Đồ án Thiết kế hệ thống xử lý nước thải khu công nghiệp Đức Hòa III - Minh Ngân Long An, công suất 4500m3/ngày đêm

- Lưu lượng giờ trung bình : Qtbh = 450024 = 187.5 m3/h - Lưu lượng giờ max : Qmax = Kmax* Qtbh = 1.69 *187.5 = 317 m3/h 5.2 Tính toán các công trình đơn vị. 5.2.1 Song chắn rác thô: Hình 5.1: Song chắn rác làm sạch thủ công - Nhiệm vụ : Nước thải đưa tới hệ thống xử lý trước hết phải qua song chắn rác. Tại song chắn rác, các tạp vật thô, rác thải bị cuốn trôi theo các mương dẫn có kích thước lớn bị giữ lại. Các tập vật này có thể gâ ra sự cố trong quá trình vận hành hệ thống xử lý nước thải như làm tắc bơm, cản trở đường ống, hay kênh dẫn. Ngoài ra các tạp chất cơ học trong nước còn có tác haii khác như bào mòn đường ống, thiết bị làm tăng trở lực dòng chảy nên tăng tiêu hao năng lượng của bơm. Đây là bước quan trọng đảm bảo an toàn và điều kiện vận hành thuận lợi của đường ống. - Nội dung tính toán của song chắn rác gồm: - Tính toán song chắn rác. - Tổn thất áp lực của song chắn rác. - Tính toán mương đặt song chắn rác. 5.2.1.1 Tính toán song chắn rác: Bảng 5.3: Các thông số tính toán cho song chắn rác. Các thông số Ký hiệu Đơn vị Các phương pháp lấy rác Thủ công Cơ khí Kích thước song chắn : Chiều rộng: b mm 5 – 15 5 – 15 Chiều dày: d mm 25 – 38 25 – 38 Khoảng cách giữa các song w mm 25 – 50 15 – 75 Độ dốc đặt song so với phưong thẳng đứng 90 Độ 30 – 45 0 – 30 Vận tốc dòng chảy trong mưong trước song vmax m/s 0.3 – 0.6 0.6 – 1 Tổn thất áp lực cho phép fL mm 152 152 - 600 Nguồn: Lâm Minh Triết, xử lý nước thải đô thị và công nghiệp, năm 2002 Tính toán các ống dẫn nước vào mương dẫn SCR: Chọn vận tốc vào v = 0.4 m/s, Qmax = D = 4*qV*π= 4*0.0880.4*3.14=0.52 m=520 mm => chọn φ = 600 mm Kiễm vận tốc chảy trong mương trước song chắn rác: Vs = 4*qD2*π= 4*0.0880.602*3.14 = 0.55 m/s Ta chọn kích thước của mương trước song chắn rác B x H = 0.7m x 0.6m Chiều cao lớp nước trong mương là: h = Qhmax3600sh*B*Vs = 3173600*0.7*0.55= 0.24 m Chọn kích thước thanh rộng * dày = b * d = 5mm * 25mm và khe hở của thanh chắn rác là w = 25mm. Giả sử song chắn rác có n thanh => số khe hở là : m = n + 1. Ta có : B = n*b + (n + 1) * w 700 = 5n + 25(n + 1) n= 22.2 => n = 22 thanh khoảng cách hiệu chỉnh giữa các thanh là: w = 25.65 mm Kiểm tra lại tốc độ dòng chảy ở phần mở rộng trước song chắn ứng với lưu lượng nước thải Qmax. Vận tốc này không được nhỏ hơn 0,4m/s (đạt) 5.2.1.2 Tổn thất áp lực qua song chắn rác: Gọi A là tổng diện tích qua song chắn rác. A = ( B – b*n )h Trong đó: B là chiều rộng mương. n là số thanh. h là chiều cao lớp nước. b là chiều rộng thanh. A = (0.7 – 0.005*19)*0.24 = 0.1452 m2. Vận tốc chảy qua song chắn là: Tổn thất áp lực qua song chắn: HL = 10.7*V2-Vmax22g= 10.7*0.612-0.5222*9.81= 7.4*10-3 m = 7.4 mm < 150 mm Trong đó: 0.7 là hệ số thực nghiệm. 