Đồ án Thiết kế hệ thống xử lý nước thải sơn nước công suất 300 m3 /ngày đêm

xây dựng bể điều hoà Vdh(tt) = dài x rộng x cao = 5 × 3,3 × (3+ 0,5) = 57,75 (m3) > 50 (m3)  Tốc độ khuấy trộn bể điều hoà Chọn khuấy trộn bể điều hoà bằng hệ thống thổi khí. Lượng khí nén cần cho thiết bị khuấy trộn: qkhí = R × Vdh(tt) = 0,9 khí m3/m3 bể.h × 57,75 m3 = 52 m3/h. Trong đó: R: Tốc độ khí nén, R = 10 – 15 l/m3.phút, chọn R = 15 l/m3.phút = 0,015 m3/m3.phút = 0,9 (m3 khí/m3 bể.h) Vdh(tt): Thể tích thực tế của bể điều hoà Bảng 3.5 : Các thông số cho thiết bị khuếch tán khí (Nguồn:Xử lý nước thải đô thị và công nghiệp - tính toán thiết kế công trình , Lâm Minh Triết) Chọn khuếch tán khí bằng đĩa sứ bố trí dạng lưới. Vậy số đĩa khuếch tán là: ĐAMH :Thiết kế hệ thống xử lý nước thải sơn nước công suất 300m3/ngày đêm SVTH: Phạm Kỳ Minh MSSV: 90604245 - 22 - n = diahm hm r qkk ./8,4 /52 3 3 = = 11 đĩa Chọn n = 12 đĩa Trong đó r : Lưu lượng khí, chọn r = 80 l/phút. đĩa = 4,8 m3/h Chọn đường ống dẫn và cách bố trí  Lưu lượng khí cung cấp cho bể là: Qk = n × r = 12 × 4,8 = 57,6 ( m3/h) = 0,016 (m3/s) > qk Vậy: Lưu lượng khí cần cung cấp cho bể điều hòa = 0,016 (m3/s). Chọn 1 ống chính và 4 ống nhánh .Vận tốc khí trong ống vkk= 10 – 15 m/s ,có thể chọn vkk = 15 m/s.  Đường kính ống chính D= π. .4 v Qk = 04,0 14,3.15 016,0.4 = (m). Chọn ống sắt tráng kẽm có Φ50  Đường kính ống nhánh d= 0,02 4.15.3,14 4.0,016 4.v.π 4.Qk == (m). Chọn ống sắt tráng kẽm có Φ20  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 hc: Tổn thất áp lực cục bộ, m hf: Tổn thất qua thiết bị phân phối, m H: Chiều cao hữu ích của bể điều hoà, H = 3 m Tổng tổn thất hd và hc thường không vượt quá 0.4m, tổn thất hf không vượt quá 0.5m, do đó áp lực cần thiết là: Htc = 0,4 + 0,5 + 3 = 3,9 m  Áp lực không khí sẽ là: P = at Hct 37,1 33,10 9,333,10 33,10 33,10 =+=+  Công suất máy thổi khí tính theo công thức sau: ĐAMH :Thiết kế hệ thống xử lý nước thải sơn nước công suất 300m3/ngày đêm SVTH: Phạm Kỳ Minh MSSV: 90604245 - 23 - N = kw n qkP kk 6,1 8,0*102 02,0*2*)137,1(*34400 *102 **)1(*34400 29.029.0 =−=− Trong đó: qkk: Lưu lượng không khí, chọn qkk = 0,02m3/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 n = 2. Chọn 2 máy thổi khí hiệu ShowFou - Series RLC – Taiwan, ký hiệu RLC – 40 có công suất 2,2 kW, cột áp H = 5 m, 1 làm việc, 1 dự phòng.  