Đồ án Tính toán thiết kế trạm xử lý nước thải ngành dệt nhuộm cho Khu làng nghề Tiểu Thủ Công Nghiệp, thị trấn Ngãi Giao, huyện Châu Đức, tỉnh Bà Rịa Vũng Tàu – công suất 5000m3/ngàyđêm

n; Lọc chân không: Thiết bị lọc chân không là trụ quay đặt nằm ngang. Trụ quay đặt ngập trong thùng chứa cặn khoảng 1/3 đường kính. Khi trụ quay nhờ máy bơm chân không cặn bị ép vào vải bọc. Khi mặt tiếp xúc cặn không còn nằm trong phần ngập nữa, thì dưới tác động chân không nước được rút khỏi cặn. Nhờ bản dao đặt biệt sẽ cạo sạch cặn khỏi vải lọc; Quay li tâm: Các bộ phận cơ bản là rôtơ hình côn và ống rỗng ruột. Rôtơ và ống quay cùng chiều nhưng với những tốc độ khác nhau. Dưới tác động của lực li tâm các phần rắn của cặn nặng đập vào tường của rôtơ vàđược dồn lăn đến khe hở, đổ ra thùng chứa bên ngoài. Nước bùn chảy ra qua khe hở của phía đối diện; Lọc ép: Thiết bị lọc gồm một số tấm lọc và vải lọc căng ở giữa nhờ các trục lăn. Mỗi một tấm lọc gồm hai phần trên và dưới. Phần trên gồm vải lọc, tấm xốp và ngăn thu nước thấm. Phần dưới gồm ngăn chứa cặn. Giữa hai phần có màng đàn hồi không thấm nước. Khử trùng nước thải Nước thải sau khi đi ra khỏi bể lắng đợt II sẽ đi vào khối khử trùng trước khi được thải ra nguồn tiếp nhận. Khử trùng nước thải là nhằm mục đích phá huỷ, tiêu diệt các loại vi khuẩn gây bệnh nguy hiểm hoặc chưa được hoặc không thể khử bỏ trong quá trình xử lí nước thải. Một số phương pháp khử trùng nước thải : Khử trùng bằng Clorua vôi; Khử trùng bằng Clo nước; Khử trùng bằng ôzon; Khử trùng bằng tia cực tím. Sau khi cho hoá chất khử trùng vào, nước thải đi qua bể tiếp xúc. Để nước thải và hoá chất khử trùng có thời gian tiếp xúc, quá trình khử trùng diễn ra triệt để. MỘT SỐ CƠNG NGHỆ XỬ LÍ NƯỚC THẢI DỆT NHUỘM TRONG NƯỚC VÀ TRÊN THẾ GIỚI Tình hình xử lí nước thải ở các nhà máy dệt nhuộm trong nước Hiện nay trong nước, một số đơn vị như công ty dệt Đông Nam, công ty dệt chăn len Bình Lợi, xí nghiệp Vicotex Bảo Lộc và một số nhà máy do nước ngoài đầu tư có xây dựng hệ thống xử lí nước thải. Hệ thống xử lý nước thải Công ty dệt Đông Nam công suất 200 m3/ngày đêm. SÀNG LỌC BỂ ĐIỀU HOÀ KEO TỤ LỌC HỒ SINH HỌC NGUỒN TIẾP NHẬN PHÈN NƯỚC THẢI Hình 3.3 Sơ đồ công nghệ xử lý nước thải dệt nhuộm Công ty dệt Đông Nam Trạm xử lí nước thải của xí nghiệp Vicotex Bảo Lộc KHÍ NÉN NƯỚC THẢI BỂ ĐIỀU HOÀ SINH HỌC TIẾP XÚC KEO TỤ - LẮNG NGUỒN TIẾP NHẬN PHÈN XÚT BỂ NÉN BÙN SÂN PHƠI BÙN BÃI RÁC NƯỚC TÁCH TỪ BÙN Hình 3.4 Sơ đồ công nghệ xử lý nước thải dệt nhuộm Xí nghiệp Vicotex Bảo Lộc Một số phương án xử lí nước thải dệt nhuộm trên thế giới Hệ thống xử lý nước thải tại Công ty sản xuất vải sợi bông Stork Aqua - Hà Lan, công suất 3000 – 4000 m3/ngày