­íc th« §­êng sãng thu n­íc tõ c¸c giÕng khoan Mçi giÕng cã 1 ®­êng èng thu n­íc , sau ®ã ®­îc thu vÒ 1 ®­êng èng dÉn chÝnh ®Ó dÉn vÒ tr¹m xö lý. GiÕng cã l­u l­îng thiÕt kÕ: 3125 m3/ng = 36,2 l/s Tra b¶ng II tÝnh to¸n thuû lùc cña Sª-vª-lep, chän ®­îc §­êng kÝnh dÉn trong èng: D = 200mm VËn tèc n­íc ch¶y trong èng: v = 1,05m/s KiÓm tra l­u l­îng theo c«ng thøc Q = Q = Tõ 4 giÕng n­íc ®­îc gép vÒ 1 ®­êng èng dÉn chÝnh nªn ta ph¶i tÝnh cho tr­êng hîp 4 b¬m còng lµm viÖc song song, khi ®ã l­u l­îng ë 4 giÕng cÇn nh©n víi mét hÖ sè b = 1,05. Tøc, l­u l­îng mçi giÕng lµ: 1,05.36,2 = 38,1 l/s Tra b¶ng nh­ trªn ta chän ®­îc : §­êng èng dÉn chÝnh: Tra b¶ng t­¬ng tù nh­ trªn ®èi víi l­u l­îng 12.500m3/ng = 144,8l/s ta chän ®­îc : II.1.3. B¬m trong giÕng khoan Sö dông lo¹i b¬m ch×m, 4 giÕng mçi giÕng 1 b¬m. Tr¹m b¬m nµy cÊp 1 nµy b¬m n­íc lªn tr¹m xö lý , cét ¸p toµn phÇn cña m¸y b¬m ®­îc x¸c ®Þnh theo c«ng thøc H = H®h + hd® + hcb, m (IV –114) Trong ®ã: H®h: chiÒu cao b¬m n­íc ®Þa h×nh b»ng tæng chiÒu cao cña mùc n­íc cao nhÊt trªn tr¹m xö lý (giµn m­a cao 10m) vµ ®­îc h¹ mùc n­íc thÊp nhÊt trong giÕng khoan khi b¬m (®é h¹ 13,5m) H®h = 13,5 + 10 = 23,5 m Hd® : Tæn thÊt ¸p lùc däc ®­êng däc ®­êng trªn ®­êng èng dÉn n­íc th« tÝnh tõ giÕng khoan vÒ tr¹m xö lý Hd® = i1.L1 + i2.L2 Víi i1, L1: tæn thÊt theo ®¬n vÞ chiÒu dµi vµ chiÒu dµi ®­êng èng tõ giÕng khoan ®Õn èng dÉn chÝnh L1 = 200m. i2, L2 : Tæn thÊt ®¬n vÞ theo chiÒu dµi vµ chiÒu dµi ®­êng èng dÉn chØnh tÝnh tõ ®iÖn gãp n­íc c¸c giÕng vÒ ®Õn giµn m­a cña tr¹m xö lý . L2 = 4000 m. Tra b¶ng tÝnh to¸n thñy lùc cña Sªvª-lÐp 10001i1 = 10,2 øng D = 200 mm V = 1,15 m/s 1000 i2 = 4,03 øng D = 400 V = 1,11m/s TÝnh ®­îc : h®® = (m) h ®® = 18,16 m hcb : tæn thÊt ¸p lùc côc bé do van, ®ét më, ®ét thu, c¸c ®o¹n èng cong, nèi. hcb rÊt nhá so víi H®h vµ h® ® nªn ta cã thÓ bá qua. VËy cét ¸p toµn phÇn cña m¸y b¬m cÇn ph¶i t¹o ra lµ: H = 23,5 + 18,16 = 41,66 (m) Chän lo¹i b¬m ch×m K86 : ¸p lùc 4,5 - 5at L­u l­îng ~ 40 l/s h = 0,85 - C«ng suÊt cña m¸y b¬m N = , Kw (V-89) Víi : Q - l­u l­îng b¬m, l/s H - ¸p lùc b¬m, m h: HiÖu suÊt cña m¸y b¬m , h = 0,85 N = - C«ng suÊt cña ®éng c¬ ®iÖn: N®c = 1,3 N = 1,3 . 20 = 26 Kw II.2. HÖ thèng xö lý n­íc III.2.1. Lµm tho¸ng b»ng giµn m­a 1. Môc ®Ých nguyªn lý Môc ®Ých: Trong n­íc ngÇm, s¾t th­êng tån t¹i ë d¹ng iod hãa trÞ 2, lµ thµnh phÇn cña c¸c muèi hßa tan nh­ bicacbona sunfat, clorua. Víi hµm l­îng s¾t cao, n­íc cã vÞ tanh, vµ t¹o ra cÆn bÈn mµu vµng, ¶nh h­ëng ®Õn chÊt l­îng n­íc cÊp cho sinh ho¹t. Do vËy cÇn tiÕn hµnh khö bá ®Ó gi¶m hµm l­îng s¾t trong n­íc ®Õn giíi h¹n cho phÐp tr­íc khi sö dông. M¸y gan th­êng tån t¹i song song víi s¾t ë d¹ng ion hãa trÞ 2 trong n­íc ngÇm. Do vËy viÖc khö magan ®­îc tiÕn hµnh ®ång thêi víi khö s¾t. Trong qu¸ tr×nh nµy chØ mét phÇn mangan ®­îc t¸ch ra, phÇn chñ yÕu cßn l¹i cho ®Õn qu¸ tr×nh läc. Nguyªn lý: Nguyªn lý cña ph­¬ng ph¸p nµy lµ «xy hãa s¾t II thµnh s¾t III nhê cã «xy hßa tan khi lµm tho¸ng b»ng giµn m­a, sau ®ã t¸ch chóng ra khái n­íc d­íi d¹ng hydroxýt s¾t III. Trong n­íc ngÇm, s¾t II bicacbonnat lµ mét mèi kh«ng bÒn, nã dÔ dµng thñy ph©n thµnh s¾t II hydroxyt theo ph¶n øng. Fe (HCO3)2 + 2H2O ® Fe(OH)2 + 2H2CO3 Nhê cã «xy trong kh«ng khÝ hßa tan vµo n­íc qua giµn m­a nªn s¾t II hydroxyt sÏ bÞ «xy hãa thµnh s¾t III hydroxyt theo ph¶n øng. 4Fe (OH)2 + 2H2O + O2 ® 4Fe(OH)3¯ KÕt hîp c¸c ph¶n øng trªn ta cã ®­îc ph¶n øng chung cña qu¸ tr×nh oxy hãa s¾t nh­ sau: 4Fe2+ + 8HCO3- + O2 + H2O ® 4Fe(OH)3¯ + 8H+ + 8HCO3- S¾t III hydroxyt trong n­íc kÕt tña thµnh b«ng cÆn mµu vµng vµ cã thÓ t¸ch ra khái n­íc mét c¸ch dÔ dµng nhê qu¸ tr×nh l¾ng läc. 2. TÝnh to¸n thiÕt kÕ §Ó ®¶m b¶o sau khi «xy hãa l­îng s¾t cßn l¹i trong n­íc lµ 0,3 mg/l (b¶ng chØ tiªu chÊt l­îng n­íc cÊp ) th× «xy hãa khö ph¶i tháa m·n: EO2/H2O > 3 EFe3+/Fe2+ TÝnh thÕ «xy hãa khö yªu cÇu: /Fe2+ = 1,34 = 0,177 > pH Lµm tho¸ng b»ng giµn m­a trùc tiÕp th× l­îng CO2 coi nh­ kh«ng gi¶m. Sau lµm tho¸ng , s¾t bÞ thñy ph©n, cø 1mg/l s¾t II thñy ph©n sÏ t¹o thµnh 1,6mg/l CO2 vµ gi¶m 0,036 mg ®l/l ®é kiÒm. Ta cã t­¬ng quan: C(CO2)T = C(CO2)0 + 1,6 Fe2+ , mg/l vµ Ki = Ki0 - 0,036 Fe2+ , mg ®l/l Trong ®ã: C(CO2)0: hµm l­îng CO2 tù do cña n­íc ngÇm tr­íc khi lµm tho¸ng, hµm l­îng CO2 nµy x¸c ®Þnh theo biÓu ®å t­¬ng quan hµm l­îng CO2, HCO-3 ë 250C víi pH = 7,5 . (III.27) C(CO2)0 = . 427 = 32 mg/l Kio : ®é kiÒm ban ®Çu cña n­íc nguån, mg ®l/l Ki0 : [HCO-3] = =6,475 mg ®l/l Ki : ®é kiÒm cña n­íc sau qu¸ tr×nh thñy ph©n s¾t, mg ®l/l Ki = 6,475 - 0,036 . 3 = 6,367 mg ®l/l C(CO2)T = 32 + 1,6 . 3 = 36,8 mg/l Tõ biÓu ®å h×nh I.2, II - 10 t×m ®­îc ®é pH cña n­íc sau qu¸ tr×nh thñy ph©n s¾t lµ 6,8. TÝnh ®­îc: EFe3+/Fe2+ = 1,34 = 0,177 . 6,8 = 0,14 V. ThÕ «xy hãa khö sau lµm tho¸ng: EO2 /H2O = 1,231 - 0,059 pH + 0,0145 lg [O2], (V) (III - 201) L­îng «xy cßn l¹i sau khi oxy hãa s¾t tÝnh theo c«ng thøc: CO2 = CO2ht - 0,143 . CFe2+ (III - 204) Víi CO2ht = C0 + (Cs- C0) . 