Tính toán đường ống dẫn nước thải vào và ra khỏi bể. Lưu lượng nước thải: tbhQ = 12,5 m 3/h Vận tốc nước thải trong ống: v = 0,3 – 0,7 m/s. Chọn loại ống dẫn nước thải là ống PVC,vận tốc nước thải trong ống vống = 0,7 m/s Đường kính của ống: D = 3600 4 ×× × v Q tbh π = 36007,0 5,124 ×× × π = 0,08m Chọn ống PVC φ = 75 mm. (nhựa Tiền Phong) Tính lại vận tốc nước chảy trong ống sm D Q v tb h /69,0 360008,0 5,124 3600 4 22 = ×× ×= ×× ×= ππ  Bơm nước thải: Chọn hai máy bơm để bơm nước thải từ bể điều hòa sang bể lắng I. Một hoạt động một dự phòng. N = η ρ 1000 . gHQ tbs = 8,01000 1081,9100000347.0 × ××× = 0,43(kW) Trong đó tb sQ : Lưu lượng nước thải, tb sQ = 3,47 x 10 -3 m3/s H: Chiều cao cột áp, H = 10 m ρ: Khối lượng riêng của nước (kg/m3) η: Hiệu suất chung của bơm từ 0,72 – 0,93 , chọn η= 0,8  Công suất bơm thực: (lấy bằng 120% công suất tính toán) Nthực = N x 1,2 = 0,43 x 1,2 = 0,52 kW Chọn 2 bơm EBARA, ký hiệu DW VOX 75 có công suất 0,55 KW, cột áp H = 6,3 m, hoạt động luân phiên. ĐAMH :Thiết kế hệ thống xử lý nước thải sơn nước công suất 300m3/ngày đêm SVTH: Phạm Kỳ Minh MSSV: 90604245 - 24 - Bảng3.5Tổng hợp tính toán bể điều hòa Thông số Ký hiệu Đơn vị Giá trị Thời gian lưu nước của bể điều hoà t h 4 Chiều dài bể điều hoà L m 5 Chiều rộng bể điều hoà B m 3,1 Chiều cao bể điều hoà H m 3,5 Số đĩa khuyếch tán khí n đĩa 12 Đường kính ống dẫn khí chính D mm 50 Đường kính ống nhánh dẫn khí dn mm 20 Đường kính ống dẫn nước vào , ra khỏi bể Dống mm 75 Công suất máy nén khí N kW 1,6 Công suất bơm nước thải Nthực kW 0,52 Bảng 3.6 Giá trị đầu vào và đầu ra của các thông số sau khi qua bể điều hòa Thông số BOD5 (mg/l) COD (mg/l) SS (mg/l) Giá trị đầu vào 588 5632 2864 Hiệu suất xử lý (%) 15 15 0 Giá trị đầu ra (mg/l) 500 4787 2864 2.4 Bể lắng 1: 2.4.1 Nhiệm vụ: Nước thải qua bể lắng I nhằm loại bỏ các cặn cứng (cát), cặn lơ lững và các bông cặn có nồng độ lớn hơn 1000 mg/l, cũng như giảm thiểu một phần BOD, COD 2.4.2 Tính toán: Chọn bể lắng đợt I có dạng hình tròn trên mặt bằng, nước thải vào từ tâm và thu nước theo chu vi (bể lắng li tâm). Bảng 3.7: Các thông số thiết kế đặc trưng cho bể lắng li tâm 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 ĐAMH :Thiết kế hệ thống xử lý nước thải sơn nước công suất 300m3/ngày đêm SVTH: Phạm Kỳ Minh MSSV: 90604245 - 25 - + 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:Xử lý nước thải đô thị và công nghiệp - tính toán thiết kế công trình , Lâm Minh Triết) Giả sử tải trọng bề mặt thích hợp cho loại cặn này là 35 m3/m2.ngày.  Diện tích bề mặt lắng là )(57,8 35 300 2m L Q A tb ngày === Đường kính bể lắng: ).(3,3 14,3 57,844 m A D =×=×= π  Đường kính ống trung tâm: d = 20%D = 0,2 x 3,3 = 0,66 m Chọn: • Chiều sâu hữu ích bể lắng là H = 3m • Chiều cao lớp bùn lắng hb = 0,3m • Chiều cao lớp trung hòa hth = 0,2m • Chiều cao bảo vệ hbv = 0,3m Vậy chiều cao tổng cộng của bể lắng đợt I là: Htc = H + hb + hth + hbv = 3 + 0,3 + 0,2 + 0,3 = 3,8 m Chiều cao ống trung tâm: h = 60%H = 0,6 x 3 = 1,8 m  Kiểm tra lại thời gian lưu nước trong bể: Thể tích phần lắng: )(6,243)66,03,3( 4 14,3 )( 4 32222 mhdDV =×−×=×−×= π Thời gian lưu nước: ĐAMH :Thiết kế hệ thống xử lý nước thải sơn nước công suất 300m3/ngày đêm SVTH: Phạm Kỳ Minh MSSV: 90604245 - 26 - ⇒>=== )(5,1)(97,1 5,12 6,24 hh Q V t tb h thỏa điều kiện Tải trọng bề mặt: ngàymmngàymm D QLs ./500./9,283,314,3 300 33 <= × == π  Tính máng tràn: Máng thu nước đặt tại bể hình tròn có đường kính: Dmáng = 0,9 x Đường kính bể = 0,9 x 3,3m = 2,97m. Chiều dài máng thu nước: Lmáng = π x Dmáng = π x 2,97m = 9,33m. Tải trọng thu nước trên 1 m chiều dài máng: ngàymm ngàym a ./15,32 33,9 /300 33 == 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 = 9,33m.  Chiểu cao: 150mm.  Bề dày: br = 3mm.  Bề dày miếng đệm: bđ = 3mm.  Tấm xẻ khe hình chũ V.  Chiều cao: 50mm.  Bề rông khe: l = 100mm.  Khoảng cách giữa các khe: d = 50mm.  Tổng số khe:n = Lmáng/(l+d) = 9,33/(0,1+0,05) = 63 khe.  Khe dịch chuyển:  Chiều rộng: 10mm.  Chiều cao: 50mm.  Hai khe cách nhau: d = 300mm.  Tổng số khe dịch chuyển: ndc= Lmáng/d = 9,33/0,3 = 31khe. ĐAMH :Thiết kế hệ thống xử lý nước thải sơn nước công suất 300m3/ngày đêm SVTH: Phạm Kỳ Minh MSSV: 90604245 - 27 -  Hiệu quả xử lý cặn lơ lững SS và BOD5 trong bể lắng đợt I được tính theo công thức: tba tR ×+ = Trong đó: R : hiệu quả khử SS hoặc BOD5 t : thời gian lưu nước (h) a, b hằng số thực nghiệm ở t0 ≥ 200C cho theo bảng như sau Chỉ tiêu a (h) b Khử BOD5 0,018 0,02 Khử SS 0,0075 0,014 (Nguồn: Tính toán thiết kế các công trình xử lý nước thải – TS Trịnh Xuân Lai) Vậy: Hiệu quả khử BOD5 và SS sau bể lắng đợt I là: %34 97.102.0018.0 97.1 5 = ×+ = ×+ = tba tRBOD %56 97.1014.00075.0 97.1 = ×+ = ×+ = tba tRss  Lượng bùn khô sinh ra mỗi ngày: ngàykgSSmlngàymmgkglmgG /2,481/10/300/10/2864%56 3336 =××××= −  Thể tích bùn sinh ra mỗi ngày : Vbùn = G/C = 481,2/80 = 6 m3/ngày. C = Hàm lượng chất rắn trong bùn, dao động trong khoảng 40 ÷120 g/L = 40 ÷120 kg/m3, lấy trung bình 80=C kg/m3 Bảng 3.8 Giá trị đầu vào và đầu ra của các thông số sau khi qua bể lắng I Thông số BOD5 (mg/l) COD (mg/l) SS (mg/l) Giá trị đầu vào 500 4787 2864 Hiệu suất xử lý (%) 34 34 56 Giá trị đầu ra (mg/l) 330 3160 1260 Bảng3.9 Ttổng hợp tính toán bể lắng I Thông số thiết kế Ký hiệu Đơn vị Giá trị Chiều cao xây dựng bể Htc m 3,8 Đường kính bể D m 3,3 Đường kính ống trung tâm d m 0,66 Chiều cao ống trung tâm hn m 1,8 Thể tích phần lắng V m3 24,6 ĐAMH :Thiết kế hệ thống xử lý nước thải sơn nước công suất 300m3/ngày đêm SVTH: Phạm Kỳ Minh MSSV: 90604245 - 28 - 2.5 Bể keo tụ - tạo bông: 2.5.1 Nhiệm vụ: Keo tụ là quá trình kết hợp các hạt lơ lửng khi cho các hợp chất cao phân tử vào nước. Sự keo tụ được tiến hành để thúc đẩy quá trình tạo bông làm tăng vận tốc lắng các hạt. Mục đích của quá trình này là nhằm làm giảm SS, độ màu, độ đục và một phần COD, BOD5. 