đêm; COD = 400 – 1000 mg/l và BOD5 = 200 – 400 mg/l. Nước sau xử lí có thể đạt BOD< 50 mg/l, COD< 100mg/l Nước thải Song chắn rác Bể điều hoà Bể keo tụ Bể lắng Bể sinh học Bể lắng Nước sau xử lí Thiết bị xử lí bùn Bùn Thiết bị xử lí bùn Bùn tuần hoàn Bùn Nước ép bùn Bùn dư Hình 3.5 Sơ đồ công nghệ xử lý nước thải dệt nhuộm - Công ty sản xuất vải sợi bông Stork Aqua. Hệ thống xử lý nước thải xí nghiệp tẩy nhuộm Niederfrohna hãng Schiesser (xí nghiệp tẩy nhuộm hàng bông và sử dụng chủ yếu là thuốc nhuộm hoạt tính) công suất 2500 m3/ ngày đêm. Bằng hệ thống này có thể xử lí nước thải có COD ban đầu là 516 mg/l , BOD5 = 140 mg/l và dòng ra có BOD < 1 mg/l và COD = 20,3 mg/l, nước không màu, chất rắn lơ lửng thấp. Nước thải Bể điều hoà Bể trung hoà Bể sinh học có khuấy trộn Lắng Hấp phụ tầng sôi có khuấy trộn Lắng Keo tụ, kết tủa Lắng Lọc Làm mềm Thẩm thấu ngược Bể chứa nước để sử dụng lại H2O Ozon O3 Muối sử dụng lại Nước thải vào nguồn tiếp nhận n Hoạt hoá nhiệt Bùn tuần hoàn Bùn dư Hình 3.6 Sơ đồ hệ thống xử lí nước thải ngành dệt nhuộm - công ty Schiesser Sachen (CHLB Đức) CHƯƠNG 4 LỰA CHỌN, ĐỀ XUẤT CÔNG NGHỆ XỬ LÝ NƯỚC THẢI PHÙ HỢP VỚI KHU LÀNG NGHỀ TIỂU THỦ CÔNG NGHIỆP TÍNH CHẤT, LƯU LƯỢNG NƯỚC THẢI ĐẦU VÀO Thành phần tính chất nước thải đặc trưng tại Khu làng nghề Tiểu Thủ Công Nghiệp, thị trấn Ngãi Giao được trình bày trong Bảng 5.1. Bảng 5.1 Thành phần nước thải dệt nhuộm đặc trưng. Chỉ tiêu ô nhiễm Kết quả QCVN 13:2008 Cột A pH 5.5- 9 6 – 9 COD 900 50 BOD5 400 30 SS 800 50 Độ màu 500 50 Nguồn: Ban quản lý khu làng nghề tiểu thủ công nghiệp thị trấn Ngãi Giao- huyện Châu Đức- tỉnh Bà Rịa Vũng Tàu. Nhận xét: Bảng thành phần tính chất nước thải trước khi xử lý tại Khu làng nghề Tiểu Thủ Công Nghiệp có một số chỉ tiêu như BOD5, COD, SS, độ màu còn khá cao và cần tiếp tục xử lý đạt loại A, QCVN 13:2008/BTNMT trước khi xả vào nguồn tiếp nhận. Lưu lượng nước thải tại Khu làng nghề tiểu thủ công nghiệp khi đi vào hoạt động khoảng 5.000 m3/ngày đêm. TIÊU CHUẨN XẢ THẢI Nước thải tại Khu làng nghề Tiểu Thủ Công Nghiệp, thị trấn Ngãi Giao sau khi được xử lý tại hệ thống xử lý nước thải tập trung phải đạt quy chuẩn QCVN 13:2008, cột A và thải ra Hồ Đá Đen. ĐỀ XUẤT CÔNG NGHỆ XỬ LÝ Dựa trên việc phân tích lưu lượng, thành phần nước thải, yêu cầu mức độ xử lý, điều kiện kinh tế, kỹ thuật đề tài đề xuất 2 phương án xử lý nước thải cho Khu làng nghề Tiểu Thủ Công Nghiệp như sau: Phương án 1 Nước tách bùn Bùn tuần hoàn Nước thải -> Song chắn rác Hố thu gom Thiết bị lược rác tinh Bể keo tụ Bể tạo bông Bể lắng I Bể Aerotank Bể lắng II Bể trộn Máy thổi khí Bể nén bùn Bể lưu phản ứng Máy ép bùn Bể điều hòa Vận chuyển, thải bỏ Bể lắng III Bể chứa trung