0,40 (1 + 0,046T).h (mg/l) (I - 184) CS, C0 : hµm l­îng O2 b·o hßa vµ hµm l­îng «xy cã trong n­íc nguån. Cs = 8j,4 , CO = 0 T: NhiÖt ®é n­íc 0C h : chiÒu cao n­íc r¬i, m CO2ht = 8,4´ 0,40(1+0,046T).0,8 = 5,68 mg/l Suy ra: CO2 = 5,68 - 0,143 . 3 = 5,251 mg/l Hay [O2] = mol/l. TÝnh ®­îc : EO2/H2O =1,231- 0,059 . 6,8 + 0,0145 lg (16,4 . 10-5) = 0,77V So s¸nh c¸c thÕ «xy hãa khö ta thÊy: EO2/H2O = 0,77V > 3EFe3+ /Fe = 3.0,14 = 0,42 V Nh­ vËy viÖc chän ph­¬ng ¸n khö s¾t b»ng lµm tho¸ng b»ng giµn m­a lµ cã thÓ ®­îc. DiÖn tÝch mÆt b»ng cña giµn m­a tÝnh theo c«ng thøc: F = (II.2-55) Trong ®ã: Q - l­u l­îng n­íc xö lý, m3/h a - c­êng ®é t­íi, lÊy 5-10 m3/m2h. F = VËy ta cã thÓ lµm tho¸ng trªn bÓ ph¶n øng Th­êng sö dông víi lç cña giµn m­a lµ 8mm. Khi ®ã tÝnh ®­îc sè lç lµ: = 2600 lç Mçi m2 lµm tho¸ng cã: = 36 lç.m2 C¸ch bè trÝ c¸c èng m­a nh­ h×nh vÏ C¸c èng m­a ®Æt c¸ch nhau : = 16,67 cm ChiÒu dµi èng m­a : m Trªn 7,2 m ®Æt sè èng m­a lµ: = 43 èng L­u l­îng mçi èng lµ: = 3,03 m3/h §­êng kÝnh èng m­a lµ: D = = 0,030 (m) Hay D = 30 mm x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x F30 2,5m 2,5m F300 F200 7,2 M H×nh III. 5. giµn m­a III.2.2. Lµm mÒm n­íc 1. Môc ®Ých, nguyªn t¾c Môc ®Ých: N­íc cã ®é cøng cao th­êng g©y n hiÒu t¸c h¹i cho ng­êi sö dông. khi dïng n­íc cã ®é cøng cao trong sinh ho¹t, g©y l·ng phÝ xµ phßng vµ c¸c chÊt tÈy röa, t¹o cÆn l¾ng b¸m trªn bÒ mÆt c¸c trang thiÕt bÞ sinh ho¹t. Trong øng dông c«ng nghiÖp ®é cøng cña n­íc g©y c¶n trë cho qu¸ tr×nh vËn chuyÓn vµ lµm gi¶m n¨ng lùc truyÒn nhiÖt, gi¶m tuæi thä cña thiÕt bÞ. Do vËy c«ng viÖc lµm mÒm n­íc lµ rÊt cÇn thiÕt trong c«ng nghÖ xö lý n­íc cÊp. Môc tiªu cña qu¸ tr×nh lµm mÒm n­íc lµ lµm gi¶m ®Õn møc cho phÐp cña hµm l­îng ion Ca2+, Mg2+ trong n­íc cÊp. Theo b¶ng chØ tiªu chÊt l­îng n­íc cÊp ta ph¶i xö lý t¸ch Ca2+, Mg2+®Õn khi ®é cøng toµn phÇn ph¶i < 120dH. Nguyªn t¾c: lµm mÒm b»ng ph­¬ng ph¸p hãa häc, cô thÓ lµ dïng s÷a v«i (Ca(OH)2) . Khi ®­a v«i vµo n­íc, tr×nh tù c¸c ph¶n øng cña qu¸ tr×nh x¶y ra nh­ sau: 2CO2 + Ca(OH)2 ® Ca (HCO3)2 Ca(HCO3)2 + Ca(OH)2 ® 2CaCO3 ¯ + 2H2O Mg(HCO3)2 + 2Ca(OH)2 ® Mg(OH)2 ¯ + 2CaCO3¯ + 2H2O 2NaHCO3 + Ca(OH)2 ® CaCO3¯ + Na2CO3 + H2O Theo c¸c ph­¬ng tr×nh trªn th× cø 1mol v«i ®­a vµo sÏ lµm gi¶m ®­îc 1 mol ®é cøng. 2. TÝnh to¸n thiÕt kÕ a. X¸c ®Þnh liÒu l­îng v«i LiÒu l­îng v«i cÇn thiÕt phô thuéc vµo tû lÖ thµnh phÇn cña c¸c ion cã trong n­íc. Do hµm l­îng ion Ca2+ = 160:20 = 8mg ®l/l l¬n h¬n hµm l­îng ion HCO3 = 427 : 61 = 7 mg ®l/l nªn l­îng v«i x¸c ®Þnh theo c«ng thøc: av = 28 (I - 125) Trong ®ã: av : L­îng v«i sö dông (v«i th«) : mg/l CO2: hµm l­îng CO2 tù do trong n­íc: mg/l CCO2 = 32 mg/l HCO3 : hµm l­îng ion bicacbonat trong n­íc; mg/l CHCO3 = 395 mg/l Cv : tû lÖ v«i tinh khiÕt the CaO trong v«i th«: %. Cv = 90%. 0,5 : l­îng dù phßng ®Ó ®¶m b¶o l¾ng cÆn CaCO3 khi pH ~ 9,5 Qp : l­îng phÌn FeCl3 tÝnh theo s¶n phÈm kh«ng ng©m n­íc; mg/l e: ®­¬ng l­îng cña phÌn ho¹t tÝnh. e = 54 ®èi víi FeCl3 §Ó t¨ng c­êng cho qu¸ tr×nh l¾ng cÆn CaCO3 vµ Mg(OH)2 khi lµm mÒm b»ng v«i, ta pha thªm phÌn vµo n­íc. Do ph¶n øng lµm mÒm diÔn ra ë pH > 9 nªn kh«ng dïng ®­îc phÌn nh«m, trong m«i tr­êng kiÒm phÌn nh«m t¹o ra aluminat hßa tan. LiÒu l­îng phÌn cÇn thiÕt x¸c ®Þnh theo c«ng thøc thùc ng hiÖm ap = mg/l (I - 216) Víi M : tæng hµm l­îng cÆn trong n­íc lµm mÒm M = M0 + 50 (I-216) M0 : hµm l­îng cÆn kh«ng tan trong n­íc nguån M0 = 0 M = 0 + 50 + 0,1 av M = 720,2 + 0,1 av mg/l Sè h¹ng trong (I - 215) lÊy dÊu d­¬ng v× ta cho phÌn vµo n­íc cïng víi v«i. av = 28 mg/l av = 31,11 mg/l aP = 3 Gi¶i hÖ ph­¬ng tr×nh trªn b»ng ph­¬ng ph¸p lËp ta x¸c ®Þnh ®­îc liÒu l­îng v«i vµ phÌn sö dông lµ: av = 280 mg/l aP = 27,2 mg/l VËy, thÓ tÝch dung dÞch s÷a v«i 10% dïng ®Ó xö lý 1 lÝt n­íc lµ x, tÝnh nh­ sau: Cø 10ml dung dÞch s÷a v«i th× cã 1g v«i, tøc 1000 mg v«i Cø x dung dÞch s÷a voi th× cã 280mg v«i. Suy ra : x = = 2,8 ml §Ó kiÓm tra hiÖu qu¶ cña qu¸ tr×nh lµm mÒm n­íc b»ng v«i, chØ cÇn x¸c ®Þnh gi¸ trÞ pH sau khi pha v«i vµo n­íc. V× nh­ ta ®· biÕt, ph¶n øng lµm mÒm n­íc sÏ diÔn ra triÖt ®Ó khi ®· ®¹t ®Õn c©n b»ng b·o hßa cña CaCO3 vµ MgCO3 trong n­íc. T­¬ng øng víi tr¹ng th¸i b·o hßa ®ã, ®é æn ®Þnh cña n­íc ph¶i ®­îc thÓ hiÖn ë mét gi¸ trÞ pHc nµo ®ã. ë tr¹ng th¸i b·o hßa tù nhiªn øng víi pHs cña n­íc, tèc ®é l¾ng cÆn diÔn ra rÊt chËm. §Ó t¨ng tèc ®é lªn, cÇn ph¶i cã mét l­îng d­ ion OH-, biÓu thÞ b»ng gi¸ trÞ DpH,nh­ vËy gi¸ trÞ pHc sÏ ®­îc biÓu thÞ b»ng c«ng thøc: pHc = pHs + DpH Trong ®ã: pHc: ®é pH b·o hßa cña n­íc ë cuèi qu¸ tr×nh lµm mÒm pHs : ®é pH cña n­íc ë tr¹ng th¸i b·o hßa tù nhiªn DpH: l­îng d­ c¸c ion OH- cÇn bæ sung ®Ó t¨ng tèc ®é ph¶n øng l¾ng cÆn. Trong tr­êng hîp khö ®é cøng cacbonat th× DpH = 0,5. Trong thùc tÕ , khi lµm mÒm n­íc b»ng v«i ®Ó khö CaCO3, pHs th­êng cã gi¸ trÞ 9,5 ®Õn 9,8. pHs cña Mg(OH)2 x¸c ®Þnh theo biÓu ®å tÝnh gi¸ trÞ pHs cña n­íc b»ng Mg(OH)2 x¸c ®Þnh theo biÓu ®å tÝnh gi¸ trÞ pHs cña n­íc b»ng Mg(OH)2 (I-218) pHsMg = fi(t) + f2(Mg2+) + f3(P) (I - 217) pHsMg = 8,68 + 1,68 + 0,04 pHSMg = 10,4 Nh­ vËy ®é pH b·o hßa cña n­íc ë cuèi qu¸ tr×nh lµm m­a kho¶ng: pHC = 10 + 0,5 = 10,5 §é cøng toµn phÇn = = 9 mg ®l/l §æi ®¬n vÞ : 10dH = 10mg CaO/l = = 0,357 mg ®l/l §é cøng toµn phÇn lµ: 0dH. Theo b¶ng tiªu chuÈn chÊt l­îng n­íc cÊp thö ®é cøng toµn phÇn ph¶i nhá h¬n 120dH. Nh­ vËy ta ph¶i tiÕn hµnh lµm mÒm n­íc. b) ThiÕt kÕ bÓ khuÊy trén c¬ khÝ ThÓ tÝch bÓ trén V = T. Q (m3) ( I - 101) Víi : T - Thêi gian khuÊy trén, chän 10s Q - L­u l­îng n­íc xö lý , m3/s V = 10 . m3 ViÖc khuÊy trén ®­îc tiÕn hµnh trong bÓ trén vu«ng tØ lÖ chiÒu cao vµ chiÒu réng lµ 2:1 ( I - 100) TÝnh ®­îc th«ng sè bÓ: a x a x h = 0,9 x 0,9 . 