2.5.2 Tính toán:  Chọn chất keo tụ là phèn nhôm Al2(SO4)3..18H2O  Thông thường phèn nhôm đạt hiệu quả keo tụ cao nhất khi pH = 5 – 7,5. Ở đây ta chọn pH tối ưu là 7.5. Khi nhiệt độ cao, tốc độ keo tụ xảy ra nhanh chóng, hiệu quả keo tụ đạt càng cao, giảm lượng phèn cho vào nước.  Khi nước có hàm lượng chất rắn lơ lửng SS = 1260 mg/l, liều lượng phèn nhôm không chứa nước cần dùng là Pp= 65 mg/l  Trước khi tiến hành quá trình keo tụ ta tiến hành giảm pH dòng thải để tạo điều kiện tối ưu cho keo tụ và hoà trộn phèn trong bể hoà trộn . 2.5.2.1 Tính lượng axit H2SO4 cho vào bể.  Tại pH =7.5 là điều kiện tối ưu cho keo tụ đối với nước thải sản xuất sơn • Nước thải sản xuất sơn nước tính toán có pH = 8,5 • Nồng độ ion [H+] trong nước thải ban đầu: pH = 8,5 => [H+] = 10- 8,5 mol/l. • Nồng độ ion [H+] trong nước thải sau khi trung hòa: pH = 7,5 => [H+] = 10-7,5 mol/l. • Lượng [H+] cho thêm vào bằng lượng [H+] tăng từ 10-8,5 xuống 10- 7,5: [H+] = 10-7,5 - 10-8,5 = 2,85 x 10-8 mol/l H2SO4 → 2H+ + SO42- Nồng độ mol: 1,425 x 10-8 mol/l ← 2,85 x 10-8 mol/l Sử dụng H2SO4 98% để trung hòa nước thải, lượng H2SO4 cần bổ sung: [ ] hL C MQSOH Q SOH SOH tb h /1068,9 184098,0 9810005,1210425,1 % 6 8 42 SOH 42 42 42 − − ×= × ××××= × ×× = ρ Trong đó: • tbhQ :Lưu lượng nước thải trung bình trong 1 giờ chảy vào bể trung hòa, tb hQ =12,5m 3/h. ĐAMH :Thiết kế hệ thống xử lý nước thải sơn nước công suất 300m3/ngày đêm SVTH: Phạm Kỳ Minh MSSV: 90604245 - 29 - • 42SOH M : Khối lượng phân tử của H2SO4, g/mol. • C%: Nồng độ dung dịch H2SO4, C% = 98% • 42SOH ρ : Khối lượng riêng của H2SO4, 42SOH ρ = 1,84g/ml =1840g/l. • [H2SO4]: Nồng độ mol 2.5.2.2 Tính bể hoà trộn phèn nhôm Bể hòa trộn phèn có nhiện vụ hòa tan phèn và lắng cặn bẩn. Nồng độ trong dung dịch phèn trong bể thường lấy trong khoảng 10 ÷ 17%. Phèn được hòa tan và trộn vào trong bể bằng cánh khuấy. Lượng phèn cần dùng cho một ngày: 5,19/105.\,19/10/300/65 6333 =×=××= ngaymgmlngàymlmgG kg/ngày Thể tích bể hòa trộn phèn : ρ×× ×× = h p tb h b PnQ W 10000 Trong đó: tb hQ : Lưu lượng nước xử lý, m 3/h. tbhQ = 12,5 m 3/h. n : Thời gian giữa hai lần hòa trộn phèn, h. Chọn n = 24 h Pp: Liều lượng phèn dự tính cho vào nước, g/m 3. Pp = 65 g/m3. bh : Nồng độ dung dịch phèn trong thùng hòa trộn, %. Chọn b =10% ρ : Khối lượng riêng của dung dịch, tấn/m3. ρ = 1 tấn/m3 195,0 11010000 65245,12 10000 = ×× ××= ×× ×× = ρh p b PnQ W m3 Chọn bể có dạng hình tròn và được làm bằng vật liệu PE. Thể tích của bể được tính như sau: hSW ×= Trong đó: W:thể tích của 1 bể, m3. S :Diện tích mặt cắt ngang của bể, m2 h :Chiều sâu bể. Chọn h = 0,5 m và chiều cao bảo vệ là 0,3 m. Suy ra: 39,0 5,0 195,0 === h WS m2 