5.2.1.3 Tính toán mưong đặt song chắn rác: Chiều dài phần mở rộng trước song chắn rác: L1 = B-Btr2*tanφ= 0.7-0.62*tan20=0.14 m Trong đó: j: góc mở rộng của buồng đặt song chắn rác, chọn j = 200. Bm: chiều rộng của mương dẫn nước thải vào, chọn Bm = 0.7m. Chiều dài đoạn thu hệp sau song chắn: L2 = 0.5*L1 = 0.5 * 0.14 = 0,07m. Chiều dài xây dựng mương đặt song chắn rác: L = L1 + L2 + L3 = 0.14 + 0.07 + 1 = 1.21(m) L3: chiều dài buồng đặt song chắn. L3 = 1m Chiều dài song chắn: Lsong chắn = Hsinα= 0.6sin60 = 0.7 m Bảng 5.4: Bảng tóm tắt các thông số xây dựng song chắn rác. Thông số Ký hiệu Đơn vị Kích thước Số khe hở n Khe 23 Số thanh n thanh 22 Chiều rộng thanh đan hình chữ nhật b mm 5 Chiều dày thanh đan hình chữ nhật d mm 25 Khoảng cách giữa các song chắn w mm 25.65 Góc nghiêng song chắn rác so với phương ngang 90 Độ 60 Chiều dài song chắn Lsong chắn m 0.7 Chiều rộng mương trước khi mở rộng Btr m 0.6 Chiều rộng mương đặt song chắn rác B m 0.7 Chiều rộng mương sau khi thu hẹp Btr m 0.6 Chiều dài đoạn mở rộng trước SCR L1 m 0.14 Chiều dài đoạn mở rộng sau SCR L2 m 0.07 Góc mở rộng φ Độ 20 Chiều dài xây dựng L m 1.21 Chiều sâu xây dựng H m 0.6 5.2.2 Hầm tiếp nhận: - Nhiệm vụ : Hầm tiếp nhận thu gom nước thải tập trung toàn bộ nước thải từ các phân xưởng sản xuất của khu công nghiệp về trạm xử lý. Hầm tiếp nhận được thiết kế chìm trong đất để đảm bảo các loại nước thải từ các nơi trong nhà máy tự chảy về hầm. Trong hầm dùng 2 bơm chìm hoạt động luân phiên để bơm nước thải đến bể điều hòa. - Nội dung tính toán hầm tiếp nhận gồm: - Tính toán thể tích hầm tiếp nhận - Tính toán bơm, đường ống 5.2.2.1 Thể tích hầm tiếp nhận: V = Qmaxh* t = 317 * 1560 = 79.25 m3 Chọn t =15 phút: thời gian lưu nước ( 10 – 30 ) phút. Chọn chiều cao an toàn h2 = 2.5 m Chọn chiều cao hữu ích h1 = 3 m Chiều cao xây dựng : H = h1 + h2 = 3 + 2.5 =5.5 m Diện tích tiết diện hầm bơm: F = Vh1=79.253=26.4m2 Chọn chiều dài L = 6 m Chiều rộng B = FL =26.46=4.4 m Kích thước xây dựng bể: L*B*H = 6m*4.4m*5.5m Kiểm tra lại thời gian lưu nước: T = 6*4.4*5.5317= 0.458h = 27.4 phút ( thoả ) 5.2.2.2 Tính toán bơm: Hầm tiếp nhận bố trí 2 bơm nước thải sang bể điều hòa 1 bơm hoạt động, 1 bơm dự phòng. Thiết bị đi kèm gồm có 2 van cầu,2 van thau 1 chiều, đường ống dẫn nước thải là d = 280 mm Chọn vận tốc bơm v = 1 m/s Tổn thất cục bộ và tổn thất dọc đường là: Hd = 3 m Tổn thất khắc phục hình học khi nước thải từ hầm sang bể điều hòa là 5m Hh = 5 m Cao độ cột nước bơm: H = Hd + Hh = 5 + 3 = 8m Công suất của bơm: N=1.5*Qhmax*H*ρ*g1000*η=1.5*317*8*1000*9.811000*0.8*3600=13 kw (K = 1.5 hệ số hiệu chỉnh) Chọn 4 bơm nhúng chìm Ebara model 100DML57.5, trong đó có 3 bơm hoạt động và 1 bơm để luân phiên. Lưu lượng mỗi bơm Q = 60m3/h, cột áp bơm H=18m, công suất bơm: 7.5 kW Bảng 5.5: Kết quả tính toán hầm tiếp nhận. Thông số Ký hiệu Đơn vị Tính toán Kích thước hầm tiếp nhận L*B*H m3 145.2 Bơm nước thải Ebara 100DML57.5 cái 4 Máy lược rác tinh: - Nhiệm vụ: Loại bỏ rác có kích thước lớn hơn hoặc bằng 2 mm và còn giúp làm giảm lượng chất lơ lửng. Lưu lượng tính toán: Qhmax = 317 m3/h. Chọn máy lượt rác tinh theo catologue của hãng ShinMaywa, Model 200S. Kích thước khe 1 mm, kích thước của lưới chắn dàirộng = 1.2 1.8m. Lưu lượng Q = 140m3/h. Số lượng là 3 máy. Hình 5.2 : Hình