gian Bể lọc áp lực Bể tiếp xúc khử trùng Nguồn tiếp nhận Máy thổi khí NaOH, FeCl3 NaOH, FeCl3 Polymer Polymer NaOCl Hình 4.1 Sơ đồ công nghệ xử lý nước thải phương án 1. Nước tách bùn Bùn tuần hoàn Nước thải -> Song chắn rác Hố thu gom Thiết bị lược rác tinh Bể keo tụ Bể tạo bông Bể lắng I Mương oxy hóa Bể lắng II Bể trộn Máy thổi khí Bể nén bùn Bể lưu phản ứng Máy ép bùn Bể điều hòa Vận chuyển, thải bỏ Bể lắng III Hồ sinh vật Nguồn tiếp nhận Máy thổi khí NaOH, FeCl3,…. NaOH, FeCl3 Polymer Polymer Phương án 2 Hình 4.2 Sơ đồ quy trình công nghệ phương án 2. So sánh 2 phương án xử lý Bảng 5. 2 So sánh 2 phương án xử lý. Phương án Phương án 1 (Bể Aerotank) Phương án 2 (Mương Oxy hóa) Ưu điểm - Bể Aerotank phù hợp sử dụng trong trường hợp nước thải có lưu lượng bất kì. - Hệ thống được điều khiển hoàn toàn tự động, vận hành đơn giản, ít sửa chữa. - Dễ khống chế các thông số vận hành - Hiệu quả xử lý BOD, COD khá cao - Công nghệ đơn giản, dễ vận hành và dễ bảo dưỡng - Cấu tạo đơn giản. - Không cần cán bộ vận hành có chuyên môn cao. - Hiệu quả xử lý BOD, COD, Nitơ, Photpho … cao. Nhược điểm - Lượng bùn sinh ra nhiều - Khả năng xử lý N, P không cao - Cần diện tích lớn, dung tích lớn gấp 3 – 10 lần so với aerotank xử lý nước thải cùng mức độ . Phương án Phương án 1 (Bể khử trùng) Phương án 2 (Hồ sinh vật) Ưu điểm - Oxy hóa tiếp tục các chất hữu cơ còn sót lại trong nước. - Tiêu diệt gần như hoàn toàn các vi sinh vật gây bệnh. - Tốn ít diện tích - Quản lý đơn giản, dễ dàng - Phương pháp tốn ít kinh phí, đơn giản, dễ vận hành, không đòi hỏi cung cấp năng lượng. - Có khả năng làm giảm các vi sinh gây bệnh trong nước thải. - Có khả năng loại các chất hữu cơ, vô cơ tan trong nước. Nhược điểm - Tốn nhiều hóa chất - Thời gian xử lý dài ngày - Đòi hỏi mặt bằng rộng - Phụ thuộc nhiều vào điều kiện tự nhiên Nhận xét: Sau khi so sánh ưu, nhược điểm 2 công nghệ xử lý thấy rằng: Phương án 1 có nhiều ưu điểm phù hợp với yêu cầu thiết kế cho trạm xử lý nước thải Khu làng nghề Tiểu Thủ Công Nghiệp về quy mô, kinh tế, quản lý, vận hành. Chính vì vậy chọn phương án 1 để tính toán thiết kế cho Khu làng nghề Tiểu Thủ Công Nghiệp công suất 5.000 m3/ngàyđêm. Thuyết minh quy trình công nghệ lựa chọn Nước thải từ các cơ sở sản xuất trong Khu làng nghề Tiểu Thủ Công Nghiệp theo đường ống thoát nước sẽ tự chảy về mương dẫn có đặt song chắn rác sau đó chảy xuống hố thu gom của nhà máy xử lý nước thải. Nước thải từ hố thu được luân phiên bơm bằng 2 bơm chìm lên thiết bị lược rác tinh. Thiết bị này dùng để tách các loại rác, đá, sỏi có kích thước lớn hơn 1,5mm ra khỏi nước thải. Nước thải sau khi tách rác đi vào bể điều hòa. Bể điều hòa có nhiệm vụ điều hòa lưu lượng