1,8 m èng dÉn n­íc vµo ë ®¸y bÓ, dung dÞch s÷a v«i vµ phÌn cho ngay vµo cöa èng dÉn vµo bÓ, n­íc ®i tõ d­íi lªn trµn quam¸ng trµn lµ mét phÝa cña thµnh bÓ ®Ó dÉn sang ng¨n ph¶n øng (h×nh III - 2). Dïng m¸y khuÊy tuabin 4 c¸nh nghiªng gãc 450 h­íng lªn trªn ®Ó ®­a n­íc tõ d­íi lªn. §­êng kÝnh m¸y khuÊy: D = m §Æt 4 tÊm ch¾n ®Ó ng¨n chuyÓn ®éng xoay cña n­íc ChiÒu cao tÊm ch¾n : 1,8 m ChiÒu réng tÊm ch¾n : = 0,09 m M¸y khuÊy ®Æt c¸nh ®¸y: h = D = 0,45 m ChiÒu réng c¸nh khuÊy: = 0,09 m ChiÒu dµi c¸nh khuÊy: = 0,12 m N¨ng l­îng cÇn truyÒn vµo n­íc tÝnh theo c«ng thøc: P = G2 . V. m , Kw ( I - 102) Trong ®ã: G: Gradien vËn tèc (s-1) , G = 103 s-1 V: ThÓ tÝch bÒ (m3), V = 1,45 m3 m : §é nhãt ®éng lùc cña n­íc (Ns/m+2) ë nhiÖt ®é 250C m = 0,98 . 10-3 Ns/m2 Thay vµo trªn ta ®­îc: P = (103)2 . 1,45 .0,98 . 10-3 = 1,42 KW HiÖu suÊt ®éng c¬ h = 0,8, c«ng suÊt ®éng c¬: 1,42 : 0,8 = 1,78 KW. Sè vßng quay cña m¸y khuÊy: n = , vßng/s (I - 102) K : hÖ sè søc c¶n cña n­íc, phô thuéc vµo kiÓu c¸ch khuÊy K = 1,08 ®èi víi tuabin 4 c¸nh nghiªng 450 n = vßng/s Ph¶i cã hép gi¶m tèc cho ®éng c¬. c) ThiÕt kÕ bÓ ph¶n øng t¹o b«ng cÆn c¬ khÝ Dung tÝch bÓ ph¶n øng chän theo kiÓu bÓ ph¶n øng c¬ khÝ. V = Q. T T: Thêi gian n­íc l­u trong bÓ T = 30 phót V = = 260,42 m3 X©y dùng 2 ng¨n ph¶n øng víi kÝch th­íc: réng 3,6 m, s©u 3,6 m , chiÒu dµi bÓ ph¶n øng. L = = 10,05 Theo chiÒu dµi chia bÓ lµm 3 buång b»ng c¸c v¸ch ng¨n h­íng dßng n­íc theo ph­¬ng th¼ng ®øng (h×nh III - 3). H×nh III - 8. CÊu t¹o guång khuÊy Kho¶ng c¸ch gi÷a c¸c v¸ch ng¨n ë buång thø nhÊt 3,6m, buång thø hai 3,6m, buång thø ba 4,0m, tæng chiÒu dµi L = 11,2m. Dung tÝch c¸c buång lµ46,6m3; 46,6m3; 51,8m3. ë t©m c¸c buång ®Æt guång khuÊy theo ph­¬ng th¼ng ®øng. C­êng ®é khuÊy trén trong c¸c buång dù kiÕn ®¹t c¸c gi¸ trÞ gradie tèc ®é 85,60 vµ 35s-1. CÊu t¹o cña guång khuÊy gåm trôc quay vµ bèn b¶n c¸nh ®Æt ®èi xøng qua trôc (h×nh III-4). §­êng kÝnh guång tÝnh ®Õn mÐp c¸nh khuÊy ngoµi cïng lÊy < bÒ réng hoÆc sÊu bÓ 0,3 - 0,4m. Chän ®­êng kÝnh guång b»ng: 3,6 - 2 . 0,3 = 3,0m KÝch th­íc b¶n c¸nh: chän sao cho tæng diÖn tÝch b¶n c¸nh < 15%. TiÕt diÖn ngang bÓ ph¶n øng < 15% (I - 114) Fc < 1,9 m2 DiÖn tÝch 1 c¸nh = m2 Chän: Dµi 3m ® Réng = Chän tèc ®é quay cña guång khuÊy, sö dông bé truyÒn ®äng trôc vÝt víi 1 ®éng c¬ ®iÖn kÐo chung 3 guång khuÊy. Tèc ®é quay c¬ b¶n lÊy 5v/phót ë buång ®Çu, 4 vßng/ph ë buång 2 vµ 3v/ph ë buång 3. TÝnh kiÓm tra c¸c chØ tiªu khuÊy trén c¬ b¶n Buång thø nhÊt: Dung tÝch 3,6 x 3,6 x 3,6 = 46,6 m3 Tèc ®é chuyÓn ®éng t­¬ng ®èi cña c¸c b¶n c¸nh khuÊy so víi v1 = = 0,589 (m/s) v2 = = 0,432 (m/s) N¨ng l­îng cÇn ®Ó quay c¸nh khuÊy N = 51 CF (v31 + v31) . W (I - 112) Víi: c = 1,5 (tØ lÖ c¸nh khuÊy = 20 ( I - 112) F = 1,8 : 2 = 0,9 - TiÕt diÖn b¶n c¸nh khuÊy ®èi xøng N = 51. 1,5 . 0,9 (0,5893 + 0,4323) = 19,6 (W) N¨ng l­îng tiªu hao cho 1m3 n­íc khuÊy trén : W/m3 (( - 114) G = 10 = 67 s-1 Gi¸ trÞ gra®ien h¬i thÊp so víi dù kiÕn (85s-1). T¨ng tèc ®é quay cña guång khuÊy lªn 5,75v/ph, tÝnh l¹i c¸c chØ tiªu c¬ b¶n. v1 = (m/s) v2 = (m/s) N = 51 . 1,5 . 0,9 (0,6783 + 0,4973) = 29,91 (W) (W/m3) G = 1-= 83,2 s-1; GT = 83,2 . 548 = 45600 Chän tèc ®é quay 5,75 v/ph T­¬ng tù nh­ vËy buång ph¶n øng thø hai vµ thø ba ®Òu ®­îc tÝnh víi hai tèc ®é quay cña guång khuÊy. KÕt qu¶ ghi ë b¶ng III.1. B¶ng III.1. C¸c sè cã dÊu* lµ ghi trung b×nh. C¸c chØ tiªu c¬ b¶n Buång ph¶n øng thø nhÊt Buång ph¶n øng thø hai Bußng ph¶n øng thø ba KÕt qu¶ tæng hîp V m3 T S 46,6 548 46,6 548 51,8 670 145 1766 n v/ph v1 m/s v2 m/s N w w w/m3 G s-1 GT 5,75 0,678 0,497 29,910 0,636 83,2 45594 4,75 0,565 0,414 16,890 0,362 62,7 34375 3,75 0,446 0,317 8,315 0,161 41,8 28028 55,12 0,386 62,6 107997 n v/ph v1 m/s v2 m/s N w w w/m3 G s-1 GT 5,00 0,589 0,432 19,6 0,421 67,0 367,16 4,00 0,471 0,346 10,0 0,215 48,8 26759 3,00 0,354 0,260 4,3 0,082 29,9 20003 33,9 0,239 48,6 834,78 KÕt qu¶ ghi ë b¶ng III.1 cho thÊy víi 2 tèc ®é kh¸c nhau cña guång khuÊy, c¸c chØ tiªu c¬ b¶n cña bÓ ph¶n øng ®Òu n»m trong giíi h¹n cho phÐp. Tèc ®é t­¬ng ®èi cña c¸nh khuÊy n»m trong giíi h¹n 0,25 0,75 m/s. Gra®ien tèc ®é trung b×nh n»m trong giíi h¹n 30 70 s-1. Gi¸ trÞ GT n»m trong giíi h¹n 40.000 200.000. Nh­ vËy, c¸c chØ tiªu cÊu t¹o bÓ vµ guång khuÊy ®Òu ®¹t yªu cÇu. Tuy nhiªn ta chän víi gi¸ trÞ tèc ®é thø nhÊt lµ tèi ­u h¬n. §Ó ®¶m b¶o ®¹t hiÖu