TÍNH TOÁN CÁC HẠNG MỤC HỆ THỐNG CẤP NƯỚC

Chương 8

Tính toán các hạng mục hệ thống cấp nước



+ Kt : Độ kiềm nhỏ nhất của nước nguồn (mgđl/l)

Kt =



55

=1,1 (mgđl/l)

50



+ 1 : Độ kiềm dự phòng của nước (mgđl/l)

+ c : Tỷ lệ chất kiềm hoá nguyên chất có trong sản phẩm sử dụng (%), c =

60%

⇒ Pk = 28 x (



30

100

- 1,1 +1) x

= 20 (mg/l)

57

60



* Tính ổn đònh nước:

Độ kiềm của nước nguồn sau khi pha phèn:

K t1 = K t0 −



ap

e



Trong đó:

+ K t : Độ kiềm của nước nguồn trước khi pha phèn (mgđl/l)

0



K t0 =



65

= 1,3 (mgđl/l)

50



+ ap : Liều lượng phèn tính theo lượng hoạt tính của sản phẩm không ngậm

nước (mg/l)

+ e : đương lượng của phèn, e = 57 (mg/mgđl)

⇒ K t = 1,3 1



30

= 0,8 (mgđl/l)

57



Độ pH của nước sau khi pha phèn:

pHs = f1(t) – f2(Ca2+) – f3(Kt) + f4(P)

Trong đó:

+ f1(t0) : hàm số nhiệt độ của nước

46



Chương 8

Tính toán các hạng mục hệ thống cấp nước



+ f2(Ca2+) : Hàm số hàm lượng của ion Ca2+ trong nước

+ f3(Kt) : Hàm số độ kiềm của nước

+ f4(P) : Hàm số tổng hàm lượng muối của nước



Với nhiệt độ của nước t = 280C



⇒



f1(t0)



=



1,95



f2(Ca2+)



=



1,5



f3(Kt)



=



0,9



f4(P)



=



8,76



với Ca2+ = 30 (mg/l)



với P = 180 (mg/l)



⇒ pHs = 1,95 – 1,5 – 0,9 + 8,76 = 8,31

Chỉ số bảo hoà của nước:

I = pH0 – pHs = 7,5 – 8,31 = -0,81

⇒ Nước có tính xâm thực

Trong trường hợp này: pH0 =7,5 < pHs = 8,31 nên ta sử dụng công thức 15.23

trang 532 – Cấp nước tập 2 – Trònh Xuân Lai

a = e ( χ + ξ + χxξ ) K t x

0



100

P



Trong đó:

+ χ và ξ : Hệ số phụ thuộc vào pH0 và pHs của nước nguồn

Theo biểu đồ (15.6) trang 531 – Cấp nước tập 2 – Trònh Xuân Lai

với:

pH0 = 7,5 ⇒ χ = 0,1

pHs = 8,31 ⇒ ξ = 0,001



47



Chương 8

Tính toán các hạng mục hệ thống cấp nước



⇒ a = 28(0,1 + 0,001 + 0,1 x 0,001) x 0,8 x



100

= 3,8 (mg/l)

60



Vậy tổng lượng vôi dùng để kiềm hoá và nâng pH là:

P = 20,0 + 3,8 = 23,8 (mg/l)



Lượng vôi sử dụng tính theo CaO nguyên chất:

Pv = 23,8 x



60

=14,3 (mg/l)

100



8.1.3 Clo:

Liều lượng Clo lỏng sử dụng với hàm lượng tối đa là 3 mg/l = 3 g/m 3 (theo TCVN

33:1985)

Lượng Clo sử dụng trong 1 giờ:

LClo = 840 x 3 = 2,52 (kg/h)

Lượng Clo sử dụng trong 1 tháng:

LClo = 2,52 x 24 x 30 = 1814 (kg/tháng)

8.2 TÍNH TOÁN CÁC HẠNG MỤC TIÊU THỤ HOÁ CHẤT:

8.2.1 Phèn:

Phèn được châm vào với liều lượng trung bình là 30 mg/l

Dung tích bể hoà trộn:

Wh =



Q.n.PP

10.000.bh .γ



Trong đó:

+ Q: Lưu lượng nước xử lý (m3/h)

+ n: Thời gian giữa 2 lần hoà tan phèn, n = 24 giờ

48



Chương 8

Tính toán các hạng mục hệ thống cấp nước



+ Pp : Liều lượng phèn dự tính cho vào nước (g/m3)

+ bh : Nồng độ dung dòch phèn trong thùng hoà trộn (%), chọn bh = 5%

+ γ : Khối lượng riêng của dung dòch, γ = 1 tấn/m3

⇒ Wh =



840 x 24 x30

= 12 (m3)

10.000 x5 x1



Chọn thiết kế 2 bể hoà trộn kết hợp với tiêu thụ phèn, dung tích mỗi bể là 12

(m3), mỗi ngày pha 1 bể (24 giờ).