và hàm lượng chất thải trong nước thải đi vào nhà máy, đồng thời hạn chế vi sinh kị khí phát triển do có gắn các đĩa phân phối khí. Nước thải từ bể điều hòa được bơm qua hệ thống xử lý hóa học bằng 2 bơm chìm. Trên đường ống dẫn vào bể keo tụ thì nước thải được châm NaOH để nâng pH của nước thải lên khoảng 9,2 - 9,7. Với pH cao thì kim loại nặng sẽ chuyển sang dạng hidroxit không tan. Nước thải tiếp tục đi vào bể keo tụ tại đây chất keo tụ FeCl3 được thêm vào để giúp quá trình keo tụ các hidroxit kim loại. Tiếp theo nước thải đi vào bể tạo bông và sự có mặt của chất trợ keo tụ là một loại polymer anion để tiếp tục làm tăng kích thước và trọng lượng bông cặn tạo thuận lợi cho quá trình lắng tiếp theo. Sau bể tạo bông là bể lắng sơ cấp (lắng I) các chất kết tủa lắng xuống đáy bể, dưới đáy bể có hệ thống cào bùn vào trung tâm đáy bể hình nón và được 2 bơm bùn luân phiên định kì bơm về bể nén bùn. Nước sau khi ra khỏi bể lắng I sẽ tự chảy về bể Aerotank. Ở đây khí được cung cấp nhờ các đĩa phân phối khí giúp cho quá trình hòa tan oxy được hiệu quả. Mục đích giai đoạn này là dựa vào hoạt động phân hủy của vi sinh vật làm giảm lượng hữu cơ trong nước thải cũng như làm đông tụ các chất thải dưới dạng keo lắng. Sinh khối vi sinh vật tăng lên đồng thời, hàm lượng chất hữu cơ giảm đi. Sau đó nước tự chảy về bể lắng (bể lắng II), bể lắng II có nhiệm vụ giúp cho việc lắng tách bùn hoạt tính và nước thải đã được xử lý, bùn lắng phần lớn được bơm tuần hoàn lại bể Aerotank, lượng bùn dư được bơm vào bể nén bùn. Nước sau bể lắng II còn một phần cặn lơ lửng và do tính chất nước thải có độ màu cao nên nước được tiếp tục cho vào bể trộn, tại đây nước thải được châm FeCl3, NaOH để giúp quá trình keo tụ các hidroxit kim loại và giảm độ màu xuống. Tiếp đó nước thải chảy qua bể lưu phản ứng, tại đây Polymer được châm vào làm tăng kích thước và trọng lượng bông cặn tạo thuận lợi cho quá trình lắng tiếp theo. Nước thải tiếp tục chảy qua bể lắng III, tại đây các bông cặn được lắng lại và nước trong chảy qua bể trung gian. Bùn dưới đáy bể được bơm qua bể nén bùn. Bể chứa trung gian có nhiệm vụ điều hòa lưu lượng trước khi bơm lên bể lọc áp lực. Quá trình lọc xảy ra nhờ lớp áp lực nước phía trên vât liệu lọc, giữ lại những cặn lơ lửng và kết tủa chưa lắng ở các công trình trước. Sau một thời gian hoạt động, ta tiến hành rửa ngược bể lọc. Nước sau rửa lọc được đưa về bể điều hòa và thực hiện quá trình xử lý tiếp theo. Nước thải trước khi xả ra nguồn tiếp nhận phải cho qua bể khử trùng (khử trùng bằng NaOCl) nhằm loại bỏ các vi trùng gây bệnh. Mục đích của việc xử lý bùn là để ổn định khối lượng bùn thải, khử nước để làm giảm thể tích bùn. Bùn được bơm từ 2 