qu¶ ph¶n øng cao nhÊt, c¸c t­êng ng¨n h­íng dßngdc cÊu t¹o nh»m môc ®¹t ®­îc c­êng ®é khuÊy trén b»ng gi¸ trÞ trung b×nh cña c¸c gi¸ trÞ tr­íc vµ sau. NghÜa lµ vÒ mÆt thuû lùc, c­êng ®é khuÊy trén sÏ gi¶m dÇn tõ ®Çu ®Õn cuèi bÓ. Theo c¸ch ®ã, chän gi¸ trÞ Gradien tèc ®é t¹i c¸c t­êng ng¨n t­¬ng øng nh­ sau (H×nh III.4). T­êng trµn tõ bÓ trén (G = 900 s-1) sang bÓ ph¶n øng (G = 85 s-1) lÊy G = 500s-1. T­êng ng¨n thø nhÊt gi÷a buång thø nhÊt vµ buång thø hai (G =60 s-1) lÊy G = 70s-1. T­êng ng¨n thø hai gi÷a buång thø hai ( G = 65 s-1 ) vµ buång thø ba ( G = 35 s-1) lÊy G = 45 s-1. T­êng ng¨n cuèi lÊy G =30 s-1. T­êng trµn ®Çu bÓ ®­îc tÝnh theo s¬ ®å ë h×nh III.5 N¨ng l­îng cÇn ®Ó ®¹t gi¸ trÞ G = 500 s-1. Tæn thÊt ¸p lùc qua t­êng trµn lµ : (II.1 - 65) Trong ®ã : Q = 0,0723 m3/s - lµ l­u l­îng n­íc qua t­êng trµn cña mét bÓ. §é ngËp cña t­êng trµn tÝnh theo ph­¬ng ph¸p gÇn ®óng víi c«ng thøc : (II.1 - 65) Trong ®ã : B = 3,6 m - BÒ réng cña t­êng trµn m0 - HÖ sè l­u l­îng m0 = (II.1 - 65) Chän H = 0,06 m Hu = H -ht = 0,06 -0,054 = 0,027 (m) P2 = Hu - hu = 3,6 - 0,0276 = 3,5724 (m) m0 = m0 = 0,3286 KiÓm tra l­u l­îng ch¶y qua t­êng trµn : Qt = 0,3286.3,6.= 0,0770 (m3/s) Qt = 0,0770 ; Q = 0,07234 m3/s Chän l¹i H = 0,055 m hu = 0,055 - 0,0324 = 0,0226 (m) P2 = 3,6 - 0,0226 = 3,5774 (m) m0 = 0,3381 = 0,06954 (m3/s) LÊy H = 0,058 m T­êng ng¨n thø nhÊt tÝnh b»ng ph­¬ng ph¸p t­¬ng tù cho tr­êng hîp Gradien tèc ®é 70 s-1, chiÒu cao khe cña cÇn cã h2 = 0,38 m . §é ngËp n­íc cña t­êng ng¨n thø hai theo tÝnh to¸n lµ h3 = 0,225 m . ChiÒu cao cña t­êng ng¨n thø ba tÝnh ®­îc lµ h4 = 1,02 m . Sau bÓ ph¶n øng, n­íc ®­îc dÉn b»ng m­¬ng sang bÓ l¾ng, chiÒu dµi m­¬ng l = 9,0 m . VËn tèc trong m­¬ng lÊy v = 0,18 m/s. DiÖn tÝch mÆt c¾t m­¬ng : (m2) Chän kÝch th­íc cÊu t¹o B ´ H = 0,5 ´1,6 m. N¨ng l­îng tiªu hao t­¬ng øng : N = 0,454 w. Gradien tèc ®é trong m­¬ng tÝnh ®­îc : (s-1) (II.1 - 49) = G = 26 s-1 Nh­ vËy, toµn bé c¸c kÝch th­íc vÒ cÊu t¹o thuû lùc cña bÓ ®Òu ®¹t yªu cÇu thiÕt kÕ. III.2.3. BÓ l¾ng. 1. Môc ®Ých, nguyªn lý. Môc ®Ých : BÓ l¾ng ë ®©y lµ ®Ó t¸ch c¸c ion Ca2+, Mg2+ d­íi d¹ng b«ng keo tô CaCO3, Mg(OH)2 vµ t¸ch b«ng s¾t Fe(OH)3, mét phÇn Mn(OH)4. BÓ l¾ng cã kh¶ n¨ng lo¹i bá ®­îc tõ 90 ®Õn 99% l­îng cÆn chøa trong n­íc . Nguyªn lý : Dùa theo nguyªn lý r¬i theo träng lùc, khi hµm l­îng h¹t lín, trong qu¸ tr×nh l¾ng chóng sÏ va ch¹m vµo nhau, hÊp phô vµ kÕt dÝnh víi nhau t¹o thµnh h¹t cã kÝch th­íc lín h¬n. KÕt qu¶ lµ phÇn trªn bÓ l¾ng, vËn tèc l¾ng S0 nhá h¬n, cµng xuèng ®¸y vËn tèc cµng cao v× kÝch th­íc h¹t t¨ng lªn. H×nh III-9 . Quan hÖ gi÷a vËn tèc l¾ng vµ hµm l­îng cÆn l¬ löng ë c¸c chiÒu s©u kh¸c nhau. H×nh III-10 : M« t¶ qu¸ tr×nh l¾ng cã keo tô t¹o b«ng theo thêi gian vµ chiÒu s©u cña bÓ. Do c¸c b«ng cÆn lín dÇn lªn nªn lùc c¶n ma s¸t do n­íc chuyÓn ®éng ng­îc chiÒu víi h¹t còng t¨ng lªn, tû lÖ víi kÝch th­íc cña b«ng cÆn. Ngoµi ra, khi b«ng cÆn lín lªn th× lùc kÐo trªn mét ®¬n vÞ diÖn tÝch tiÕt diÖn b«ng cÆn còng lín lªn vµ tû lÖ thuËn víi kÝch th­íc b«ng cÆn. Khi b«ng cÆn lín lªn ®Õn mét kÝch th­íc nhÊt ®Þnh, lùc kÐo ®ñ lín ®Ó ph¸ vì b«ng cÆn lµm cho kÝch th­íc cña b«ng cÆn kh«ng thÓ t¨ng ®­îc n÷a. Tõ thêi ®iÓm ®ã, vËn tèc l¾ng sÏ kh«ng thay ®æi vµ hiÖu qu¶ l¾ng kh«ng t¨ng, dï thêi gian l¾ng cã thÓ kÐo dµi h¬n. Quan s¸t ®å thÞ ë h×nh III-9 ta thÊy, theo chiÒu trôc hoµnh khi chiÒu s©u t¨ng tõ 0,75 ®Õn 3,0 m, vËn tèc l¾ng cña h¹t t¨ng lªn do t¹o b«ng cÆn to h¬n ; theo chiÒu trôc tung , øng víi mçi vËn tèc l¾ng nhÊt ®Þnh t¹i mçi chiÒu cao nhÊt ®Þnh, ta cã thÓ biÕt ®­îc bao nhiªu phÇn tr¨m sè h¹t trong huyÒn phï (cã vËn tèc lín h¬n vËn tèc t­¬ng øng ®ã ) cã thÓ l¾ng mét c¸ch dÔ dµng, ®­îc t¸ch ra khái n­íc vµ bao nhiªu phÇn tr¨m cßn l­u l¹i trong huyÒn phï. 2. TÝnh to¸n thiÕt kÕ bÓ l¾ng. C¸c tÝnh to¸n ë ®©y sö dông c«ng thøc cña Liªn X« (I-122) Chän L/H = 10 , a = 1,33 Víi : L : ChiÒu dµi vïng l¾ng (m). H : ChiÒu s©u vïng l¾ng (m). H = 2,5 m L = 10H = 10.2,5 = 25 m DiÖn tÝch bÓ l¾ng : (I- 122) a : HÖ sè kÓ ®Õn ¶nh h­ëng cña dßng ch¶y rèi trong vïng l¾ng. Q : L­u l­îng dßng n­íc qua vïng l¾ng, m/s. U0 : Tèc ®é l¾ng cña h¹t cÆn, m/s. U0 = 0,5 mm/s. (m2) ChiÒu réng bbÓ : (m) BÓ chia thµnh 3 ng¨n, mçi ng¨n réng B = 5,2 m, dµi 25 m, cao 2,5 m. VËn tèc ngang cña dßng n­íc : m/s = 3,8 mm/s a. HÖ thèng ph©n phèi n­íc vµo bÓ . Chøc n¨ng cña hÖ thèng ph©n phèi lµ t¹o ra dßng ch¶y ph©n bè ®Òu ngay t¹i ®iÓm ®Çu cña vïng l¾ng cÆn. XÐt theo c¸c yÕu tè ¶nh h­ëng ®Õn hiÖu qu¶ l¾ng , viÖc ph©n phèi ®Òu n­íc theo chiÒu réng bÓ cã tÝnh chÊt quyÕt ®Þnh h¬n theo chiÒu cao bÓ. VÒ mÆt thuû lùc, ®Ó ®¹t yªu cÇu nµy ph¶i x©y dùng hÖ thèng m­¬ng ph©n nh¸nh nhiÒu cÊp nh»m chia nhá dßng ch¶y trªn c¬ së vÒ c©n b»ng vÒ tæn thÊt ¸p lùc. Ph­¬ng ph¸p nµy khã thùc hiÖn do x©y dùng phøc t¹p vµ tèn kÐm. Trong thùc tÕ th­êng ¸p dông ph­¬ng ph¸p ph©n phèi ®Òu trë lùc lín. M­¬ng ph©n phèi chÝnh n»m theo chiÒu réng bÓ. N­íc tõ m­¬ng vµo bÓ qua c¸c cöa. Tèc ®é n­íc qua cöa ®­îc chän sao cho tæn thÊt ¸p