4 2dS ×= π ⇒ π S d 4= = 7,039,04 ≈× π m Vậy, bể hoà tan phèn có các kích thước cơ bản là: - Đường kính bể: d = 0,7 m - Chiều cao tổng cộng: Htc = 0,5 +0,3 = 0,8 m ĐAMH :Thiết kế hệ thống xử lý nước thải sơn nước công suất 300m3/ngày đêm SVTH: Phạm Kỳ Minh MSSV: 90604245 - 30 -  Tính khối lượng phèn nhôm cho vào bể Ta có: bOHdd xx ρρρ +−= 2 11 Trong đó: ddρ : Khối lượng riêng của dung dịch phèn kg/m 3 OH 2ρ : Khối lượng riêng của nước, 3/996 2 mkgOH =ρ ở 30 0C bρ : Khối lượng riêng của phèn, bρ = 1107 kg/m 3 x : Nồng độ dung dịch cần pha loãng, chọn 10% 1 1107 10,0 996 10,01 −      +−=⇒ ddρ = 1006 kg/m 3 - Lượng phèn cho vào bể trong 1 giờ. hlhm PQ D m V dd p tb h p /08,8/1008,8100610 10100655,12 %10 100 33 3 =×= × ×××= × ×× == − − ρ Việc đưa dung dịch phèn vào bể trộn hóa chất được thực hiện bằng bơm định lượng. 2.5.2.3. Tính lượng PAA cho vào bể  Để tăng cường quá trình tạo bông và tăng tốc độ lắng của cặn ta bổ sung chất trợ tạo bông là PAA với hàm lượng 1÷5 mg/l .Ta chọn hàm lượng PAA là 3 mg/l.  Lượng PAA cần dùng trong 1 ngày là: 9,0109103003 532 =×=××= mgG kg Dung dịch PAA được bơm vào nước với nồng độ 0,5 %.  Thể tích bể hoà tan PAA là: ρ×× ×× = h p tb h b PnQ W 10000 Trong đó tbhQ : Lưu lượng nước xử lý, m 3/h. tbhQ = 12,5 m 3/h n : Thời gian giữa 2 lần hoà tan phèn, chọn n = 24 giờ Pp: Liều lượng PAA dự tính cho vào nước, g/m3. Pp= 3 g/m3 bh : Nồng độ dung dịch PAA trong thùng hoà trộn, %. bh = 0,5 % ρ : Khối lượng riêng của dung dịch, tấn/m3. ρ = 1 tấn/m3 ⇒ 18,0 15,010000 3245,12 10000 = ×× ××= ×× ×× = ρh p tb h b PnQ W m3 ĐAMH :Thiết kế hệ thống xử lý nước thải sơn nước công suất 300m3/ngày đêm SVTH: Phạm Kỳ Minh MSSV: 90604245 - 31 - Chọn bể có dạng hình tròn và được làm bằng vật liệu PE  Mặt khác, thể tích của bể được tính như sau: hSW ×= Trong đó W: Dung tích của bể, m3. S : Diện tích mặt cắt ngang của bể, m2 h: Chiều sâu bể, m. Chọn h = 0.5 m và chiều cao bảo vệ của bể 0.3 m. Suy ra 36,0 5,0 18,0 === h WS m2 ⇒ π S d 4= = 68,036,04 ≈× π m Vậy, bể hoà tan PAA có các kích thước cơ bản là: d = 0,68 m Htc = 0,8 m Việc đưa dung dịch PAA vào bể trộn hóa chất được thực hiện bằng bơm định lượng. 2.5.2.4. Bể trộn nhanh: 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 Chọn thông số thiết kế cho bể trộn nhanh:  Thời gian trộn: t = 30s G = 900 s-1 Thể tích bể trộn: V = 3600 305,12 3600 ×=× tQ tb h = 0,11 m3  Năng lượng khuấy trộn: VGP 2µ= Chọn 23 /.108007,0 2 msNOH −×=µ ở 300C WVGP 3,7111,0900108007,0 232 =×××== −µ  Đường kính cánh khuấy: 5 3nK P D T i ρ = Bảng 3.10 : Giá trị KT ĐAMH :Thiết kế hệ thống xử lý nước thải sơn nước công suất 300m3/ngày đêm SVTH: Phạm Kỳ Minh MSSV: 90604245 - 32 - 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 