Kích thước mỗi bể: L x B x H = 2,5m x 2,5m x 1,92 (+0,3)m

Vậy thể tích xây dựng mỗi bể là V = 14 (m3)

Để hoà tan phèn cục thành dung dòch 5% thì dùng máy khuấy loại cánh quạt

phẳng có:

+ Số vòng quay là: 30 vòng/phút

+ Số cánh quạt là: 2 cánh

+ Chiều dài cánh khuấy tính từ trục quay lấy = 0,45 chiều rộng bể:

+ lcánh khuấy = 0,45 x 2,5 = 1,125 (m)

⇒ Chiều dài toàn phần của cánh quạt là: 2,25 (m)

+ Diện tích bản cánh lấy bằng 0,1 m2/m3 dung tích bể:

+ Sbc = 0,1 x 12 = 1,2 (m2)

1



1,2



+ Chiều rộng mỗi cánh quạt: bcq = 2 x 2,25 = 0,27 (m)

Công suất động cơ của máy khuấy:

ρ

N = 0,5 x η x h x n3 x d4 x z (KW)



Trong đó:



49



Chương 8

Tính toán các hạng mục hệ thống cấp nước



+ ρ : Trọng lượng thể tích của dung dòch được khuấy trộn , ρ = 1000 kg/m3

+ h: Chiều cao cánh quạt, h = 0,27 (m)

+ n: Số vòng quay của cánh quạt trong một giây, n = 30 : 60 = 0,5 (vòng/giây)

+ d: Đường kính của vòng tròn do đầu cánh quạt tạo ra khi quay, d = 2,25 (m)

+ z: Số cánh quạt trên trục cánh khuấy, z = 1

+ η : Hệ số hữu ích của động cơ truyền động, chọn η = 80%

⇒ N = 0,5 x



1000

x0,27 x0,5 3 x 2,25 4 x1 = 5 (KW)

80



Dùng bơm đònh lượng để đưa dung dòch phèn vào bể trộn

Lưu lượng dung dòch phèn cần thiết để đưa vào nước trong 1 giờ:

Qxa



q = 1000 xp

Trong đó:

+ Q : Công suất nhà máy = 840 (m3/h)

+ a : Liều lượng phèn cần thiết (mg/l)

+ p : Nồng độ phèn ở bể tiêu thụ (%)

⇒q=



840 x30

= 504 (l/h) = 0,5 (m3/h)

1000 x5%



Chọn 2 máy bơm đònh lượng phèn (1 công tác, 1 dự phòng) có thông số kỹ thuật:

q = 0,5 (m3/h), H = 50 m



50



Chương 8

Tính toán các hạng mục hệ thống cấp nước



Động cơ điện



300



1500



2820



1920



500



200



Phèn cục

Nước sạch



Bơm đònh lượng



345 270



Tới bể trộn



275



1010



1010



275



3400



Xả cặn

2500

2800



Lượng phèn sử dụng trong 1 tháng:

Lp = 840 x 30 x 24 x 30 = 18.144 (Kg)

51



2800



2500



1000



1300



Hình 8.1 Bể hoà trộn kết hợp với tiêu thụ phèn



Chương 8

Tính toán các hạng mục hệ thống cấp nước



Thể tích phèn sử dụng trong 1 tháng:

Wp =



Lp

1,1



=



18.144

= 16,5 (m3)

1,1



Trong đó: 1,1 là khối lượng riêng của phèn (tấn/m3)

Nếu chiều cao chất đống phèn là 2 m, thì diện tích kho phèn cần thiết là 9 m 2

(không kể lối đi).

8.2.2 Vôi:

Lượng vôi sử dụng trong 1 giờ:

V1 = 840 m3/h x 23,8 g/m3 = 20 (kg/h)

Lương vôi sử dụng trong 1 ngày (tính theo vôi thương phẩm):

V2 = 20 x 24 = 480 (kg/ngày)

Dùng vôi bột để hoà trộn và tiêu thụ

Dung tích bể hoà trộn:

Qtt xnxPv



Wv = 10.000 xb xγ

v

Trong đó:

+ Qtt : Lưu lượng nước tính toán (m3/h)

+ n : Số giờ giữa 2 lần pha vôi, 12 giờ

+ Pv : Liều lượng vôi cho vào nước (mg/l), Pv = 14,3 (mg/l)

+ bv : Nồng độ vôi sữa (5%)

+ γ : Trọng lượng riêng của dung dòch, γ = 1 tấn/m3

⇒ Wv =



840 x 24 x14,3

= 5,8 (m3)

10.000 x5 x1



52



Chương 8

Tính toán các hạng mục hệ thống cấp nước



Chọn thiết kế 1 bể hoà trộn và 2 bể tiêu thụ, đều có kích thước như nhau (dung

tích hữu ích là 5,8 m3).