lùc qua cöa lín h¬n nhiÒu lÇn tæn thÊt ¸p lùc trong m­¬ng, nh­ng kh«ng qu¸ lín ®Ó trnhs lµm vì c¸c b«ng cÆn ®· h×nh thµnh sau bÓ ph¶n øng. PhÝa sau cöa ®Æt tÊm ch¾n ph¶n håi vµ ë s¸t ®Çu vïng l¾ng x©y dùng t­êng ng¨n h­íng dßng. Tèc ®é n­íc trong m­¬ng ph©n phèi lÊy 0,2 m/s ; tèc ®é qua cöa vµo 0,6 m/s. H×nh III-11 : CÊu t¹o hÖ thèng ph©n phèi n­íc vµo bÓ l¾ng - TÝnh to¸n m­¬ng ph©n phèi : F : DiÖn tÝch mÆt c¾t m­¬ng (m2) Q : L­u l­îng n­íc (m3/s) Q = 0,1447 (m3/s) V : VËn tèc n­íc trong m­¬ng (m/s) V = 0,2 m/s F = 0,7234 (m2) Chän m­¬ng h×nh ch÷ nhËt réng ´ s©u = 1,2 ´ 0,8 m. Mùc n­íc trong m­¬ng cao 0,6 m Ng¨n ph©n phèi tÝnh theo tæn thÊt ¸p lùc qua t­êng trµn : N¨ng l­îng cÇn ®Ó ®¹t ®­îc gi¸ trÞ G = 500s-1 : (w/m3) Tæn thÊt ¸p lùc qua t­êng trµn qua ph©n phèi lµ : (m) §é ngËp cña t­êng trµn khe ph©n phèi lµ tÝnh theo ph­¬ng ph¸p gÇn ®óng víi c«ng thøc : H1 : ®é ngËp n­íc (m) ; m0 : hÖ sè l­u l­îng ; Q : l­u l­îng n­íc (m3/s) (II.1- 65) Chän H1 = 0,20 m. hu = H1 - ht = 0,2 - 0,0162 = 0,1838 m P2 = Hu - hu = 2,5 - 0,1838 = 2,4162 m §é réng cña t­êng trµn khe ph©n phèi : m Bè trÝ trªn mçi 1m chiÒu réng 1 khe ph©n phèi, bÓ réng 15 m nªn mçi khe réng : (m) TÝnh to¸n t­¬ng tù cho t­êng ng¨n h­íng dßng víi c¸c th«ng sè thu ®­îc lµ : §é ngËp n­íc cña khe h­íng dßng : H2 = 0,30 m §é réng cña khe h­íng dßng : B1 = 0,03 m Sè khe trªn mçi nÐt cña t­êng : 3 khe/ m b. HÖ thèng thu n­íc . ThiÕt kÕ hÖ thèng thu n­íc bÒ mÆt sÏ cho ta hiÖu suÊt cao v× q = Q/B lµ t¶i träng trªn mét ®¬n vÞ chiÒu dµi cña m¸ng thu sÏ nhá ®i nhiÒu lÇn so víi khi thu b»ng mét m¸ng ë cuèi bÓ. C¸ch bè trÝ m¸ng thu nh­ h×nh III-12 H×nh III-12 : Bè trÝ m¸ng thu n­íc . Tæng chiÒudµi c¸c m¸ng lµ : 4 x 3 x 5 = 60 m C¸c khe ®Æt c¸ch nhau 0,100 m Tæng sè khe rªn 60 m chiÒu dµi m¸ng b»ng : khe L­u l­îng n­íc cña mét khe lµ : (m3/s) L­u l­îng cña mét khe trªn m¸ng tÝnh theo c«ng thøc : Qk = 1,4.H5/2 (I - 124) Víi Hn :§é ngËp n­íc cña 1 khe, (m) m Hn = 31 mm. M¸ng ®­îc thÓ hiÖn trªn h×nh III-13. H×nh III-13 : M¸ng thu n­íc c. HÖ thèng thu x¶ cÆn. Do hµm l­îng cÆn < 1000g/m3, xö lý b»ng v«i vµ phÌn nªn dïng biÖn ph¸p thu vµ x¶ cÆn ®ång thêi b»ng hÖ thèng thuû lùc. CÆn ®­îc thu vµ x¶ ra ngoµi b»ng ¸p lùc n­íc trong bÓ qua c¸c èng thu ®Æt d­íi ®¸y bÓ. CÆn vµ n­íc vµo èng qua hai hµng lç thu 2 bªn, ®­êng kÝnh lç thu ph¶i lín h¬n 20 mm, kho¶ng c¸ch c¸c lç trªn mét hµng ph¶i nhá h¬n 0,5 m. ThÓ tÝch vïng chøa cÆn cña bÓ l¾ng ngang ®­îc x¸c®Þnh theo thêi gian thu vµ nÐn cÆn. (m3) (II.1-86) Trong ®ã : T : Thêi gian gi÷a 2 lÇn x¶ cÆn lÊy b»ng 24 h. Q : L­u l­îng n­íc vµo bÓ l¾ng, m3/h. m : L­îng cÆn cßn l¹i trong n­íc sau khi l¾ng. m = 12g/m3 dc : Nång ®é trung b×nh cña cÆn nÐn sau thêi gian 24 h lÊy theo b¶ng V3-II.1-87. dc = 85000g/m3. Mc : Tæng hµm l­îng cÆn trong n­íc ®­a vµo bÓ. Mc = M0 + ka + 0,25 M + B mg/l (II.1-86) Víi : M0 : Hµm l­îng cÆn lín nhÊt cña n­íc nguån » 0 a : LiÒu l­îng v«i + phÌn = 280 + 27,2 mg/l k : HÖ sè phô thuéc ®é tinh khiÕt k = 0,8 M : §é mµu cña n­íc M = 25 C0 B : L­îng cÆn kh«ng tan trong v«i vµ phÌn B = 0,1 (280 + 27,2) mg/l Mc = 0,8.307,2 +0,25.25 + 0,1.307,2 mg/l Mc = 282,73 mg/l TÝnh ®­îc : m3 L­u l­îng n­íc x¶ x¸c ®Þnh theo c«ng thøc : (m3/s) k : HÖ sè pha lo·ng cÆn, k = 1,8 t : Thêi gian x¶ cÆn, t = 10 phót (m3/s) Kho¶ng c¸ch gi÷a c¸c èng thu cÆn lÊy c¸ch nhau 2,5 m, nªn sè èng thu cÆn lµ 15/ 2,5 = 6 èng. Mçi ng¨n cña bÓ bè trÝ 2 èng thu cÆn. L­u l­îng mçi èng thu cÆn lµ : (m2/s) VËn tèc x¶ cÆn 0,60 m/s th× ®­êng kÝnh èng lµ : mm. Chän kho¶ng c¸ch gi÷a c¸c lç trªn mét hµng lµ 0,2 m th× sè lç cña mét èng thu lµ (trªn mét èng cã hai hµng) : lç L­u l­îng mçi lç : m3/s. §­êng lÝnh lç : m = 23mm H×nh III.14. HÖ thèng thu x¶ cÆn . §é dèc ®¸y bÓ lµ 8% HiÖu suÊt l¾ng lµ : III.2.4 BÓ läc nhanh. 1. Môc ®Ých, nguyªn lý. Môc ®Ých : T¸ch nèt l­îng cÆn cßn l¹i sau qu¸ tr×nh l¾ng vµ t¸ch nèt mangan d­íi d¹ng Mn(OH)4 ®­îc oxy ho¸ nhê xóc t¸c trong suèt qu¸ tr×nh läc. Nguyªn lý : Khi cho n­íc ®i qua mét m«i tr­êng h¹t ®ång nhÊt th× cÆn bÈn trong n­íc sÏ bÞ gi÷ l¹i ë c¸c khe rçng hoÆc trªn bÒ mÆt c¸c h¹t do lùc liªn kÕt ph©n tö hoÆc ®iÖn tö. Khi tèc ®é cña dßng n­íc nhá, lùc ®Èy cña dßng n­íc lªn h¹t cÆn yÕu, ®a sè c¸c h¹t cÆn sÏ l¾ng ®äng vµ bÞ hÊp thô ngay trªn bÒ mÆt líp vËt liÖu läc lµm cho c¸c khe roâng gi¶m dÇn. C¸c h¹t cÆn ®Õn sau tiÕp tôc bÞ gi÷ l¹i ®ã, dÇn dÇn t¹o thµnh mét líp cÆn máng. Víi kÝch th­íc h¹t läc vµ khe rçng nhá h¬n, kh¶ n¨ng hÊp thô cao h¬n, líp cÆn míi nµy t¹i thanhf mét mµng läc cã kh¶ n¨ng gi÷ l¹i gÇn nh­ toµn bé cÆn l¬ löng trong n­íc. Khi tèc ®é dßng n­íc lín, lùc ®Èy sÏ m¹nh h¬n lùc kÕt dÝnh gi÷a c¸c h¹t cÆn, ph¸ vì kh¶ n¨ng h×nh thµnh líp mµng läc. C¸c h¹t cÆn sÏ bÞ ®Èy s©u h¬n vµo trong líp h¹t läc vµ bÞ gi÷ trªn bÒ mÆt c¸c h¹t ®ã do lùc liªn kÕt ph©n tö hoÆc ®iÖn tö . Cø nh­ vËy víi mçi líp h¹t läc, hiÖu qu¶ läc lµ kÕt qu¶ cña hai qu¸ tr×nh ng­îc nhau : qu¸ tr×nh kÕt b¸m cña l¬ps cÆn míi tõ n­íc lªn bÒ mÆt h¹t läc vµ qu¸ tr×nh t¸ch cÆn bÈn tõ bÒ mÆt h¹t läc ®­a