máy lược rác tinh. Bảng 5.6: Bảng các kích thước của máy lược rác tinh. A B C D E F G H J 1807 1855 1861 1911 300 885 262 1800 477 K L M N P Q R S KL* 460 1180 720 600 60 19 470 786 300 Đơn vị: mm *Khối lượng: kg Chế độ tự chảy qua bể điều hoà, ta chọn kích thước mương 0.3m *0.2m. Bảng 5.7: Bảng kết quả tính toán của máy lược rác tinh. Thông số Ký hiệu Đơn vị Tính toán Máy lược rác tinh ShinMaywa Model 200S Cái 3 Diện tích tự chảy qua bể điều hoà L*B m2 0.06 5.2.4 Bể điều hoà . - Nhiệm vụ: Lưu lựong nước thải và nồng độ chất bẩn trong nước thải từ nhà máy thay đổi theo giờ nên bể điều hoà có nhiệm vụ điều hoà lưu lượng và nồng độ chất bẩn cho tương đối ổn định cho các quá trình xử lý sau này. Trong bể có thể tiến hành sục khí sáo trộn đều nước thải và tránh sự lắng của các chất bẩn xảy ra trong bể. - Nội dung tính toán bể điều hoà: - Thể tích xây dựng bể điều hoà. - Đường ống dẫn nước, đường ống dẫn khí. - Máy thổi khí, bơm nước thải. 5.2.4.1 Thể tích xây dựng bể điều hoà. Việc tính toán thiết kế bể điều hòa dựa trên các số liệu về lưu lượng nước thải sự biến đổi của nồng độ chất ô nhiễm và lưu lượng nước thải trong ngày. Lập hàm Q = f(t) và C= f(t) và từ đó tìm thời gian điều hòa cần thiết. chọn t = 4h - 12h (theo W.Wesley Eckenfelder, Industrial Water Pollution Control, 1989). Thể tích bể Vdh= Qmaxh*t = 317 * 4 = 1268 m3 Chọn chiều cao hữu ích: hi = 5 m Chọn chiều cao bảo vệ: hbv = 0.5m Chiều cao xây dựng: h = hi +hbv = 5 +0.5 = 5.5 m Diện tích bề mặt: F = Vhi= 12685=253.6 m3 Chọn chiều dài: L = 20 m Chiều rộng bể điều hòa: B = FL=253.620=12.7 m Kích thước bể: L * B * h = 20 * 12.7 * 5.5 5.2.4.2 Đường ống dẫn nước, đường ống dẫn khí. Xáo trộn trong bể điều hòa có thể được thực hiện bởi nhiều hình thức, trong đó phổ biến là hình thức khuấy trộn bằng khí nén và motor khuấy trộn chìm. Việc xáo trộn bằng motor khuấy có ưu điểm về mặt kĩ thuật dễ lắp đặt, tháo lắp và bảo trì. Sử dụng ống đục lỗ cũng dàng lắp đặt, bảo trì và chi phí cũng rẽ hơn. Tuy nhiên nó cũng có ưu điểm hơn hẳn motor khuấy về mặt công nghệ, việc cung cấp khí vào nước thải giúp xử lý một phần nhỏ lượng COD, BOD, tăng nồng đọ DO trong nước thải. Mặt khác nó cũng rất bền. Do đó ta chọn hình thức xáo trộn bằng thổi khí. Lưu lượng khí cần thiết cho khuấy trộn: Lkhi = Qhmax*a=317*3.74=1186 m3/h Trong đó: a = 3.74 m3 khí/m3 nước thải (W.Wesley Eckenfelder, Industrial Water Pollution Control, 1989) Vận tốc khí trong ống chính: vch = 10 ÷ 15 m/s. Chọn vch = 15 m/s Lưu luợng khí qua ống chính : = 0.33 m3/s. Đường kính ống dẫn khí chính : Dchính =4*qkπ*Vch*3600=4*0.333.14*15= 167mm Chọn ống thép tráng kẽm d = 180mm. Kiểm tra lại vận tốc trong ống: v’ch = 4*qkπ*D2 = 13 m/s, thuộc khoảng cho phép Chọn hệ thống cấp khí bằng thép có đục lỗ, đặt dọc theo chiều dài bể 20, mỗi ống cách ống 1.8m. Lưu lượng khí trong mỗi ống: qống= LkhíVống=701.2510=70.125 m3/h Vống = 10 – 15 m/s : vận tốc khí trong ống. Đường kính ống dẫn khí: dống=4*qốngπ*Vống*3600=4*70.1253.14*10*3600=0.050 m = 50 mm. Đường kính các lỗ 2 – 5 mm. Chọn dlỗ = 4mm=0.004 