Bể được thiết kế hình tròn, đường kính bể phải lấy bằng chiều cao công tác của

bể d = h

Wv =



πxd 2 xh πd 3

=

4

4



⇒d =3



Wv x 4

5,8 x 4

=3

= 2 (m)

π

3,14



Để hoà tan vôi ta dùng máy khuấy trộn cánh quạt phẳng có:

+ Số vòng quay là: 40 vòng/phút

+ Số cánh quạt là: 2 cánh

+ Chiều dài cánh khuấy tính từ trục quay lấy = 0,45 chiều rộng bể:

+ lcánh khuấy = 0,45 x 2,0 = 0,9 (m)

⇒ Chiều dài toàn phần của cánh quạt là: 1,8 (m)

+ Diện tích bản cánh lấy bằng 0,1 m2/m3 dung tích bể:

+ Sbc = 0,1 x 5,8 = 0,58 (m2)

1 5,8



+ Chiều rộng mỗi cánh quạt: bcq = 2 x 1,8 = 0,16 (m)

Công suất động cơ của máy khuấy:

ρ

N = 0,5 x η x h x n3 x d4 x z (KW)



Trong đó:

+ ρ : Trọng lượng thể tích của dung dòch được khuấy trộn , ρ = 1000 kg/m3

+ h: Chiều cao cánh quạt, h = 0,16 (m)



53



Chương 8

Tính toán các hạng mục hệ thống cấp nước



+ n: Số vòng quay của cánh quạt trong một giây, n = 40 : 60 = 0,67

(vòng/giây)

+ d: Đường kính của vòng tròn do đầu cánh quạt tạo ra khi quay, d = 1,8 (m)

+ z: Số cánh quạt trên trục cánh khuấy, z = 1

+ η : Hệ số hữu ích của động cơ truyền động, chọn η = 80%

⇒ N = 0,5 x



1000

x0,16 x 0,67 3 x1,8 4 x1 =3 (KW)

80



Vậy tại bể hoà trộn và tiêu thụ, mỗi bể trang bò một động cơ khuấy trộn có công

suất N = 3 KW

Lưu lượng dung dòch vôi cần thiết để đưa vào nước trong 1 giờ:

Qxa



qv = 1000 xp

Trong đó:

+ Q : Công suất nhà máy = 840 (m3/h)

+ a : Liều lượng vôi cần thiết (mg/l)

+ p : Nồng độ vôi ở bể tiêu thụ (%)

⇒ qv =



840 x14,3

= 240 (l/h)

1000 x5%



Chọn 2 máy bơm đònh lượng vôi (1 công tác, 1 dự phòng) có thông số kỹ thuật: q

= 240 (l/h), H = 50 m



54



Chương 8

Tính toán các hạng mục hệ thống cấp nước



Động cơ điện



1672



Động cơ điện



Bơm đònh lượng



104



Tới bể trộn



1800



500

4600



1800



BỂ TIÊU THỤ



BỂ HOÀ TRỘN



Bơm

Xả cặn



Xả cặn



2300

2000



2550

2100



Vôi sữa

Nước sạch



Xả cặn



Hình 8.2 Bể hoà trộn và tiêu thụ vôi



55



Chương 8

Tính toán các hạng mục hệ thống cấp nước



* Diện tích kho chứa vôi dự trữ:

Lượng vôi dự trữ trong 30 ngày:

Pv = 480 x 30 = 14.400 (kg)

Thể tích vôi dự trữ:

14.400



W = 1,25 = 11,5 (m3)

Chiều cao vôi chất đống là 2 m thì diện tích kho vôi cần thiết là 5,75 m 2 (không

kể lối đi).

8.2.3 Clo:

Liều lượng Clo lỏng sử dụng trong 1 giờ là 2,52 kg/h:

Lượng nước cần thiết để cho Clorator làm việc là 0,6 m3/kg (theo TCVN

33:1995)

⇒ Lượng nước cần cấp: 0,6 m3/kg x 2,52 kg/h = 1,5 (m3/h)

Sử dụng 2 Clorator để châm Clo (1 công tác, 1 dự phòng) loại 0 – 4 kg/h

Đặt 3 bình Clo loại 900 kg/bình

Đường kính ống dẫn Clo:

dClo = 1,2



Q

v



Trong đó:

+ Q : Lưu lượng / giây lớn nhất của khí Clo hoặc Clo lỏng (m 3/s), lấy lớn hơn

lưu lượng trung bình giờ từ 3 – 5 lần, trọng lượng thể tích của Clo lỏng –

1,47 T/m3, của Clo khí 0,0032 T/m3



56