Chương 10.3 - Bể lắng cát

Chia sẻ: Nguyen Khoi | Ngày: | Loại File: PPT | Số trang:38

0
266
lượt xem
113
download

Chương 10.3 - Bể lắng cát

Mô tả tài liệu
  Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Dòng chảy từ sông mang nhiều bùn cát (sông Hồng có rc = 2,5 ÷ 3kg/m3). Bùn cát có thể lắng đọng gây bồi lấp. Biện pháp: + Chống xói mòn bằng trồng rừng ở trung du, miền núi. + Tạo các công trình ngăn giữa bùn cát (đập dâng...). + Bố trí hợp lý công trình đầu mối. + Làm BLC để lắng đọng những hạt bùn cát có hại cho yêu cầu dùng nước.

Chủ đề:
Lưu

Nội dung Text: Chương 10.3 - Bể lắng cát

  1. 10.3: BỂ LẮNG CÁT
  2. § 10.3.1. Khái niệm và phân loại bể lắng cát I. Khái niệm chung - Dòng chảy từ sông mang nhiều bùn cát (sông Hồng có ρc = 2,5 ÷ 3kg/m3). - Bùn cát có thể lắng đọng gây bồi lấp. - Biện pháp: + Chống xói mòn bằng trồng rừng ở trung du, miền núi. + Tạo các công trình ngăn giữa bùn cát (đập dâng...). + Bố trí hợp lý công trình đầu mối. + Làm BLC để lắng đọng những hạt bùn cát có hại cho yêu cầu dùng nước. - Yêu cầu của BLC: + Lắng đọng những bùn cát có hại (với TTĐ: Hạt có hại là D ≥ 0,25mm) + Định kỳ hoặc thường xuyên tháo xả bùn cát đã lắng đọng về hạ lưu với tổn thất cột nước và lưu lượng nhỏ nhất. + Lấy nước vào kênh đảm bảo V và đáp ứng yêu cầu dùng nước.
  3. § 10.3.1. Khái niệm và phân loại bể lắng cát II. Phân loại 1) Theo nhiệm vụ: BLC của TTĐ, BLC của hệ thống tưới; BLC của cấp nước. 2) Theo địa điểm bố trí: BLC ở đầu mối, BLC trên hệ thống. 3) Theo số lượng buồng lắng: BLC một buồng, BLC hai buồng, BLC nhiều buồng 4) Theo phương thức xói rửa bể cát: BLC tháo xả liên tục, BLC xói rửa chu kỳ.
  4. § 10.3.2. Bể lắng cát làm việc theo chu kỳ I. Kết cấu lắng cát bể - Quá trình BC lắng đọng, ω giảm, V tăng, BC không lắng đọng nữa khi đó cần xói rửa. - Chu kỳ xói rửa phụ huộc vào: KT bể lắng, c, Qc. t ρ - Có nhiều loại. a) BLC một buồng (18- 1a): 1. Các loại 1 8 5 6 5 2 3 4 9 7   Hi nh18­  BÓ ¾ng    étbuång  1a)  l c¸tm   1. bª «ng r n­ íc;2. ®Ëp  t t µn  vµo   kªnh h­ îng ­ u     phÇn  ;3. t l ;  4. ®o¹n  chuyÓn i ®Çu      ®i tÕt;6.buång ¾ng;7.ç  x¶  ;8. ­ êng  tÕp  bÓ;5.cèng  Òu i      l   l ®¸y  c¸t  ® dÉn  ­ íc    kªnh  h¹ ­ u. n bïn;9. dÉn  l  
  5. § 10.3.2. Bể lắng cát làm việc theo chu kỳ - Dùng khi Q ≤ 10 m3/s, lấy nước không liên tục. - Gồm: + Phần vào, ra: Thu hẹp và mở rộng dần cho thuận. + Khi bể lắng có > 0 thì miệng đường hầm xả cát i đặt dưới ước vào kênh. cửa lấy n - Khi xói rửa thì đóng cửa lấy nước vào kênh: Qdv = QK - Là loại BLCđơn giản, tiếtkiệm phải ngừng lấy nước khi xói rửa ; - Khắc phục: • Dùng loại BLC 1 buồng, có kênh phụ (hình 18 - 1b) 12 11 11 1 2 10 3 8 8 4 6 9 5 9 7   H i 18­    ¾ng  étbuång  ã  ª v nh  1b)BÓ l m   c k nh  ßng  1. ®Ëp   c ;2. èng  Ò tÕ   ®i u i t®Çu  èi; c  ç    ¶  ¸t;4  µ  k nh  m  3. ¸c l ®¸y x c    v 5. ª dÉn  µ  ª c nh   v k nh  hÝ ; 6.  ¾ng  ¸tm étbuång 7. ª v bÓ l c     ; k nh  ßng   v 9. öa  an  ña   ¾ng  ¸tv k nh  ßng   ;8  µ  c v c bÓ l c   µ  ª v ; 10. ­ êng  ® dÉn bïn  ¸t  c     Ò c nh   ®Ëp  . c ;11. ¸c ®ª ®i u  hØ ;12. ®Êt 