D: đường kính cánh khuấy, W : bề rộng cánh khuấy. Chọn cánh khuấy là turbine 6 cánh phẳng, tra bảng ta có: KT = 6,3 n: số vòng quay của cánh khuấy, với cánh khuấy phẳng ta có n = 50 -500 v/phút  chọn n = 175 v/phút. Trọng lượng riêng của nước thải tại 300C: 3/996 2 mkgOH =ρ Khi đó: m nK P D T i 2.0)60/175(9963,6 3,71 5 3 5 3 = ×× == ρ  Kiểm tra số Reynold: 10000145123 108007.0 996)60/175(2,0 Re 3 22 >= × ××=××= −µ ρnDi Như vậy, Di là số vòng quay n đã chọn đạt chế độ chảy rối. Kích thước bể trộn có thể thiết kế theo bảng sau với 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 0,5.r Trong đó: • HL: Chiều cao lớp nước • D: Đường kính hoặc cạnh bể • Di: Đường kính cánh khuấy • Wb: Chiều rộng vách ngăn ĐAMH :Thiết kế hệ thống xử lý nước thải sơn nước công suất 300m3/ngày đêm SVTH: Phạm Kỳ Minh MSSV: 90604245 - 33 - • S: Đường kính đĩa trung tâm Thiết kế bể hình trụ vuông, chọn Di/D = 0,4 , bể trộn chiều dài cạnh là: m D D i 5,0 4,0 2,0 4,0 ===  m D V H 45,0 5,0 11,0 22 === Tỉ lệ HL/D = 0,45/0,5 = 0,9 ∈ [0,5÷1,1] • Chọn chiều cao bảo vệ là hbv = 0,2 m • Kích thước xây dựng bể: V = D2 x H = 0,52 x (0,45 + 0,2) = 0,16 m3 • Chiều rộng cánh khuấy: q = Di/5 = 0,2/5 = 0,04m = 40 mm. (Di/q = 5) • Bể trộn được bố trí thêm 4 vách ngăn có chiều rông Wb = 0,1 x D = 0,1 x 0,5 = 0,05 m nhằm ngăn cản hiện tượng xoáy của nước khi khuấy trộn. Bảng 3.11 Kết quả tính toán bể trộn Thông số thiết kế Kí hiệu Đơn vị Giá trị Chiều cao bể trộn Htc m 0,65 Độ dài cạnh bể trộn D m 0,5 Chiều rộng tấm chắn Wb mm 50 Đường kính cánh khuấy Di m 0,2 Số vòng quay của motor N vòng/phút 175 Thể tích bể trộn V m3 0,16 2.5.2.5 Tính toán ống dẫn sang bể tạo bông :  Thể tích ống dẫn : 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 v = 0,8 m/s 3035,0 3600 105,12 3600 m tQ V tb h =×=×=  Diện tích mặt cắt ngang ống dẫn : 3004,0 8,03600 5,12 m v QS tb h = × ==  Đường kính ống : m S D 07,0 004,044 =×== ππ Vậy chọn đường kính ống nhựa PVC = 75 mm (theo catalogue nhựa Tiền Phong) ĐAMH :Thiết kế hệ thống xử lý nước thải sơn nước công suất 300m3/ngày đêm SVTH: Phạm Kỳ Minh MSSV: 90604245 - 34 -  Chiều dài ống L = m S VL 75,8 004,0 035,0 === 3.5.2.6. Bể tạo bông :  Thể tích bể tạo bông cần thiết : Thời gian lưu nước : 15 -45 phút, chọn thời gian lưu nước t = 30 phút V 325,6 60 305,12 60 m tQ tbh =×=×=  Kích thước mỗi ngăn: Bể tạo bông được chia làm 3 ngăn, tại bể tạo bông gradient vận tốc(G)các ngăn nhỏ hơn 100 s-1 nên mỗi ngăn có G lần lượt được chọn là G1 = 80 s-1, G2 = 50 s-1, G3 = 30s-1, thể tích mỗi ngăn là: Vi 31,2 3 25,6 3 m V === Vách ngăn có khe và đáy có độ cao như nhau. Tại tâm mỗi ngăn có đặt một guồng khuấy theo phương thẳng đứng. • Chọn kích thước : Chọn kích thước mỗi ngăn là : L x B x H = 3 iV = 1,3 m x 1,3m x 1,3m. Chiều cao bảo vệ : hbv = 0,3 m Chiều dài tổng cộng của bể là : Ltc = 1,3 x 3 = 3,9 m Vậy, kích thước tổng cộng của bể là : L x B x Htc = 3,9 m x 1,3 m x 1,6 m.  