bể lắng để phân hủy. Bùn sau đó được bơm về về máy ép bùn, trộn lẫn với 1 loại Polymer Cation để giúp bùn kết vón lại và tăng hiệu quả tách loại nước. Nước tại máy ép bùn được bơm ngược về hố thu. CHƯƠNG 5 TÍNH TOÁN THIẾT KẾ CÁC CÔNG TRÌNH ĐƠN VỊ MỨC ĐỘ CẦN THIẾT XỬ LÝ VÀ CÁC THÔNG SỐ TÍNH TOÁN Mức độ cần thiết xử lý Mức độ cần thiết phải xử lý hàm lượng chất lơ lửng SS SS = Trong đó: SSv: Hàm lượng chất lơ lửng trong nước thải chưa xử lý (mg/l) SSr: Hàm lượng chất lơ lửng trong nước thải sau xử lý cho phép xả thải vào nguồn nước (mg/l) Mức độ cần thiết phải xử lý hàm lượng BOD BOD = Trong đó: : Hàm lượng BOD5 trong nước thải đầu vào, (mg/l) : Hàm lượng BOD5 trong nước thải sau xử lý cho phép xả thải vào nguồn nước, (mg/l) Mức độ cần thiết phải xử lý hàm lượng COD COD = Trong đó: : Hàm lượng COD trong nước thải đầu vào, (mg/l) : Hàm lượng COD trong nước thải sau xử lý cho phép xả thải vào nguồn nước, (mg/l) Các thông số tính toán Hệ thống xử lý nước thải hoạt động 24/24 vậy lượng nước thải đổ ra liên tục. Lưu lượng trung bình ngày: Q Lưu lượng trung bình giờ: Q= Lưu lượng trung bình giây: Q= Lưu lượng giờ lớn nhất: Chọn hệ số không điều hòa, giờ cao điểm: kmax = 1,6 (Nguồn: TCXDVN 51:2006). Q= 208,33 x 1,6 = 333,33 (m3/h) TÍNH TOÁN CÁC CÔNG TRÌNH ĐƠN VỊ Bể thu gom Nhiệm vụ Tập trung nước thải từ các nhà máy trong Khu tiểu thủ Công nghiệp về trạm xử lý. Tính toán Chọn thời gian lưu nước: t = 20 phút (10 – 60 phút) Thể tích cần thiết: W = Qmax.h . t = Chọn chiều cao hữu ích của bể H = 5 (m) Chiều cao xây dựng của bể thu gom: Hxd = H + hbv Với: H : Chiều cao hữu ích của bể, (m) hbv : Chiều cao bảo vệ, hbv = 0,5 (m) Hxd = 5 + 0,5 = 5,5 (m) Diện tích mặt bằng: A = Kích thước bể thu gom: L x B x Hxd = 5m x 5m x 5m Thể tích xây dựng bể: Wt = 5 x 5 x 5,5 = 137,5 (m3) Chọn ống dẫn nước vào bể thu gom Chọn ống dẫn nước vào với vận tốc v = 0,9(m/s), D = 700(mm) (Điều 4.6.1 TCVN 7957 – 2008) Theo điều 6.2.5 (TCVN 7957 – 2008) thì độ sâu đặt ống đối với nơi có nhiều xe cơ giới đi lại Hmin = 0,7(m). Vậy, Chọn H = 1(m). Ống dẫn nước thải sang bể điều hòa Nước thải được bơm sang bể điều hòa nhờ một bơm chìm, với vận tốc nước chảy trong ống là v = 2(m/s) (1 – 2,5 m/s _TCVN 51 – 2008) Tiết diện ướt của ống: A = Đường kính ống dẫn nước thải ra: D = (m) Chọn D = 200 (mm). Chọn máy bơm Qmax = 333,33 (m3/h) = 0,0926 (m3/s), cột áp H = 10 (m). Công suất bơm: N = = 11,35 (Kw) = 15,34 (Hp) Trong đó: h : Hiệu suất chung của bơm từ 0,72 – 0,93, chọn h= 0,8; : Khối lượng riêng của nước 1.000 (kg/m3). Chọn bơm chìm, được thiết kế 2 bơm có công suất như nhau (11,35 Kw). Trong đó 1 bơm đủ để hoạt động với công suất tối đa của hệ thống xử lý, 1 bơm còn lại là dự