vµo n­íc. Hai qu¸ tr×nh trªn diÔn ra ®ång thêi vµ lan dÇn treo chiÒu s©u líp vËt liÖu läc. NÕu x¸c ®Þnh nång ®é cÆn trong n­íc treo chiÒu dµy líp vËt liÖu läc t¹i c¸c thêi ®iÓm kh¸c nhau tÝnh tõ ®Çu qu¸ tr×nh läc vµ dùng thµnh biÓu ®å h×nh III-15, øng víi mçi thêi ®iÓm nhÊt ®Þnh cña qu¸ tr×nh : t1 < t2 < t3 < t4 ta sÏ cã mét ®­êng cong ®Æc tr­ng trong n­íc theo chiÒu dµy líp h¹t. H×nh III-16: BiÓu ®å x¸c ®Þnh thêi gian läc hiÖu qu¶. Vµo giai ®o¹n ®Çu, ®­êng cong mét cho thÊy kµm l­îng cÆn trong n­íc gi¶m rÊt nhanh theo chiÒu dµy líp h¹t läc, ®a sè cÆn bÈn bÞ gi÷ l¹i ngay ë líp trªn cïng. §Õn bÒ dµy X0 nång ®é cÆn trong n­íc gÇn nh­ kh«ng ®æi. §iÒu ®ã chøng tá trong nguån chøa mét l­îng cÆn kh«ng cã kh¶ n¨ng dÝnh kÕt vµ kh«ng bÞ hÊp thô trªn bÒ mÆt c¸c h¹t läc. Thêi gian läc t¨ng lªn, c¸c ®­êng cong 2,3,4 cho thÊy kh¶ n¨ng gi÷ cÆn cña c¸c líp h¹t läc bªn trong trªn gi¶m dÇn. CÆn bÞ gi÷ l¹i ë c¸c líp s©u h¬n, ®o¹n Xb trªn ®­êng cong 4 cho thÊy c¸c líp bªn trªn ®· mÊt hoµn toµn kh¶ n¨ng läc. Cø tiÕp tôc nh­ vËy, bÒ mÆt cña c¸c líp b·o hoµ cÆn sÏ t¨ng lªn cho ®Õn lóc toµn bé líp läc hÕt t¸c dông gi÷ cÆn. NÕu dùng biÓu ®å t­¬ng quan gi÷a nång ®é cÆn trong n­íc vµ thêi gian läc (H×nh III - 16), ta thÊy r»ng trong kho¶ng thêi gian th, n­íc läc cã nång ®é cÆn kh«ng ®æi sau ®ã t¨ng lªn rÊt nhanh sau ®ã t¨ng lªn rÊt nhanh. Gäi th lµ thêi gian läc hiÖu qu¶ vµ nh­ vËy víi mçi lo¹i h¹t läc cïng víi mçi bÒ dµy h¹t sÏ cã mét thêi gian läc hiÖu qu¶ t­¬ng øng . 2. TÝnh to¸n thiÕt kÕ : TÝnh to¸n thiÕt kÕ bÓ läc ë ®©y theo lo¹i vËt liÖu dÔ kiÕm rÎ tiÒn ®­îc sö dông phæ biÕn lµ mét líp c¸t th¹ch anh cã c¸c kÝch th­íc h¹t, th«ng sè nh­ sau : KÝch th­íc h¹t vËt liÖu läc : dmin = 0,7 mm( §­êng kÝnh tèi thiÓu ) dmax = 1,5 mm (§­êng kÝnh tèi ®a ) dtd = 0,9-1,0 ( §­êng kÝnh t­¬ng ®­¬ng ) k = 1,8 - 2 ( HÖ sè kh«ng ®ång nhÊt ) ®é rçng = 3,8% Víi lo¹i c¸t th¹ch anh nµy, chän c¸c th«ng sè thiÕt kÕ c¬ b¶n nh­ sau : ChiÒu dµy líp c¸t L = 1 m VËn tèc läc v = 7 m/h DiÖn tÝch läc : F = (I-141) F = Sè bÓ läc : N = (I-141) Chän sè bÓ läc lµ 4 Khi cã mét bÓ läc ngõng lµm viÖc (nöa läc ) th× tèc ®é läc t¨ng c­êng lµ : Vtc = Tèc ®é läc t¨ng c­êng nµy vtc = 9,33 m/h < tèc ®é läc t¨ng c­êng cho phÐp =10 m/h. Nh­ vËy sè bÓ läc ®­îc chän lµ hîp lý . DiÖn tÝch mçi bÓ : F1 = Chän kÝch th­íc bÓ : réng x dµi = 3,6 m 5,2 m Thêi gian läc hiÖu qu¶ ®­îc tÝnh to¸n nh­ sau : ThÓ tÝch chøa cÆn : V = (§é rçng cña n­íc läc lµ 0,38) §èi víi cÆn s¾t, mangan, v«i lµm mÒm th× ®é ngËm n­íc lµ 94,5% cßn 5,5% lµ cÆn. Träng l­îng cÆn lµ : G = 55 kg/m3 0,095 = 5,225 kg Tèc ®é läc lµ 7 m3/h , líp c¸t dµy 1,2 m, mçi khèi c¸t 1h ph¶i gi÷ l¹i ®­îc : =7 m3/h12 g/ m3 = 84 g/h =0,084 kg/h §Ó ®¶m b¶o chÊt l­îng, chu kú läc lµ : TCL = Thêi gian läc hiÖu qu¶ tÝnh theo : Th = VËy ta cã thÓ lÊy chu kú läc lµ 48 giê. Tøc lµ sau 48 h ta sÏ tiÒn hµnh nöa bÓ läc . ChiÒu dµy líp n­íc trªn bÒ mÆt c¸t läc : chiÒu dµy ph¶i ®ñ lín ®Ó tr¸nh hiÖn t­îng ch©n kh«ng trong líp läc do trong qu¸ tr×nh läc, sù tÝch luü cÆn trong lç rçng lµm cho tæn thÊt qua líp vËt liÖu läc t¨ng dÇn. ChiÒu dµy líp n­íc nµy ph¶i chän hn 1,2L (L = 1,2 m : chiÒu dµy líp c¸t ) hn 1,44 m. a. Röa bÓ läc nhanh X¸c ®Þnh c­êng ®é röa läc : Ta tÝnh to¸n cho tr­êng hîp röa n­íc thuÇn tuý sau ®ã tra b¶ng ®Ó x¸c ®Þnh c­êng ®é röa b»ng giã +n­íc kÕt hîp, do röa b»ng n­íc thuÇn tuý x¶y ra hiÖn t­îng ph©n lo¹i thuû lùc h¹t c¸t, lµm cho h¹t nhá n»m trªn, h¹t to n»m d­íi líp , líp trªn cã ®é réng bÐ, chãng bÞ t¾c nghÏn, tæn thÊt lín hay x¶y ra hiÖn t­äng ch©n kh«ng trong líp läc . W = 15.d = 15.1,51,33 =20 l/sm2 Tra b¶ng VI.5-II-143 ta cã c­êng ®é röa läc giã n­íc kÕt hîp lµ : Giã : 20 l/sm2 N­íc : 3 l/sm2 TÝnh to¸n sµn ph©n phèi ®Òu chôp läc Usµn = 0,6 Hlíp läc (I-146) Hlíp läc : Tæn thÊt qua líp läc khi röa th­êng lÊy b»ng cao líp c¸t läc (m) H = 1,2 m Dv : Tèc ®é n­íc qua sµn chªnh nhau Chän ®é ph©n phèi ®Òu lµ 97% tøc vËn tèc n­íc qua sµn chªnh nhau : Dv = 3% = 0,03 dH : ¸p lùc tèc ®é ( ¸p lùc ®éng ) m dH = gn ( v = 1 m/s : Tèc ®é n­íc ch¶y trong èng cÊp n­íc röa ), Pe : §é rçng líp c¾t khi röa ,Pe = 48%. Thay vµo c«ng thøc trªn tÝnh ®­îc tæn thÊt cÇn thiÕt qua sµn lµ : Theo yªu cÇu, tæn thÊt qua sµn ph©n phèi 1 m C­êng ®é röa n­íc thuÇn tuý 20 l/sm2 hoÆc giã n­íc ®ång thêi : giã 18 l/sm2 +n­íc 3 l/sm2 , øng víi l­u l­îng n­íc qua mét chôp läc lµ : q = 0,333 l/s; h = 1 m. Nh­ vËy sè chôp läc trªn 1 m2 sµn lµ : n = 20 l/sm2 : 0,286 l/s c¸i = 60 c¸i /m2 Do hÖ thãng ph©n phèi trë lùc lín ®¶m b¶o møc ®é ph©n phèi n­íc röa ®Òu cao h¬n hÖ thèng ph©n ph«Ý trë lùc bÐ nªn ta chän kÕt cÊu cña hÖ thèng b»ng c¸c chôp läc. BÓ läc cã hÖ thèng ph©n phèi trë lùc gåm èng chÝnh vµ c¸c èng nh¸nh ®Êu theo d¹ng x­¬ng c¸ . H×nh III.17. Chôp läc ph©n phèi n­íc vµ giã ®ång thêi H×nh III.18. HÖ thèng ph©n phèi trî lùc lín d¹ng x­¬ng c¸ 1- Khe ph©n phèi giã vµ n­íc 4- Khe thu khÝ 2- èng thu n­íc 5- Ren l¾p 3. S¨n chôp läc Chôp läc nµy cã kh¶ n¨ng thu giã vµ n­íc riªng biÖt råi ho¸ trén vµ ph©n phèi lªn. Chôp