m, vận tốc khí qua lỗ vlỗ = 15 m/s (vlỗ= 15 – 20 m/s). Lưu lượng khí qua một lỗ: qlỗ = vlỗ*π*dlỗ24 = 15*3.14*0.00424*3600 = 0.678 m3/h Số lỗ trên một ống: N= qốngqlỗ = 70.1250.678 = 103.5 => chọn 104 lỗ Số lỗ trên 1m chiều dài ống: n = N20=10420 = 5.2 lỗ => chọn n = 6 lỗ. Các ống đặt trên giá đỡ có L*B*H = 0.2*0.2*0.2 5.2.4.3 Máy thổi khí, bơm nước thải. Tính toán máy thổi khí. Áp lực cần thiết cho hệ thống nén khí: Hd = (hd + hc) + hf + H = 0.4 + 0.4 + 0.5 + 5 = 6.3 m hd, hc: tổn thất áp lực do ma sát dọc theo chiều dài trên đường ống dẫn và tổn thất cục bộ tại các điểm uốn, khúc quanh, (m). Tổng tổn thất do hd và hc không quá 0.4m. hf: tổn thất qua các lỗ phân phối, không vượt quá 0.5m H: độ ngập sâu của ống sục khí. H = 5 m. Công suất của máy thổi khí là: p1: áp suất tuyệt đối của không khí đầu vào, p1 = 1 atm p2: áp suất tuyệt đối của không khí đầu ra: p2 = pm + 1 = = atm pm: áp lực của máy thổi khí tính theo atmotphe, (atm) n = = 0.283 (K = 1.395 đối với không khí) e: hiệu suất của máy thổi khí, chọn e = 0.8 Vậy công suất của máy thổi khí là: 20 kW Sử dụng 3 máy thổi khí. Chọn máy thổi khí Taiko, Model SSR 150. Cột áp H = 7 m, lưu lượng Q = 16 m3/phút, công suất P = 21 kW, n = 1120 rpm. Bơm nước thải. Q = 4500 m3/ngày = 187.5 m3/h. Cột áp của bơm là 5.5m và tổn thất đường ống là 1m. H = 5.5 + 1 = 6.5m Chọn bơm nhúng chìm Ebara, model 100DML55,5 Chọn 4 bơm, trong đó 3 bơm công tác và 1 bơm dự phòng. Mỗi bơm có: lưu lượng Q = 78 m3/h, cột áp H = 13,4 m, công suất 5,5 kW Bảng 5.8: Bảng kết quả tính toán bể điều hoà . Thông số Ký hiệu Đơn vị Tính toán Thể tích xây dựng bể L*B*H m3 1397 Đường ống dẫn khí chính d mm 168 Máy bơm nước Ebara cái 4 Máy thổi khí Taiko cái 3 Bể keo tụ, tạo bông. Bể keo tụ tạo bông là một hệ thống với hai công trình chính là bể keo tụ và tạo bông. Tại bể trộn sẽ diễn ra quá trình hoà trộn phèn với nước thải bằng cách khuấy cơ khí đảm bảo cho phèn hoà tan đều vào toàn bộ nước thải. Sau đó, qua bể tạo bông là nơi diễn ra phản ứng .... nước thải sau đó chảy qua bể lắng. 5.2.5.1 Bể keo tụ. Bể trộn có chức năng hoà trộn phèn với nước. Bể trộn được thiết kế là bể trộn cơ khí, dùng năng lượng cánh khuấy để tạo dòng chảy rối rồi hoà tan phèn vào nước. Quá trình xáo trộn được tiến hành nhanhtròn khoảng thời gian ngắn, xảy ra do cánh khuấy quay với tốc độ cao nhằm đảm bảo điều kiện phèn phân tán nhanh, hoà tan đều vào toàn bộ khối nước. ống dẫn nước từ bể điều hoà vào đầu bể, dung dịch phèn được cho vào đầu bể, nước đi từ trên xuống chảy qua bể tạo bông. Lưu lượng giờ trung bình: Qtb = 4500 m3/ngày = 187.5 m3/h Bảng 5.9: Các thông số thiết kế bể trộn nhanh khi trộn bằng cơ khí: Thời gian trộn t, s G, s-1 10 ÷ 20 1000 20 ÷ 30 900 30 ÷ 40 800 > 40 700 Nguồn: Lâm Minh Triết, xử lý nước thải đô thị và công nghiệp, năm 2002 Chọn thông số thiết kế cho bể keo tụ: Thời gian trộn: t = 60 s G = 600 s-1 Thể tích bể trộn: Năng lượng khuấy trộn: P = µG2V => Chọn µ của nước thải tại 250C là 1.10-3 Ns/m2. Đường kính cánh khuấy: Bảng 5.10: Bảng giá trị KT. Loại cánh Giá trị Chân vịt 3 