phòng. Bảng 6.1 Tổng hợp tính toán bể thu gom Thông số Kí hiệu Đơn vị Giá trị Thời gian lưu nước t Phút 20 Kích thước bể thu gom Chiều dài L mm 5000 Chiều rộng B mm 5000 Chiều cao Hxd mm 5.500 Đường kính ống dẫn nước thải ra D mm 200 Thể tích bể thu gom Wt m3 137,5 Lưới lọc tinh Nhiệm vụ Loại bỏ các hạt có kích thước lớn hơn 1,5mm giúp bảo vệ thiết bị trước khi đưa vào bể điều hoà. Lưới lọc tinh được đặt trước bể điều hòa, lưới được làm bằng vật liệu Inox có kích thước L x B = 1m x 0,5m Tính toán Đặc điểm lưới lọc tinh Loại lưới : Cố định. Số lượng : 1 lưới. Đường kính mắt lưới : 1,5 mm. Hàm lượng SS và BOD5, COD sau khi qua lưới lọc tinh giảm: = x (1 – 5%) = 800 x 0,95 = 760 (mg/l) = x (1 – 5%) = 400 x 0,95 = 380 (mg/l) = x (1 – 5%) = 900 x 0,95 = 855 (mg/l) Bể điều hòa Nhiệm vụ Điều hoà lưu lượng và nồng độ, tránh cặn lắng và làm thoáng sơ bộ. Qua đó oxy hóa một phần chất hữu cơ, giảm kích thước các công trình đơn vị phía sau và tăng hiệu quả xử lý nước thải của trạm. Tính toán Chọn thời gian lưu nước của bể điều hoà t = 4h (4 – 12h) Thể tích cần thiết của bể: W = x t = = 833,33 (m3) Chọn chiều cao hữu ích của bể: H = 5m. Diện tích mặt bằng: A =. Chọn L x B = 18m x 12m Chiều cao xây dựng của bể: Hxd = H + hbv = 5 + 0,5 = 5,5 (m) Trong đó: H : Chiều cao hữu ích của bể, (m); hbv : Chiều cao bảo vệ, hbv = 0,5 (m). Kích thước của bể điều hoà: L x B x Hxd = 18m x 12m x 5,5m Thể tích thực của bể điều hòa: Wt = 18 x 12 x 5,5 = 1188 (m3) Tính toán hệ thống đĩa, ống, phân phối khí Hệ thống đĩa Chọn khuấy trộn bể điều hoà bằng hệ thống thổi khí. Lượng khí nén cần cho thiết bị khuấy trộn: qkhí = R x Wdh(tt) = 0,012 (m3/m3.phút) x 833,33 (m3) = 5 (m3/phút) = 600 (m3/h) = 10.000 (l/phút). Trong đó: R : Tốc độ khí nén, R = 10 – 15 (l/m3.phút). Chọn R = 12 (l/m3.phút) = 0,012 (m3/m3.phút) (Nguồn[6]: Bảng 9 – 7); Wdh(tt) : Thể tích hữu ích của bể điều hoà, (m3). Chọn khuếch tán khí bằng đĩa bố trí dạng lưới. Vậy số đĩa khuếch tán là: n = = 142,8 (đĩa) Chọn n = 144 (đĩa) Trong đó: r : Lưu lượng khí, chọn r = 70 (l/phút) (r =11 – 96 l/phút)_( Nguồn[6]: Bảng 9 – 8). Chọn đường kính thiết bị sục khí d = 170mm. Chọn đường ống dẫn Với lưu lượng khí qkk = 5 (m3/phút) = 0,166 (m3/s) và vận tốc khí trong ống vkk= 10 – 15 (m/s) có thể chọn đường kính ống chính D = 140mm. Tính lại vận tốc khí trong ống chính: vc = = 10,08 (m/s) => thoả mãn vkk= 10 – 15 (m/s) (Nguồn[3]) Đối với ống nhánh có lưu lượng qnh = = 0,00922 (m3/s) và chọn đường kính ống nhánh dnh = 34 (mm) ứng với vận tốc ống nhánh: vn = = 10,16 (m/s) => thoả mãn (vkk= 10 – 15 m/s) (Nguồn[3]) Áp lực và công suất của hệ thống nén khí Áp lực cần thiết cho hệ thống nén khí xác định theo công thức: Htc = hd + hc + hf + H Trong đó: hd : Tổn thất áp lực do ma sát dọc theo chiều dài trên đường ống dẫn, (m); hc : Tổn thất áp lực cục bộ, hc thường không vượt quá 0,4m; hf : Tổn thất qua thiết bị phân phối , hf không vượt quá 0,5m; H : Chiều cao hữu ích của bể điều hoà, H = 5 m. Do đó áp lực cần thiết là: Htt = 0,4 + 0,5 + 5 = 5,9 (m) => Tổng tổn thất là 5,9 (m) cột nước Áp lực không khí sẽ là: P = = = 1,57 (at) Công suất máy thổi khí tính theo công thức sau: N = = = 19,56 (Kw) = 26,43 (Hp) Trong đó: qkk : Lưu lượng không khí, (m3/s); n : Hiệu suất máy thổi khí, n = 0,7 – 0,9, chọn n = 0,8; k : Hệ số an toàn khi sử dụng trong thiết kế thực tế, chọn k = 2. Chọn 2 máy thổi khí công suất 26,43 Hp (2 máy hoạt động luân phiên) Tính toán các ống dẫn nước ra khỏi bể điều hoà Nước thải được bơm sang bể keo tụ nhờ một bơm chìm, lưu lượng nước thải 104,16 m3/h, với vận tốc nước chảy trong ống là v = 2m/s, đường kính ống ra: Dr = = 0,192 (m) Chọn ống nhựa uPVC có đường kính = 200mm. Chọn máy bơm nước từ bể điều hòa sang keo tụ Các thông số tính toán bơm Lưu lượng mỗi bơm QTB = 5.000 (m3/ngày) = 0,058 (m3/s) Sử dụng hai bơm hoạt động luân phiên để bơm nước thải từ bể điều hòa lên bể keo tụ. Thiết bị đi kèm với bơm gồm: đường ống dẫn nước chiều dài ống L = 10m, một van, ba co 900, một tê. Công suất của bơm: Trong đó: :Khối lượng riêng chất lỏng =1.000 (kg/m3); : Là lưu lượng trung bình giờ nước thải ; H :Là chiều cao cột áp (tổn thất áp lực) (m); g :Gia tốc trọng trường g = 9,81 (m/s2); : Là hiệu suất máy bơm = 0,73 - 0,93 chọn = 0,8. Xác định chiều cao cột áp của bơm theo định luật Bernulli: H = Hh + = Hh + Ht + Hd +Hcb Trong đó: Hh : Cột áp để khắc phục chiều cao dâng hình học, (m); Ht : Tổn thất áp lực giữa hai đầu đoạn ống hút và ống đẩy, (m); Hd : Tổn thất áp lực dọc đường, (m); Hcb: Tổn thất áp lực cục bộ, (m). Xác định cột áp để khắc phục chiều cao dâng hình học: Hh = Z1 – Z2 = 5,5 (m) Trong đó: Z1 : Chiều cao đẩy (độ cao bể điều hòa) Z1 = 5,5 (m) Z2 : Chiều cao hút, Z2 = 0 (m) Xác định tổn thất áp lực gữa hai đầu đoạn ống hút và ống đẩy: Trong đó: p1, p2 : Áp suất ở hai đầu đoạn ống p1 = p2; : Khối lượng riêng của nước thải. Suy ra Ht = 0 Xác định tổn thất áp lực dọc đường: Hd = i x L Tổn thất theo đơn vị chiều dài. Với Q = 28,93 (l/s) và đường kính ống D = 200 (mm) tra bảng tra thủy lực đối với ống nhựa ta được vận tốc trong ống v = 0,7 (m/s), 1000i = 2,19. Tổn thất cục bộ: Hcb = Tổn thất qua van z= 1,7, có 1 van Tổn thất qua co 900 z= 0,5, có 3 co Tổn thất qua tê z= 0,6, có 1 tê. V : Vận tốc nước chảy trong ống, V = 0,7 (m/s). H = 5,5 + = 5,6 (m). Chọn cột áp bơm H = 10 (m) = 9,6 (Hp) Chọn bơm nước thải bể điều hòa Chọn bơm chìm, được