läc cã sãng thu n­íc 2 ®µi xuèng vµ trªn èng cã khe hë 4 ®Ó thu giã vµo. Khi röa giã vµ n­íc kÕt hîp, bªn d­íi sµn chôp läc h×nh thµnh hai tÇng khÝ vµ n­íc riªng biÖt cã cïng mét ¸p suÊt. N­íc cã ¸p theo phÇn ®Çu èng ®i lªn hoµ víi khÝ nÐn vµo qua khe phÝa trªn vµ ra ngoµi qua khe chôp läc. Chôp läc ®­îc g¾n b»ng ren vÆn vµo ecu ®Æt s½n trong líp sµn. TÝnh to¸n m¸ng thu n­íc röa: Ta thiÕt kÕ lo¹i bÓ läc Aquazur V cña h·ng Degre mont mµ trong khi röa cho n­íc nguån vµo t¹o thµnh dßng ch¶y ngang quÐt ®Òu bªn mÆt röa. V× cã dßng n­íc quÐt ngang nªn kho¶ng c¸ch th× mÐp m¸ng ®Õn ®iÓm xa nhÊt cã dßng n­íc chuyÓn ®éng ngang vÒ m¸ng cã thÓ chän tõ 0,75¸2,2m. ë ®©y chiÒu réng bÓ lµ 3,0m nªn ta bè trÝ m¸ng ë gi÷a bÓ th× kho¶ng c¸ch n­íc chuyÓn ®éng ngang xa nhÊt chØ 1,5, nh­ vËy kiÓu thiÕt kÕ nµy phï hîp víi yªu cÇu. M¸ng h×nh ch÷ nhËt, ®é dèc ®¸y m¸ng b»ng n­íc ch¶y theo ®é dèc mùc n­íc trong m¸ng (H×nh III-19) H×nh III-19. S¬ ®å tÝnh to¸n m¸ng thu n­íc röa L­u l­îng n­íc röa ®i qua mét m¸ng thu tÝnh theo c«ng thøc ; qm = W.a.l + qq (l/s) (II.1- 147) Trong ®ã: a: Kho¶ng c¸ch gi÷a c¸c t©m m¸ng , m a = 3,0 m (b»ng bÒ réng bÓ läc) l: chiÒu dµi m¸ng, m l = 6,2 m (b»ng chiÒu dµi bÓ läc) w: c­êng ®é röa, l/s m2 w = 3,0 l/s m2 qq: l­u l­îng n­íc quÐt ngang bÓ, l/s (b»ng l­îng n­íc vµo bÓ) L­îng n­íc vµo bÓ giê ®©y ®· bÞ hao hôt do rß rØ ®­êng èng, bay h¬i, x¶ cÆn bÓ l¾ng. L­îng hao hôt tæng céng kho¶ng 4%, l­u l­îng qq lµ: TÝnh ®­îc : qm = 3.3.6,2 + 34,7 = 90,5 (l/s) ChiÒu réng cña m¸ng tÝnh theo c«ng thøc: (II.1 - 147) K: hÖ sè h×nh d¹ng, ®èi víi m¸ng ®¸y h×nh ch÷ nhËt K = 1,9 qm: l­u l­îng n­íc röa, m3/s C: tØ sè gi÷a chiÒu cao h×nh ch÷ nhËt cña tiÕt diÖn ë ®Çu m¸y vµ nöa chiÒu réng cña m¸ng C = = 1,33 (Chän theo II.1 - 147) ChiÒu cao cña m¸ng thu: Hm = 0,5. 0,47.1,33 = 0,31 (m) ChiÒu cao n­íc ®Çu m¸ng: n1 = (m) (I-148) h2: chiÒu cao n­íc cuèi m¸ng (m) h2 = h1 = .0,155 = 0,27 m C¸c m¸ng thu n­íc råi thu vÒ m­¬ng tËp trung n»m ë ®Çu bÓ. ChiÒu s©u cña m­¬ng tÝnh tõ ®¸y m¸ng thu ®Õn ®¸y m­¬ng tÝnh theo c«ng thøc: + 0,2 (m) (II.1 - 147) Trong ®ã: qm: l­u l­îng n­íc ch¶y vµo m­¬ng, m3/s Do röa tõng bÓ läc mét xen kÏ nhau nªn l­u l­îng nµy chÝnh b»ng l­u l­îng m¸ng röa cña 1 bÓ. qM = qm = 90,5.10-3 m3/s A: ChiÒu réng cña m­¬ng, ®èi víi m­¬ng x©y b»ng bª t«ng cèt thÐp A = 0,7m + 0,2 = 4,1 m MÆt kh¸c, chiÒu cao líp n­íc trong m­¬ng tËp trung nµy hb trªn miÖng èng x¶ ph¶i tÝnh to¸n ®ñ lín ®Ó khi th¸o n­íc kh«ng t¹o thµnh xo¸y cuèn khÝ vµo èng. hb ³ 0,5 .D (I-148) V0: vËn tèc n­íc trong èng x¶ tÝnh theo c«ng thøc: hb + h0 = 0,15 v (I-148) h0: mùc n­íc trong m­¬ng chung lÊy thÊp h¬n ®¸y m¸ng däc h0 = 0,3m. D: §­êng kÝnh èng x¶, m D = Xem h×nh (III-19) B»ng ph­¬ng ph¸p thay thÕ vµ tÝnh gÇn ®óng, dÇn x¸c ®Þnh ®­îc hb ³ 0,135 m ; chän hb = 0,145m D = 256 mm = 0,256 m; chän D = 250 mm Thö l¹i: Nh­ng HM = hb + h0 = 0,145 + 0,3 = 0,445 m VËy theo tÝnh to¸n HM = 0,41 m ë trªn th× ta ph¶i chän l¹i HM = 0,45m. CÊp n­íc ®Ó röa vµ sö dông l¹i n­íc röa läc: §Ó ®¶m b¶o vÖ sinh m«i tr­êng vµ tËn dông l¹i l­îng n­íc röa, n­íc röa läc ®­îc tËp trung vµo 1 bÓ chøa råi b¬m trë l¹i l­îng n­íc tõ 2 bÓ röa. Dung tÝch cña bÓ chøa n­íc röa nµy tÝnh nh­ sau: V = 2. Vb = 2.90,5.10-3 m3/s. (10.60s) (thêi gian röa 10 phót) = 110m3 Chän bÓ: réng x dµi x cao = 5,5m x 8,0m x 2,5m C«ng suÊt b¬m tuÇn hoµn tÝnh theo thêi gian gi÷a 2 lÇn röa c¸c bÓ läc theo tr×nh tù kÕ tiÕp. Cã 4 bÓ , chu kú läc lµ 48 h, cã nghÜa thêi gian gi÷a 2 lÇn röa c¸c bÓ läc theo tr×nh tù kÕ tiÕp lµ 48: 4 = 12h. C«ng suÊt b¬m tuÇn hoµn: Sö dông ®µi röa läc ®Ó cÊp n­íc röa: Dung tÝch ®µi röa läc ph¶i ®ñ ®Ó röa 2 bÓ läc V® = 2. (18,6m2 ) x (3.10-3m3/s) x (10.60s) = 67m3 Chän dung tÝch ®µi röa V® = 70m3 §Ó ®­a n­íc lªn ®µi ta dïng n­íc tõ tr¹m b¬m n­íc s¹ch c«ng suÊt b¬m: q = (m3/s) T = 1h = 36000 s q = Víi vËn tèc n­íc V = 1,2 m/s th× ®­êng èng dÉn n­íc b¬m lªn ®µi lµ : D = Chu kú b¬m n­íc lªn ®µi lµ 24 h (mçi ngµy 1 lÇn) trong thêi gian 1 h. TÝnh to¸n chiÒu cao ®µi n­íc : h® = hp + hs + 2 + hi (m) Trong ®ã: hp: tæn thÊt ¸p lùc qua hÖ thèng ph©n phèi hp = , m Kw : tØ lÖ gi÷a tæng diÖn tÝch c¸c khe trªn hÖ thèng chôp läc vµ diÖn tÝch mÆt c¾t ngang cña èng chÝnh. Kw = 0,25 V1, V2 : tèc ®é n­íc ë ®Çu èng chÝnh vµ khe cña chôp läc V1 = 1,2 m/s; V2 = 4,8 m/s hp = m hs: Tæn thÊt ¸p lùc qua líp sái ®· (c«ng thøc cña V.T.Turtrinovits) hs = 0,22.Hs W,m s: chiÒu dµy líp sái, Hs = 0,2 (m) hs = 0,22.0,2.3 = 0,132 (m) h1. Tæn thÊt ¸p lùc qua líp c¸t läc (c«ng thøc thùc nghiÖm cña viÖn BO 'O) h1 = (a + bw) H a,b: th«ng sè tÝnh to¸n phô thuéc kÝch th­íc h¹t, víi kÝnh th­íc h¹t chän ë trªn th× a = 0,76; b= 0,017 H: chiÒu dµy líp c¸t läc, H = 1,0m h1 = (0,76 +0,017.3).1,0 = 0,811 m ¸p lùc tr÷ ®Ó ph¸ vì kÕt cÊu ban ®Çu cña líp c¸t läc 2m. hi: Tæn thÊt ¸p lùc qua èng dÉn chñ yÕu theo chiÒu dµi (m). Víi c­êng ®é röa 3l/s m2, mçi bÓ cÇn 3l/s m2 x 18,6m2 = 55,8l/s. Tra b¶ng tÝnh to¸n thuû lùc cña Se-ve-lep t×m ®­îc ®­êng kÝnh vµ vËn tèc kinh tÕ: øng víi ®­êng