Thể tích bể tạo bông là : Vtb = 3,9 x 1,3 x 1,6 = 8,112 m3.  Tính toán thiết bị khuấy trộn : Chọn guồng 2 cánh, mỗi cánh 2 bản, hình vuông. • Cánh guồng cách mặt nước và đáy : 0,2 m  Đường kính cánh guồng :Dck = H – 2x0,2 =1,3 – 0,4 = 0,9 m  Chiều dài cánh guồng : Lck = 0,9 m • Cánh guồng cách mỗi mép tường : (L – 0,9)/2 = 0,2 m • Chọn chiều rộng bản : 0,07 m, 2 bản cách nhau 0,15m. • Diện tích bản cánh khuấy : f = 0,07 x 0,9 = 0,063 m (m2) • Tổng diện tích 4 bản : Fc = 4 x 0,063 = 0,252 m2 . • Diện tích mặt cắt ngang của 1 ngăn : Fu = 1,3 x 1,3 = 1,69 m2. Ta có %15%9,14%100 69,1 252,0 %100 <=×=× u c F F (theo quy định). ĐAMH :Thiết kế hệ thống xử lý nước thải sơn nước công suất 300m3/ngày đêm SVTH: Phạm Kỳ Minh MSSV: 90604245 - 35 - • Khoảng cách từ mép ngoài của bản cánh khuấy tới tâm trục quay : R1 = Dck/2 = 0,9/2 = 0,45 m. R2 = 0,45 – ( 0,07 + 0,15) = 0,23 m Hình : Mô tả khoảng cách bảng cánh khuấy: • Năng lượng khuấy trộn ở mỗi ngăn : 2VGP µ= Trong đó : Chọn 23 /.108007,0 2 msNOH −×=µ ở 300C Khi đó: Ngăn 1 : WGVP i 8,10801,2108007,0 232 11 =×××== −µ Ngăn 2 : WGVP i 2,4501,2108007,0 232 22 =×××== −µ Ngăn 3 : WGVP i 5,1301,2108007,0 232 22 =×××== −µ Mặt khác ta có : P = 51 x CD x F x vp3. Trong đó : vp : vận tốc tương đối của nước do cánh khuấy tạo ra. vp = 0,75 x v = 0,75 x 2π.n.R = 4,71 x R x n với : v: vận tốc cánh khuấy. n: tốc độ quay của trục. F: diện tích cánh khuấy ( có 2 bản). F = 2f = 2 x 0,063 = 0,126 m2. Bảng 3.12: Giá trị CD của cánh khuấy: Tỉ số dài/rộng CD 5 1,2 20 1,5 Vô cùng 1,9 Ta có: dài/rộng = 0,9/0,07 = 12,9  nội suy CD = 1,36. Đối với các bản cánh ở 2 vị trí R1 và R2 thì: ĐAMH :Thiết kế hệ thống xử lý nước thải sơn nước công suất 300m3/ngày đêm SVTH: Phạm Kỳ Minh MSSV: 90604245 - 36 - P = 51 x CD x F x ( 31pv + 3 2pv ) = 51 x 1,36 x 0,126 x 4,71 3 (0,453 + 0,233) x n3 = 94,32.n3 Suy ra ta có: 3 32,94 i i P n = : tốc độ quay của guồng • 5,0 32,94 8,10 32,94 33 1 1 === P n vòng/s = 30 vòng/phút • 35,0 32,94 2,4 32,94 33 2 2 === P n vòng/s = 21 vòng/phút • 25,0 32,94 5,1 32,94 33 3 3 === P n vòng/s = 15 vòng/phút.  Tấm chắn giữa các buồng tạo bông: • Bể chia làm 3 ngăn bởi các tấm chắn khoan lỗ. • Tổng diện tích lỗ cần khoan: 2 3 0347,0 1,0 1047,3 m v Q F tb s =×== − Trong đó: v – vận tốc nước chảy qua lỗ lấy bằng 0,1m/s . Chọn khoan 6 lỗ để nước chảy qua  diện tích 1 lỗ flỗ = 0,0347/6 = 0,006 m2. • Đường kính lỗ khoan: mmmDlô 88088,0 006,04f4 lô ==×=×= ππ Mép trên của hàng lỗ trên cùng phải ngập sâu dưới nước 10 – 15 cm.  