lưỡi 0,32 Turbine 4 cánh phẳng 6.3 Turbine 6 cánh phẳng 6.3 Turbine 6 cánh cong 4.8 Bản phẳng, 2 cánh D/W = 4 2.25 Bản phẳng, 2 cánh D/W = 6 1.6 Bản phẳng, 2 cánh D/W = 8 1.15 Nguồn: Lâm Minh Triết, xử lý nước thải đô thị và công nghiệp, năm 2002 D là đường kính cánh khuấy, W là bề rộng cánh khuấy. Chọn cánh khuấy trộn là turbin 6 cánh phẳng đầu vuông, tra bảng ta có KT = 6,3. n = 2.0 – 10.5 v/s: Số vòng quay của cánh khuấy phẳng chọn n = 2 v/s Trọng lượng riêng của nước rò rỉ tại 250C được chọn: r = 1000kg/m3 Từ đó: Kích thước bể trộn có thể thiết kế theo bảng sau với turbine 6 cánh phẳng: Bảng 5.11: Kích thước bể trộn nhanh và cánh khuấy turbine 6 cánh phẳng. Thông số Giá trị HL/D 0.5÷1.1 Di/D 0.3÷0.5 Wb/D 0,1 Di/q 5 Di/r 4 Số vách ngăn 4 D/s 4 Chiều dài cánh gắn trên đĩa trung tâm ½.r Nguồn: Lâm Minh Triết, xử lý nước thải đô thị và công nghiệp, năm 2002 Trong đó: HL: Chiều cao lớp nước. D: Đường kính hoặc cạnh bể. Di: Đường kính cánh khuấy. Wb: Chiều rộng vách ngăn. S: Đường kính đĩa trung tâm. Thiết kế bể hình trụ vuông, giả sử Di/D = 0.3vậy đường kính bể keo tụ vuông: Tỉ lệ HL/D: HL/D = 1.22/1.6 = 0.78 Î[0.5÷1.1] Chọn chiều cao bảo vệ hbv = 0.2m => Hxd= 1.2m +0.3m =1.5m Kích thước xây dựng bể: V = D2xH = 1.62 m x 1.5m =3.84 m3 Chiều rộng cánh khuấy: q = Di/5 = 0.1m = 100mm. Chiều dài bản cách khuấy: b= Di/4 = 0.125m = 125mm. Đường kính đĩa trung tâm: s= D4 = 1.64= 0.4m. Dk/8 = 0.0625 m = 62.5 mm Bể trộn được bố trí thêm 4 vách ngăn rộng = 0.1*D = 160mm nhằm ngăn cản hiện tượng xoáy của nước khi khuấy trộn. Chiều cao vách ngăn bằng chiều cao hữu ích của bể. Cánh khuấy cách bể một đoạn bằng đường kính cánh khuấy = 0.5 m Chiều dài trục khuấy = 1.5 – 0.5 = 1m Công suất động cơ khuấy N=KN*ρ*n3*d5i Kiểm tra số Reynold: Như vậy Di và số vòng quay n đã chọn đạt chế độ chảy rối. Tra đồ thị sự phụ thuộc của KN vào Rer ( đồ thị 3.36 sách các quá trình công nghệ hoá học, tập 1) ta có KN = 12. N = 12*1000*23*0.55= 2500 W Công suất làm việc của động cơ: Nd= kd*Nη = 1.2*25000.8 = 3750 W Ống dẫn sang bể tạo bông: Nước từ bể trộn được dẫn qua bể tạo bông, vận tốc nước 0.8-1 m/s. Vì bể trộn hóa chất keo tụ nên thời gian đưa nước từ bể trộn đến bể tạo bông không vượt quá 1 phút . Chọn thời gian đưa nước là 10s, vận tốc nước là 0.8 m/s: Thể tích ống dẫn: V= Q x t = * 10= 0.52m3 Diện tích mặt cắt ngang ống dẫn : S= = 0.065 m2 Đường kính ống: D = Vậy chọn ống PVC đường kính d = 280mm. 1 lít nước thải cần 80mg phèn nhôm Al2(SO4)3.18H2O. Lượng phèn dùng trong 1 ngày: 80*10-3*4500 = 360 kgphèn/ngày. Trước khi cho vào nước phèn phải hoà trộn thành dung dịch qua các giai đoạn hoà tan, điều chỉnh nồng độ. Dung tích bể phèn hoà trộn: W = Q*n*P*1.1104*B*ω = 187.5*12*80*1.1104*15*1 = 1.32 m3. Chọn bể có tiết diện ngang tròn, cao 1 m Đường kính bể D = 4*1.321*3.14 = 1.4 m Chọn bơm định lượng Doseuro, Model B-250-65. Lưu lượng Q = 556 l/h, cột áp H = 10 kg/cm2, công suất P = 0,75 kW, n = 1400 rpm Bảng 5.12: Bảng tóm tắt kết quả tính toán bể keo tụ. Thông số Kí hiệu Đơn vị Giá trị Chiều cao bể keo tụ Htc m 1 Độ dài cạnh bể keo tụ D m 1.4 Chiều rộng tấm chắn Wb mm 140 Đường kính cánh khuấy Di m 0.4 Số vòng quay của motơr n v/s 2 Thể tích bể keo tụ Vt m3 1.96 Dung tích bể trộn W m3 13.2 Bơm định lượng B-250-65 Cái 1 5.2.5.2 Bể tạo bông. Tạo điều kiện thuận lợi nhất để hạt keo phân tán trong nứơc sau quá trình pha trộn phèn với nước đã mất ổn định có khả năng dính với nhau, va chạm với nhau để tạo thành có kích thước đủ lớn, có thể lắng trong bể lắng. Tính toán bể tạo bông: Thời gian lưu nước 15-45 phút , chọn thời gian lưu t= 30 phút V= Q.t = m3 Bể tạo bông được chia làm 3 ngăn,tại bể tạo bông gradient vận tốc (G) các ngăn nhỏ hơn100s-1 nên mỗi ngăn có G lần lượt được chọn là G1 = 80 s-1 G2 = 50 s-1 G3 = 20 s-1. Thể tích bể mỗi ngăn là: Vi = Vách ngăn và đáy có độ cao như nhau. Tại tâm mỗi ngăn có đặt một guồng khuấy theo phương thẳng đứng. Chọn kích thước mỗi ngăn là: L*B*H = 3.15m*3.15m*3.15m. Tính toán thiết bị khuấy trộn: Chọn guồng 2 cánh, mỗi cách 2 bản, hình vuông. Cánh guồng cách hai mặt nước và cách đáy: 0.2m. đường kính cánh guồng: Dck = H – 20.2 = 3.15 – 0.4 = 2.75m. Chiều dài cách guồng: Lck = 2.75m. Cánh guồng cách mép mỗi tường: (L – Lck )/2 = (3.15 – 2.75)/2 = 0,2m. Chọn chiều rộng bản: 0.15m, 2 bản cánh cách nhau 0.15m Diện tích bản cánh khuấy: f = 0.15*2.75 = 0.4125m2 Tổng diện tích 4 bản: Fc = 4*0.4125 = 1.65m2 Diện tích mặt cắt ngang: Fu = 3.15* 3.15 = 9.925m2 = * 100% = 16.7 % ∈ (15% - 20%) theo quy định Khoảng cách từ mép ngoài của bản cánh khuấy với tâm trục quay : R1 = Dck/2 = 2.75 / 2 = 1.375 m R2 = 1.375 – (0.15+0.15) = 1.075 m Hình 5.3 : Mô tả khoảng cách bản cánh khuấy. Năng lượng tiêu hao của mỗi buồng: (µ tại 25o C = 1.10-3 Ns/m2). P1= 10-3 x 31.25 x 802 = 200 W P2= 10-3 x 31.25 x 502 = 78.125 W P3= 10-3 x 31.25 x 202 = 12.5 W Công suất của môtơ: Pm = Pη=P0.8 (hiệu suất của động cơ là 0.7 – 0.85) Pm1 = Pη=P0.8 = 2000.8 = 250 W Pm2 = Pη=P0.8 = 78.1250.8 = 97.65 W Pm3 = Pη=P0.8 = 12.50.8 = 15.60 W Đối với bản hai cánh ở 2 vị trí R1 và R2 thì: P = P1 + P2 =0.5*CD*F*(v + v)*n vận tốc tương đối của nước do cánh khuấy tạo ra: vP = 0.75 * v = 0.75 * 2n * R = 4.71 R n v – vận tốc cánh khuấy n : Tốc độ quay của trục F: diện tích của cánh khuấy ( có 2 bản) F = 2*f = 2 * 0.1925 = 0.385m2 Bảng 5.13 : Giá trị Cd của cánh khuấy. Tỉ số dài / rộng CD 5 20 Vô cùng 1.2 1.5 1.9 Nguồn: Lâm Minh Triết, xử lý nước thải đô thị và công nghiệp, năm 2002 Ta có : Dài / Rộng = 2.75 / 0.2 = 13.75 => nội suy CD = 1.375 Đối với bản cánh ở 2 vị trí R1 và R2 thì: P= 0.5*CD*F*ρ*(R + R)=0.5* 1.375*0.385*1000*4.713*(1.3753+1.0753) x n3 = 106253n3 P1, P2: năng lượng khuấy do các bản cánh khuấy ở 2 bán kính R1, R2 tạo ra. n= n1 ==0.133 v/s ~ 8 vòng/phút n2 ==0.097 v/s ~ 5.83 vòng/phút n1 ==0.052v/s ~ 3.16 vòng/phút. Bể chia làm 3 ngăn bởi tấm chắn khoan lỗ. Tổng diện tích bể cần khoan: F= Qstbv = 187.53600*0.1 = 0.52 m2. Chọn khoang 6 lỗ đẻ nước chảy qua, diện tích 1 lỗ = 0.526 = 0.087 m2. Đường kính lỗ khoang = 4*0.0873.14 =0.34 m = 34 mm Mép trên của hàng lỗ trên cùng phải ngập sâu dưới nước 10 – 15 