  6. § 10.3.2. Bể lắng cát làm việc theo chu kỳ • Khi xói rửa, thì lấy n ước qua kênh phụ. • Khi xói rửa, chất ượng lấy n l ước không đảm bảo . • Qdv = QK + Qx b) BLC hai buồng (hình 18-1c): 1 8 5 5 6 2 3 6 4 9 10 7     H i 18­1c) l nh    BÓ ¾ng      c¸thaibuång  1. bª «ng r n­ íc;2. ®Ëp  t t µn    cöa Êy  ­ íc   kªnh h­ îng ­ u   l n ;3. t l ;  4.®o¹n chuyÓn i ®Çu      tÕp  bÓ;5.cèng  Òu i      ®i tÕt;6.buång ¾ng;7. l   cöa  van  c¸t  x¶  ;   ®­ êng  c¸t  kªnh  8. x¶  ;9. h¹ ­    r gi dÉn  l u;10.t ô  ÷a
  7. § 10.3.2. Bể lắng cát làm việc theo chu kỳ - Đảm bảo lấy ước liên tục n - Chú ý: + Qdv1buồng = QK Như thế đảm bảo yêu cầu dùng ước. n + Qdv2buồng = QK . Khi xói rửa buồng này, thì buồng kia ước. không đủ cấp n . Khắc phục bằng cách: dùng Qnhỏ . x + Chung nhất Q = QK + Qx = (1,5 ÷ 2) QK. dv c) BLC nhiều buồng (Hình 18- 1d) - Đảm bảo lấy nước liên tục, giảm kích thước mỗi buồng, kích thước bể lắng cát. - Gồm: ng S« • Nhiều buồng . 6 4 • Q dẫn vào mỗi buồng là Q= QK/n. t b c¸ 9 3 n  C å • Nếu các buồng luân phiên xói rửa thì Q = QK/ (n-1) b 7 8 khi đó Qdv = (n-1) Qb + Qx. 5 1 2 -Chú ý: Đảm bảo Vđể xói. 8   H i 18­   Ætb»ng  nh  1d)M   t × ®Çu  èil n­ íc    l c«ng r nh  m  Êy  víibÓ ¾ng  Òu  nhi buång  1. bª «ng r n­ íc   ®Ëp  ;3. l ®Ëp  t t µn  ;2. c¸t  c¸c ç  c¸të  ­ ìng  l ®Êt  bÓ ¾ng  ;4. l x¶    ng bÓ ¾ng;  5. c¸c cöa van cña chóng;6. èng Êy n­ íc    c l   vµo  nh ­ íi  kªnh ­ íi  c¸c  quaikhi kª t ;7. t ;8. ®ª      ®ang hic«ng;9. t     cèng    öa  l xãir bÓ ¾ng 
  8. § 10.3.2. Bể lắng cát làm việc theo chu kỳ 2. Các bộ phận của BLC (hình 18-2) L L1 L1 Lb                    H × 18­ S¬  cÊu ¹o  l c¸txãir t chu                  nh  2: ®å  t bÓ ¾ng      öa heo  kú
  9. § 10.3.2. Bể lắng cát làm việc theo chu kỳ a) Cửa vào, cửa ra: - Bố trí mở rộng và thu hẹp dần . - Có thể bố trí thêm mố trụ . - Có van, phai và các thiết bị. b) Buồng lắng: - Tuyến thẳng, có thể cong. - Mặt cắt ngang chữ nhật, hoặc thu hẹp đáy. - Đáy thường làm dốc thuận: Với = (0,02 ÷ 0,05) i -Cửa vào đường hầm xói cát nằm ưới cửa ra BLC nên xói rửa thuận d lợi. Cửa vào hạt to có h nhỏ, V nên thuậnlợi. lớn - Cũng có khi làm dốc nghịch (hình 18-3). • Cửa vào đường hầm xói cát nằm ưới cửa vào BLC. d • Thuận lợi tháo rửa hạt to, nh kết cấu phức tạp. ưng
  10. § 10.3.2. Bể lắng cát làm việc theo chu kỳ A C 1 2 3 B D     3   H × 18­ :BÓ ¾ng    ®é  ng­ îc  nh  3   l c¸tcã  dèc  1. ­ êng    n­ íc;2.­ íi®i hoµ ­ u èc;3. ­ êng  c¸t ® hÇm dÉn    l   Òu  l t   ® x¶   