Tính đường ống dẫn nước ra khỏi bể: Chọn vận tốc nước thải chảy trong ống v = 0.7m/s Lưu lượng nước thải : Q = 12,5 m3/h. Đường kính ống là: D = π..3600 .4 v Q = 14,37,03600 5,124 ×× × = 0.08m = 80mm Chọn ống nhựa PVC của nhựa Tiền Phong có đường kính Φ=75mm Bảng 3.13 Thông số tính toán bể keo tụ tạo bông Thông số thiết kế Kí hiệu Đơn vị Giá trị Chiều dài 1 ngăn l m 1,3 ĐAMH :Thiết kế hệ thống xử lý nước thải sơn nước công suất 300m3/ngày đêm SVTH: Phạm Kỳ Minh MSSV: 90604245 - 37 - Chiều rộng 1 ngăn = chiều rộng bể B m 1,3 Chiều cao tổng cộng của bể Htc m 1,6 Chiều dài bể L m 3,9 Thể tích bể tạo bông Vtb m3 8,112 Cánh khuấy: - Đường kính cánh guồng - Chiều dài cánh guồng Dck Lck m m 0,9 0,9 Tấm chắn khoan lỗ - Diện tích lỗ - Đường kính lỗ F Dlỗ m2 mm 0,0347 88 2.6. Bể lắng I sau keo tụ. 2.6.1 Nhiệm vụ: Sau thời gian lưu trong bể keo tụ, nước thải được đưa sang bể lắng cấp I để tách các bông keo. Ta chọn bể lắng đứng hình tròn. 2.6.2 Tính toán:  Lượng SS đi vào bể là 2407.4 mg/l Chọn bể lắng có dạng hình tròn trên mặt bằng, nước thải vào từ tâm và thu nước theo chu vi (bể lắng li tâm). Bảng3.14: Các thông số thiết kế đặc trưng cho bể lắng li tâm 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:Xử lý nước thải đô thị và công nghiệp - tính toán thiết kế công trình , Lâm Minh Triết) Giả sử tải trọng bề mặt thích hợp cho loại cặn này là 35 m3/m2.ngày. ĐAMH :Thiết kế hệ thống xử lý nước thải sơn nước công suất 300m3/ngày đêm SVTH: Phạm Kỳ Minh MSSV: 90604245 - 38 -  Diện tích bề mặt lắng là )(57,8 35 300 2m L Q A tb ngày ===  Đường kính bể lắng: ).(3,3 14,3 57,844 m A D =×=×= π  Đường kính ống trung tâm: d = 20%D = 0.2 x 3,3 = 0,66 m Chọn: • Chiều sâu hữu ích bể lắng là H = 3m • Chiều cao lớp bùn lắng hb = 0,3m • Chiều cao lớp trung hòa hth = 0,2m • Chiều cao bảo vệ hbv = 0,3m  Vậy chiều cao tổng cộng của bể lắng đợt I là: Htc = H + hb + hth + hbv = 3 + 0,3+ 0,2 + 0,3 = 3,8 m  Chiều cao ống trung tâm: h = 60%H = 0,6 x 3 = 1,8 m Kiểm tra lại thời gian lưu nước trong bể:  Thể tích phần lắng: )(6,243)66,03,3( 4 14,3 )( 4 32222 mhdDV =×−×=×−×= π  Thời gian lưu nước: ⇒>=== )(5,1)(97,1 5,12 6,24 hh Q V t tb h thỏa điều kiện  Tải trọng bề mặt: ngàymmngàymm D QLs ./500./9,283,314,3 300 33 <= × == π  Tính máng thu nước: Máng thu nước đặt tại bể hình tròn có đường kính: Dmáng = 0,9 x Đường kính bể = 0,9 x 3,3m = 2,97m. Chiều dài máng thu nước: Lmáng = π x Dmáng = π x 2,97m = 9,33m. Tải trọng thu nước trên 1 m chiều dài máng: ĐAMH :Thiết kế hệ thống xử lý nước thải sơn nước công suất 300m3/ngày đêm SVTH: Phạm Kỳ Minh MSSV: 90604245 - 39 - ngàymm ngàym a ./15,32 33,9 /300 33 == Máng thu nước có đặt thêm máng răng cưa để thu nước đều vào máng thu. Nối máng thu nước và máng ră