thiết kế 2 bơm có công suất như nhau (7,11 Kw). Trong đó 01 bơm đủ để hoạt động với công suất tối đa của hệ thống xử lý, bơm còn lại là dự phòng. Các bơm tự động luân phiên nhau theo chế độ cài đặt nhằm đảm bảo tuổi thọ lâu bền. Hàm lượng BOD5, COD sau khi qua bể điều hòa = x (1 – 10%) = 380 x 0,9 =342 (mg/l) = x (1 – 10%) = 855 x 0,9 = 769,5 (mg/l) Bảng 6.2 Tổng hợp tính toán bể điều hoà Thông số Kí hiệu Đơn vị Giá trị Thời gian lưu nước của bể điều hoà T h 4 Kích thước bể điều hoà Chiều dài L mm 18.000 Chiều rộng B mm 12.000 Chiều cao hữu ích H mm 5.000 Chiều cao xây dựng Hxd mm 5.500 Số đĩa khuyếch tán khí n đĩa 144 Đường kính ống dẫn khí chính D mm 140 Đường kính ống nhánh dẫn khí dn mm 34 Đường kính ống dẫn nước ra khỏi bể Dr mm 200 Thể tích bể điều hòa Wt m3 1188 Công suất máy nén khí N Kw 19,56 Bể keo tụ Nhiệm vụ Xáo trộn đều các chất keo tụ với nước thải nhằm tăng hiệu quả keo tụ tạo bông. Tính toán Chọn: Thời gian khuấy trộn t = 10 phút (t = 10 – 15 phút)_(Nguồn: Điều 8.21.8 TCVN 7957 – 2008) Thể tích bể trộn cần: W = Q x t = 5000 (m3/ngày) x = 34,72 (m3) Chọn bể keo tụ hình vuông, kích thước bể: 3,5m x 3,5m x 3 m Chiều cao xây dựng bể: Hxd = h + hbv = 3 + 0,5 = 3,5 (m) Thể tích thực của bể keo tụ: Wt = 3,5 x 3,5 x 3,5 = 42,87 (m3) Đường kính cánh khuấy D ½ chiều rộng bể, chọn D = = 1,5 (m) Máy khuấy đặt cách đáy một khoảng : h = D = 1,5 (m) Chiều rộng bản cánh khuấy: = 0,3 (m) = 300 (mm) Chiều dài bản cánh khuấy: = 0,375 (m) = 375 (mm) Vậy năng lượng cần truyền vào nước: P = G2 x W x Trong đó: G : Cường độ khuấy trộn, G = 600 (s-1) (Nguồn: Điều 8.21.9 TCVN 7957 – 2008); W : Thể tích bể, W = 34,72 (m3); : Độ nhớt động học của nước, ở 25oC. = 0,9.10-3 (Ns/m2) Hiệu suất động cơ chỉ đạt H = 0,8 nên công suất động cơ: N = 14 (Kw) Xác định số vòng quay của máy khuấy: n = Trong đó: P : Năng lượng khuấy trộn, (J/s); K :Hệ số sức cản của nước, chọn cánh khuấy tuabin 4 cánh nghiêng 45o, ta có K= 1,08; : Khối lượng riêng của nước, (kg/m3); D : Đường kính cánh khuấy, D = 1,5 (m). (vòng/s) 78 (vòng/phút) Kiểm tra số Reynold: NR= > 10.000 Vậy đường kính máy khuấy và số vòng quay đã chọn đạt chế độ chảy rối. Tính toán ống dẫn nước thải ra khỏi bể keo tụ Chọn vận tốc nước thải chảy trong ống v = 0,7 (m/s) Lưu lượng nước thải: Q = 208,33 (m3/h). Đường kính ống là: D = ==0,32 (m) = 320 (mm) Chọn ống nhựa uPVC có đường kính = 350mm Bảng 6.3 Tổng hợp tính toán bể keo tụ Thông số Kí hiệu Đơn vị Giá trị Thời gian lưu nước bể trộn t phút 10 Kích thước bể trộn Chiều dài L mm 3.500 Chiều rộng B mm 3.500 Chiều cao xây dựng H mm 3.500 Đường kính ống dẫn nước ra khỏi bể D mm 350 Thể tích bể trộn Wt m3 34,72 Bể tạo bông Nhiệm vụ Là nơi phản ứng keo tu