cm. Đường kính ống dẫn nước ra khỏi bể: D = Chọn ống thép mạ kẽm d = 315mm Bảng 5.14: Kết quả tính toán bể tạo bông. Thông số Ký hiệu Đơn vị Tính toán Kích thước 1 ngăn L*B*H m3 31.25 Số lượng cái 3 Động cơ khuây cái 3 5.2.6 Bể lắng. Hình 5.4: Cấu tạo bể lắng đứng. Nhiệm vụ: Loại bỏ các tạp chất lơ lững sau khi đã qua bể tạo bông. Các chất lơ lửng có tỉ trọng lớn hơn tỉ trọng của nước sẽ lắng xuống đáy, các chất nhẹ hơn sẽ nỗi lên mặt nước và được thiết bị gạt cặn tập trung đến hố ga đặt ngoài bể. Hàm lượng các chất lơ lửng sau bể lắng < 150 mg/l trước khi đưa vào công trình xử lý sinh học. Nội dung tính toán bể lắng: + Tính toán kích thước bể lắng. + Tính toán máng răng cưa, máng thu nứơc. + Tính toán lượng bùn mỗi ngày. + Tính toán ống dẫn bùn, bơm bùn. 5.2.6.1 Tính toán kích thước bể lắng. Bể được thiết kế theo dạng nước vào từ tâm bể và thu nước theo chu vi bể. Đường kính ống dẫn nước vào bể là dvao= 315 mm. Kiễm tra vận tốc nước chảy trong ống nằm trong khoảng 0.7 – 1 m/s. Vs = 4*QD2*π= 4*187.50.3152*3.14*3600 = 0.82 m/s Bảng 5.15: Bảng thông số thiết kế đặc trưng cho bể lắng. Thông số Giá trị Thời gian lưu nước , giờ 1.5 – 2.5 Tải trọng bề mặt, m3/m2.ngày + Lưu lượng trung bình 32 - 48 + Lưu lượng cao điểm 80 – 120 Tải trọng máng tràn , m3/m.ngày 125 – 500 Ống trung tâm + Đường kính 15 – 20%D + Chiều cao 55 – 65%H Chiều sâu H của bể lắng, m 3 – 4.6 Đường kính D của bể lắng, m 3 – 60 Độ dốc đáy, mm/m 62 – 167 Tốc độ thanh gạt bùn, vòng /phút 0.02 – 0.05 Nguồn: Trịnh Xuân Lai, tính toán thiết kế các công trình xử lý chất thải,năm2002 Thời gian lưu nước trong bể lắng được xác định bằng thực nghiệm về động lực học, tuy nhiên trong trường hợp không thể tiến hành bằng thực nghiệm được thì ta chọn trong khoản giá trị nêu trên, t = 1.5h. Chọn chiều cao phần lắng H1= 4m Chiều cao ống trung tâm lấy 0.9 chiều cao phần lắng: Htt=0.9* H1=3.6m. Tốc độ nước dâng trong vùng lắng: v = Hlt = 41.5 = 2.67 m/h = 0.7 mm/s thoả điều kiện tcxdvn 7957 ( 0.5 mm/s – 0.8 mm/s ) Diện tích vùng lắng: F = Qvtt*N = 187.52.67*2 = 76 m2. ( N = 2 số bể lắng ) Vận tốc ướt chảy trong ống trung tâm phải nhỏ hơn 30 mm/s. chọn vtt = 20 mm/s Diện tích ống trung tâm: f = Qvtt*N = 187.50.02*3600*2 = 1.3 m2. Đường kính bể lắng:D = F+f*4π = 10 m Đường kính ống trung tâm: dtt=0.2*D=0.2*10 = 2 m Đường kính phần loe của ống trung tâm: dloe= 1.35* dtt=1.35*2 =2.7 m Chiều cao ống loe lấy bằng đường kính phần loe của ống trung tâm: hloe= 0.1m Đường kính tấm hắt của ống trung tâm: dhat= 1.3* dloe=1.3*2.7 =3.50m. Góc nghiêng giữa bề mặt tấm hắt so với mặt phẳng đứng 160. Chiều cao phần chứa bùn hb= 2 m D : đường kính của bể lắng. dn : đường kính đáy nhỏ của nón, dn = 2m. Chiều cao tổng cộng của bể lắng: H= Hl +hn +hbv = 4 + 2 + 0.5 = 6.5 m Chiều cao phần chóp đáy bể có độ dốc 5% về tâm hd= 0.1* 10/2 = 0.5 m 5.2.6.2 Tính toán máng thu nứơc, máng răng cưa. Tính máng thu nước: Máng thu nước đặt tại bể hình tròn có đường kính: Dmáng = 0.9 * Đường kính bể = 0.9 * 10m = 9m. Chiều dài máng thu nước: Lmáng = * Dmáng = * 9m = 28.3m. Tải trọng