  11. § 10.3.2. Bể lắng cát làm việc theo chu kỳ c) Đường hầm tháo xả cát: - Xả cát từ buồng lắng về hạ lưu. - Chú ý cửa ra của đường hầm để đảm bảo xói được. 3. Giải pháp tăng hiệu quả xói rửa bùn cát • Cửa ra đường hầm tháo xả bùn cát không bị ngập dưới MNHL. • Xây tường cao hơn cao trình bùn cát, dọc theo buồng lắng. • Buồng lắng làm dốc. • Cửa van ở hệ thống tháo xả bùn cát phải đóng mở nhanh.
  12. § 10.3.2. Bể lắng cát làm việc theo chu kỳ II. Tính toán BLC làm việc theo chu kỳ 1. Quá trình lắng chìm của bùn cát(hình 18-4). a) v d) 1   v 2 3 h ω h 5 4 b) c) e) ρQ P d h h L   H × 18­ :Q u¸ r nh  m  ¾ng  bïn  . nh  4   t × ch× l cña  c¸t 
  13. § 10.3.2. Bể lắng cát làm việc theo chu kỳ - Là quá trình phức tạp, phụ thuộc vào nhiều yếu tố. - Đặc điểm: • ρc, dc không đều theo chiều sâu (hạt nhỏ ở trên, hạt lớn ở dưới). • Tổng lượng bùn cát, giảm dần theo chiều dài. • Dòng chảy trong buồng lắng là dòng rối, có mạch động v, p lớn. - Xét một hạt cát: Chịu Vn, Vđ = ω . • Có Vn = const thì hạt cát chuyển động theo đường 1-3. • Nhưng Vn không đều, nên hạt cát chuyển động theo đường 1-2. • Nếu kể mạch động thì là đường 1-4. • Hàm lượng bùn cát giảm dần nên hạt cát chuyển động trong thực tế là đường 1-5. - Chú ý: + Trong quá trình lắng chìm, các yếu tố ảnh hưởng đến lắng chìm đều thay đổi. + Chưa có nghiên cứu đầy đủ, chỉ tính gần đúng. + Không phải tất cả các hạt bùn cát lắng đọng ở BLC, chỉ hạt cần lắng mới lắng.
  14. § 10.3.2. Bể lắng cát làm việc theo chu kỳ 2. Tính toán BLC * Nhiệm vụ: • Chọn hình thức và kích th ước. • Số l ượng buồng,đường tháo xả. • Hình thức và kích thước tháo bị điều khiển. • Thời gian bồi lắng và số lần xói rửa theo chu kỳ. *Bỏ qua mạch động, chiều dài rơi L của hạt bùn cát tính  theo ( 1)             18­ :             h L = v,             ( 1) 18­ ω nhưng thực tế chuyển ười động cửa hạt bùn cát phức tạp, nên ng ta +x dùng phương pháp tính toán xác L suất chìm lắng của hạt bùn cát (hình 18-5). x A B x2 1 − y= e 2σ ,   2 y  f x) = (   ( 2) 18­ h σ 2π ­x   H × 18­ S¬  ®­ êng  ng  nh  5: ®å  co ph©n phèim Ët®é Çn  uÊt     t s .
  15. § 10.3.2. Bể lắng cát làm việc theo chu kỳ - Các hạt qua A, đi theo AB, trên quãng đường L, các hạt lệch so với đường AB một đoạn: Quan hệ giữa mật phân bố y vớiđộ lệch thẳng độ đứng x tuân theo đường cong Gause (hình 18-5) và biểu thức (18 -2). - Điều kiện cần và để hạt cát chìm xuống đủ đáy là (18-3). L.ω L.ω x +h ≤    hoÆc  x ≤       −h .     ( 3) 18­   v v - Với mỗi trị số xđều có một tần suất P tính theo (18 -4) ωL −h x2 1 v − 1 λ −t 2           P =           σ 2π ∫ −∞ e 2 σ2 dx = ∫ e . ,            ( 4) π −∞ dt              18­ x t=; σ 2      với t, λ tính heo 18­ :        t ( 5)  ω. L     − h λ= . v σ 2