kÝnh vµ vËn tèc ta cã tæn thÊt tÝnh theo ®¬n vÞ chiÒu dµi lµ : 103i = 7,47 hi = i.L = TÝnh ®­îc : h® = 1,894 + 0,811 + 2 + 1,12 = 600m §iÒu chØnh tèc ®é läc: §iÒu chØnh tèc ®é läc b»ng èng xi ph«ng Nguyªn lý dùa vµo viÖc gi÷ mùc n­íc kh«ng ®æi trong bÓ läc ®Ó ®iÒu khiÓn ho¹t ®éng cña xi ph«ng. III.2.5 Khö trïng. ChÊt khö trïng phæ biÕn lµ Clo. 1. Môc ®Ých, nguyªn lý: Môc ®Ých: V× trong n­íc nguån cã chøa vi sinh vËt, vi khuÈn vµ c¸c lo¹i vi trïng g©y bÖnh nh­ t¶, lþ th­¬ng hµn. Nªn ®Ó ng¨n ngõa c¸c bÖnh dÞch, n­íc cÊp cho sinh ho¹t ph¶i ®­îc lµm s¹ch. Víi c¸c hÖ thèng cÊp n­íc c«ng nghiÖp, còng cÇn ph¶i khö s¹ch c¸c lo¹i vi sinh vËt ®Ó ng¨n ngõa sù kÕt b¸m cña chóng lªn thµnh èng dÉn n­íc trong c¸c thiÕt bÞ. Nguyªn lý: sö dông Clo lµ chÊt oxy ho¸ m¹nh ®Ó oxy ho¸ men cña tÕ bµo vi sinh vµ tiªu diÖt chóng. Khi t¸c dông víi n­íc t¹o ra axÝt hypoclorit HOCl, HOCl cã t¸c dông khö trïng rÊt m¹nh. Qu¸ tr×nh diÖt vi sinh vËt x¶y ra qua giai ®o¹n. §Çu tiªn chÊt khö trïng khuÕch t¸n xuyªn qua vá tÕ bµo vi sinh vËt, sau ®ã ph¶n øng víi men bªn trong tÕ bµo vµ ph¸ ho¹i qu¸ tr×nh trao ®æi chÊt dÉn ®Õn sù diÖt vong cña tÕ bµo. Tèc ®é cña qu¸ tr×nh khö trïng ®­îc x¸c ®Þnh b»ng ®éng häc cña qu¸ tr×nh khuÕch t¸n chÊt diÖt trïng qua vá tÕ bµo vµ ®éng häc cña qu¸ tr×nh ph©n huû men tÕ bµo. Ph¶n øng ho¸ häc x¶y ra khi cho Clo vµo n­íc: Cl2+ H2O HOCl + HCl. HOCl H+ + OCl-. III.3. HÖ thèng cung cÊp n­íc s¹ch III.3.1 B¶n ®ît 2. III.3.2 M¹ng l­íi cÊp n­íc. Ta gi¶ sö ph¶i cÊp n­íc cho mét khu d©n c­ nh­ h×nh vÏ d­íi ®©y.  ‚ ƒ „ † 27,8 Š ˆ ‡ ‰ 12 11 13 14 138,9 TB2 §N XNI 23,9 3,6 62,2 7,5 5,7 19,5 18,4 15,3 9,0 14 50 XNII 11,4 20,3 2,4 6,6 34,5 8,5 71,1 12,0 44,0 12,6 18,6 6,7 4,9 11,9 III V VI IV II 25,2 6,7 6,2 6,3 9,3 8,4 34,7 7,7 H×nh: S¬ ®å tÝnh to¸n m¹ng l­íi cÊp n­íc 2- 6: 300 m 4- 5: 500 m 2-11: 400 m 5- 10: 400 m 3-7: 500 m 14-5: 300 m 3- 12: 500 m 13- 14: 600 m 11-12: 600 m 9 –10: 600 m 12-13: 600 m 6-7: 700 m 2-3: 700 m BÓ chøa. Giê Ngµy ®ªm L­îng n­íc tiªu cung cÊp giê %Qng® L­îng n­íc b¬m % Qng® L­îng n­íc vµo bÓ %Qng® L­îng n­íc ra bÓ %Qng® L­îng n­íc cßn l¹i trong bÓ %Qng® 0-1 4,17 2,50 1,67 1,67 1-2 4,17 2,50 1,67 3,34 2-3 4,17 2,50 1,67 5,01 3-4 4,17 2,50 1,67 6,68 4-5 4,17 2,50 1,67 8,35 5-6 4,17 2,50 1,67 10,02 6-7 - 5,00 0,83 9,19 7-8 - 5,00 0,83 8,36 8-9 - 5,00 0,83 7,53 9-10 - 5,00 0,83 6,7 10-11 - 5,00 0,83 5,87 11-12 - 5,00 0,83 5,04 12-13 - 5,00 0,83 4,21 13-14 - 5,00 0,83 3,38 14-15 - 5,00 0,83 2,55 15-16 - 5,00 0,83 1,72 16-17 - 5,00 0,83 0,89 17-18 - 5,00 0,83 0,60 18-19 - 5,00 0,83 -0,77 19-20 - 5,00 0,83 -1,6 20-21 - 5,00 0,83 -2,43 21-22 - 5,00 0,83 -3,26 22-23 - 2,50 1,67 -1,59 23-24 - 2,50 1,67 0,00 ThÓ tÝch bÓ = 10,02 + 3,26 = 13,28%Qng® = 1328m3. B¶ng x¸c ®Þnh dung tÝch ®iÒu hoµ cña ®µi n­íc. Giê Ngµy ®ªm L­îng n­íc tiªu cung cÊp giê %Qng® L­îng n­íc b¬m % Qng® L­îng n­íc vµo bÓ %Qng® L­îng n­íc ra bÓ %Qng® L­îng n­íc cßn l¹i trong bÓ %Qng® 0-1 2,55 2,50 0,05 0,05 1-2 2,55 2,50 0,05 0,00 2-3 2,55 2,50 0,05 -0,05 3-4 2,30 2,50 0,20 0,15 4-5 2,55 2,50 0,05 0,10 5-6 2,85 2,50 0,05 -0,25 6-7 4,85 5,00 0,15 -0,10 7-8 4,40 5,00 0,60 0,50 8-9 4,55 5,00 0,45 0,95 9-10 4,80 5,00 0,20 1,15 10-11 4,80 5,00 0,20 1,35 11-12 4,55 5,00 0,45 1,80 12-13 4,45 5,00 0,55 2,35 13-14 4,80 5,00 0,20 2,55 14-15 5,30 5,00 0,30 2,55 15-16 5,35 5,00 0,35 1,90 16-17 5,65 5,00 0,65 1,25 17-18 6,00 5,00 1,00 0,25 18-19 5,25 5,00 0,25 0 19-20 4,85 5,00 0,15 0,15 20-21 4,55 5,00 0,45 0,60 21-22 4,35 5,00 0,65 1,25 22-23 3,30 2,50 0,80 0,45 23-24 2,85 2,50 0,35 0,10 Tæng 100 100 ThÓ tÝch ®µi: W®= 2,55 + 0,25 = 2,8Qng®= Tµi liÖu tham kh¶o TrÞnh Xu©n Lai: TÝnh to¸n thiÕt kÕ c¸c c«ng tr×nh trong hÖ thèng cÊp n­íc s¹ch - Nhµ xuÊt b¶n KH &KT Hµ Néi - 1998. TrÞnh Xu©n Lai (chñ biªn), §ång Minh Thu: Xö lý n­íc cÊp cho sinh ho¹t vµ c«ng nghiÖp (TËp 1+2)- NXB KH&KT Hµ Néi - 1998. NguyÔn ThÞ Thu Thuû: Xö lý n­íc cÊp cho sinh ho¹t vµ c«ng nghiÖp- NXB KH&KT Hµ Néi - 2000. Lª Dung: C«ng tr×nh thu n­íc Tr¹m b¬m cÊp tho¸t n­íc- NXB X©y dùng - 1999. Vò H¶i, Ng« V¨n Søc: CÊp n­íc, §¹i häc X©y dùng Hµ Néi - 1971. Lª Long: CÊp n­íc d©n dông vµ c«ng nghiÖp- NXB X©y dùng Hµ Néi- 1980. F.A.Sª-Vª-lÐp: C¸c b¶ng tÝnh to¸n thuû lùc XNB XD Hµ Néi, 1973 Jean Louis Brauls: Sæ tay xö lý n­íc, NXB XD Hµ Néi, 2000. Hoµng HuÖ: H­êng dÉn ®å ¸n m«n häc cÊp vµ tho¸t n­íc, NXB XDHN - 1998. §ång t¸c gi¶: Sæ tay qu¸ tr×nh vµ thiÕt bÞ ho¸ chÊt (tËp 1), §HBK Hµ Néi- 1992. §ång t¸c gi¶: Gi¸o tr×nh ho¸ c«ng (tËp 1), §HBKHN - 1999 NguyÔn C«ng Thµnh: Xö lý n­íc thiªn nhiªn, NXBKHKT- 1992. Uû ban kiÕn thiÕt c¬ b¶n nhµ n­íc: tiªu chuÈn thiÕt kÕ cÊp n­íc ®« thÞ (TXCD 33-68). Ban chØ ®¹o quèc gia vÒ n­íc s¹ch vµ vÖ sinh m«i tr­êng. C«ng nghÖ cung cÊp n­íc s¹ch vµ vÖ sinh m«i tr­êng- NXBKHKT - 1996. Trung t©m khoa häc tù nhiªn vµ c«ng nghÖ quèc gia- TiÒm n¨ng tµi nguyªn n­íc l·nh thæ ViÖt nam (Tæng luËn vµ ph©n tÝch, 1994). Tr­êng §NXD: C¸c ph­¬ng ph¸p xö lý n­íc cÊp vµ n­íc th¶i. TrÇn HiÕu NhuÖ: xö lý n­íc cÊp, §HXDHN- 1980.