thu nước trên 1 m chiều dài máng: Chọn chiều cao máng thu hm = 0.4m. Độ dốc của máng về ống tháo nước ra i = 0.02 Tính máng răng cưa. Máng thu nước có đặt thêm máng răng cưa để thu nước đều vào máng thu. Nối máng thu nước và máng răng cưa bằng đệm dày và bu lông M10 qua các khe dịch chuyển. Máng răng cưa gắn vào máng thu nước (qua lớp đệm cao su) để điều chỉnh cao độ máng thu. Máng răng cưa xẻ khe thu nước hình chữ V, góc 900. Chiều dài: lrc = Lmáng = 28.3m. Chiểu cao: 200mm. Bề dày: br = 3mm. Bề dày miếng đệm: bđ = 3mm. Tải trọng thu nước trên 1m dài mép máng: q=Ql=187.53.6*34 = 1.532 l/s.m Tấm xẻ khe hình chữ V. Chiều cao: 50mm. Bề rông khe: l = 100mm. Khoảng cách giữa các khe: d = 50mm. Tổng số khe:n = Lmáng/(l+d) = 28.3/(0.1+0.05) = 189 khe chọn 190 khe. Lưu lượng nước qua 1 khe chử V góc đáy 900: q0 =Ql=187.53.6*190 = 0.274 l/s Chiều cao mực nước qua khe chử V: h == 14mm < 50mm 5.2.6.3 Tính toán lượng bùn mỗi ngày. Tính lượng bùn sinh ra trong quá trình keo tụ tạo bông và lắng : Sau quá trình keo tụ tạo bông và lắng lượng COD giảm khoảng 60% nên hàm lượng COD sau xử lý là 535 * 40% = 214 mg/l Vậy lượng COD được khử là: CODkhử = 535 – 214 = 321 mg/l. Lượng bùn tạo ra: Giả sử cứ 1mg COD phân hủy tạo ra 1mg SS nên lượng bùn khô tạo ra là: Lượng bùn khô sinh ra do SS bị khử đi: Sau quá trình keo tụ tạo bông và lắng, lượng SS giảm khoảng 70% nên: Vậy lượng SS còn lại: 326*30% = 97.8mg/l Thể tích bùn sinh ra mỗi ngày: Vbùn = G/C = (1444.7 + 1027) / 80 = 31 m3/ngày. C = Hàm lượng chất rắn trong bùn, dao động trong khoảng 40 120 g/L = 40 120 kg/m3, lấy trung bình kg/m3 . Dung tích phần chứa nén cặn hình nón của bể: Wc = S*( hb – hd) = 3.14*102*(2 – 0.5)/ 4 = 109 m3. 5.2.6.4 Tính toán đường ống dẫn bùn, bơm bùn. Chọn vận tốc bùn chảy trong ống: v = 1m/s Lưu lượng bùn: Qb = 109 m3/ngày = 4.5 m3/h Đường kính ống dẫn là: D = == 0.040m =40 mm Chọn ống nhựa PVC có đường kính = 42mm Chọn 2 bơm bùn hiệu Model DWO 300 H= 17m, P= 2.2kw. Bảng 5. 16 : Các thông số thiết kế bể lắng sau keo tụ. Thông số thiết kế Ký hiệu Đơn vị Giá trị Chiều cao xây dựng bể Hxd m 7.0 Đường kính bể D m 10 Đường kính ống trung tâm d m 2 Hiệu quả khử các chất ô nhiễm Bể lắng cấp một được đặt ngay sau bể keo tụ tạo bông nên kết hợp với quá trình keo tụ làm giảm một lượng đáng kể các chất ô nhiễm, hiệu suất xử lý đạt từ 20 - 35% theo BOD5 chọn hiệu suất xử lý là 20%, hiệu suất xử lý COD khoảng 30 – 60%, hiệu suất xử lý SS = 60 – 90% . Bảng 5.17: Bảng giá trị đầu vào và đầu ra của các thông số sau khi qua bể lắng cấp. Thông số BOD5 (mg/l) COD (mg/l) SS (mg/l) Giá trị đầu vào 213 502 451 Hiệu suất xử lý (%) 20 40 60 Giá trị đầu ra 170 300 180 5.2.7 Bể SBR Hình 5.5: Các chu trình trong bể SBR Nhiệm vụ: Ta xây dựng 5 bể SBR, trong thời gian bể I lấp đầy thì bể II thực hiện quá trình khuấy trộn sục khí, lắng, rút nước.... Do đó: Vì công suất lớn nên ta xây dựng 5 bể nên khi 1 bể làm đầy trong thời gian tF thì những pha tiếp theo sẽ diễn ra trong bể kia.Thời gian chờ tI trong bể phản ứng SBR có thể bỏ qua. Do bản chất quá trình t