  16. § 10.3.2. Bể lắng cát làm việc theo chu kỳ Từ thực nghiệm có (186) từ đó có λ theo (18-7). - 1 2, 73 ω L h  = ,   18­        = 2,     ( 6)      λ 73 − . σ 2 Lh v h L     ( 7) 18­   - Quan hệ λ ~ p đã được lập.Có p tra ra λ, có λ tính ra L. - Để tiệ tính toán, coi tại mặt cắt ban n đầu bùn cát phân bốđều Tính . ra λ p (p là tỷ số % tính theo trọng ượng giữa bùn cát lắngđọng so với , l ω toàn bộ bùn cát vào. Đã lập quan hệ p = f  ứng với các H   . L  v * Xác định các kích thước: a) Xác định chiều sâu bể và ưu tốc trung bình trong BLC l ÷ - Chiều sâu toàn bộ bể H = 4,5 6,5 (m). - Chiều sâu nước trong BLC theo (18-8)               H t  H    b                          18­                t =  ­h ,                      ( 8) hb chiều sâu bùn cát. Sơ bộ h .= (0,25÷ b 0,3)H. - V tùy theo kích thước hạt V = 0,25 ÷ : 0,5 m/s khi d = 0,25÷0,4 mm V = 0,7÷0,8 m/s khi d = 0,4÷0,7mm
  17. § 10.3.2. Bể lắng cát làm việc theo chu kỳ b) Chiều dài BLC: - Chiều dài toàn bộ theo (18 -9).                     b=  +  1  L2                      L L  L +  ,       (18­9)  H tt  - Chiều dài công tác của buồng lắng L tính từ quan hệ P =f  .  L  ÷ + Xác suất P = 0,8 0,9. + Các bước xác định L: • Xác định tài liệu tính toám: i, Q, thành phần hạt. • Xác định kích thước nhóm hạt nhỏ nhất cần lắng lại trong buồng lắng. • Xác định lưu lượng các nhóm: (G1)o, (G2)o... (Gn)o và tổng ∑ (Gi)o , Mỗi nhóm có ω τ i ω • Tính τ . V H tt • Giả thiết một số (bằng 0,2; ...0,15; 0,1 ...;0,025) L ωτ Với một H /L tra biểu đồ ra (P K ứng với mỗi tt i) (i: chỉ số V nhóm; K: chỉ số Htt/L )
  18. § 10.3.2. Bể lắng cát làm việc theo chu kỳ H H × 18­ Bi ®å  nh  6: Óu  quan  P%   ( hÖ  =f )  L
  19. § 10.3.2. Bể lắng cát làm việc theo chu kỳ • Tính lưu lượng của các nhóm lắngđọng trong BLC ứng với mỗi H tt theo (18-10). L P k ( i)        ( i ) =         G k .G i )   ( s   ( 0   kg/ )     ( 10) 18­   100 • Xác định lưu lượng tổng cộng của các nhóm hạtđã bồi lắng ∑ τ (Gi)K và xác định xác suất chung của các nhóm hạt theo (18 -11).               Pk = ∑ i k . %     G ( )               100     ( 11) 18­ ∑ G 0 ( i) H tt H tt Như vậy mỗi có một P . Lập quan hệ P ~ K K . Tùy Htt, PK ta L L có L. c) Chiều rộng của BLC: Chiều rộng công tác của bể lắng tính theo (18 -12) Q                  B =                    ,            ( 12) 18­ H tt . v
  20. § 10.3.2. Bể lắng cát làm việc theo chu kỳ 3. Xói rửa bùn cát theo chu kỳ - Khi BC lắng động, V tăng, đến lúc BC không lắngđọng được nữa, phải xói rửa. - Trình tự xói rửa (hình 18-7): 1 3 2 5 4 5   H×nh18­ : ®å  ãir bïn  ¸tk   7 S¬  x   öa  c   háibuång.  1.c v bÓ l   öa  µo   ¾ng  ¸t  c x c ;3. öa  èng  c ;2. öa  ¶  ¸t  c c dÉn  ­ íc   n ; 4.ph¹m   ix   öa; v  ho¸tn­ íc v   ãir 5. Ëtt     • Đóng van 3, đợi MN trong BL cân bằng với MN th ượng lưu. • Đóng 1 phần van 1. • Mở van 2, để tháo xả bùn cát. • Khi xói rửa kết thúc, thao tác ng ược quá trình trên.
Đồng bộ tài khoản